高温气体除尘技术及其研究进展

张　娟

（中国重型机械研究院股份公司西安陕西710032）

高温气体除尘技术及其研究进展

张娟

（中国重型机械研究院股份公司西安陕西710032）

对于高温气体除尘技术及其研究进展的分析，其主要目的在于了解当前高温气体除尘技术的发展现状，以及诸多类型的高温气体除尘技术，为日后高温气体除尘技术在社会生产生活中的应用水平发展提供宝贵建议。随着城市化进程的不断加快，工业化生产日渐增多，高温除尘技术的发展尚不够成熟，难以满足越来越严格的大气颗粒物排放标准。本篇文章主要对高温气体除尘技术的发展现状进行概括，同时对陶瓷过滤气体除尘技术的研究进展进行分析，并对金属微孔、颗粒层、旋风以及静电等高温气体除尘技术进行研究。

除尘技术；过滤元件；静电除尘

随着社会经济文化的进步与发展，工业生产节奏不断提高。由于现阶段我国相应的工业技术水平有限，在生产过程中易将燃气中的粉尘带入燃气设备中，不仅会造成设备内部结构的损坏，而且不利于工业产品的批量生产。高温气体除尘技术作为能够有效实现气体净化的先进技术逐渐被重视起来，利用高温气体除尘技术，能够有效减少相应区域内气体中的粉尘，促进工业化进程的发展。因此本文对于高温气体除尘技术及其研究进展的分析具有现实意义。

1　高温气体除尘技术的发展现状

高温气体除尘技术主要是指在温度较高的条件下，将空气中相应的成分进行气体与固体的分离，从而对空气中的粉尘进行净化，使进入相应燃烧器中的气体粉尘浓度降低，促进工业化进程发展的一种新技术。高温气体除尘技术在使用过程中可以最大限度的对其他的物理显热进行利用，通过化学潜热和动力，对高温气体中的有效资源加以充分利用，从而达到净化气体中粉尘，使相应区域内的气体变得清洁的技术[1]。

目前工矿企业主要采用整体煤气化燃气发电技术和增压流化床燃烧发电技术，均配套较先进的能源转化系统。但这两种技术在使用过程中仍存在一定的局限性。燃煤和脱硫吸附剂等在燃烧过程中进入燃气轮机，导致进入燃气轮机的气体中含有大量的粉尘，容易造成燃气轮机的叶片磨损，影响燃气轮机的工作效率。高温气体除尘技术通过高性能无机膜过滤材料的开发，为高温气体过滤除尘技术的工业化气体净化生产奠定了坚实的基础，同时以其高温除尘技术中的过滤元件的保护技术，使高温气体除尘技术广泛的应用于工业生产中[2]。

2　陶瓷过滤气体除尘技术及研究进展

2.1陶瓷过滤元件结构的多样化

陶瓷过滤气体除尘采用的过滤元件以其多样化的结构能够满足不同工业生产条件下的除尘要求，并且不同的陶瓷过滤元件随着社会的进步和科学技术的迅猛发展得到不断创新。陶瓷过滤元件结构主要包含以下几个类型：(1)陶瓷纤维毯过滤器。陶瓷纤维毯过滤器主要是美国纤维毯公司采用直径为3μm的陶瓷纤维编织成毯，侧面套陶瓷纤维或不锈钢布网。经测试可知,陶瓷纤维毯过滤风速为0.1m/s，强度满足使用要求。(2)试管式过滤器[3]。试管式过滤器元件是一侧开口另一侧封闭的圆筒形结构，气体由外向内流动，在滤管外侧表面形成粉尘层，目前所采用的双层式陶瓷过滤器相比单层式陶瓷过滤器具有更为突出的优点，为保障滤管的强度，在支撑体外表面增加陶瓷薄膜，以对气体实现表面过滤。(3)蜂窝式过滤器。蜂窝式过滤器最为普遍和常见的为美国过滤器公司生产的圆柱形蜂窝式陶瓷过滤元件，其主要优点为抗热冲击能力较强，耐温性较高。为了有效提高其反吹性能，在表面覆盖率一层陶瓷薄膜。通过实验发现，在温度较高的条件下，蜂窝式陶瓷过滤器脉冲反吹性能较好[4]。

2.2陶瓷材料的改进与配备的创新

在工业化进程的进步与发展过程中，高温气体除尘技术也得到创新。为有效改善陶瓷的抗热性、韧性及延伸性，将陶瓷的配备技术由以往的泡沫型改进为网眼型，不仅气体能有效顺畅的通过陶瓷网眼，在较高的温度也能达到较低阻力，而且气体与陶瓷过滤除尘设备碰撞的表面积增加，充分提高其与气体流动过程中接触的效率，通过粉尘层和陶瓷滤网的过滤，达到降低气体中粉尘浓度的目的。在常规的普通和单质陶瓷过滤材料产生基础上进行改性，极大地提高陶瓷过滤材质的强度，避免破裂。陶瓷过滤件具有脆性强、容易破裂，以及陶瓷材料固有的热传导性相对较差的特点，在一定程度上使陶瓷过滤材料在高温气体过滤过程中无法承受高温度热负荷波动，因此不适宜高温气体除尘。在创新陶瓷配备的过程中，可以选择溶胶凝胶法和有机泡沫浸渍法对其进行创新。近年来对于陶瓷材料的改进主要是增强陶瓷在高温气体除尘过程中的抗热性和韧性，比较有意义的改进方式是通过纤维增强复合陶瓷过滤材料所制成的相应陶瓷过滤气体设备[5]。

