高温工业废气过滤除尘技术研究进展
1 高温工业废气除尘的特点
冶金、机械、化工、电力等行业的各种工业炉窑所排放出来的废气不仅温度高，而且含有大量的粉尘和有害气体，是造成环境污染的主要因素之一。高温条件下，由于废气粘滞力有较大变化，湿度大幅下降，细颗粒凝聚现象大为降低，所以对微粒的分离有较高难度[1]。布袋式除尘器不能承受废气的高温，湿式除尘使其热能又不能得到综合利用；静电除尘又存在一次投资高，占地面积大和绝缘等方面的问题[2-3]。目前，我国高温工业含尘废气的处理方法大多是通过水冷凝，将高温废气降至200℃左右，再用布袋除尘器除尘，这不仅增加了冷凝设备的投资和运行费用，也使大量的热能流失[4]。
目前，世界上多数国家（特别是我国）的主要能源依然是煤炭，而煤炭的燃烧是高温含尘废气的最主要来源。随着经济的发展，环保要求日趋严格。因此，新的高温工业废气除尘技术是亟需开发的重要课题。
高温废气除尘具有如下特点[1]：
（1）所要求净化的含尘气体温度高，高达600~1400℃；
（2）废气中粉尘颗粒细，通常粒径<5~10μm，甚至在亚微米级；
（3）净化标准高，出口浓度要求10~50mg/m³，甚至更小。
2 高温工业废气除尘技术的种类
高温工业废气除尘技术的种类有：旋风除尘、湿法除尘、静电除尘、过滤除尘等。
2.1旋风除尘
旋风除尘是使含尘气体作旋转运动，利用离心力作用将尘粒从气流中分离并捕集下来。
该种除尘器历史悠久，应用广泛，型式繁多，结构简单，没有运动部件，造价便宜，维护管理方便；除尘效率一般达85％左右，其可分离粒径较大，只能用于高温除尘的预处理。
2.2湿法除尘
湿法除尘利用含尘气体与水或其它液体相接触时,水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用而把尘粒从气流中分离出来。其突出优点是可同时对有害气体进行净化；但易产生二次污染，耗能高，用于高温除尘其流程长，操作复杂，运行费用高，故此法很少运用。
2.3静电除尘
静电除尘是利用高压电源和一对电极（放电极及集尘板）产生不均匀的电场以分离捕集气流中的粉尘。电除尘效率可达90%～99.6%，捕获尘粒平均粒径为5μm，压力损失低。但一次性投资和运行费用高，对于高温含尘烟气需要在高压条件下才能有稳定的电晕电荷，还存在粉尘的比电阻和气体成分等性质的敏感性及电极的腐蚀等问题，对于含尘煤气还存在电火花引起爆炸的问题。
2.4过滤除尘
过滤除尘是使含尘气流通过过滤材料而将粉尘分离捕集。采用廉价的砂、砾、焦炭等颗粒物作为滤料的颗粒层除尘器，在高温废气除尘方面引人注目。过滤除尘的除尘效率可高达99％。采用耐高温纤维织物作滤料的袋式除尘器，在工业尾气的除尘方面应用较广。
美国电力研究院（Electric Power Research Insti－tute）曾综合除尘效率、经济性等因素，对各种高温气体除尘技术作过总结，结果如表1所示[5]。
 |
3 过滤除尘的机理
由于过滤除尘的除尘效率高，近年来对其研究最为广泛。惯性碰撞、拦截、扩散、重力和静电作用等粉尘粒子的沉降机理是分析过滤式除尘器滤尘机理的理论基础。根据不同粒径的粉尘在流体中运动的不同力学特性，过滤除尘机理涉及以下几方面。
（1）筛滤作用。过滤器的滤料网眼一般为5~50μm，粉尘粒径大于网眼直径或粉尘沉积在滤料间的尘粒间空隙时，粉尘即被阻留。对于新织物滤料，由于纤维间的空隙远大于粉尘粒径，所以筛滤作用很小，但当滤料表面沉积大量粉尘形成粉尘层后，筛滤作用显著增强。
