前言

冶金、建材、電力及煤化工等行業(yè)每年產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔?，這些煙氣含塵量高，塵粒易附著，煙氣中高溫段含有大量的高品位余熱，由于工藝、回收抑或滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的需要，必須對這些高溫含塵煙氣進(jìn)行處理。近年來，在環(huán)境污染治理方面加大力度，“超低排放”、“近零排放”對除塵器及除塵技術(shù)提出了高的要求，一些傳統(tǒng)的除塵器及除塵技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)對超細(xì)粉塵尤其是高溫條件下超細(xì)粉塵的捕集。多孔陶瓷材料含有大量的微細(xì)孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積大，耐高溫、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易變形，基于多孔陶瓷材料的高溫?zé)o機(jī)陶瓷濾材用于高溫含塵氣體的凈化具有耐高溫、過濾精度高的特點(diǎn)，不可以實(shí)現(xiàn)粉塵的超低排放，還可以負(fù)載特定的催化劑，在除塵的同時，實(shí)現(xiàn)脫硫、脫硝煙氣凈化。

2高溫除塵技術(shù)

高溫氣體除塵是指在高溫條件下直接進(jìn)固分離，大程度地利用氣體顯熱、潛熱和動力能。通常所指的高溫除塵，是指260℃以上氣體的直接氣固分離。由于運(yùn)行溫度高，高溫除塵對其使用濾料的機(jī)械性能、熱和化學(xué)穩(wěn)定性提出了很高的要求，并且高溫除塵設(shè)備所采用的容器和濾料材料必須能夠經(jīng)受住高溫、高壓的沖擊。在一些特殊工況中，如核廢料處理和石油裂解等，其尾氣溫度高達(dá)1000℃以上，在這種情況下，只能采用無機(jī)耐溫濾料[1]。

目前常用的除塵技術(shù)主要械式除塵技術(shù)、電除塵技術(shù)、濕式除塵技術(shù)以及過濾式除塵技術(shù)。高溫旋風(fēng)除塵器是一種典型的機(jī)械式除塵器，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、造價較低的特點(diǎn)，根據(jù)不同的工藝要求可用于不同溫度及高磨蝕場合。旋風(fēng)除塵器的工作原理決定了其除塵效率與粉塵顆粒大小密切相關(guān)，對于50μm的粉塵，除塵效率可以達(dá)到96％以上；但對5μm粉塵，除塵效率73％左右；而對1μm粉塵，除塵效率為27％左右[2]。而高溫條件下，濕度大幅下降，且粘滯力與常溫時相比有較大變化，細(xì)顆粒凝聚現(xiàn)象大為降低，煙氣中存在大量的超細(xì)粉塵，因而使用旋風(fēng)除塵器處理高溫?zé)煔庵械姆蹓m無法達(dá)到要求，只能作為預(yù)除塵器設(shè)備，在二次除塵前先煙氣中的部分大顆粒粉塵。靜電除塵器利用高電壓產(chǎn)生電暈使塵粒荷電，然后施加收塵電壓捕集帶電的塵粒。靜電除塵器效率高，壓損低（一般小于200Pa），但一次性投資高，占地面積大，高溫條件下難以維持穩(wěn)定的電暈，陰壽命短、對粉塵的比電阻和氣體成分等性質(zhì)敏感，還存在電腐蝕和高電壓擊穿等問題，因而也不適用于高溫條件下的煙氣除塵。濕式除塵器形式很多，總體上包括以噴霧塔和旋風(fēng)洗滌器為代表的低能濕式除塵器（壓損0.2～1.5KPa）以及文丘里洗滌器為代表的高能濕式除塵器（壓損2.5～9KPa）。濕式除塵器能耗高，產(chǎn)生二次污染，用于高溫除塵，流程長、設(shè)備多、操作復(fù)雜，重要的是浪費(fèi)了煙氣中的高品位。過濾式除塵技術(shù)利用高溫過濾材料實(shí)現(xiàn)氣固分離，其基本原理是塵粒通過過濾材料時受到慣性碰撞、截留、擴(kuò)散、靜電、篩濾等作用從氣流中被分離

出來。過濾式除塵技術(shù)不可以大程度地利用物理顯熱，提高能源利用率，同時可以簡化工藝過程，節(jié)省工藝設(shè)備投資。高溫氣體過濾除塵技術(shù)的關(guān)鍵在于高溫濾材的開發(fā)，傳統(tǒng)的過濾式除塵器多以纖維濾袋為過濾材料，纖維濾袋除塵效率高、速度快、清灰方式簡單，但濾袋使用壽命短，換頻繁。此外，纖維濾袋高只能在200～300℃的環(huán)境下長期使用，無法滿足高溫度工況下的除塵要求。目前，高溫濾材研究較多的有耐高溫金屬濾材及高溫陶瓷濾材。耐高溫金屬濾材具有良好的耐溫性能和機(jī)械性能，本身具有好的韌性和導(dǎo)力，但金屬濾材的強(qiáng)度會隨著溫度的增加逐漸減弱，存在高使用溫度限制。高溫陶瓷濾材具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗酸堿腐蝕性，同時能承受高達(dá)1000℃以上的高溫。此外，高溫陶瓷濾材具有非常大的內(nèi)部比表面積，對5μm以下的超細(xì)粉塵仍然具有99%以上的過濾效率。尤其是近年來，隨著高溫除塵技術(shù)的迅猛發(fā)展，陶瓷濾材推陳出新，與之相應(yīng)的配套設(shè)備也不斷被改進(jìn)，無機(jī)陶瓷濾材在高溫除塵技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用受到了越來越廣泛

的關(guān)注。

3壁流式蜂窩陶瓷及其在高溫除塵技術(shù)中的應(yīng)用

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高溫陶瓷濾材具有越來越多樣化的結(jié)構(gòu)和組成，可以滿足不同工業(yè)生產(chǎn)條件下的除塵要求。目前，在高溫作用下用于除塵凈化的陶瓷濾材根據(jù)其在使用時的形狀和安裝排列方式的不同，可以分為掛燭式、列管式以及塊狀蜂窩式。掛燭式高溫陶瓷濾材設(shè)計(jì)成中空燭管狀，一端開口一端封閉，含塵氣流從管外到管內(nèi)，粉塵在外表面沉降形成粉塵層，借助脈沖清灰方式使附著于燭管外壁的粉塵脫落并掉入置于下方的灰斗中。列管式陶瓷濾材設(shè)計(jì)成兩端開口，含塵氣流由上端開口進(jìn)入，粉塵一部分直接掉入灰斗，一部分受碰撞、擴(kuò)散或靜電作用被粘附、攔截在管內(nèi)表面。清灰

時采用逆氣流脈動噴吹，氣流由管外進(jìn)入管內(nèi)，這種清灰方式耗氣量大，但有利于提高陶瓷濾材的使用壽命。塊狀蜂窩式陶瓷濾材多采用壁流式蜂窩結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該結(jié)構(gòu)具有規(guī)則的平行通道，所有通道的進(jìn)/出口被交錯密封，形成獨(dú)立的進(jìn)氣通道和排氣通道，從濾材進(jìn)氣通道進(jìn)入的含塵氣體必須經(jīng)過內(nèi)部多孔薄壁到相鄰的排氣通道流出，粉塵被多孔薄壁攔截在入口一側(cè)。采用脈沖反吹方式進(jìn)行清灰。