高溫氣體除塵技術(shù)及其研究進(jìn)展

張　娟

（中國重型機(jī)械研究院股份公司西安陜西710032）

高溫氣體除塵技術(shù)及其研究進(jìn)展

張娟

（中國重型機(jī)械研究院股份公司西安陜西710032）

對于高溫氣體除塵技術(shù)及其研究進(jìn)展的分析，其主要目的在于了解當(dāng)前高溫氣體除塵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及諸多類型的高溫氣體除塵技術(shù)，為日后高溫氣體除塵技術(shù)在社會生產(chǎn)生活中的應(yīng)用水平發(fā)展提供寶貴建議。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)化生產(chǎn)日漸增多，高溫除塵技術(shù)的發(fā)展尚不夠成熟，難以滿足越來越嚴(yán)格的大氣顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)。本篇文章主要對高溫氣體除塵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概括，同時對陶瓷過濾氣體除塵技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，并對金屬微孔、顆粒層、旋風(fēng)以及靜電等高溫氣體除塵技術(shù)進(jìn)行研究。

除塵技術(shù)；過濾元件；靜電除塵

隨著社會經(jīng)濟(jì)文化的進(jìn)步與發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏不斷提高。由于現(xiàn)階段我國相應(yīng)的工業(yè)技術(shù)水平有限，在生產(chǎn)過程中易將燃?xì)庵械姆蹓m帶入燃?xì)庠O(shè)備中，不僅會造成設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞，而且不利于工業(yè)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。高溫氣體除塵技術(shù)作為能夠有效實(shí)現(xiàn)氣體凈化的先進(jìn)技術(shù)逐漸被重視起來，利用高溫氣體除塵技術(shù)，能夠有效減少相應(yīng)區(qū)域內(nèi)氣體中的粉塵，促進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展。因此本文對于高溫氣體除塵技術(shù)及其研究進(jìn)展的分析具有現(xiàn)實(shí)意義。

1　高溫氣體除塵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

高溫氣體除塵技術(shù)主要是指在溫度較高的條件下，將空氣中相應(yīng)的成分進(jìn)行氣體與固體的分離，從而對空氣中的粉塵進(jìn)行凈化，使進(jìn)入相應(yīng)燃燒器中的氣體粉塵濃度降低，促進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展的一種新技術(shù)。高溫氣體除塵技術(shù)在使用過程中可以最大限度的對其他的物理顯熱進(jìn)行利用，通過化學(xué)潛熱和動力，對高溫氣體中的有效資源加以充分利用，從而達(dá)到凈化氣體中粉塵，使相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的氣體變得清潔的技術(shù)[1]。

目前工礦企業(yè)主要采用整體煤氣化燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)和增壓流化床燃燒發(fā)電技術(shù)，均配套較先進(jìn)的能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。但這兩種技術(shù)在使用過程中仍存在一定的局限性。燃煤和脫硫吸附劑等在燃燒過程中進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，導(dǎo)致進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的氣體中含有大量的粉塵，容易造成燃?xì)廨啓C(jī)的葉片磨損，影響燃?xì)廨啓C(jī)的工作效率。高溫氣體除塵技術(shù)通過高性能無機(jī)膜過濾材料的開發(fā)，為高溫氣體過濾除塵技術(shù)的工業(yè)化氣體凈化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時以其高溫除塵技術(shù)中的過濾元件的保護(hù)技術(shù)，使高溫氣體除塵技術(shù)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中[2]。

