1 　高溫廢氣除塵的特點

      冶金、機械、化工、電力等行業(yè)的各種工業(yè)爐窯所排放出來的廢氣不僅溫度高,而且含有大量的粉塵和有害氣體,是造成環(huán)境污染的主要因素之一。高溫條件下,由于廢氣黏滯力有較大變化,濕度大幅下降,細顆粒凝聚現(xiàn)象大為降低,所以對微粒的分離有較高難度[1 ] 。布袋式除塵器不能承受廢氣的高溫,濕式除塵使其熱能不能得到綜合利用;靜電除塵存在一次性投資高,占地面積大和絕緣等方面的問題[2 ,3 ] 。目前,我國高溫含塵廢氣的處理方法大多是通過水冷凝,將高溫廢氣降至200 ℃左右,再用布袋除塵器除塵,這不僅增加了冷凝設(shè)備的投資和運行費用,也使大量的熱能流失[4 ] 。因此,新的高溫廢氣除塵技術(shù)是亟需開發(fā)的重要課題。

      2 　高溫廢氣除塵技術(shù)的種類

      高溫廢氣除塵技術(shù)有:旋風除塵、濕法除塵、靜電除塵、過濾除塵等。

      EPRI 曾綜合除塵效率、經(jīng)濟性等因素,對各種高溫氣體除塵技術(shù)作過總結(jié),結(jié)果如表1 所示[5 ] 。

      3 　過濾除塵器的主要種類

      3. 1 　袋式過濾除塵器

      袋式除塵器是目前使用最多的過濾式除塵器。其除塵效率高,對亞微米級粉塵也有很高的除塵效率,不會造成二次污染,便于直接回收干料。袋式除塵器在大氣污染的治理方面做出了巨大貢獻,目前國內(nèi)外應(yīng)用越來越廣,已占除塵設(shè)備的80 %。但在燃煤電廠鍋爐高溫除塵等方面,袋式除塵技術(shù)尚未能完全適應(yīng),有待進一步改進和完善,這與濾材性能提高和技術(shù)進步密切相關(guān)。

      濾料是組成袋式除塵器的核心,其性能對袋式除塵器操作有很大影響。選擇濾料時必須考慮含塵氣體的特征,如粉塵和氣體性質(zhì)(溫度、濕度、粒徑和含塵濃度等) 。性能良好的濾料應(yīng)容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低、使用壽命長, 同時具備耐濕、耐磨、耐腐蝕、機械強度高等優(yōu)點。

      3. 2 　顆粒床過濾除塵器

      顆粒床除塵器是利用物理和化學性質(zhì)非常穩(wěn)定的固體顆粒如石英砂等組成過濾層,通過顆粒間的空隙和曲折通道來發(fā)揮過濾作用,實現(xiàn)對氣體的除塵。顆粒床除塵器具有耐高溫、持久性好的優(yōu)點,且能自清灰而實現(xiàn)連續(xù)過濾除塵,除塵效率一般在90 %以上,最高可達99 %。

      3. 3 　全濾餅式過濾除塵器

      全濾餅式過濾除塵器(表面過濾器) 的濾材僅僅起一個支撐濾餅的骨架作用,系統(tǒng)始終維持在一個最優(yōu)的濾餅厚度范圍內(nèi), 讓粉塵形成的濾餅高效過濾粉塵。它具有耐高溫 (1 000 ℃) ,不易結(jié)霧,不易堵塞,清灰效果好,操作維修方便,價格低等特點,對于超細粉塵(5μm 以下) 的煙氣排放質(zhì)量濃度可控制在5 mg/ m3 以下,特別適用于處理粘附性強及吸濕性強的粉塵[6 ] 。

      3. 4 　燒結(jié)多孔金屬過濾除塵器

      燒結(jié)金屬除塵是利用燒結(jié)金屬多孔材料對含塵氣體進行凈化。燒結(jié)多孔金屬過濾器可以對5μm以下的塵粒進行精細除塵。在常溫下,多孔金屬材料具有整體強度好(強度是陶瓷材料的數(shù)倍) ,不發(fā)生斷裂,長期工作穩(wěn)定等優(yōu)點[7 ] 。但是在高溫下,其強度和耐蝕性低于陶瓷材料。

      3. 5 　多孔陶瓷過濾除塵器

      從20 世紀70 年代以來,世界先進國家一直不斷研究各種材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷過濾器,用來進行高溫過濾除塵, 已取得了良好效果。多孔陶瓷的主要物理性能指標是孔隙率、滲透率、彎曲強度。研究表明,與其他類型的除塵器相比,多孔陶瓷過濾器的除塵效率高,可達99 %以上,能除去5 μm以上的塵粒,且結(jié)構(gòu)簡單,最重要的是耐高溫,工作溫度可達800 ℃以上,并且在氧化、還原等高溫環(huán)境下具有良好的抗腐蝕性,因此多孔陶瓷過濾器在高溫除塵方面可起重要作用[8 ,9 ] 。

      多孔陶瓷的制造方法主要有無粘結(jié)劑燒結(jié)工藝、反應(yīng)燒結(jié)工藝和化學蒸汽滲透工藝。制造多孔陶瓷的材料分為氧化物材料(氧化鋁、堇青石等) 和非氧化物材料(碳化硅、氮化硅等) 。選擇和設(shè)計多孔陶瓷的材料和制備工藝,對陶瓷過濾器的性能及價格都有直接影響[10 ] 。

      陶瓷過濾器按其結(jié)構(gòu)型式可分為:陶瓷纖維袋式過濾器、織狀陶瓷過濾器、燭狀(或管狀) 陶瓷過濾器、交叉流式陶瓷過濾器、蜂房式過濾器幾種[8 ] 。按陶瓷材料特性又可分為剛性陶瓷過濾器、柔性陶瓷過濾器。