高温煙氣餘熱回收技術讓天空更藍

把“命門”掌握在自己手中

冶金、化工、建材等高能耗高排放工業中高温煙氣餘熱如何處置，是影響全球節能減排的重要因素。目前我國工業煙氣餘熱回收率僅為29％，比國際平均水平低15％—20％。在這差距之中，相關技術的缺乏成了“攔路虎”。

2016年以來，由重慶大學、北京科技大學、中國科學院過程工程研究所等十家科研院校和企業組成了“工業含塵廢氣餘熱回收技術”項目組進行攻關，通過技術創新，掌握了“工業含塵廢氣餘熱回收技術”，在陶瓷膜過濾管上打破了國外的壟斷，部分技術實現國內外首創，這讓我國工業高温含塵煙氣淨化的應用成為可能。

高温煙氣餘熱回收是技術難題

據統計，冶金，建材，化工三者能耗站全球總能耗的70％，其中煙氣餘熱佔總餘能的35％。

要回收工業高温工業煙氣餘熱並不容易。“高温工業煙氣温度高達800℃—1200℃，具有成分複雜、含塵量高、腐蝕性強、工況變化大等特點。”重慶大學能源與動力工程學院院長、低品位能源利用技術及系統教育部重點實驗室主任、項目負責人廖強教授説，這些煙氣中存在非凝結性和易凝結性成分，使得煙氣餘熱回收和淨化裝置存在濾料堵塞、再生困難、換熱面積灰、磨損、腐蝕及餘熱回收和淨化效率低等瓶頸問題，這在國內外都是一個技術難題。

在國外該技術屬於高端技術，主要用於清潔能源領域。而引進到國內，不僅價格昂貴，而且存在禁運的風險。

技術攻關突破難點打破國外壟斷

為此，“工業含塵廢氣餘熱回收技術”項目組對此進行了科研攻關。

“我們根據煙氣性質進行分類，分為含凝結性塵粒煙氣，高温高含塵煙氣，含低濃度亞微米級塵粒煙氣三種。”廖強介紹，研究團隊再分別針對三種煙氣不同的特點分別採用陶瓷球移動牀過濾技術、蜂巢體和三維肋管技術以及陶瓷濾膜技術對煙氣進行淨化和餘熱回收。同時也可以將三種技術有機結合，應對不同工業複雜背景條件下高温含塵煙氣的淨化及餘熱回收問題。

其中，採用陶瓷球移動牀過濾技術處理含凝結性塵粒的高温煙氣，及採用蜂巢體和三維肋管相結合的換熱與淨化一體化技術處理高温高含塵（塵粒濃度>2000mg/Nm3）屬於國內外首創。

同時，低濃度亞微米塵煙氣的淨化與回收難度也非常大。因為煙氣中很多粒徑小於1微米，分離難，活性高，高温條件下容易附着，要把它在高温中分離出去猶如“火中取碳”。

“國際上採用的方式是陶瓷膜過濾管，不過國內陶瓷膜過濾管生產工藝基礎薄弱，生產成本高、壽命短，導致運行成本高昂，難以推廣；穩定性和循環再生水平達不到產業化需求，特別是氧化氣氛的最高使用温度只有700℃左右，制約了其應用範圍。”廖強説，他們通過反覆試驗，最終研發出多孔陶瓷膜過濾管，能夠承受1000℃以上温度，超過了國外碳化硅陶瓷膜過濾罐耐高温最多750℃的水平，而售價僅為國外的1/6。

同時，他們還開發了高温煙塵粒子高壓預荷電陶瓷膜除塵淨化技術。可以提高含塵氣體的除塵效率，顯著降低陶瓷膜過濾管的阻力，延長再生週期和陶瓷膜過濾管的使用壽命。

“這一難點的突破及推廣應用將顯著減少污染物的排放。”廖強解釋，陶瓷膜過濾管淨化後的煙氣是超低排放，一般小於5mg/m3，低於國家標準，可大幅度減少工業PM2.5的一次排放，降低工業對環境的壓力。

餘熱回收率可達7成 產業推廣潛力大

該項目已設計建成了世界首套高温高含塵煙氣淨化和換熱一體化綜合試驗平台，中試結果顯示，該裝置能夠實現餘熱回收率70％以上，淨化效率99％以上。

目前，該項目共申請專利32項，國際專利2項，項目組與重慶商順換熱設備有限公司、山東京博石化等11家公司進行技術合作，相關技術已經在溢達自備電廠、大唐貴州發耳發電有限公司、重慶松藻電力有限公司等地方投用。

“使用這種高效的換熱設備，可以把煙氣中的熱量進行深度回收，以降低能源消耗。”廖強教授介紹，回收的能源可用於發電、預熱燃燒用的燃氣或空氣、取暖、原材料的乾燥等。也可用於鋼廠自用熱蒸汽、熱水或接入市政供熱管網。若推廣實施本項目各類煙氣淨化與餘熱回收技術，預期可以達到70％的餘熱回收效率，效益顯著。

下一步，項目組將進行裝置的大型化技術研究，可靠性評估以及陶瓷膜過濾管的再生延壽技術研究，同時在冶金、建材、化工等行業進行推廣。