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高温烟气余热回收技术让天空更蓝
添加时间:2019-09-24

如何处理冶金、化工、建材等高耗能、高排放行业的高温烟气余热,是影响全球节能减排的重要因素。目前,我国工业烟气余热回收率仅为29%,比国际平均水平低15%-20%。在这一差距中,相关技术的缺乏成为“拦路虎”。

2016年以来,重庆大学、北京科技大学、中科院过程工程研究所等10家科研院所和企业,组建了“工业粉尘废气余热回收技术”项目组攻关。通过技术创新,他们掌握了“工业粉尘废气余热回收技术”,并击中了陶瓷膜过滤管。打破了国外垄断,在国内外率先采用了一些技术,使我国工业高温含尘烟气净化技术的应用成为可能。

据统计,冶金、建材、化工能耗站占全球总能耗的70%,其中烟气余热占总余热的35%。

从工业高温烟气中回收余热并不容易。”高温工业烟气温度高达800-1200摄氏度,具有成分复杂、含尘量高、腐蚀性强、工况变化大等特点。重庆大学低档能源利用技术与系统教育部***实验室表示,烟气中存在不凝、易凝组分,导致烟气余热回收净化装置被过滤器堵塞换热区材料、再生困难及灰分。磨损、腐蚀、余热回收、净化效率低等瓶颈是国内外的技术难题。

在国外,这项技术属于高端技术,主要应用于清洁能源领域。一旦引进中国,不仅价格昂贵,而且有被禁运的危险。

为此,“工业粉尘废气余热回收技术”项目组进行了科研攻关。

“我们根据烟气的性质对其进行分类,并将其分为三类:可冷凝粉尘、高温高粉尘和低浓度亚微米粉尘。廖强介绍,课题组采用陶瓷球移动床过滤技术、蜂窝体及三维肋管技术和陶瓷滤膜技术净化烟气,回收余热。同时,将这三种技术有机地结合起来,解决不同工业复杂背景条件下高温含尘烟气净化和余热回收问题。

其中,陶瓷球移动床过滤技术用于含有可冷凝粉尘颗粒的高温烟气,以及蜂窝体与三维翅片管相结合的高温高粉尘(粉尘浓度)传热净化技术2000mg/Nm3)是国内外的先驱。

同时,低浓度亚微米粉尘和烟气的净化和回收难度很大。由于烟气中许多颗粒的粒径小于1微米,在高温条件下难以分离、活性高、易粘附,高温下分离就如同“把碳从火中带走”。

国际上采用陶瓷膜过滤管,但国内陶瓷膜过滤管生产工艺薄弱,生产成本高,使用寿命短,操作成本高,推广难度大,稳定性和回收水平不能满足要求。工业化需要,特别是氧化气氛的***使用温度只有700摄氏度左右。限制了其应用范围。廖强说,经过反复试验,他们最终研制出了能承受1000摄氏度以上温度的多孔陶瓷膜过滤管,超过国外碳化硅陶瓷膜滤池的耐高温水平高达750摄氏度,而价格仅为国外的1/6。

同时,他们还开发了高温粉尘颗粒高压预充陶瓷膜除尘净化技术。可提高含尘气体的除尘效率,显著降低陶瓷膜过滤管的阻力,延长陶瓷膜过滤管的再生周期和使用寿命。

该项目设计建造了世界上***个高温含尘烟气净化传热综合试验平台。中试结果表明,该装置废热回收率可达70%以上,净化效率可达99%以上。

目前,该项目拥有32项专利和2项国际专利。项目组已与重庆尚顺换热设备有限公司、山东京博石化有限公司等11家公司合作,相关技术已在义大电厂、大唐黔发发电有限公司、重庆松灶发电有限公司投入使用。股份有限公司

廖强教授介绍说,利用这种高效换热器,可以深度回收烟气中的热量,降低能耗,回收的能量可用于发电、燃气或空气预热燃烧、加热、干燥原料等用于自用热蒸汽、热水或接入市政热网。如果本项目的各种烟气净化和余热回收技术得到推广和实施,预计余热回收效率可达到70%,效益显著。

下一步,项目组将开展陶瓷膜滤管的大型化技术、可靠性评价和再生延长寿命技术研究。同时,将在冶金、建材、化工等行业推广。