高温烟气除尘

双滤层颗粒床高温烟气除尘工程介绍一、国内外高温除尘技术现状1.旋风除尘中低温旋风除尘器（400℃）应用广泛，其特点是结构简单、操作容易、价格低廉，但除尘效率不高，即使是最高效的旋风除尘器，对于50μm粉尘，除尘效率只能达到96%左右；对5μm粉尘，只有73%左右；而对1μm，仅为27%左右。对于高温旋风除尘，含尘气体粘性变大，颗粒的高温特性也发生变化，旋风除尘效果更差。因此，即使三个旋风除尘器串联，除尘效果也不能满足环保排放要求，旋风除尘器只能作为预除尘。2.高温电除尘美、德、日本等国将电除尘器用于高温除尘进行了探索，目前，已有达到在650~790℃、570kpa下运行100小时的实验记录，除尘效率可达到95%~99.5%。但存在电晕放电不稳定、电极寿命短、对烟气成分敏感、高温绝缘等问题，短时间内，很难突破。3.颗粒层过滤除尘它是利用化学性质稳定、耐高温的固体颗粒（如石英砂等）形成过滤层，以过滤粉尘。其突出优点是耐高温、耐腐蚀、对烟气成分不敏感，除尘效率也很高，可达到99%,能除去10μm以上尘粒。在高温除尘、粘性或弱粘性粉尘捕集、及易爆易燃粉尘捕集等方面，颗粒层过滤除尘显示出了独特的优越性。提高颗粒层对微细粒子的过滤效率，是颗粒层过滤除尘技术需要攻克的关键问题。4.刚性陶瓷过滤刚性陶瓷过滤具有代表性的有两种：一种是交叉流式过滤器，最早由美国西屋公司开发；另一种是烛状管式过滤器，最早由德国的Schumacher公司开发。交叉流式过滤器在800℃、2.0Mpa下通过了中试，连续试验50小时，除尘效率超过99.9%;烛状管过滤器也在860℃、1.05Mpa下进行了中试，除尘效率达到99.4%~99.7%。刚性陶瓷过滤的主要问题是：在温度高于500℃时，陶瓷表面与烟气颗粒发生反应，长时间运行效率降低，不易清灰，存在永久性失效问题，特别是反复反吹清灰造成的热冲击和机械冲击使陶瓷管易脆裂，管子与管板间密封失效等问题，这些问题使其进入工业化还有很大距离。5.其它已研究或正在研究的高温除尘技术还有陶瓷织状过滤器、陶瓷纤维过滤器、金属毡过滤器、烧结金属丝网管过滤器、太棉过滤器等等，这些除尘器的过滤效率都能达到99%以上，但都存在各自的问题。如强度问题、永久性堵塞失效问题、成本问题等。综上所述，高温除尘技术是国际性难题，高效实用的高温除尘设备在国内外还是空白。二、宁波大学与江阴百顺科技有限公司新开发的新型双滤层颗粒床高温烟气除尘为了实现减小滤料颗粒粒径、提高过滤效率而又不增加过滤阻力的目的，杨国华教授研究发明了新型高效双层颗粒床高温过滤技术及设备。1.高温双滤层颗粒床原理及其技术核心双层颗粒床的原理是：过滤层由上轻下重、上粗下细的双层滤料组成，如上层滤料为膨胀珍珠岩颗粒，粒径为2~5mm,容重为70kg/m3；下层滤料为海砂，粒径为0.5~1mm,容重为1400kg/m3。过滤时，含尘气自上而下穿过滤层，先经过粗颗粒的上滤料层，截留气体中的绝大部分粉尘，再经过细粒径的下滤料层，截获漏过上滤层的微细粉尘。反吹清灰时，反吹气自下而上通过滤层，两层滤料都呈流态化，颗粒间的粉尘被气流夹带出去，达到快速清灰。由于上层滤料颗粒密度仅为下层滤料的1/20，上层滤料颗粒始终悬浮于下层滤料层之上，两层滤料互不相混，始终保持双层结构不变。双层颗粒床的技术核心是：上轻下重、上粗下细的两层滤料的选配，选配的原则是：两层滤料流化而互不相混。2.高温双滤层颗粒床过滤的特点及试验结果双层颗粒床的特点是：上层粗滤料的粗过滤和下层细滤料的精过滤集于一体，达到了提高过滤效率而又不增加过滤阻力的目的。杨国华教授的小试研究简介如下：以0.5mm~1mm的沙子为下层滤料，2mm~5mm的膨胀珍珠岩为上层滤料，经球磨机细磨后的电厂粉煤灰（按数量统计，90%的颗粒小于2.26μm，即d(90)=2.26μm）为粉尘样。