冶金、化工、建材、能源等领域的炉窑余热利用潜力很大。但在工业炉窑余热利用中遇到了一个共性问题一高温除尘问题。特别是冶炼炉窑排气温度波动很大，如高炉煤气有时低于50°Q有时高于600°Q这类情况若采用湿法除尘，余热不能利用，且耗水大，污水处理复杂；若采用干法布袋除尘，因其耐温低，需要复杂的温控调节设备（换热设备、喷水设备、自动控制系统等）余热利用率低，流程长，设备多。因此，冶炼炉窑烟气净化非常需要耐高温的除尘设备。冶炼炉窑应用高温除尘设备不仅可提高余热利用率，还可省去复杂的温控调节设备，简化系统，降宁波市博士基金（0220101-19）浙江省科技计划重点项目Q006C23075）；浙江省教育厅项目（Y2⑴805170）校学科项目低投资、运行和维护费用，有显著的节能、节水、节资和减排效果。

　　近十多年来，高温除尘技术因整体煤气化联合循环（IGCC）、煤气化多联产等先进能源系统的共同需要，被世界公认为是先进能源系统的共性核心技术得到了空前的科技推动和发展。特别是近年因各行业对节能减排工作的空前重视，高温除尘技术更被认为是能源、冶金、化工、材料、焚烧等整个工业炉窑余热利用领域中的共性核心技术。

　　刚性陶瓷管过滤和颗粒层过滤被认为是最有前途的两种高温除尘技术。国际上研究最多的是刚性陶瓷管过滤，从材质、结构、失效保护（failsfety）等方面都有很大进展11，已有一些在先进能源系统中的应用示范，但还存在一些问题需要解决，如管间根部积题，另外，陶瓷管过滤系统价格昂贵，用于工业炉窑余热利用，用户难接受。

　　颗粒层过滤是利用耐高温的固体颗粒（石英砂等）形成过滤层来过滤粉尘。颗粒层过滤器的突出优点是耐高温、耐腐蚀、对烟气成分不敏感，投资和维护费用低。在国际上曾有多种类型的颗粒层过滤设备在工业窑炉中应用，如旋风一耙式颗粒层过滤器、沸腾式颗粒层过滤器在水泥窑、锅炉、烧结机、冲天炉上的应用等。近十多年来，美国、印度、中国、中国台湾等研究较多的是颗粒层移动床过滤技术。

　　现有颗粒层过滤技术的不足是过滤效率低于刚性陶瓷管过滤，主要原因是所采用的滤料粒径都是大于1mm滤料粒径不能进一步减小，过滤效率也就无法进一步提高。对于固定床，滤料粒径减小，过滤效率会提高，但压降增大，且清灰周期短，实用性差。而对于移动床，滤料粒径减小，料层移动速度加快，将造成捕集的粉尘二次扬起，反而降低过滤效率。因此，颗粒层过滤技术的发展方向是提高过滤效率。

　　本文介绍一种颗粒层过滤新技术该技术很好地解决了颗粒层过滤效率低的问题，过滤效率达到甚至高于布袋和陶瓷管的过滤效率，且比布袋耐高温，比陶瓷管更经济可靠，因而在工业炉窑烟气净化和余热利用中更具实用性和竞争力。

　　1原理现有颗粒层过滤器都是单一滤料层过滤，不是细就是粗，高过滤效率与低压降不能兼得，在已有的国内外应用中，都是采用粒h1mm的粗滤料1 M|，有的甚至超过10，使颗粒层过滤只能是低效率过滤。

　　双层滤料颗粒床高温除尘技术与现有技术不同的是：采用粗细两种滤料，粗滤料层在上，细滤料层在下。过滤时，含尘气体自上而下先经过上层粗滤料过滤，截留气体中的绝大部分粉尘，再经过下层细滤料过滤，截获漏过上层滤料层的微细粒子。粗细滤料结合，集粗精两级过滤于一体粗精两级梯级过滤，可同时获得极高过滤效率和低压降14.两种滤料粒径比和密度比匹配得当，反吹清灰时，反吹气自下而上通过滤层，两层滤料共同流化而不相混，上层滤料始终浮于下层滤料之上，双层结构不变，使双层滤料床能够周而复始持续高效地工作。

　　2小试双层滤料颗粒床高温除尘小试装置由罗茨风机、温度、粉尘浓度等测试仪器组成，如所示。过滤器、燃烧器、管路等由耐高温的018Ni9Ti不锈钢材料制成。为了方便观察双层滤料层的过滤过程和反吹流化清灰行为，过滤器设计成了一段可更换的结构，常温试验时，更换为有机玻璃颗粒床，高温试验时更换为018Ni9Ti不锈钢颗粒床。

　　1.0mm）为下层滤料，以膨胀珍珠岩（粒径分别为2 ~5mm）为上层滤料，先后进行了滤料流化试验，单层滤料床和不同厚度和粒径组合的双层滤料床过滤试验，不同过滤气速、气温等对过滤效率的影响试验，流化清灰试验等。

