2013年炉气高温净化与综合利用技术系统分析

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内容提要：目前，天立环保的炉气高温净化与综合利用技术系统成功地实现了高温过滤介质直接在高温条件下对炉气除尘和净化，不仅过滤效果达到99.9%以上，而且能够最大程度地保留炉气热能。

工业炉窑生产中排放的高温含尘气体瞬间温度可以达到1000℃，具有大量热能，由于我国在使用能源中存在着许多不合理的现象，没有形成有效资源的循环利用。按照国家《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）以及《中国节能技术政策大纲（2006 年）》相关要求，工业炉窑高温含尘气体经过一定的除尘技术处理后，再遵循“梯级利用，高质高用”原则进行炉气再利用，不仅能够缓解我国能源供需矛盾，提高经济增长质量，还可以降低工业企业生产成本，提升效益，降低污染。因此，将电石、铁合金、黄磷、钢铁、纯碱、建材、有色金属等行业的工业炉窑尾气进行高温净化和综合利用，能够同时满足节能和环保两大需求。目前我国主要耗能行业的工业炉窑余热利用率仅在5%左右，以烟气余热或直接燃烧制取蒸汽为主要利用方式，有效利用率不足40%，没有达到真正的能源综合利用，并且排放出大量的CO2，温室效应严重。

目前，天立环保的炉气高温净化与综合利用技术系统成功地实现了高温过滤介质直接在高温条件下对炉气除尘和净化，不仅过滤效果达到99.9%以上，而且能够最大程度地保留炉气热能。经过高温净化的炉气直接送入气烧石灰窑，替代焦炭作为煅烧石灰石的燃料，生成生石灰，用作工业原料或辅助原料，减少能源消耗，降低生产成本，形成余能余热循环利用的生产方式。传统石灰窑和目前行业内先进炉气综合利用技术系统对比

随着国家对工业炉窑节能减排技术水平的要求逐步提高，炉气高温净化与综合利用技术系统在工业领域具有广阔的应用前景。

1 常规的高温炉气净化与回收利用方法

工业炉窑尾气温度及尾气量波动较大，易燃易爆。炉气中所含粉尘成分复杂、粘性较强、粒径细小、比重很轻，低温下难以清灰，治理难度较大，因此，炉气高温净化技术是影响炉气综合利用的关键所在，既要保证高效除尘，又要尽量减少炉气的热损失，为炉气综合利用提供清洁、稳定的气源。我国目前电石、铁合金、钢铁、有色金属、建材等行业普遍采用的高温炉气净化方法是湿法净化法和传统干法净化法。

I 湿法净化法

湿法净化法利用含尘气体与水或其他液体相接触时，水滴和尘粒的惯性碰撞及其他化学作用把尘粒从气流中分离出来。这种除尘方法只是将炉气中的粉尘处理掉，但由此产生的污水因含有氰化物及大量的固体悬浮物，需要作进一步净化，以防二次污染，常用的方法是加氯沉淀解毒及分离固体悬浮物，经化学反应后仍有微量余氯及微量氰化物，对自然环境仍存在影响。

湿法炉气净化生产工艺基本上是沿用日本、德国60 年代技术，投资较低，但流程很长、设备多、占地面积大、操作维护管理难度大，工业用水、动力消耗均很大，用于高温炉气除尘，更是浪费了高品质的热能。有些企业采用湿法除尘，未能除尘达标，同时对于除尘废水处理不当，造成严重的水污染（含氰废水），现已被迫停用。随着国家环保整治力度加大和节能减排的压力，湿法净化技术将逐步被淘汰，湿法净化法的市场份额将逐渐被干法净化法所替代。

II 传统干法净化法

目前的干法除尘方式主要有高温旋风除尘法、介质过滤除尘法等。

? 高温旋风除尘法

旋风除尘法的除尘机理为离心分离，它具有结构简单、操作方便、造价较低等特点，根据不同制造材质及耐磨措施可用于不同温度及高磨蚀场合下。但是，旋风除尘不适用于分离小于5～10μm的颗粒，仅经过旋风除尘的工业尾气一般达不到环保要求，只能作为高温除尘的预处理。

