高溫?zé)煔獬龎m溫度與煙氣來(lái)源

　　在化工、石油、冶金、電力及其他行業(yè)中，常產(chǎn)生高溫含塵氣體。由于不同工藝需要或回收能量抑或達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，都需對(duì)這些高溫含塵氣體進(jìn)行除塵。煙氣中的熱量以顯熱和潛熱兩種形式存在。熱數(shù)量取決于煙氣的溫度和煙氣組成成分的熱容量。潛熱數(shù)量取決于煙氣中以水蒸汽形態(tài)存在的水量的多少。根據(jù)溫度的高低，可將煙氣分為高溫?zé)煔?>600℃)、中溫?zé)煔?230～600℃)和低溫?zé)煔?<230℃)，這是熱能動(dòng)力工程關(guān)于煙氣的劃分。但關(guān)于過(guò)濾煙氣的溫度劃分還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，目前只是籠統(tǒng)的認(rèn)為220℃以上的煙氣就叫高溫?zé)煔?。因?yàn)槟壳案邷責(zé)煔獾倪^(guò)濾工程應(yīng)用，也就是說(shuō)濾袋運(yùn)行工作環(huán)境一般都使高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)降溫措施后達(dá)到200℃～250℃左右以下進(jìn)行。因此參照熱能動(dòng)力工程的劃分標(biāo)準(zhǔn)，在煙氣過(guò)濾行業(yè)，可將待過(guò)濾的煙氣劃分為常溫?zé)煔?<120℃),常高溫?zé)煔?<250℃)、亞高溫?zé)煔?250～450℃)，高溫?zé)煔?<800℃)，本文主要對(duì)大于250℃的高溫?zé)煔膺M(jìn)行研究。250～280℃是一個(gè)煙氣溫度臨界點(diǎn)，對(duì)于目前所有工業(yè)領(lǐng)域，排除結(jié)露故障是足足有余的，這就不僅為防止袋式除塵器的腐蝕和降低設(shè)備材料的成本費(fèi)創(chuàng)造了條件，而且可避免因?yàn)V料表面結(jié)露引起系統(tǒng)阻力上升的故障。

　　高溫?zé)煔獾臒崮苡捎跍囟雀?，其能?jí)較高，因此很容易加以利用，一般都應(yīng)大限度地將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，用于動(dòng)力，既所謂的“高質(zhì)高用”。在利用這些“高質(zhì)”煙氣之前，都需要對(duì)這些高溫?zé)煔膺M(jìn)行氣固分離，也就是重點(diǎn)將高溫?zé)煔夥蹓m除去。

　　高溫除塵技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

　　(1) 除塵溫度高。所要凈化的含塵氣體溫度高，有時(shí)候竟達(dá)到600℃～1400℃;

　　(2) 除塵顆粒細(xì)，煙塵顆粒小于5μm～10μm，甚至在亞微米級(jí);

　　(3) 除塵凈化標(biāo)準(zhǔn)高，要求出口濃度為10mg/Nm³～50mg/Nm³;

　　(4) “低阻”，經(jīng)濟(jì)性能好;

　　(5) 清灰性能好，可在線反吹、變形小、使用壽命長(zhǎng);

　　(6) 耐腐蝕能力強(qiáng)，優(yōu)良的耐高溫氣體腐蝕能力、化學(xué)性能穩(wěn)定。

　　高溫除塵技術(shù)要求高，采用簡(jiǎn)單的氣固分離除塵設(shè)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到如此苛刻要求的。近幾年來(lái)，采用過(guò)濾技術(shù)的來(lái)實(shí)現(xiàn)高溫除塵室目前有效方式之一，也是顆粒物凈化工業(yè)上有前途技術(shù)之一。高溫過(guò)濾技術(shù)是國(guó)內(nèi)外一項(xiàng)跨世紀(jì)的，我國(guó)和世界各國(guó)都在開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。