　　5~0.8mm海砂或0.8~1.0mm海砂或0.5~0.8mm铸造砂与2~3mm膨胀珍珠岩组成的双层滤料床，在反吹流化时，均存在一个上下滤料层共同流化而不相混的气速范围，即膨胀珍珠岩颗粒始终浮于砂层之上，双层结构始终不变，证明了把密度相差约20倍的砂和膨胀珍珠岩选配为上下层滤料是成功的，双层滤料层过滤的新思路是可行的。

　　常温过滤试验表明，以经球磨机细磨后的电厂粉煤灰（90%的颗粒小于226m）为粉尘样时，厚度为45mm、粒径为0.5~0.8mm的单层海砂在0.25m/s过滤气速下的平均过滤效率为99. 48%，而在此砂层上加一层厚为200mm粒径为2~3mm的膨胀珍珠岩层，在其他条件不变的情况下过滤效率提高到99. 991%，出口粉尘浓度小于1mg/n3，且在相同床层总压降（1 600Pa）下，床层积灰量增大为单层砂层的10倍，充分证明了双层滤料床梯级过滤的显著作用，即膨胀珍珠岩层捕获了绝大多数（大于90%）粉尘，起到了过滤液化气燃烧器遂擂置U管路和流量压力in显著提高床层容尘量羞护砂层的作用vlfif起到了获得极高过滤效率的作用，两者的共同作用，使双层滤料床获得了高效率和低压降（或大容尘量）508mm铸造砂与23mm膨胀珍珠岩为上下层滤料，在常温、150，250，350，450°C温度条件下，过滤效率均大于99.99%且随着温度提高，过滤效率也略有提高，这主要是由于温度升高，气体扩散系数增大，从而强化了微细颗粒过滤中的扩散机理，提高了微细颗粒的过滤效率。

　　3工业试验及工业应用工业试验是在江阴市海虹有色金属材料有限公司的2X13t铝合金熔化炉的烟气消烟除尘上进行。

　　这两台铝合金熔化炉都是燃用重油，黑烟大又带有黏性，且在熔炼过程不同阶段，烟气温度、烟气流量变化很大，所以这类熔化炉以往通常采用湿法除尘（众所周知该方法能耗大、占地面积广且无法利用排烟废热）不采用布袋除尘器等干法除尘（因为采用布袋除尘器不仅需要复杂的冷却与温控设施，更是因为黏性微粒会对布袋糊死而使其失效）所以，业主在了解本项技术原理及小试成果的基础上，毅然选用了双层滤料颗粒床高温除尘技术，为该技术提供了难得的工程示范机会。根据2台13t铝合金熔化炉的烟气量，双层滤料颗粒床高温除尘器的设计处理量为48000m12345h除尘器分8个过滤单元，单列8层布置，每个过滤单元的过滤床面积为5000X1500，如、靠，项目获得圆满完成。

　　上述试验项目获得成功后，一套设计处理量为120000m3 Ai的双层滤料颗粒床高温除尘系统拟用于江阴市海虹有色金属材料有限公司6X 15t铝合金熔化炉的消烟除尘上，目前该系统正处于安装调试阶段。

　　4结论从小试和工业试验结果看，双层滤料颗粒床高温除尘技术具有以下特点：效率高。除尘效率达到99 99%，排放浓渡小该试验系统2008年1月建成运行，测试表明，除尘器的进口温度高时可达450C出口粉尘小于10mg心除捕烟效果预标i运行潘12为0点基准，以各点与该值偏差的绝对值作为新坐标下各点的值。

　　采用切线法，过曲线的拐点（所谓拐点就是曲线时间梯度最大的点）作切线，与起始值和稳态值的横坐标轴线相交，得时间间隔t和T，。，它们便是阶跃响应曲线的特征参数，由此可以得出对象的动态模型和近似传递函数，对此类对象模型数学模型表达方式有两种15.对应值表中查出对应的n值和T（或T值，最后算出T值。

　　由中可以明显该系统t是大于Tc的，如果采用第2种计算方法则系统的传递函数是一个高阶系统，不利于其在仿真中的应用，因此采用第一种方法进行计算。得到吸收塔动态过程的传递函数为：下对象的动态特性，达到了要求的仿真精度，基于神经网络方法和系统动态特性试验的混合仿真模型较好地解决了吸收塔这一包含较复杂化学反应过程的对象建模和仿真问题。但同时由于脱硫反应过程影响因素多，对于这样的多变量系统，在下一步的研究工作中，为进一步提高模型的精度，考虑建立吸收塔反应装置控制过程的传递函数矩阵模型，对各个输入参数对系统输出响应过程进行更加细致直观的描述。

　　本课题利用仿真研究运行工况对脱硫性能的影响，可以更好的揭示各关键参数对脱硫运行的影响，模型可用于脱硫仿真软件中，对脱硫设计、运行、维护、管理及对检修人员进行系统科学的培训，使得脱硫系统长期安全、稳定、高效运行。希望本研究能够为其他实际工业反应装置的仿真建模提供借鉴。