2.3金属微孔气体过滤除尘技术及研究进展

就目前我国高温气体除尘技术的发展现状而言，除陶瓷过滤气体除尘技术外，金属微孔气体过滤除尘技术在工业化生产中的应用也较为广泛。金属微孔过滤除尘技术使用的过滤材料为金属，其最大的优势在于金属具有良好的耐高温性和优良的机械性能。首先，由于金属本身具有极好的韧性和导热能力，在过滤除尘过程中，能有效的将抗热性和抗震性体现出来。其次，金属微孔材料具有其他材料不具备的加工性能和焊接性能，例如陶瓷材料，便无法通过焊接进行加工制造。金属微孔气体过滤除尘技术以其独特的优势和相对耐高温的特点在工业化生产净化空气中具有十分重要的作用，并占有相对较高的地位。但是金属微孔气体过滤除尘技术在发展过程中也存在一定的局限性，例如金属过滤材料的强度会随着温度的增加而逐渐减弱，由此存在最高使用温度的限制[6]。

2.4颗粒层气体过滤除尘技术及研究进展

颗粒层气体过滤除尘技术是通过相对稳定的固体颗粒组成气体过滤层，利用惯性使气体与过滤层碰撞，通过扩散沉积和重力沉积的过滤机理实现对粉尘的过滤作用。颗粒层气体过滤除尘技术曾得到广泛应用，并取得一定成效，但随着社会经济文化与科学技术的不断进步和发展，逐渐研发更多更为有效的过滤除尘技术，故颗粒层气体过滤除尘技术的应用大幅度减少。其主要原因在于，虽然颗粒层气体除尘技术具有耐高温、持久性较高的特点，但颗粒层除尘技术难以处理颗粒度小的粉尘，经过长时间使用，颗粒层内部聚集大量细微粉尘难以清理，严重影响除尘效率，因此其应用范围呈逐年缩减的趋势[7]。

3　新型高温气体除尘技术及研究进展

3.1旋风气体除尘技术

随着社会经济文化的不断进步与科学技术的迅猛发展，高温气体除尘技术日渐繁荣发展，在新的形势下，旋风气体除尘技术逐渐被广泛应用。旋风气体除尘技术主要是通过旋风分离器对对含有粉尘的气体在进行高速旋转时所产生的离心力，将粉尘从气体中逐渐分离出来的干式气体除尘技术。旋风气体除尘技术在使用过程中所体现出的优点如下：旋风分离器的构造简单，无运动性部件，投资较少，维护简单。旋风分离器的稳定性和整体性能较好，动力消耗不大。旋风气体除尘技术以其独特的技术和优势，利用烟气炉的砌筑方法，使高温烟气能够得到较好的净化，因此能够有效满足工业化生产的诸多需求[8]。

3.2静电气体除尘技术

静电气体除尘技术同旋风气体除尘技术一样，是在社会经济不断进步与科学技术迅猛发展过程中不断研发出来的，静电除尘技术主要是在高压静电作用下，电离气体使粉尘带上负电荷，在电场力的作用下，携带粉尘向带有正电荷方向不断运动，当气体中的粉尘到达正电荷部位时，释放负电荷，在未完全释放的负电荷作用下，与带正电荷收尘极之间产生粘附作用，形成灰尘积聚物，经由振打装置对极板上积聚的粉尘产生冲击力，将极板上的粉尘清除下来。静电气体除尘技术在工业化生产使用过程中，部分电厂为了能够有效提高燃煤电厂中静电除尘的效率和效果，在除尘过程中使用经过改造后的电袋复合除尘器，该复合型除尘器通过将两种成熟可靠的技术进行融合和统一，既发挥了静电除尘器除尘效率的有限，同时也具有袋式除尘过程中对细微粉尘清除的优点[9]。

4　结语

高温气体除尘技术对于清洁生产和改善生态自然环境具有十分重要的意义，虽然目前该技术仍处于研发阶段，但是几种较为常见的高温除尘技术已经取得显著成效。本文主要对高温气体除尘技术的发展现状进行阐述，同时从陶瓷过滤元件结构的多样化和陶瓷材料的改进与配备的创新方面，对陶瓷过滤气体除尘技术及研究进程进行分析。对金属微孔气体过滤除尘技术和颗粒层气体过滤除尘技术进行探讨，最后从旋风气体除尘技术和静电气体除尘技术上对新型高温气体除尘技术进行研究，具有实际参考价值。

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