（2）惯性碰撞作用。一般粒径较大的粉尘主要依靠惯性碰撞作用捕集。当含尘气流接近滤料的纤维时，气流将绕过纤维，其中较大的粒子（大于1μm）由于惯性作用，偏离气流流线，继续沿着原来的运动方向前进，撞击到纤维上而被捕集，所有处于粉尘轨迹临界线内的大尘粒均可到达纤维表面而被捕集。这种惯性碰撞作用，随着粉尘粒径及气流流速的增大而增强。因此，提高通过滤料的气流流速，可提高惯性碰撞作用。
（3）拦截作用。当含尘气流接近滤料纤维时，较细尘粒随气流一起绕流,若尘粒半径大于尘粒中心到纤维边缘的距离时，尘粒即因与纤维接触而被拦截。
（4）扩散作用。对于小于1μm的尘粒，特别是小于0.2μm的亚微米粒子，在气体分子的撞击下脱离流线，象气体分子一样作布朗运动，如果在运动过程中和纤维接触，即可从气流中分离出来。这种作用即称为扩散作用，它随流速的降低、纤维和粉尘直径的减小而增强。
（5）静电作用。许多纤维编织的滤料，当气流经过时，由于摩擦会产生静电现象，同时粉尘在输送过程中也会由于摩擦和其它原因而带电，这样会在滤料和尘粒之间形成一个电位差,当粉尘随着气流趋向滤料时,由于库仑力作用促使粉尘和滤料纤维碰撞并增强滤料对粉尘的吸附力而被捕集,提高捕集效率。
（6）重力沉降作用。当缓慢运动的含尘气流进入除尘器后，粒径和密度大的尘粒，可能因重力作用而自然沉降下来。
过滤式除尘器的滤尘过程比较复杂，一般来讲，粉尘粒子在捕集体上的沉降，是多种沉降机理联合作用的结果。而且，随着滤料的空隙、气流流速、粉尘粒径以及其它原因的变化，各种机理对不同滤料的过滤性能的影响也不同。
4 过滤除尘器的主要种类
4.1 袋式过滤除尘器
袋式除尘器是目前使用最多的过滤式除尘器。
其除尘效率高，对亚微米级粉尘也有很高的除尘效率，不会造成二次污染，便于直接回收干料。袋式除尘器在大气污染的治理方面做出了巨大贡献，目前国内外应用越来越广，已占除尘设备的80%。但在燃煤电厂锅炉高温除尘等方面，袋式除尘技术尚未能完全适应，有待进一步改进和完善,这与滤材性能提高和技术进步密切相关。
对于袋式除尘器，新滤袋的除尘效率不高，滤袋使用一段时间后，陆续通过筛滤、碰撞、拦截、扩散、静电和重力沉降等6种除尘机理，使得粗尘粒首先被阻留，并在网孔之间产生“架桥”现象，很快在滤布表面形成一层所谓粉尘初层。在以后的除尘过程中，初层便成了滤袋的主要过滤层,而滤布只起着支撑骨架作用。粉尘初层形成后，使滤布成为对粗、细粉尘皆有效的过滤材料，过滤效率剧增。对于1μm以上的尘粒，主要靠惯性碰撞；1μm以下的尘粒，主要靠扩散：总的过滤效率可达99％以上。研究在不同条件下各种机制对除尘效率的影响,有助于控制影响袋式除尘器的工作条件,改善袋式除尘器的工作性能[6]。
滤料是组成袋式除尘器的核心，其性能对袋式除尘器操作有很大影响。选择滤料时必须考虑含尘气体的特征，如粉尘和气体性质（温度、湿度、粒径和含尘浓度等）。性能良好的滤料应容尘量大，吸湿性小，效率高，阻力低，使用寿命长；同时具备耐湿、耐磨、耐腐蚀、机械强度高等优点。
袋式除尘器的滤料种类较多。按滤料材质分，有天然纤维、无机纤维和合成纤维等。按滤料结构分，有滤布和毛毡两类。按连续使用的温度（干态），可把滤料分为三类：低于130℃为常温滤料；130~200℃为中温滤料；高于200℃为高温滤料。可耐200℃以上高温的常用滤料种类及其特性如表2所示 [7]。
 |
4.2颗粒床过滤除尘器
颗料床除尘器是利用物理和化学性质非常稳定的固体颗粒如硅砂等组成过滤层，通过颗料间的空隙和曲折通道来发挥过滤作用，实现对气体的除尘。