　　高溫?zé)煔鈦?lái)源可以分為兩部分。

　　一是工藝高溫?zé)?尾)氣，在化工、石油、冶金、電力及其他行業(yè)中，經(jīng)過(guò)工藝或工質(zhì)作用后常余留產(chǎn)生的高溫含塵氣體，屬于被動(dòng)性煙氣，也是余熱資源重點(diǎn)研究領(lǐng)域。由于不同工藝需要或回收能量抑或達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，都需對(duì)這些高溫含塵氣體進(jìn)行除塵。如近年來(lái)，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在我國(guó)得到大規(guī)模的發(fā)展，高爐鐵水進(jìn)行轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼已成為主要的煉鋼工藝，截至2005年底，我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼已達(dá)到3.5億t。轉(zhuǎn)爐在吹氧冶煉期間產(chǎn)生的余熱，轉(zhuǎn)爐煙氣的溫度為1450℃左右，高可達(dá)1600℃，經(jīng)過(guò)汽化煙罩冷卻至1000℃左右。2005年，我國(guó)轉(zhuǎn)爐煙氣理論發(fā)生量總計(jì)為4.9×10¹¹Nm³，其中作為煤氣回收的量為3.5×10¹¹Nm³，其熱值相當(dāng)于900萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤;800～1000℃以下的煙氣熱量沒有回收，大約2.1×10¹³GJ熱量，相當(dāng)于700萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。 在高溫條件下，由于粘滯力有較大變化，濕度大幅下降，細(xì)顆粒凝聚現(xiàn)象大為降低，所以對(duì)微粒的分離有較高難度。高溫時(shí)采用的設(shè)備材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式以及熱膨脹等工程問(wèn)題往往影響設(shè)備的有效正常運(yùn)行。

　　二是燃燒高溫?zé)?煤)氣，此類煙氣屬于主動(dòng)性煤煙氣，在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)和增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)是兩種燃煤聯(lián)合循環(huán)(ACFCC)的基本方式中，都希望進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)前送入的為干凈煙氣，特別是對(duì)煙氣顆粒物的去除，因?yàn)轭w粒物的進(jìn)入將會(huì)腐蝕透平機(jī)械葉片上的熱涂層，終導(dǎo)致對(duì)透平機(jī)械的磨損。這一技術(shù)需要解決的難點(diǎn)就是要求進(jìn)入燃?xì)馔钙礁哌_(dá)900～1300℃的氣體除塵，為了減少固體顆料對(duì)透平機(jī)葉片的高速?zèng)_蝕與高速熔蝕，要求進(jìn)入透平機(jī)中，0～4μm顆料含量小于19.9mg/Nm³，顆料大于5μm的小于0.3mg/Nm³，即要求固體顆料含量小于22.5mg/Nm³。

　　高溫?zé)煔庥眠^(guò)濾纖維介質(zhì)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　高溫過(guò)濾除塵技術(shù)是近幾年以來(lái)在顆粒物捕集方面具發(fā)展前途的技術(shù)之一。過(guò)濾介質(zhì)是高溫過(guò)濾技術(shù)的核心，可稱為“心臟”。過(guò)濾介質(zhì)的好好直接影響過(guò)濾效果以及過(guò)濾壽命。

　　過(guò)濾單元根據(jù)過(guò)濾材料是否由纖維或顆粒組成可進(jìn)行相應(yīng)分類，即過(guò)濾纖維材料和顆粒層過(guò)濾材料。以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在電廠除塵技術(shù)推動(dòng)下不斷前進(jìn)，但焦點(diǎn)也開始轉(zhuǎn)向化工和過(guò)程處理工業(yè)。

　　高溫過(guò)濾技術(shù)目前主要是纖維過(guò)濾，當(dāng)前主要指耐高溫纖維過(guò)濾。纖維狀材料具有比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，因而就具有較低的壓降和較高的過(guò)濾效率。因此，纖維過(guò)濾被得到廣泛關(guān)注和使用。由于工作溫度高、氣體腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)高溫氣體除塵用過(guò)濾材料有很高的要求。過(guò)濾材料必須滿足過(guò)濾特性、使用壽命、價(jià)格等方面的要求。