高温除尘技术开发研究的前景
当前,世界上石油藏量日益紧缺,以煤为原料已成为化工生产的重要途径。中国是世界上第三大能源生产国和第二大电力生产国,煤炭已占中国总能源的3/ 4 ,燃煤电力提供了90 %以上的热力和电力,煤电约占总电力生产的80 % ,如何充分、合理地利用资源是中国乃至世界各国都十分重视的一大技术课题,因此发展洁净煤技术是实现工业可持续发展的重大战略步骤,其中一个关键在于高温除尘技术的开发。
新近开发的以煤为原料用变压炉生产甲醇的工艺路线,尽管温度不高(220～350 ℃) ,但却要求系统出口粉尘浓度小于5 mg/ m3 (标) 。德士古加压煤气化制合成氨的生产过程中,1 100～1 400℃高温高效除尘器是其关键设备之一。煤加压态流化燃烧及整体煤气化联合循环发电技术( PF2BC/ IGCC) 是世界上许多先进国家大力发展的一项高新技术,也是我国“九五”攻关项目,该技术不仅可以大大地提高发电厂的热效率,还可以极大地降低对大气的有害污染,并且可以简化流程、降低成本。目前,我国该除尘技术已进入中试,这一技术的一个难点就是要求对进入燃气透平高达900～1 300 ℃的气体除尘,为了减少固体颗粒对透平机叶片的高速冲蚀与高速熔蚀,要求进入燃气透平气体中,0～4μm 颗粒含量小于19. 9 mg/m3 (标) ,4～5μm 颗粒含量小于2. 3 mg/ m3 (标) ,颗粒大于5μm 的小于0. 3 mg/ m3 (标) ,即总要求固体颗粒含量小于22. 5 mg/ m3 (标) 。
炼油厂大量的流态化催化裂化装置中要求600 ℃左右的高温烟气中回收催化剂及能量。我国国内磷肥厂每年有千万吨废渣——磷石膏无法利用。美国和德国已采用磷石膏为原料来生产水泥和硫酸,焙烧温度达900 ℃。因此工艺上也要求解决高温除尘问题。
在冶金工业、核工业及建材工业中存在大量的高温烟气除尘问题:如德国居时希(J ulich) 原子能研究中心,采用干法过滤净化反应堆冷却系统废气; 挪威EL KGMA/ S 用Bekipox 滤料对铁合金电弧炉的烟气进行处理;国内众多金属冶炼中高炉、转炉、电炉及平炉,建材工业中水泥回转窑,橡胶工业中碳黑炉等产生的高温烟气均采用落后的逐次降温湿法除尘或常、中温过滤( < 200 ℃) ,其工艺流程长、设备多,同时高品位热能未得到充分利用。
我国是一个农业大国,耕地面积14. 9 亿亩。化肥是农业的基础,2000 年全国化肥需求量约定1. 6 亿t 。化肥产品结构中,氮肥是主要的支柱,我国正在运行中采用煤气生产氮肥的厂家有809家(表2) 。
现有氮肥厂包括城市煤气厂,大多数造气炉除尘仍采用较落后的盲肠式惯性除尘器或湿法除尘:前者除尘效率很低,造成严重的环境污染;后者不仅高品位的热能不能回收,浪费了大量水资源,同时造成了二次污染。
我国现有国外引进的电石炉炉气除尘,常采用湿法降温除尘,热能浪费严重,所以研制高温除尘器对解决装置的除尘问题已势在必行。
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