2　陶瓷過濾氣體除塵技術(shù)及研究進(jìn)展

2.1陶瓷過濾元件結(jié)構(gòu)的多樣化

陶瓷過濾氣體除塵采用的過濾元件以其多樣化的結(jié)構(gòu)能夠滿足不同工業(yè)生產(chǎn)條件下的除塵要求，并且不同的陶瓷過濾元件隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展得到不斷創(chuàng)新。陶瓷過濾元件結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個類型：(1)陶瓷纖維毯過濾器。陶瓷纖維毯過濾器主要是美國纖維毯公司采用直徑為3μm的陶瓷纖維編織成毯，側(cè)面套陶瓷纖維或不銹鋼布網(wǎng)。經(jīng)測試可知,陶瓷纖維毯過濾風(fēng)速為0.1m/s，強(qiáng)度滿足使用要求。(2)試管式過濾器[3]。試管式過濾器元件是一側(cè)開口另一側(cè)封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，氣體由外向內(nèi)流動，在濾管外側(cè)表面形成粉塵層，目前所采用的雙層式陶瓷過濾器相比單層式陶瓷過濾器具有更為突出的優(yōu)點(diǎn)，為保障濾管的強(qiáng)度，在支撐體外表面增加陶瓷薄膜，以對氣體實(shí)現(xiàn)表面過濾。(3)蜂窩式過濾器。蜂窩式過濾器最為普遍和常見的為美國過濾器公司生產(chǎn)的圓柱形蜂窩式陶瓷過濾元件，其主要優(yōu)點(diǎn)為抗熱沖擊能力較強(qiáng)，耐溫性較高。為了有效提高其反吹性能，在表面覆蓋率一層陶瓷薄膜。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在溫度較高的條件下，蜂窩式陶瓷過濾器脈沖反吹性能較好[4]。

2.2陶瓷材料的改進(jìn)與配備的創(chuàng)新

在工業(yè)化進(jìn)程的進(jìn)步與發(fā)展過程中，高溫氣體除塵技術(shù)也得到創(chuàng)新。為有效改善陶瓷的抗熱性、韌性及延伸性，將陶瓷的配備技術(shù)由以往的泡沫型改進(jìn)為網(wǎng)眼型，不僅氣體能有效順暢的通過陶瓷網(wǎng)眼，在較高的溫度也能達(dá)到較低阻力，而且氣體與陶瓷過濾除塵設(shè)備碰撞的表面積增加，充分提高其與氣體流動過程中接觸的效率，通過粉塵層和陶瓷濾網(wǎng)的過濾，達(dá)到降低氣體中粉塵濃度的目的。在常規(guī)的普通和單質(zhì)陶瓷過濾材料產(chǎn)生基礎(chǔ)上進(jìn)行改性，極大地提高陶瓷過濾材質(zhì)的強(qiáng)度，避免破裂。陶瓷過濾件具有脆性強(qiáng)、容易破裂，以及陶瓷材料固有的熱傳導(dǎo)性相對較差的特點(diǎn)，在一定程度上使陶瓷過濾材料在高溫氣體過濾過程中無法承受高溫度熱負(fù)荷波動，因此不適宜高溫氣體除塵。在創(chuàng)新陶瓷配備的過程中，可以選擇溶膠凝膠法和有機(jī)泡沫浸漬法對其進(jìn)行創(chuàng)新。近年來對于陶瓷材料的改進(jìn)主要是增強(qiáng)陶瓷在高溫氣體除塵過程中的抗熱性和韌性，比較有意義的改進(jìn)方式是通過纖維增強(qiáng)復(fù)合陶瓷過濾材料所制成的相應(yīng)陶瓷過濾氣體設(shè)備[5]。

2.3金屬微孔氣體過濾除塵技術(shù)及研究進(jìn)展

就目前我國高溫氣體除塵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，除陶瓷過濾氣體除塵技術(shù)外，金屬微孔氣體過濾除塵技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用也較為廣泛。金屬微孔過濾除塵技術(shù)使用的過濾材料為金屬，其最大的優(yōu)勢在于金屬具有良好的耐高溫性和優(yōu)良的機(jī)械性能。首先，由于金屬本身具有極好的韌性和導(dǎo)熱能力，在過濾除塵過程中，能有效的將抗熱性和抗震性體現(xiàn)出來。其次，金屬微孔材料具有其他材料不具備的加工性能和焊接性能，例如陶瓷材料，便無法通過焊接進(jìn)行加工制造。金屬微孔氣體過濾除塵技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢和相對耐高溫的特點(diǎn)在工業(yè)化生產(chǎn)凈化空氣中具有十分重要的作用，并占有相對較高的地位。但是金屬微孔氣體過濾除塵技術(shù)在發(fā)展過程中也存在一定的局限性，例如金屬過濾材料的強(qiáng)度會隨著溫度的增加而逐漸減弱，由此存在最高使用溫度的限制[6]。

