環(huán)保技術(shù) | 基于高溫除塵技術(shù)的燃煤污染物一體化控制技術(shù)

1高溫除塵技術(shù)

1.1目前常規(guī)除塵技術(shù)問(wèn)題

目前常規(guī)除塵技術(shù)工作溫度都偏低，一般在200℃以下。因此，工作過(guò)程中，由于某些過(guò)濾對(duì)象是復(fù)雜的混合物，其中一些組分在低溫時(shí)會(huì)發(fā)生相變，由氣體形態(tài)凝結(jié)為固體顆粒，使得分離出來(lái)的固體顆粒品質(zhì)降低以及過(guò)濾后的該組分?jǐn)?shù)量減少。

例如，在有色冶金煙氣脫砷和回收過(guò)程中，目前采用的布袋的工作溫度只能在200℃左右。在該溫度下，煙氣中氣態(tài)的三氧化二砷會(huì)凝結(jié)成固體顆粒，一方面使得過(guò)濾下來(lái)的金屬粉塵中含有較高濃度的砷，既難以回爐利用又不能滿足環(huán)保要求進(jìn)行填滿，另一方面使后面工序回收的三氧化二砷數(shù)量減少，效益降低。

黃磷、煤制油氣、電石等生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)高溫含塵氣體采取了濕法洗滌。[1]這不僅導(dǎo)致了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境的惡化，還導(dǎo)致了水資源的大量消耗并產(chǎn)生了含氰化物或苯酚類(lèi)的難以處理的大量廢水，同時(shí)消費(fèi)了高溫氣體所具有的顯熱。

1.2高溫除塵的優(yōu)點(diǎn)

高溫除塵技術(shù)可以根據(jù)過(guò)濾對(duì)象的性質(zhì)采取不同的過(guò)濾工作溫度以實(shí)現(xiàn)分級(jí)過(guò)濾，從而將所需要的組分高效高品質(zhì)地分離出來(lái)，提高過(guò)濾效果進(jìn)而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。例如，在400℃左右進(jìn)行有色冶煉煙氣的過(guò)濾，此時(shí)分離下來(lái)的金屬粉塵將不含砷成分，便于回爐再利用或進(jìn)行填埋，而后續(xù)收集的砷的數(shù)量也更多。

同時(shí)由于膜的高效除塵，回收的砷的純度也將得到大幅度的提高。將過(guò)濾由低溫段向高溫段推進(jìn)，還可以縮短原始含塵氣體的流程，增加潔凈氣體的流程，提高系統(tǒng)的可靠性延長(zhǎng)設(shè)備壽命。[2]

2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

由于高溫過(guò)濾具有廣泛的應(yīng)有領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外都對(duì)其進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。德國(guó)Schumacher、美國(guó)Acurex、國(guó)內(nèi)的鋼鐵研究總院及安泰科技等相繼開(kāi)發(fā)出了陶瓷材料、金屬纖維材料等，在IGCC高溫?zé)煔獬龎m等方面進(jìn)行了應(yīng)用研究；德國(guó)Argillon、美國(guó)Babcockpower利用高溫電除塵研究了高溫低濃度粉塵的煙氣SCR脫硝等。

但由于存在高溫電除塵的運(yùn)行費(fèi)用高、除塵精度低，陶瓷抗熱震性差、過(guò)濾阻力高，金屬纖維耐腐蝕性差等原因，均沒(méi)有得到規(guī)模化的工業(yè)應(yīng)用。

利用中南大學(xué)粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在國(guó)家863、973及自然資金等項(xiàng)目支持下的研究成果，成都易態(tài)科技有限公司自2007年起開(kāi)始了金屬間化合物膜材料應(yīng)用于高溫氣體和腐蝕性液體過(guò)濾的技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及工程建設(shè)。

金屬間化合物膜是以金屬粉末為原料，利用Kirkendall效應(yīng)的偏擴(kuò)散成孔機(jī)理，在真空條件下經(jīng)高溫?zé)Y(jié)反應(yīng)生成的可薄至0.3mm的多孔材料。通過(guò)選擇與預(yù)期過(guò)濾對(duì)象粒徑分布相匹配的金屬粉末、控制燒結(jié)反應(yīng)溫度和時(shí)間，可以制得預(yù)先設(shè)計(jì)的孔隙形態(tài)及性能的膜材料。

金屬間化合物由金屬鍵和化合鍵構(gòu)成了混鍵結(jié)構(gòu)，形成了相當(dāng)穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而具有一些單質(zhì)金屬材料不具有的優(yōu)良性能。在耐腐蝕性、抗氧化性、抗硫化性、抗疲勞性、耐磨性等方面尤為突出。除了具有優(yōu)異的理化與力學(xué)性能外，金屬間化合物膜以其開(kāi)孔率高、孔徑均勻可控、曲折因子小等性能滿足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高溫、高精度、高穩(wěn)定性、低阻力的過(guò)濾材料要求。

3基于高溫除塵的燃煤鍋爐污染物一體化控制技術(shù)

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主。隨著環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)格，燃煤產(chǎn)生的SO2、NOx、PM深度脫除要求越來(lái)越高。目前燃煤煙氣NOx控制技術(shù)路線主要是SCR方法。SCR脫硝技術(shù)多采用省煤器與空預(yù)器之間的高灰濃度布置，但因飛灰量大造成催化劑層堵塞、磨損、中毒而大大縮短了催化劑壽命，以及氨的大量逃逸二次污染、空預(yù)器腐蝕堵灰等。在超凈排放的大背景下，污染物的深度脫除面臨挑戰(zhàn)。顯然，布置于SCR前的高溫除塵器，是有效解決燃煤污染物（SO2，NOx，PM）深度脫除的核心問(wèn)題。

基于此，本項(xiàng)目組提出燃燒污染物一體化脫除全系統(tǒng)流程。

以煙氣流程說(shuō)明：以SO2，NOx，PM控制階段區(qū)分，可理解為污染物源頭生成控制+三級(jí)脫硝（SNCR、SCR、臭氧氧化NO深度脫除）+兩級(jí)脫硫（噴淋、鼓泡）+兩級(jí)PM脫除（高溫除塵、噴淋散射塔）。450℃左右高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)金屬間化合物柔性膜高溫除塵裝置進(jìn)行PM級(jí)除塵，凈化后煙氣含塵量≤10mg/Nm3。

潔凈的煙氣隨后進(jìn)入新型微孔SCR裝置進(jìn)行第二級(jí)脫硝。至此，結(jié)合低氮燃燒+SNCR+新型SCR組合，基本完成NOx脫除。隨后，煙氣經(jīng)過(guò)深度余熱回收裝置，進(jìn)入新型石灰石噴淋散射塔。該塔前面布置有臭氧氧化裝置，將煙氣中殘留的NO氧化成易于溶于水的NO2。噴淋散射塔綜合噴淋+鼓泡技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)SO2的兩級(jí)脫除。同時(shí)，在塔里面也實(shí)現(xiàn)NOx和PM的深度脫除，潔凈煙氣排空。

4結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目構(gòu)建了一條新的基于高溫除塵的燃煤污染物一體化控制全新的技術(shù)路線，目的是解決了靠單一技術(shù)升級(jí)已經(jīng)很難滿足燃煤產(chǎn)生的SO2、NOx、PM深度脫除要求。從經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保等三個(gè)方面，試圖發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的燃煤污染物一體化控制技術(shù)。