试验结果表明，过滤气速为0.33m/s(19.8m/min)时，气流粉尘浓度从进口的12.75g/m3降为出口的1mg/m3以下，过滤效率高达99.99%，与未加膨胀珍珠岩颗粒层的单层沙床相比，在相同压降下，床层容尘量和清灰周期增加到单层沙床的10倍。床层压降可控制在1600Pa以内,不到陶瓷管过滤器过滤压降的1/10。试验结果表明,上层粗滤料层表现为深床过滤，容纳了90%以上的粉尘，但阻降不足总压降的20%。下层细滤料层表现为表面过滤，在其内部未见有粉尘渗入，过滤效率很高。两层滤料各司其职，即上层滤料层负责降低阻降，下层滤料层负责提高过滤效率，真正实现了高过滤效率和低压降。对该项研究，宁波市科技局组织成果鉴定，鉴定结论是：“研究结果达到了国际领先水平”。双层颗粒床过滤属于固定床过滤，根据固定床定期清灰要求和高温条件，杨国华教授研究发明了基于双层滤料过滤的新型结构高温过滤除尘器。包括外壳体，上部设置有含尘气进口，下端设置有粉尘出口，外壳体的内部沿高度方向上设置有若干层(如本图为四层)内壳体，内壳体的内部设置有颗粒层(双层滤料)和设置在颗粒层下方的布风板，内壳体上设置有通风口和通气管，通风口设置在颗粒层的下方，并横向穿出外壳体,独立连接有换向阀，分别与净气总管和反吹气总管连接，且在外壳体上设有维修门。本过滤器的工作过程是：含尘气体从顶部含尘气进口引入外壳体内，部分较粗粉尘随气流产生产生的惯心力直接沉降至底部灰斗，实现气固的初级分离；接着含尘气流从各内壳体上的通气口进入各内壳体内，通过上下颗粒层过滤，清洁气通过布风板、通气管、换向阀，汇集于净气总管。当颗粒层截获一定粉尘量，阻降达到一定值后，开始反吹清灰，先对最上层内壳体内的颗粒层清灰，然后自上而下逐层流化清灰，粉尘逐层向下传输。某一层颗粒层流化清灰时，来自反吹风总管的反吹气流通过换向阀、通气管、布风板，进入颗粒层，使颗粒层流化，带走其中粉尘，携带粉尘的反吹气流从通风口排出，进入外壳体内，与含尘气混合，其中的粉尘随着自上而下的逐层流化清灰，逐层向下传输。若干个过滤器并联工作，可实现含尘气的连续过滤。四、江阴市海虹有色金属材料有限公司高温烟气除尘概况6台15t炼铝炉烟气温度最高450℃，流量120000m3/h，属高温除尘领域。本除尘系统采用GBF12529-12双滤层颗粒床高温除尘器，其优点在于：1.在过滤除尘时，内壳体被热气流包围，内壳体各部分，特别是布风板，热胀冷缩均匀，抗热变形性能好，使布风板不漏砂不漏气，使该除尘器能够用于高温及温度多变场合，适用范围广,运行成本低,可靠性好，维护费用极低。2.由于设置有多层过滤装置，且每个过滤装置都通过独立的气体换向装置分别与净气总管和反吹气总管连接，使各颗粒层独自清灰，且自上而下逐层流化清灰，粉尘逐层向下传输，粉尘不上窜，清灰效果好；有效提高过滤器的工作效率。出口烟气粉尘浓度≤30mg/m3。3.粉尘收集后,可直接袋装。对精炼添加粉料及氧化铝粉末可再回收利用。4.过滤后的高温气体可更方便于其它用途的余热回收利用,防止了粉尘堵塞换热器通道,有效提高换热效率。5.设备投资费用低，与同处理风量的布袋除尘系统相比节约投资约低15%；与国产电除尘相比低约30%，占用面积小约50%。地址：江苏省江阴市云亭镇云顾路133号总机：0510-86151817传真：[phone]高温除尘：0510-86157883环境工程：0510-86157880机械制造：0510-86157886邮箱：[e-mail]高温旋风除尘器的设计2008年09月26日来源：中国滤材网[进入论坛讨论]编辑：ヤo_o灀懵蝶关键词：高温烟气；陶瓷旋风除尘器干燥摘要:探讨如何进行高温烟气除尘器的设计,介绍了高温多管陶瓷旋风烟气除尘器的结构。关键词:高温烟气;陶瓷旋风除尘器;设计;干燥1前言在干燥过程中,工艺气体起着关键的作用。随着工艺的不同,对工艺气体的要求也不同,在一些干燥工程中,需要对800～900℃高温烟气进行除尘,并要求温降控制在最小的范围内。普通的铸铁多管旋风除尘器满足不了这方面的要求。