高溫氣體除塵技術及其研究進展

張　娟

（中國重型機械研究院股份公司西安陜西710032）

高溫氣體除塵技術及其研究進展

張娟

（中國重型機械研究院股份公司西安陜西710032）

對于高溫氣體除塵技術及其研究進展的分析，其主要目的在于了解當前高溫氣體除塵技術的發展現狀，以及諸多類型的高溫氣體除塵技術，為日后高溫氣體除塵技術在社會生產生活中的應用水平發展提供寶貴建議。隨著城市化進程的不斷加快，工業化生產日漸增多，高溫除塵技術的發展尚不夠成熟，難以滿足越來越嚴格的大氣顆粒物排放標準。本篇文章主要對高溫氣體除塵技術的發展現狀進行概括，同時對陶瓷過濾氣體除塵技術的研究進展進行分析，并對金屬微孔、顆粒層、旋風以及靜電等高溫氣體除塵技術進行研究。

除塵技術；過濾元件；靜電除塵

隨著社會經濟文化的進步與發展，工業生產節奏不斷提高。由于現階段我國相應的工業技術水平有限，在生產過程中易將燃氣中的粉塵帶入燃氣設備中，不僅會造成設備內部結構的損壞，而且不利于工業產品的批量生產。高溫氣體除塵技術作為能夠有效實現氣體凈化的先進技術逐漸被重視起來，利用高溫氣體除塵技術，能夠有效減少相應區域內氣體中的粉塵，促進工業化進程的發展。因此本文對于高溫氣體除塵技術及其研究進展的分析具有現實意義。

1　高溫氣體除塵技術的發展現狀

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

目前工礦企業主要采用整體煤氣化燃氣發電技術和增壓流化床燃燒發電技術，均配套較先進的能源轉化系統。但這兩種技術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入燃氣輪機，導致進入燃氣輪機的氣體中含有大量的粉塵，容易造成燃氣輪機的葉片磨損，影響燃氣輪機的工作效率。高溫氣體除塵技術通過高性能無機膜過濾材料的開發，為高溫氣體過濾除塵技術的工業化氣體凈化生產奠定了堅實的基礎，同時以其高溫除塵技術中的過濾元件的保護技術，使高溫氣體除塵技術廣泛的應用于工業生產中[2]。

2　陶瓷過濾氣體除塵技術及研究進展

2.1陶瓷過濾元件結構的多樣化

陶瓷過濾氣體除塵采用的過濾元件以其多樣化的結構能夠滿足不同工業生產條件下的除塵要求，并且不同的陶瓷過濾元件隨著社會的進步和科學技術的迅猛發展得到不斷創新。陶瓷過濾元件結構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，側面套陶瓷纖維或不銹鋼布網。經測試可知,陶瓷纖維毯過濾風速為0.1m/s，強度滿足使用要求。(2)試管式過濾器[3]。試管式過濾器元件是一側開口另一側封閉的圓筒形結構，氣體由外向內流動，在濾管外側表面形成粉塵層，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點，為保障濾管的強度，在支撐體外表面增加陶瓷薄膜，以對氣體實現表面過濾。(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的圓柱形蜂窩式陶瓷過濾元件，其主要優點為抗熱沖擊能力較強，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。通過實驗發現，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陶瓷材料的改進與配備的創新

在工業化進程的進步與發展過程中，高溫氣體除塵技術也得到創新。為有效改善陶瓷的抗熱性、韌性及延伸性，將陶瓷的配備技術由以往的泡沫型改進為網眼型，不僅氣體能有效順暢的通過陶瓷網眼，在較高的溫度也能達到較低阻力，而且氣體與陶瓷過濾除塵設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的過濾，達到降低氣體中粉塵濃度的目的。在常規的普通和單質陶瓷過濾材料產生基礎上進行改性，極大地提高陶瓷過濾材質的強度，避免破裂。陶瓷過濾件具有脆性強、容易破裂，以及陶瓷材料固有的熱傳導性相對較差的特點，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荷波動，因此不適宜高溫氣體除塵。在創新陶瓷配備的過程中，可以選擇溶膠凝膠法和有機泡沫浸漬法對其進行創新。近年來對于陶瓷材料的改進主要是增強陶瓷在高溫氣體除塵過程中的抗熱性和韌性，比較有意義的改進方式是通過纖維增強復合陶瓷過濾材料所制成的相應陶瓷過濾氣體設備[5]。

