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為更好推動科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，落實(shí)《關(guān)于構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》，加速綠色低碳技術(shù)升級，科技部社發(fā)司委托中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會組織編制了《國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》，并于2023年9月11日正式公布。為持續(xù)宣傳推廣《國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》成果，引導(dǎo)綠色低碳技術(shù)發(fā)展，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會陸續(xù)推送目錄成果信息，敬請關(guān)注。
大氣污染治理領(lǐng)域
01.技術(shù)名稱
基于特種金屬膜干法冶煉爐高溫荒煤氣凈化及資源化技術(shù)
02.適用范圍
煙氣入口顆粒物濃度≤150g/m3工況條件下，黑色冶煉、有色冶煉、化工過程中礦熱爐及類礦熱爐的煙氣凈化和資源化。
03.技術(shù)內(nèi)容
技術(shù)原理
濾芯材料采用自主研發(fā)專利技術(shù)—鐵基第五代膜過濾材料，該材料利用元素間的偏擴(kuò)散引起的柯肯達(dá)爾(Kirkendall)效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)成孔，使材料兼具金屬鍵和共價鍵混鍵結(jié)構(gòu)，具有耐高溫、耐腐蝕、高精度、抗熱震性能好、可加工等特性，彌補(bǔ)了陶瓷膜在工況溫度波動較大的環(huán)境中易開裂而無法應(yīng)用于礦熱爐高溫過濾材料的難題。通過膜分離技術(shù)和設(shè)備創(chuàng)新，針對礦熱爐高溫?zé)煔庠谒魵夂徒褂偷穆饵c(diǎn)以上高溫過濾、分離和凈化，將礦熱爐高溫?zé)煔?含塵50g/m3～150g/m3)在 550℃進(jìn)行精密氣固分離，得到潔凈煤氣(含塵小于10mg/m3)，經(jīng)換熱器回收熱能(同時得到純凈焦油副產(chǎn)品)后，送至用戶處作為化工原料或燃?xì)獍l(fā)電。
按36000kVA密閉爐設(shè)計(jì)，單臺除塵裝置處理風(fēng)量8000m3/h ～14000m3/h；除塵器工作溫度≤550℃；高溫過濾精度達(dá)0.1μm；除塵器阻力<2kPa。
工藝流程：從密閉礦熱爐產(chǎn)生的高溫荒煤氣(主要含 H2O、H2、CO、CO2、N2及粉塵等)經(jīng)過重力除塵器去除大顆粒粉塵，然后進(jìn)入金屬間化合物膜過濾器過濾，氣體含塵量滿足客戶要求，再進(jìn)一步經(jīng)過風(fēng)冷換熱器的冷卻降溫后通過高溫引風(fēng)機(jī)送至氣柜儲存。最后潔凈的煤氣由氣柜輸送至礦石燒結(jié)工序作為燃料或其他用戶處，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約利用。
主要創(chuàng)新點(diǎn)
(1)率先采用元素之間偏擴(kuò)散引起的 Kirkendall 效應(yīng)制備金屬間化合物多孔膜材料，解決了高溫氣體過濾領(lǐng)域的用材難題。基于原子尺度的偏擴(kuò)散反應(yīng)合成技術(shù)可在微米/亞微米級別實(shí)現(xiàn)孔結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控，使得該材料具有孔徑分布均勻、高過濾精度、高孔隙度、曲折因子小和過濾阻力低等良好的過濾性能。
(2)針對礦熱爐高溫荒煤氣煙氣特點(diǎn)，構(gòu)建了高溫膜分離技術(shù)體系，形成了過濾介質(zhì)防相變技術(shù)、過濾粉塵氧化防控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高溫下穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)氣體和粉塵的有效過濾；形成了高溫反吹技術(shù)、防架橋技術(shù)、濾餅層控制技術(shù)、特殊工況的操控技術(shù)、膜元件在線再生和離線再生技術(shù)，有效控制膜污染。
04.污染治理或環(huán)境修復(fù)效果
高溫荒煤氣經(jīng)過濾后，顆粒物濃度≤10mg/m3，含70%CO氣體全部回收利用。以青海際華江源鐵合金密閉礦熱爐項(xiàng)目為例，實(shí)現(xiàn)年減排顆粒物近1800t，全年回收冶煉煤氣折算標(biāo)煤約19200t，年節(jié)約電能折算標(biāo)煤約2300t，年減排CO213000t。
05.技術(shù)示范情況
該技術(shù)已累計(jì)應(yīng)用于50套裝備，典型案例為青海際華江源實(shí)業(yè)有限公司50萬t/a鉻鐵合金密閉礦熱爐高溫煤氣凈化回收項(xiàng)目、攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)有限責(zé)任公司鈦冶煉廠2×25500kVA高鈦渣礦熱爐煤氣回收項(xiàng)目。
以青海項(xiàng)目為例，從兩臺25500kVA密閉礦熱爐產(chǎn)生的高溫荒煤氣(主要含H2O、H2、CO、CO2、N2及粉塵等)經(jīng)過重力除塵器除掉大顆粒粉塵，然后進(jìn)入金屬間化合物膜過濾器過濾，氣體含塵量滿足客戶要求，再進(jìn)一步經(jīng)過風(fēng)冷換熱器的冷卻降溫后通過高溫引風(fēng)機(jī)送至氣柜儲存。最后潔凈的煤氣由氣柜輸送至礦石燒結(jié)工序作為燃料或其他用戶處，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約利用。該技術(shù)解決了550℃以上高溫氣體過濾凈化回收的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了鐵合金行業(yè)節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)和礦熱爐煙氣的回收綜合利用。
06.投資估算
青海際華江源實(shí)業(yè)有限公司50萬t/a鉻鐵合金密閉礦熱爐高溫煤氣凈化回收項(xiàng)目總投資2948萬元，其中設(shè)備制造費(fèi)2000萬元，土建(鋼構(gòu))費(fèi)700萬元，設(shè)備安裝費(fèi)248萬元。
07.投資回收期
青海際華江源實(shí)業(yè)有限公司50萬t/a鉻鐵合金密閉礦熱爐高溫煤氣凈化回收項(xiàng)目，靜態(tài)回收期約13個月。
08. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景
該技術(shù)可廣泛用于礦熱爐及類礦熱爐、有色冶煉、煤化工、磷化工、鈦化工、危廢處置等行業(yè)的高溫荒煤氣凈化，具有廣闊的推廣前景。
來源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會技術(shù)部