? 传统介质过滤除尘法

传统介质过滤除尘法通常采用粒状过滤介质除尘或袋滤式除尘。粒状过滤介质除尘是利用物理和化学性质非常稳定的固体颗粒组成过滤层，通过惯性碰撞、扩散沉积、重力沉积、直接拦截、静电吸引的过滤机理来实现对含尘气体的过滤，具有耐高温、持久性好等特点。但颗粒层除尘技术对细微尘粒的捕集效率不高，大量过滤介质循环能耗大且磨损大，另外在大型化时，介质均匀移动和气流的均匀分布问题还尚未解决。

目前我国普遍采用的干法净化法是袋滤式除尘。袋滤式除尘是以玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维等软质耐热材料织成的滤袋作为过滤元件，除尘效率高，对亚微米级粉尘也有很高的除尘效率。袋滤式除尘设备结构简单，投资少，适应性强，不受粉尘比电阻等性质的影响，便于直接回收干料。但是袋滤式除尘采用软质耐热材料织成的滤袋作为过滤元件，温度适应范围较窄，一般只在250-280℃区间才能正常工作，炉气温度过高会烧袋，温度过低则会因焦油析出糊袋，且过滤阻力大，能耗高，使用寿命较短，经常需要更换，运行成本高，并且净化过程会导致炉气在降温过程中损失大量热能，降低优质能源的利用效率。III 高温气体常温净化后的利用方式

在1996 年以前的国内电石行业，无论是国内自行设计的还是从发达国家引进的余热利用及烟气净化技术，都没有解决环保与节能两大问题，虽然有少数企业对电石炉烟气的部分热能进行了利用，但利用后的尾气始终无法解决达标排放的问题。工业高温炉气净化技术的发展使炉气一氧化碳的回收利用成为可能，高温气体净化及综合利用技术逐步发展。1986 年，杭州电化厂建成了一台密闭矿热炉余热锅炉，利用炉气高温进行余热发电，这是高温气体净化及综合利用装置和技术在我国的首创。其后，四平联台化工厂和湖南维尼纶厂于20 世纪90 年代相继建成了容量更大、工艺更为完善的密闭矿热炉余热锅炉。余热锅炉利用炉窑尾气余热生产蒸汽，再以蒸汽驱动发电机组发电的原理，为工业生产提供电能。由于生产蒸汽只需要100℃的热能，而炉气的瞬间温度常常可以高达上千度，含有大量热能，余热发电对热能的利用效率很低，热能损失仍然严重。

2 先进的工业高温炉气高温净化与回收利用方式

I 炉气高温过滤净化法

在高温气体除尘技术研究的早期，美国开展了以陶瓷过滤介质为主的高温气体过滤除尘技术的开发，德、日、英等发达国家也开展了类似的研究工作。而进入90年代中期以来，随着一批先进的高性能过滤材料的开发成功，高温气体介质过滤除尘技术的工业化应用进入了实质性阶段,围绕着陶瓷过滤材料抗热震性的改善，取得了实质性进展，尤其是陶瓷纤维增强复合多孔材料的开发，使得陶瓷过滤材料抗热震性得到显著改善。多孔陶瓷材料具有低密度、高精度、高渗透率、耐腐蚀、耐高温、抗热冲击性好、压降低以及使用寿命长等优点，是一种优良的过滤材料，在高温干法除尘方面有着较好的应用。在开发的高性能材料中，有日

我国目前成功应用的新型干法净化法采用管式过滤除尘，以烧结金属颗粒和烧结陶瓷为主。管式过滤除尘是一种形如试管的过滤管，工业上用多个管式过滤元件组成多层试管过滤器，含尘气体从下部进入过滤器，由管外部穿过管壁而实现过滤，捕集下来的颗粒落入灰斗中。当穿过试管的压降因粉尘粘在管外壁而逐渐增加到一定值后，用高压空气脉冲反吹，实现了在线清灰。管式过滤器具有优良的除尘性能且能耐高温和较高的压力，有利于最大程度地保持高温炉气的热能，为余能余热进一步循环利用提供清洁稳定的气源。