该高温除尘技术是科技人员根据实践经验结合理论知识逐渐摸索出来的,其核心部件采用耐高温陶瓷旋风子。利用烟气炉的砌筑方法,使高温烟气得到了较好的除尘效果,且温降不大,满足了工艺生产需求。以下对该高温烟气除尘设备的设计作一介绍。2高温烟气除尘器的设计要求在高温烟气除尘器的设计过程中,主要有以下几点要求:(1)温降不能太大,对于800～900℃的高温烟气,为满足特定的工艺要求,除尘以后的温度不能低于750℃。(2)经过除尘的烟气其烟尘含量应满足工艺气体要求,否则会影响干燥物料的性质。(3)保证运行的连续性及其持续性,不得影响系统的长期运行。3工艺及其技术参数3.1工艺介绍除尘工艺流程如图1所示。该除尘器是干燥流程中的辅助设备,过量空气由鼓风机送入烟气炉助燃,产生的高温烟气进入除尘器,经除尘后进入干燥系统进行干燥。从图1可以看出,高温烟气从烟气炉出来以后,直接进入高温除尘器,为了使温降控制在最小的范围之内,应尽量使烟气炉与高温除尘器的距离缩短,以减少高温烟气通过管路的热量损失。3.2技术参数3.2.1温度范围该高温烟气除尘器适用于500～850℃的高温烟气。如果温度低于500℃,要改变结构;温度过高则容易造成除尘器(陶瓷旋风子)的损坏。3.2.2处理风量处理风量是根据旋风子的个数来确定的,单个旋风子的处理风量由下式计算确定:式中L—单个旋风子的处理气量,m3/h;D—旋风体直径,m;v—旋风体截面气速,m/s。旋风体的截面气速根据实际情况一般在3.5～4.75m/s之间。组合多管高温旋风除尘器的处理气量由下式确定:式中Ln—多管高温旋风除尘器总的处理气量;n—旋风体的个数。3.2.3压力损失压力损失由下式计算确定:3.2.4除尘效率这里不再用公式进行表述,根据实践经验,除尘效率≥85%。3.2.5进出口气速高温烟气多管除尘器总进气管的宽度一般取外壳宽度,深度根据总气体处理量和进气管气速而定;当旋风体在一排上的数目小于6个时,进口气速≤10m/s;旋风体在一排上的数目大于6个时,进口气速≤14m/s。4高温烟气除尘器的结构特点该除尘器的结构如图2所示。该除尘器类似于普通的铸铁多管旋风除尘器,它将若干个并联的陶瓷旋风子单元组合在一个壳体内,外加总进气管、排气管和灰斗。其工作原理是高温烟气由总的进气管进入气体分布室,随后进入导向器,导向器使气体产生旋转并使粉尘分离出来。被分离出来的粉尘从旋风子下端出来后进入灰斗,被净化的气体进入排气室,由排气口排出。根据安装要求,总排气管可以设置在侧向或顶部。4.1旋风子的构造如图3所示,陶瓷旋风子由排气管、导向器、旋风体组成。在高温烟气除尘器当中,陶瓷旋风子采用了最新设计,在迎向烟气的A侧为凸起的流线型(椭圆形,抛物线形,或双曲线形)。这样不仅增加烟气流动的流畅性,减小了阻力,而且增加了迎风侧的厚度,可以减少烟气对导向器及排气管外表面的冲击及磨损,提高了使用寿命。陶瓷旋风子的材料非常重要,根据工艺要求,可以分为精瓷材料和普通陶瓷材料两种。使用温度在500℃以下,可以选用普通陶瓷材料烧制的陶瓷旋风子;使用温度在500℃以上,则应选用精瓷材料,精瓷材料最高使用温度可达到850℃。4.2高温除尘器器壁的结构特点降低工艺气体经过除尘器的温降,主要是通过保温措施来保证:在高温烟气除尘器中,器壁采用了燃烧炉的炉墙结构(如图4)。器壁由里而外由耐火层、保温层、红砖层以及炉架构成。在承重节点采用水泥圈梁和拱形耐火砖(下文有专门论述),这样的结构能保证整个除尘器的稳定性及其严密性,可使温降控制在最小的范围内。炉架尺寸根据计算确定。4.3拱砖的结构特点在高温烟气除尘器中有三层拱,下一层拱支撑旋风子重量,与中间一层拱构成风室,旋风子的排气管穿过中间一层拱;最上面一层拱用作封顶。三层拱可以用耐火水泥浇制,也可用耐火砖砌筑。普通多管旋风除尘器的三层拱如果采用花纹钢板制作,在高温下容易烧坏。如果采用耐火砖砌筑,拱可以根据长度制成整体或分成几块,但分块式最多不宜超过3块,多了会影响整体的稳定性。5应用实例对高粘性物料