Son 20 yılda, baca gazı arıtma alanında yüksek sıcaklıklı seramik filtreli tüp teknolojisi hızla gelişmiştir. Toz giderme mekanizması, her ikisi de esas olarak eleme mekanizmasına dayanan, aynı zamanda atalet çarpışma, durdurma, difüzyon ve belirli koşullar altında elektrostatik ve yerçekimi etkilerine sahip olan geleneksel torba filtrelerinkine benzer. Bununla birlikte, geleneksel torba filtre torbalarıyla karşılaştırıldığında, seramik filtre tüpleri güçlü korozyon direncine ve yüksek sıcaklık direncine sahiptir. Bu nedenle, seramik filtre tüplerinin olgun üretim teknolojisi ve son yıllarda termik güç ve atık yakma gibi endüstrilerde baca gazı tozu için daha katı emisyon standartları ile seramik filtre tüpü filtrasyon teknolojisi hızla gelişmiştir.

Son yıllarda, toza ek olarak, nitrojen oksitler gibi kirleticiler için emisyon standartları daha katı hale geldi ve geleneksel SNCR denitrifikasyon teknolojisi, nitrojen oksit emisyonları için giderek daha katı hale gelen gereklilikleri karşılayamıyor. Bu nedenle katalizör kaplı filtre torbaları ve katalizör kaplı seramik filtre tüpleri hem yurt içinde hem de yurt dışında artan ilgi görmüş ve buna dayalı yüksek sıcaklık seramik filtre tüpü toz giderme ve denitrifikasyon entegre teknolojisi hızla gelişmiştir.

Filtre torbaları ve katalizör kaplı filtre torbaları üzerine araştırma

Filtre torbalarının filtrasyon şekli üç tipe ayrılabilir: derin filtrasyon, kaplamalı filtrasyon ve yüzey filtrasyonu. Derin filtrasyon, baca gazının doğrudan filtre malzemesi tabakası tarafından filtrelendiği en geleneksel filtrasyon şeklidir. Kaplanmış filtrasyon, geleneksel filtre malzemesinin yukarı akış yüzeyine iliştirilmiş mikro gözenekli bir yapıya sahip ince bir filmi ifade eder. İnce filmin gözenek çapı genellikle 2μm'den küçüktür, bu da partikül maddenin çoğunun fiber filtre malzemesine girmesini etkili bir şekilde önleyebilir. Yüzey filtrasyonu, geleneksel filtre malzemesinin yukarı akış yüzeyine yapıştırılmış ultra ince bir elyaf tabakasıdır ve bu aynı zamanda partikül maddelerin filtre malzemesine girmesini önlemede de rol oynar.

Torba filtrenin çekirdeği, filtre torbası malzemesidir. Şu anda ana filtre torbası malzemeleri arasında polifenilen sülfid (PPS), poliimid (P84), politetrafloroetilen (PTFE) ve cam elyafı (GL) bulunmaktadır. Uygulanabilir sıcaklık aralığı ve her malzemenin avantajları ve dezavantajları Tablo 1'de detaylandırılmıştır. Çeşitli filtre torbası malzemelerinin avantajlarını daha iyi entegre etmek ve her birinin dezavantajlarının üstesinden gelmek için iki veya daha fazla malzemeden oluşan kompozit filtre torbaları da yaygın olarak kullanılmaktadır. .

Tablo 1: Uygulanabilir sıcaklıke ve farklı filtre torbası malzemelerinin avantajları/dezavantajları.

Tablo 1, genel olarak torba filtre toz gidermenin yalnızca orta ve düşük sıcaklıktaki baca gazı için uygun olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, baca gazı sıcaklığı yüksek olduğunda, filtre torbalarının hasar görmesini önlemek için torba filtre toz toplayıcıya girmeden önce su veya hava ile soğutulması gerekir.

Son yıllarda, nitrojen oksit emisyon standartlarının artmasıyla birlikte, entegre denitrifikasyon ve toz giderme torba filtresi dikkat çekmiştir ve kilit teknoloji, katalizör kaplı filtre torbalarının geliştirilmesinde yatmaktadır. Filtre torbasının yüzeyine manganez/vanadyum gibi katalizörler eklenir ve torba filtre toz toplayıcıya veya giriş baca gazına amonyak gazı püskürtülür. Katalizörün etkisi altında, amonyak gazı baca gazındaki nitrojen oksitlerle reaksiyona girerek nitrojen gazı üretir. Bu, katalizörün etkisi altında 180-400°C'de indirgeme maddesi NH3 kullanarak NO ve NO2'yi seçici olarak N2'ye indirgeyen ve neredeyse hiç oksidasyon olmayan SCR (Seçici Katalitik İndirgeme) reaktöründeki nitrojen oksitlerin uzaklaştırılma mekanizmasına benzer. NH3 ve O2 reaksiyonu oluşur.