颗粒床除尘器具有耐高温、持久性好的优点，且能连续自清灰而实现连续过滤除尘，除尘效率一般在90%以上，最高可达99%。
4.3全滤饼式过滤除尘器
全滤饼式过滤除尘器（表面过滤器）的滤材仅仅起一个支撑滤饼的骨架作用，系统始终维持在一个最优的滤饼厚度范围内，让粉尘形成的滤饼高效过滤粉尘。它具有耐高温（～1000℃），不易结雾，不易堵塞，清灰效果好，操作维修方便，价格低等特点，对于超细粉尘（5μm以下）的烟气排放浓度可控制在 5mg/Nm³以下，特别适用于处理粘附性强及吸湿性强的粉尘[8]。
4.4烧结多孔金属过滤除尘器
烧结金属除尘是利用烧结金属多孔材料对含尘气体进行净化。烧结多孔金属过滤器可以对5μm以下的尘粒进行精细除尘。在常温下，多孔金属材料具有整体强度好（强度是陶瓷材料的数倍），不发生断裂，长期工作稳定等优点[9]。但是在高温下，其强度和耐蚀性低于陶瓷材料。
4.5多孔陶瓷过滤除尘器
随着高温除尘技术的发展，对除尘设备的简单化、高温化、高效化要求日趋强烈，而陶瓷制品恰恰具有耐高温的独特优势，因此环保工作者对陶瓷过滤器日益关注。
从20世纪70年代以来，世界先进国家一直不断研究各种材质和结构的多孔陶瓷过滤器，用来进行高温过滤除尘，已取得了良好效果。多孔陶瓷的主要物理性能指标是孔隙率，渗透率，弯曲强度。研究表明：与其他类型的除尘器相比，多孔陶瓷过滤器的除尘效率高，可达99%以上，能除去5μm以上的尘粒，且结构简单，最重要的是耐高温，工作温度可达800℃以上，并且在氧化、还原等高温环境下具有良好的抗腐蚀性，因此多孔陶瓷过滤器在高温除尘方面可起重要作用 [10-11]。
多孔陶瓷的制造方法主要有无粘结剂烧结工艺、反应烧结工艺和化学蒸汽渗透工艺。制造多孔陶瓷的材料分为氧化物材料（氧化铝、堇青石等）和非氧化物材料（碳化硅、氮化硅等）。选择和设计多孔陶瓷的材料和制备工艺，对陶瓷过滤器的性能及价格都有直接影响[12]。
陶瓷过滤器按其结构型式可分为陶瓷纤维袋式陶瓷过滤器、织状陶瓷过滤器、烛状（或管状）陶瓷过滤器、交叉流式陶瓷过滤器、蜂房式过滤器几种[10]。按陶瓷材料特性又可分为刚性陶瓷过滤器、柔性陶瓷过滤器。
陶瓷纤维过滤器和织状过滤器的柔度较大，故称为柔性陶瓷。该种陶瓷的形状极易改变，可做成多种形状，其核尺寸较大，晶格密度较小。其组成材料包括：各种配比的氧化硅、氧化铝、氧化硼组合；氧化铝、氧化硅石组合；碳化硅、氧化硅组合。美国西屋公司生产的织状柔性陶瓷过滤器AB312由氧化铝、氧化硼、氧化硅按3∶1∶2构成的陶瓷纤维编织而成，除尘效率达99.9%以上；德国Essen大学研制的陶瓷纤维过滤器由氧化铝和氧化硅纤维组合而成，能承受 900℃的高温，除尘效率达99.9%；德国BWF公司生产的真空成型陶瓷纤维管耐温>1000℃，抗热冲击性好[13]。
烛状过滤器、交叉流式过滤器、蜂房式过滤器均属刚性陶瓷过滤器。刚性陶瓷过滤器材料可用氧化物、非氧化物及其混合物组成。最普遍的氧化物包括氧化铝、多铝红柱石(3Al2O3·2SiO2）、堇青石(2MgO·2Al2O·35SiO2）、火烧粘土及氧化物陶瓷纤维。非氧化物包括：粘土结合的碳化硅、烧结的氮化硅、再结晶碳化硅及碳化硅强化纤维。刚性陶瓷的核尺寸较小，晶格密度较高[10]。见报道的日本Asahi公司生产的均质堇青石陶瓷滤管孔径为40~60mm，耐温达1000℃，抗热冲击性较好[13]。
泡沫陶瓷过滤器是一种气孔率高达70%~90%、体积密度只有0.3~0.6g/cm³，具有三维立体网络骨架和相互贯通气孔结构，强度没有方向性变化的多孔陶瓷制品。泡沫陶瓷使用方便，价格便宜，制造工艺简单；通常用回弹性高、孔径均匀的泡沫塑料作为前驱体浸渍陶瓷料浆烧制而成。它除了具有耐高温、耐腐蚀等一般陶瓷所具有的性能外，且具有密度小、气孔率高、比表面积大，对流体自扰性强等特点[14]。
