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高温烟气除尘温度与烟气来源

点击次数:2776 发布时间:2017-08-15

  在化工、石油、冶金、电力及其他行业中,常产生高温含尘气体。由于不同工艺需要或回收能量抑或达到环保排放标准,都需对这些高温含尘气体进行除尘。烟气中的热量以显热和潜热两种形式存在。热数量取决于烟气的温度和烟气组成成分的热容量。潜热数量取决于烟气中以水蒸汽形态存在的水量的多少。根据温度的高低,可将烟气分为高温烟气(>600℃)、中温烟气(230~600℃)和低温烟气(<230℃),这是热能动力工程关于烟气的划分。但关于过滤烟气的温度划分还没有统一的标准,目前只是笼统的认为220℃以上的烟气就叫高温烟气。因为目前高温烟气的过滤工程应用,也就是说滤袋长期运行工作环境一般都使高温烟气通过降温措施后达到200℃~250℃左右以下进行。因此参照热能动力工程的划分标准,在烟气过滤行业,可将待过滤的烟气划分为常温烟气(<120℃),常高温烟气(<250℃)、亚高温烟气(250~450℃),超高温烟气(<800℃),本文主要对大于250℃的高温烟气进行研究。250~280℃是一个烟气温度临界点,对于目前所有工业领域,排除结露故障是足足有余的,这就不仅为防止袋式除尘器的腐蚀和降低设备材料的成本费创造了条件,而且可避免因滤料表面结露引起系统阻力上升的故障。

  高温烟气的热能由于温度高,其能级较高,因此很容易加以利用,一般都应大限度地将其转化为机械能,用于动力,既所谓的“高质高用”。在利用这些“高质”烟气之前,都需要对这些高温烟气进行气固分离,也就是重点将高温烟气粉尘除去。

  高温除尘技术具有如下特点:

  (1) 除尘温度高。所要净化的含尘气体温度高,有时候竟达到600℃~1400℃;

  (2) 除尘颗粒细,烟尘颗粒小于5μm~10μm,甚至在亚微米级;

  (3) 除尘净化标准高,要求出口浓度为10mg/Nm³~50mg/Nm³;

  (4) “低阻”,经济性能好;

  (5) 清灰性能好,可在线反吹、变形小、使用寿命长;

  (6) 耐腐蚀能力强,优良的耐高温气体腐蚀能力、化学性能稳定。

  高温除尘技术要求高,采用简单的气固分离除尘设备是远远达不到如此苛刻要求的。近几年来,采用过滤技术的来实现高温除尘室目前有效方式之一,也是颗粒物净化工业上有前途技术之一。高温过滤技术是国内外一项跨世纪的高新技术,我国和世界各国都在开发这项技术。

  高温烟气来源可以分为两部分。

  一是工艺高温烟(尾)气,在化工、石油、冶金、电力及其他行业中,经过工艺或工质作用后常余留产生的高温含尘气体,属于被动性烟气,也是余热资源重点研究领域。由于不同工艺需要或回收能量抑或达到环保排放标准,都需对这些高温含尘气体进行除尘。如近年来,氧气顶吹转炉在我国得到大规模的发展,高炉铁水进行转炉吹氧炼钢已成为主要的炼钢工艺,截至2005年底,我国转炉炼钢已达到3.5亿t。转炉在吹氧冶炼期间产生大量的余热,转炉烟气的温度为1450℃左右,高可达1600℃,经过汽化烟罩冷却至1000℃左右。2005年,我国转炉烟气理论发生量总计为4.9×10¹¹Nm³,其中作为煤气回收的量为3.5×10¹¹Nm³,其热值相当于900万t标准煤;800~1000℃以下的烟气热量没有回收,大约2.1×10¹³GJ热量,相当于700万t标准煤。 在高温条件下,由于粘滞力有较大变化,湿度大幅下降,细颗粒凝聚现象大为降低,所以对微粒的分离有较高难度。高温时采用的设备材质、结构形式以及热膨胀等工程问题往往影响设备的有效正常运行。

  二是燃烧高温烟(煤)气,此类烟气属于主动性煤烟气,在整体煤气化联合循环(IGCC)和增压流化床燃烧联合循环(PFBC-CC)是两种先进燃煤联合循环(ACFCC)的基本方式中,都希望进入燃气轮机前送入的为干净烟气,特别是对烟气颗粒物的去除,因为颗粒物的进入将会腐蚀透平机械叶片上的热涂层,终导致对透平机械的磨损。这一技术需要解决的难点就是要求进入燃气透平高达900~1300℃的气体除尘,为了减少固体颗料对透平机叶片的高速冲蚀与高速熔蚀,要求进入透平机中,0~4μm颗料含量小于19.9mg/Nm³,颗料大于5μm的小于0.3mg/Nm³,即要求固体颗料含量小于22.5mg/Nm³。

  高温烟气用过滤纤维介质应用现状

  高温过滤除尘技术是近几年以来在颗粒物捕集方面具发展前途的技术之一。过滤介质是高温过滤技术的核心,可称为“心脏”。过滤介质的好好直接影响过滤效果以及过滤寿命。

  过滤单元根据过滤材料是否由纤维或颗粒组成可进行相应分类,即过滤纤维材料和颗粒层过滤材料。长期以来,这项技术在电厂除尘技术推动下不断前进,但焦点也开始转向化工和过程处理工业。

  高温过滤技术目前主要是纤维过滤,当前主要指耐高温纤维过滤。纤维状材料具有比表面积大的优点,因而就具有较低的压降和较高的过滤效率。因此,纤维过滤被得到广泛关注和使用。由于工作温度高、气体腐蚀性强等特点,对高温气体除尘用过滤材料有很高的要求。过滤材料必须满足过滤特性、使用寿命、价格等方面的要求。

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