Son yıllarda, birçok uzman ve akademisyen, katalizör kaplı filtre malzemelerinin geliştirilmesine kendini adamıştır. Wang Xie, Mn02/polipirol katalizörünü PPS filtre malzemesine yüklemek için yüzey aktif madde dispersiyonu, Xu kaplama ve emmeli filtrasyon yöntemlerini kullandı. Katalizör yükleme miktarı yaklaşık 44g/m2'dir. Laboratuvar koşullarında, katalizör kaplı PPS filtre torbası 180°C'de %80'lik bir denitrifikasyon verimliliğine ulaşabilir.

Zheng Weijie, PPS liflerinin yüzeyinde Mn-CeOx, Mn-SnOx ve Mn-Ce-SnOx in situ üç farklı katalizör bileşenini büyütmek için ilgili redoks reaksiyonlarının mekanizmasını kullandı. Sonuçlar, laboratuvar koşullarında, üç farklı katalizör kaplı filtre malzemesinin denitrifikasyon oranının, hazırlama koşulu KMnO4/PPS kütle oranı 0,6 ve denitrifikasyon reaksiyon sıcaklığı 180°C ve hatta filtre olduğunda %100'e ulaşabileceğini göstermiştir. Mn-Ce-SnOx katalizörü ile kaplanmış malzeme, 120°C'lik bir denitrifikasyon reaksiyon sıcaklığında %100'lük bir denitrifikasyon oranına ulaşabilir.

Zou Haiqiang, aromatik polyester filtre malzemesinin yüzeyine %6 MnO2/CNF katalizörü eklemek için ultrason dispersiyonunu kullandı ve laboratuvar koşullarında 180°C'de polidopamin ile kaplandıktan sonra denitrifikasyon verimliliği %80'e ulaşabiliyor.

Wang Min, torbalı filtre toz toplayıcının filtre torbasına MnOx ekledi ve denitrifikasyon etkisi üzerindeki sıcaklığın, oksijen içeriğinin ve giriş gazı akış hızının etkisini inceledi. Araştırma sonuçları, reaksiyon sıcaklığı 150°C ve reaksiyon gazındaki baca gazı içeriği %5 olduğunda nitrojen oksit giderim oranının %75'e ulaşabileceğini göstermiştir.

Katalizöre bağlı filtre torbaları ve katalizöre bağlı seramik filtre tüplerinin karşılaştırma çalışması

Katalizöre bağlı filtre torbaları ve katalizöre bağlı seramik filtre tüpleri için toz giderme ve denitrifikasyon ilkeleri temelde benzerdir: toz giderme esas olarak elemeye dayanır; denitrifikasyon, katalitik denitrifikasyon için bir indirgeme maddesi olarak amonyağı kullanır ve her ikisi de manganez demir/vanadyum titanyum katalizörleri kullanır. Bununla birlikte, filtre torbalarının uygulanabilir sıcaklık aralığı yaklaşık 120~280℃'dir, bu nedenle düşük sıcaklık ve orta sıcaklık katalizörleri esas olarak katalizöre bağlı filtre torbaları için kullanılır.

Seramik filtre tüplerinin uygulanabilir sıcaklık aralığı 1000 ℃'ye kadar daha geniştir, bu nedenle baca gazı ve endüstrinin belirli özelliklerine göre düşük sıcaklık, orta sıcaklık veya yüksek sıcaklık katalizörleri seçilebilir. Bu, enerji tüketimini azaltmak için faydalı olan yüksek sıcaklık nedeniyle toz toplayıcıya girmeden önce baca gazının soğutulması olgusunu önleyebilir.

Şu anda, orta sıcaklık ve yüksek sıcaklık denitrifikasyon katalizörlerinin denitrifikasyon verimliliği, düşük sıcaklık katalizörlerinden daha yüksektir ve fiyatlar nispeten daha düşüktür. Ek olarak, baca gazındaki kükürt trioksit amonyak ile reaksiyona girerek amonyum sülfat, amonyum hidrojen sülfat ve diğer kükürt amonyum bileşiklerini oluşturur. Amonyum hidrojen sülfat yüksek viskoziteye sahiptir ve sıcaklık düştükçe viskozitesi artar. Reaksiyon sıcaklığı 150°C'nin altında olsa bile, katalizörün yüzeyine sıvı halde yapışacak, uçucu külü adsorbe edecek, katalizörün gözeneklerini tıkayacak ve katalizörün devre dışı kalmasına neden olacaktır. Bu nedenle, seramik filtre tüplerinin orta ve yüksek sıcaklıklarda kararlı çalışması, denitrifikasyon verimliliğinin iyileştirilmesine ve katalizörün hizmet ömrünün uzatılmasına elverişlidir.