5 国外高温工业过滤除尘技术的研究现状
美国高温气体陶瓷净化除尘技术的研究起步较早，其主要的代表技术有陶瓷过滤技术、颗粒床过滤技术和错流过滤技术等[5]。
全美从事陶瓷除尘技术的机构很多，其中Westinghouse（西屋）是最典型的一个。其陶瓷管高温气体过滤技术较为成熟，具有以下特点：
（1）整套系统具备相当高的除尘效率，且压力损失始终保持稳定；
（2）尘密封、金属结构及脉冲反冲管具备良好操作特性；
（3）陶瓷管的整体强度高；
（4）系统可靠性好，这主要表现在系统操作范围宽且不形成灰饼等。
美国西屋公司陶瓷管的研制内容包括3个方面：材料的选择，配方的选择，加工工艺的选择。单一原料制得的过滤器抵抗微裂纹蔓延和热疲劳能力很差，这会导致整个过滤器失去作用。近些年人们研究发现在陶瓷管制备原材料中加入一种连续性的陶瓷纤维化合物将能明显改善陶瓷管的性能，如SiC纤维、NB-SiC 纤维、硅酸铝、多铝红柱石等。
德国Schumacher公司、美国西屋公司、日本的AsahiGlass公司等[10]已开发出烛状陶瓷过滤器，除尘效率均达99%以上。烛状陶瓷过滤器适用于高温（260~1093℃）、高压（1.0~3.0MPa）条件下尘粒去除。
当输入载荷达0.5%时，输出尘粒粒度小于0.5μm，浓度低于5×10-6，满足高温高压煤（烟）气净化要求。英国Grimethorpe电厂测试了烛状陶瓷过滤器特性[10]。
因为热冲击和材料在高温下疲劳破坏，烛状陶瓷过滤器极易在支撑头处损坏。脉冲喷射清洗时，会引起补丁式堵塞，影响过滤特性，并极易引起支撑环断裂、扭曲、错位。交叉流式过滤器，极易在角部断裂，并在过滤体中形成纵向裂缝。因为热应力和其它应力集中，会引起材料破坏，故应改进其材质、安装结构和密封效果。
美国西屋公司开发的交叉流式过滤器[10]可在650~900℃，1.0~3.0MPa条件下运行，在加利福尼亚Montebello的Texaco气化炉上做了示范试验并经过了8000h的测试。
膜式陶瓷过滤器公司[7]在蜂房式多通道堇青石基础上,于表面覆盖一层极薄陶瓷膜（小于50μm）制造成了膜式陶瓷过滤器。蜂房式过滤器一般由多铝红柱石或堇青石制成，断面采用蜂房结构，集尘效率高达99%，可适用的气体温度达400℃，5000h后压降4kPa[10]。
日本旭硝子株式会社[14]开发研制的高温废气处理用陶瓷过滤器为圆管状多孔堇青石（LOTEC-M）ACTF型陶瓷管过滤器，孔径为 40～60μm，高度方向孔径无梯度，通孔率为16%～22%，抗弯强度为15～18MPa，耐热性优良，可处理高达1000℃的高温含尘烟气，几乎能 100%地过滤直径大于孔径的1/20以上的粉尘。为使过滤器能连续运行，采用反洗的方式进行定期清灰，即通过安装在各清洁室出口的喷射器，将高压反洗气流短时间吹入清洁室内，一般在0.2~0.3s内即可完成，并可联机反洗，其收尘效率达99.999％。芬兰Ahlstrow公司和美国 Babcock&Wilcox公司等锅炉制造厂都引进了ACTF技术。
旭硝子株式会社还开发了APT型颗粒捕集器。
该捕集器的过滤器主要材质为堇青石。堇青石是以电熔法制造的堇青石玻璃经结晶化处理而制得的。