2.4顆粒層氣體過濾除塵技術(shù)及研究進(jìn)展

顆粒層氣體過濾除塵技術(shù)是通過相對穩(wěn)定的固體顆粒組成氣體過濾層，利用慣性使氣體與過濾層碰撞，通過擴(kuò)散沉積和重力沉積的過濾機(jī)理實(shí)現(xiàn)對粉塵的過濾作用。顆粒層氣體過濾除塵技術(shù)曾得到廣泛應(yīng)用，并取得一定成效，但隨著社會經(jīng)濟(jì)文化與科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，逐漸研發(fā)更多更為有效的過濾除塵技術(shù)，故顆粒層氣體過濾除塵技術(shù)的應(yīng)用大幅度減少。其主要原因在于，雖然顆粒層氣體除塵技術(shù)具有耐高溫、持久性較高的特點(diǎn)，但顆粒層除塵技術(shù)難以處理顆粒度小的粉塵，經(jīng)過長時間使用，顆粒層內(nèi)部聚集大量細(xì)微粉塵難以清理，嚴(yán)重影響除塵效率，因此其應(yīng)用范圍呈逐年縮減的趨勢[7]。

3　新型高溫氣體除塵技術(shù)及研究進(jìn)展

3.1旋風(fēng)氣體除塵技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)文化的不斷進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，高溫氣體除塵技術(shù)日漸繁榮發(fā)展，在新的形勢下，旋風(fēng)氣體除塵技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用。旋風(fēng)氣體除塵技術(shù)主要是通過旋風(fēng)分離器對對含有粉塵的氣體在進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的離心力，將粉塵從氣體中逐漸分離出來的干式氣體除塵技術(shù)。旋風(fēng)氣體除塵技術(shù)在使用過程中所體現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)如下：旋風(fēng)分離器的構(gòu)造簡單，無運(yùn)動性部件，投資較少，維護(hù)簡單。旋風(fēng)分離器的穩(wěn)定性和整體性能較好，動力消耗不大。旋風(fēng)氣體除塵技術(shù)以其獨(dú)特的技術(shù)和優(yōu)勢，利用煙氣爐的砌筑方法，使高溫?zé)煔饽軌虻玫捷^好的凈化，因此能夠有效滿足工業(yè)化生產(chǎn)的諸多需求[8]。

3.2靜電氣體除塵技術(shù)

靜電氣體除塵技術(shù)同旋風(fēng)氣體除塵技術(shù)一樣，是在社會經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展過程中不斷研發(fā)出來的，靜電除塵技術(shù)主要是在高壓靜電作用下，電離氣體使粉塵帶上負(fù)電荷，在電場力的作用下，攜帶粉塵向帶有正電荷方向不斷運(yùn)動，當(dāng)氣體中的粉塵到達(dá)正電荷部位時，釋放負(fù)電荷，在未完全釋放的負(fù)電荷作用下，與帶正電荷收塵極之間產(chǎn)生粘附作用，形成灰塵積聚物，經(jīng)由振打裝置對極板上積聚的粉塵產(chǎn)生沖擊力，將極板上的粉塵清除下來。靜電氣體除塵技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)使用過程中，部分電廠為了能夠有效提高燃煤電廠中靜電除塵的效率和效果，在除塵過程中使用經(jīng)過改造后的電袋復(fù)合除塵器，該復(fù)合型除塵器通過將兩種成熟可靠的技術(shù)進(jìn)行融合和統(tǒng)一，既發(fā)揮了靜電除塵器除塵效率的有限，同時也具有袋式除塵過程中對細(xì)微粉塵清除的優(yōu)點(diǎn)[9]。

4　結(jié)語

高溫氣體除塵技術(shù)對于清潔生產(chǎn)和改善生態(tài)自然環(huán)境具有十分重要的意義，雖然目前該技術(shù)仍處于研發(fā)階段，但是幾種較為常見的高溫除塵技術(shù)已經(jīng)取得顯著成效。本文主要對高溫氣體除塵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，同時從陶瓷過濾元件結(jié)構(gòu)的多樣化和陶瓷材料的改進(jìn)與配備的創(chuàng)新方面，對陶瓷過濾氣體除塵技術(shù)及研究進(jìn)程進(jìn)行分析。對金屬微孔氣體過濾除塵技術(shù)和顆粒層氣體過濾除塵技術(shù)進(jìn)行探討，最后從旋風(fēng)氣體除塵技術(shù)和靜電氣體除塵技術(shù)上對新型高溫氣體除塵技術(shù)進(jìn)行研究，具有實(shí)際參考價值。

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