Torba filtre ve filtre tüpü toz toplayıcıların çevrimiçi geri yıkama teknolojisi, katalizörün ömrünü etkili bir şekilde uzatabilir. Parçacıklı madde filtre torbasının yüzeyinde birikecek olsa da, bazı ince parçacıklar yine de filtre ortamının içine girebilir. Filtre torbasına bağlı katalizörle temas ettiklerinde, katalizörün yüzeyindeki gözenekleri kolayca tıkayarak katalizör zehirlenmesine neden olurlar; ayrıca baca gazındaki alkali metaller de katalizörün aktivitesini azaltabilir. Bu nedenle filtre torbasının veya seramik filtre tüpünün çalışma süresi arttıkça katalizörün aktivitesi giderek azalacaktır. Torba filtre veya seramik filtre tüpü toz toplayıcıların zamanlanmış geri yıkaması, ince parçacıkların katalizör üzerindeki etkisini etkili bir şekilde yavaşlatabilir,

Katalizöre bağlı filtre torbası teknolojisinin kullanılması, torba filtrenin ayak izini neredeyse hiç değiştirmeden entegre denitrifikasyon ve toz gidermeyi sağlayabilir, baca gazı arıtma ekipmanının ayak izini etkili bir şekilde azaltır ve özellikle yeni veya yenilenmiş projeler için uygundur. Kısıtlı boşluk. Torba filtrenin filtre torbasının yüksekliği genellikle yaklaşık 6 metredir ve toz toplayıcı gövdesinin yüksekliği yaklaşık 20~25 metredir. Bununla birlikte, filtre tüpü toz toplayıcısındaki seramik filtre tüpünün boyutu genellikle 3 metreden fazla değildir ve filtre tüpü toz toplayıcının yüksekliği yaklaşık 18~20 metredir. Bu nedenle, seramik filtre tüpü toz toplayıcının kapladığı alan, torba filtre toz toplayıcının kapladığı alandan daha küçüktür ve kurulum daha esnektir.

Filtre torbasına bağlı denitasyon katalizörlü torba filtre şu anda laboratuvar araştırma ve geliştirme aşamasındadır ve şu anda pratik bir mühendislik uygulaması durumu yoktur. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklı seramik filtre tüpü denitrasyonu ve toz giderme entegre ekipmanı, yerli ve yabancı inşaat atıkları yakma, atık çamur yakma, cam fırınları, demir dışı metaller, biyokütle enerji santralleri, tehlikeli atık yakma gibi birçok endüstride uygulanmıştır. ve çimento fırınları.

2011 yılında, Japonya'nın Miyagi Eyaletindeki Ishinomaki İnşaat Atığı Yakma Tesisi, katalizöre bağlı seramik filtre tüpü teknolojisini kullanmaya başladı. Orijinal baca gazındaki dioksin konsantrasyonu 40 ng DE/Nm3 (kuru baca gazı oksijen içeriği %10 idi), çıkış baca gazındaki dioksin konsantrasyonu <0,06 ng ±0,02 ng DE/Nm3 (kuru baca gazı) idi. oksijen içeriği %10'du ve %99.85'lik bir uzaklaştırma oranı vardı.

Jinan Weiquan Biyokütle Enerji Santrali, baca gazı arıtma sisteminin yenilenmesini 11 Ocak 2020 tarihinde tamamlamıştır. Yüksek sıcaklık kompozit filtre tüpü denitrasyonu ve toz giderme entegre sistemi ve destekleyici ekipmanı faaliyete geçmiştir. Çevrimiçi izlemeye göre, baca gazı emisyonları, bu projenin çevresel etki değerlendirmesinin gerektirdiği emisyon limitlerini karşılamaktadır: azot oksitler <50 mg/Nm3 ve partikül madde <15 mg/Nm3. Yukarıdaki endüstrilere ek olarak, belediye katı atık yakma gibi alanlarda da belirli tanıtım ve uygulama beklentileri vardır.

Çözüm

Son yıllarda, çelik, termik güç, biyokütle yakma, enerji üretimi için atık yakma ve tehlikeli atık yakma dahil olmak üzere Çin'deki birçok endüstriyel sektör, giderek daha sıkı emisyon standartlarıyla karşı karşıya kaldı. Yeni projeler, daha sıkı emisyon standartlarını karşılamak için genellikle geleneksel ve diğer teknolojilerin bir kombinasyonunu kullanır; bu, emisyon kontrol teknolojisi yollarının sayısında bir artışa ve ayrıca emisyon kontrol tesisleri için gereken alan ve yatırımda önemli bir artışa neden olur. Aynı zamanda, birçok mevcut proje site alanıyla sınırlıdır ve bu da yükseltme için teknolojilerin bir kombinasyonunu kullanmayı zorlaştırır. Bu nedenle, birden fazla işlevi tek bir emisyon kontrol sistemine entegre eden cihazlara emisyon kontrolü alanında acil bir ihtiyaç vardır.

Bu makalede tanıtılan katalizör kaplı filtre torbaları ve katalizör kaplı filtre tüplerinin işlemleri, entegre denitrifikasyon ve toz gidermenin yanı sıra baca gazındaki dioksinler gibi diğer toksik ve zararlı bileşenleri etkin bir şekilde gidererek birden fazla kirleticinin koordineli arıtılmasını sağlayabilir. . Bu yaklaşım, ekipmanın çalıştırılması ve bakımının zorluğunu etkili bir şekilde azaltabilir ve birçok endüstride, özellikle daha küçük baca gazı arıtma kapasitesine sahip projeler için yaygın olarak uygulanabilir. Bu nedenle, entegre denitrifikasyon ve toz giderme filtre torbalarının ve seramik filtre tüplerinin uygulanması, emisyon kontrolü alanında gelecekteki gelişme trendlerinden biridir.