将堇青石制成具有一排贯穿孔的平板，并在一边预留一定间隔的狭缝（用于净化气体的排出），然后将一定数量（根据处理废气量确定）的平板叠层而制成过滤器部件，整体呈盒状。其常用规格为：高140mm×宽103mm×长200mm，体积2.9L，重量1.8kg，贯通孔形状3mm×5mm（椭圆形），贯通孔数量17×37，过滤面积0.9m²。一般采用高压空气（0.6~0.8MPa）脉冲气流进行反吹，将颗粒堆积层吹落，反吹时间为 0.2~0.5s。APT装置在1000h的运行考核中，颗粒捕集率在96％以上，压力损失保持在9~11kPa。
俄罗斯S.V.Entin等[15]进行了耐火材料生产中除尘工艺的研究，并设计出一套实验装置。该装置采用的是盘状多孔不锈钢过滤板对含尘气体进行过滤。
除尘过程中，含尘气体通过进气管进入过滤器的除尘室，粉尘粒子沉积到过滤体的外表面，处理后的气体穿过过滤体进入净气室，最终由出气管排出。采用U 形管压力计测定过滤阻力，通过过滤器的气体体积由压缩空气测量试管和MMN微型压力计控制，过滤效果由过滤器内外气体的含尘浓度对比进行评价。该装置适用于建筑材料、食品、化工、冶金以及核电等行业。
俄罗斯B.L.Krasnyi等[16]深入研究多孔陶瓷过滤元件后认为：利用多孔陶瓷作为过滤元件具有很多优点，如高的使用温度和高的耐热性、耐腐蚀、抗振性，能同时除去粉尘及氮氧化物等。但该种陶瓷必须利用特殊工艺进行生产，以便控制其孔径和孔径分布。这种多孔陶瓷根据拓扑学规律可以分为两类，即有组织性和无组织性微观结构材料。无组织性微观结构的陶瓷由粉末和纤维或两者混合而成。由粉末制得的多孔陶瓷开孔率为20%~45％，孔径为 5~400μm。而由纤维制得的多孔陶瓷其开孔率为30%~90％，孔径为5~200μm。有组织性微观结构的多孔陶瓷包括网状、细胞状、蜂窝状等结构，其结构由预置系统决定。网状结构的材料由纺织或编织机制得的陶瓷纤维所制成，其开孔率为20%~80％，孔径约20~200μm；但是由于其高温下使用寿命短，用压缩空气喷吹清灰再生后易破坏，所以未能得到广泛应用。由陶瓷片充填细胞状泡沫多孔脉石制得的细胞渗透陶瓷材料其开孔率为75%~95％，孔径为 200~500μm；而采用特制钢模挤压可塑性陶瓷粉末或其与纤维质混合物所制得的细胞渗透材料，其生坯干燥焙烧后开孔率为50%~80％，方形开孔尺寸约800~7000μm。
B.L.Krasnyi等最终研制出FKI-45除尘器，属袋式除尘器。装置中采用盘状多孔渗透陶瓷制造管状过滤器件，直径为60~62mm，厚度约8~23mm，可以耐1000℃高温。
日本Iwanaga.A等[17]设计出一种垂直除尘器，其上部和下部分别是含尘气体入口和集灰斗，中间是过滤区域。过滤部分由多孔陶瓷过滤圆筒组成。净气室与过滤圆筒处于同一位置，并被分成两部分。多孔陶瓷过滤圆筒的上方为空气喷嘴，这种装置适用于燃油、炼铁、陶瓷以及化工等行业。
日本Imada.K.等[18]在废气除尘移动床材料的研究中，用作移动床的材料为颗粒直径1~10mm、气孔率20%~60％的多孔粒径材料。该移动床材料已被应用于炼钢、炼铁焦炭炉的废气除尘。
英国太棉公司（TENMAT）研制的太棉高温气体过滤器[19]是专门为超过袋式除尘器、电除尘器等传统除尘器所承受的工作温度而开发的一种硬式表面过滤器。太棉可长期应用于1200℃的高温烟气系统，最高可耐1600℃，使用过程中遇火不燃烧，具有超强的耐酸碱性能，使用寿命长达10年以上，而袋式除尘器一般一年多就需更换。同时，太棉除尘器能过滤小于1μm的尘粒，过滤效率更达99.99％以上。所以，由于太棉过滤器滤料好、设备简单、寿命长、不用维护等优势，使得除尘总费用远远低于袋式除尘设备。