2.3金屬微孔氣體過濾除塵技術及研究進展

就目前我國高溫氣體除塵技術的發展現狀而言，除陶瓷過濾氣體除塵技術外，金屬微孔氣體過濾除塵技術在工業化生產中的應用也較為廣泛。金屬微孔過濾除塵技術使用的過濾材料為金屬，其最大的優勢在于金屬具有良好的耐高溫性和優良的機械性能。首先，由于金屬本身具有極好的韌性和導熱能力，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，便無法通過焊接進行加工制造。金屬微孔氣體過濾除塵技術以其獨特的優勢和相對耐高溫的特點在工業化生產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在發展過程中也存在一定的局限性，例如金屬過濾材料的強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及研究進展

顆粒層氣體過濾除塵技術是通過相對穩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，通過擴散沉積和重力沉積的過濾機理實現對粉塵的過濾作用。顆粒層氣體過濾除塵技術曾得到廣泛應用，并取得一定成效，但隨著社會經濟文化與科學技術的不斷進步和發展，逐漸研發更多更為有效的過濾除塵技術，故顆粒層氣體過濾除塵技術的應用大幅度減少。其主要原因在于，雖然顆粒層氣體除塵技術具有耐高溫、持久性較高的特點，但顆粒層除塵技術難以處理顆粒度小的粉塵，經過長時間使用，顆粒層內部聚集大量細微粉塵難以清理，嚴重影響除塵效率，因此其應用范圍呈逐年縮減的趨勢[7]。

3　新型高溫氣體除塵技術及研究進展

3.1旋風氣體除塵技術

隨著社會經濟文化的不斷進步與科學技術的迅猛發展，高溫氣體除塵技術日漸繁榮發展，在新的形勢下，旋風氣體除塵技術逐漸被廣泛應用。旋風氣體除塵技術主要是通過旋風分離器對對含有粉塵的氣體在進行高速旋轉時所產生的離心力，將粉塵從氣體中逐漸分離出來的干式氣體除塵技術。旋風氣體除塵技術在使用過程中所體現出的優點如下：旋風分離器的構造簡單，無運動性部件，投資較少，維護簡單。旋風分離器的穩定性和整體性能較好，動力消耗不大。旋風氣體除塵技術以其獨特的技術和優勢，利用煙氣爐的砌筑方法，使高溫煙氣能夠得到較好的凈化，因此能夠有效滿足工業化生產的諸多需求[8]。

3.2靜電氣體除塵技術

靜電氣體除塵技術同旋風氣體除塵技術一樣，是在社會經濟不斷進步與科學技術迅猛發展過程中不斷研發出來的，靜電除塵技術主要是在高壓靜電作用下，電離氣體使粉塵帶上負電荷，在電場力的作用下，攜帶粉塵向帶有正電荷方向不斷運動，當氣體中的粉塵到達正電荷部位時，釋放負電荷，在未完全釋放的負電荷作用下，與帶正電荷收塵極之間產生粘附作用，形成灰塵積聚物，經由振打裝置對極板上積聚的粉塵產生沖擊力，將極板上的粉塵清除下來。靜電氣體除塵技術在工業化生產使用過程中，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過改造后的電袋復合除塵器，該復合型除塵器通過將兩種成熟可靠的技術進行融合和統一，既發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微粉塵清除的優點[9]。

4　結語

高溫氣體除塵技術對于清潔生產和改善生態自然環境具有十分重要的意義，雖然目前該技術仍處于研發階段，但是幾種較為常見的高溫除塵技術已經取得顯著成效。本文主要對高溫氣體除塵技術的發展現狀進行闡述，同時從陶瓷過濾元件結構的多樣化和陶瓷材料的改進與配備的創新方面，對陶瓷過濾氣體除塵技術及研究進程進行分析。對金屬微孔氣體過濾除塵技術和顆粒層氣體過濾除塵技術進行探討，最后從旋風氣體除塵技術和靜電氣體除塵技術上對新型高溫氣體除塵技術進行研究，具有實際參考價值。

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