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玄武岩纤维在高温烟气治理中的应用

2020-01-18 03:42:48

一、高温烟气来源
  1、工艺高温烟(尾)气
  在化工、石油、冶金、电力及其他行业中,经过工艺或工质作用后常余留产生的高温含尘气体,属于被动性烟气,也是余热资源研究领域。由于不同工艺需要或回收能量抑或达到环保排放标准,都需对这些高温含尘气体进行除尘。如近年来,氧气顶吹转炉在我国得到大规模的发展,转炉在吹氧冶炼期间产生大量的余热余热,转炉烟气的温度为1450℃左右,可高达1600℃,经过汽化烟罩冷却至1000℃左右。2005年,我国转炉烟气理论发生量总计为4.9*1011Nm³,其中作为煤气回收的量为3.5*1011Nm³,其热值相当于900万t标准煤;800~1000℃以下的烟气热量没有回收,大约2.1*1013GJ热量,相当于700万t标准煤。在高温条件下,由于粘滞力有较大变化,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。高温时采用的设备材质、结构形式以及热膨胀等工程问题往往影响设备的正常运行。
  2、燃烧高温烟(煤)气
  此类烟气属于主动性煤烟气,在整体煤气化联合循环(IGCC)和增压流化床燃烧联合循环(PFBCCC)是两种燃煤联合循环(ACFCC)的基本方式中,都希望进入燃气轮机前送入的为干净烟气,特别是对烟气颗粒物的去除,因为颗粒物的进入将会腐蚀透平机械叶片上的热涂层,终导致对透平机械的磨损。这一技术需要解决的难点就是要求进入燃气透平高达900~1300℃的气体除尘,为了减少固体颗料对透平机叶片的高速冲蚀与高速熔蚀,要求进入透平机中,0~4μm颗料含量小于19.9mg/Nm³,颗料大于5μm的小于0.3mg/Nm³,即要求固体颗料含量小于22.5mg/Nm³。
  二、玄武岩纤维(BasaltFibre简称BF)
  连续玄武岩纤维的主要成分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O等氧化物,属于硅铝酸盐系纤维。SiO2是连续玄武岩纤维主要的成分,称为网络形成物,纤维的化学稳定性和优异的力学性能;较高含量Al2O3可以提高纤维的耐久性、化学稳定性、热稳定性和力学性能。与玻璃纤维相比,连续玄武岩纤维中含有的MgO、Na2O、K2O、TiO2等成分,这正是连续玄武岩纤维相比玻璃纤维除尘滤袋具有较好的耐水和耐腐蚀特性的原因。
  玄武岩纤维的制备方法简单,简单的说,玄武岩纤维通过玄武岩熔融过程形成。生产成本相对较低,在加工过程中,主要采用火焰离子喷吹法。由于该方法几乎不用水,也几乎无空气污染,本身无化学挥发物,因此它一种环境友好协调的纤维制备方法。由于在制备的可完全降解的玄武岩纤维过滤材料中,不仅保护了环境,降低了污染物的排放,充分利用了分布广泛的矿物岩石,大大地降低了生产成本,因此应用前景广泛。目前来说,玄武岩纤维是理想的高温烟气除尘布袋过滤材料。如美国Nebraska电厂利用玄武岩纤维滤料袋式除尘,滤料寿命在200~240℃连续运行可达7~10年。减少初期投资和运行费用。如俄罗斯利用玄武岩纤维滤料,烟气从120℃提高到260℃处除尘,总投入减少30%,操作费用减少20%。还可以带来相应的副产品,经济效益显著。加拿大亚伯力(Albarrie)公司是一家有30多年历史的环保工业用集尘滤料的公司。他们将玄武岩纤维用作过滤针刺毡的基布已经有10多年的历史了。俄罗斯与乌克兰用玄武岩制成的过滤布等已经完全能在高温条件下工作。玄武岩纤维由于原料易取价廉,相对价格比较便宜,性价比高。