6国内高温工业过滤除尘技术的研究现状
我国现有工业窑炉近20万座，年耗煤（焦炭）量约2亿吨，在生产过程中排放大量高温含尘有害气体，严重地污染大气环境。其排放尾气的特点是：温度高，含尘浓度高，黑度大，温度和烟气量变化范围广。
我国锅炉除尘装置制造技术已经历了四个发展阶段，即干式旋风除尘、文丘里水膜除尘、高压静电除尘、袋式除尘[20]。
广东省东莞市垃圾电厂锅炉上已成功的应用袋式除尘装置，其除尘效率高达99％以上。目前采用袋式除尘的锅炉最大已达680t/h。宝钢在高炉建设时所采用的也是布袋除尘器，除尘效果良好，实现了“无超标排放”的目标[21]。北京市劳动保护科学研究所齐金彦等[22]开发研究了陶瓷微孔管过滤式除尘器，其结构及过滤机理与袋式过滤器相同，不同的是陶瓷微孔管在反吹时形状保持不变，所形成的一次粉尘层免遭破坏，除尘效率保持不变。高温烟气用陶瓷质微孔管过滤式除尘器，不需采用降温冷却措施，可省去部分投资，并可进行热回收。该除尘器除尘效率高，过滤后的洁净气体对热交换管束不存在腐蚀和堵塞问题。该除尘器耐磨损、耐急冷急热性能好，使用寿命长。
华中科技大学姬宏杰等[23]利用湖北工业大学机电研究设计院提供的泡沫陶瓷对高温焦炉煤气过滤技术进行了实验研究。孔隙率为85％的泡沫陶瓷片在模拟气体（粉尘粒径为75μm以下）流量为0.15~1.05L/h时，其粉尘过滤效率均>90％。
清华大学资新运等[24]建立了基于泡沫陶瓷微粒过滤单元的三维物理模型和气粒两相流模型。通过模拟计算，分析了气体流速、微粒粒径、泡沫陶瓷微孔参数对微粒扩散拦截和惯性碰撞拦截效率的影响。得出以下结论：①随着流速的提高，微粒的惯性碰撞捕集效率逐渐降低，当流速达到一定值时，大微粒的捕集效率将迅速上升，而小微粒的捕集效率继续降低；②当粒径小于1.0μm时，惯性捕集效率随微粒粒径的变化不大，当粒径大于1.0μm时，惯性碰撞捕集效率随微粒粒径的增大而迅速上升；当微粒的粒径增大时，扩散捕集效率迅速下降,但增大到0.5μm时，下降速率变得缓慢；③微孔直径越大，扩散捕集效率越低；④微粒在微孔壁附近所受到的Saffman力对微粒的捕集起了阻碍的作用。
西安交通大学高铁瑜[25]对燃煤联合循环陶瓷过滤器过滤流动进行了深入的研究，分析了影响陶瓷过滤元件过滤性能的几种重要机制以及重要的影响因素，提出“实际分级最小厚度”概念，这是过滤精度在陶瓷过滤元件壁厚上的度量值，有望为今后陶瓷过滤元件的优化设计提供必要的理论依据。同时提出：①在陶瓷过滤元件制备时，应尽可能选取直径相近的陶瓷颗粒；②锥状截面陶瓷过滤元件的压降要稍低于柱状截面陶过滤元件的变化幅度，而且相同的位置处压降和速度值也低些，在同一流速下，压降随陶瓷颗粒直径的减小而增大；③为减小或消除过滤过程的粉尘“架桥”现象，应该使孔隙率沿轴向从封闭端到开口端逐渐增大，孔隙率沿轴向的这种变化对脉冲反吹清洗也是有利的；④脉冲反吹清洗过程中，烛状陶瓷过滤元件沿轴向各个部位脉冲压力峰值随着喷射压力的增大而增大；陶瓷过滤元件开口端压力峰值明显高于中部和封闭端压力峰值，而中部、封闭端压力峰值接近。
西安交通大学徐廷相等[26]研究了含尘超音速高温高压气体的气固两相分离过程，提出了用增加缩放喷管长度的方法，使含尘高温高压气体中的灰尘颗粒获得实现气固两相分离所必需的更高动量的途径。采用这种气体净化概念有可能使大于5μm的灰尘颗粒和大部分小于5μm的颗粒从含尘气体中清除掉。
中国科学院山西煤炭化学研究所杨金权等[27]采用D50mm×480mm等效孔径40μm普通不锈钢制作了高温烧结金属丝网过滤器进行了试验。煤气温度为460~638℃，进口粉尘浓度为1.0~25.0g/Nm³，在不同入口粉尘含量及不同过滤气速下，过滤效率均大于99%，最高达 99.9%，＞20μm的颗粒去除率为100％。试验系统连续运行稳定，过滤元件（管）反吹性能良好，安装固定容易，无损坏现象。该研究在过滤效率、反吹清灰及运行特性方面取得了较好效果，为该技术进一步开发奠定了基础。
上海化工研究院黄晓卫等[28]开发的全滤饼式过滤除尘器，滤饼为不锈钢滤料，除尘效率理论值几乎为100％，其在结构形式上及清灰技术上都有与众不同之处，除尘流程操作全部由可编程序控制器（PLC）控制，极易与计算机接口。此过滤器的另一关键技术是采用了大通量的高温程控延期换向阀,这种具有特殊结构形式的高温烟气换向阀的开发成功是整个高温烟气除尘技术的重要保证。它可实现高精度要求的除尘，对于一定粒度的粉尘，出口浓度（过滤效率）可通过控制过滤风速、过滤材料和过滤阻力而达到。
国家电力公司热工研究院许世森[29]研究温度等因素对移动颗粒层过滤高温除尘性能的影响规律，首次提出温度与捕集比的理论关系式，并进行了实验验证，得到了移动颗拉层在高温状态下进行过滤除尘的实验结果，为移动颗粒层过滤高温除尘工艺的放大和工程化打下基拙。
国家电力公司热工研究院夏军仓等[30]研究开发出一套移动颗粒层高温高压煤气除尘中试系统，通过实际煤气考核试验研究，积累和掌握了系统的运行规律和设计依据，为进一步实现工程化奠定了基础。试验表明:该过滤器能实现连续稳定的除尘过程，除尘效率较高，可达99.65%~99.80%，＞20μm 的颗粒去除率为100％；大型化后可适用于高温气体的过滤除尘。
为了提高颗粒床对微细粉尘的过滤除尘效率，宁波大学杨国华等[31]提出并试验研究了双层滤料颗粒床过滤尘新方法。该方法以2~5mm膨胀珍珠岩颗粒为上层滤料，0.5~1mm海沙为下层滤料组成双滤料床。过滤时，含尘气先经过上层滤料粗过滤，再经过下层滤料精过滤；反吹清灰时，两层滤料成不相混分层流化床，双层结构保持不变。试验表明:对于粒径小于2.26μm的微粒数占90%的电厂飞灰，过滤气速为0.33m/s时，过滤效率高达 99.992%~99.994%。这种极高过滤效率和床层容尘量是现有颗粒床过滤器都不能达到的。这种双层滤料过滤床的过滤气速是布袋除尘器的5~6倍，过滤效率超过了布袋除尘器和电除尘器，特别是这种双层滤料过滤床容尘量很大，可以利用这一特性实现有害气体与尘等多种污染物脱除一体化。
7 高温工业废气过滤除尘技术的发展趋势纵观国内外研究现状，笔者认为，高温工业废气过滤除尘技术的发展将呈现如下趋势：
（1）加强泡沫陶瓷高温高效除尘技术的研究，提高陶瓷过滤器的除尘效率及其韧性，改善其清灰再生技术，延长使用寿命；
（2）进一步提高袋式除尘设备的性能，使其适应于高温、高含尘浓度、大烟气量的需要，延长其使用寿命；
（3）重视除尘机理研究，探索现有各种除尘技术的基本规律，作为设计和改进设备的依据；
（4）加快对颗粒床除尘器的研究，提高其对细微尘粒的捕集效率，进一步研究系统磨损问题及运行的控制因素。
目前，高温工业废气除尘技术发展迅速，特别是美、德、日正努力控制烟气含尘排放浓度趋向目视为“零”，即除尘器出口浓度接近大气中的含尘浓度。因此，我们必须紧跟世界步伐，与国际接轨，加强与国际社会在环境保护方面的深入合作，充分借鉴利用高新技术，不断创新，开发出经济、实用、高效的新型高温工业废气除尘设备。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
