高溫工業廢氣過濾除塵技術研究進展
1 高溫工業廢氣除塵的特點
冶金、機械、化工、電力等行業的各種工業爐窯所排放出來的廢氣不僅溫度高，而且含有大量的粉塵和有害氣體，是造成環境污染的主要因素之一。高溫條件下，由于廢氣粘滯力有較大變化，濕度大幅下降，細顆粒凝聚現象大為降低，所以對微粒的分離有較高難度[1]。布袋式除塵器不能承受廢氣的高溫，濕式除塵使其熱能又不能得到綜合利用；靜電除塵又存在一次投資高，占地面積大和絕緣等方面的問題[2-3]。目前，我國高溫工業含塵廢氣的處理方法大多是通過水冷凝，將高溫廢氣降至200℃左右，再用布袋除塵器除塵，這不僅增加了冷凝設備的投資和運行費用，也使大量的熱能流失[4]。
目前，世界上多數國家（特別是我國）的主要能源依然是煤炭，而煤炭的燃燒是高溫含塵廢氣的最主要來源。隨著經濟的發展，環保要求日趨嚴格。因此，新的高溫工業廢氣除塵技術是亟需開發的重要課題。
高溫廢氣除塵具有如下特點[1]：
（1）所要求凈化的含塵氣體溫度高，高達600~1400℃；
（2）廢氣中粉塵顆粒細，通常粒徑<5~10μm，甚至在亞微米級；
（3）凈化標準高，出口濃度要求10~50mg/m³，甚至更小。
2 高溫工業廢氣除塵技術的種類
高溫工業廢氣除塵技術的種類有：旋風除塵、濕法除塵、靜電除塵、過濾除塵等。
2.1旋風除塵
旋風除塵是使含塵氣體作旋轉運動，利用離心力作用將塵粒從氣流中分離并捕集下來。
該種除塵器歷史悠久，應用廣泛，型式繁多，結構簡單，沒有運動部件，造價便宜，維護管理方便；除塵效率一般達85％左右，其可分離粒徑較大，只能用于高溫除塵的預處理。
2.2濕法除塵
濕法除塵利用含塵氣體與水或其它液體相接觸時,水滴和塵粒的慣性碰撞及其他作用而把塵粒從氣流中分離出來。其突出優點是可同時對有害氣體進行凈化；但易產生二次污染，耗能高，用于高溫除塵其流程長，操作復雜，運行費用高，故此法很少運用。
2.3靜電除塵
靜電除塵是利用高壓電源和一對電極（放電極及集塵板）產生不均勻的電場以分離捕集氣流中的粉塵。電除塵效率可達90%～99.6%，捕獲塵粒平均粒徑為5μm，壓力損失低。但一次性投資和運行費用高，對于高溫含塵煙氣需要在高壓條件下才能有穩定的電暈電荷，還存在粉塵的比電阻和氣體成分等性質的敏感性及電極的腐蝕等問題，對于含塵煤氣還存在電火花引起爆炸的問題。
2.4過濾除塵
過濾除塵是使含塵氣流通過過濾材料而將粉塵分離捕集。采用廉價的砂、礫、焦炭等顆粒物作為濾料的顆粒層除塵器，在高溫廢氣除塵方面引人注目。過濾除塵的除塵效率可高達99％。采用耐高溫纖維織物作濾料的袋式除塵器，在工業尾氣的除塵方面應用較廣。
美國電力研究院（Electric Power Research Insti－tute）曾綜合除塵效率、經濟性等因素，對各種高溫氣體除塵技術作過總結，結果如表1所示[5]。
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3 過濾除塵的機理
由于過濾除塵的除塵效率高，近年來對其研究最為廣泛。慣性碰撞、攔截、擴散、重力和靜電作用等粉塵粒子的沉降機理是分析過濾式除塵器濾塵機理的理論基礎。根據不同粒徑的粉塵在流體中運動的不同力學特性，過濾除塵機理涉及以下幾方面。
（1）篩濾作用。過濾器的濾料網眼一般為5~50μm，粉塵粒徑大于網眼直徑或粉塵沉積在濾料間的塵粒間空隙時，粉塵即被阻留。對于新織物濾料，由于纖維間的空隙遠大于粉塵粒徑，所以篩濾作用很小，但當濾料表面沉積大量粉塵形成粉塵層后，篩濾作用顯著增強。
（2）慣性碰撞作用。一般粒徑較大的粉塵主要依靠慣性碰撞作用捕集。當含塵氣流接近濾料的纖維時，氣流將繞過纖維，其中較大的粒子（大于1μm）由于慣性作用，偏離氣流流線，繼續沿著原來的運動方向前進，撞擊到纖維上而被捕集，所有處于粉塵軌跡臨界線內的大塵粒均可到達纖維表面而被捕集。這種慣性碰撞作用，隨著粉塵粒徑及氣流流速的增大而增強。因此，提高通過濾料的氣流流速，可提高慣性碰撞作用。
（3）攔截作用。當含塵氣流接近濾料纖維時，較細塵粒隨氣流一起繞流,若塵粒半徑大于塵粒中心到纖維邊緣的距離時，塵粒即因與纖維接觸而被攔截。
（4）擴散作用。對于小于1μm的塵粒，特別是小于0.2μm的亞微米粒子，在氣體分子的撞擊下脫離流線，象氣體分子一樣作布朗運動，如果在運動過程中和纖維接觸，即可從氣流中分離出來。這種作用即稱為擴散作用，它隨流速的降低、纖維和粉塵直徑的減小而增強。
（5）靜電作用。許多纖維編織的濾料，當氣流經過時，由于摩擦會產生靜電現象，同時粉塵在輸送過程中也會由于摩擦和其它原因而帶電，這樣會在濾料和塵粒之間形成一個電位差,當粉塵隨著氣流趨向濾料時,由于庫侖力作用促使粉塵和濾料纖維碰撞并增強濾料對粉塵的吸附力而被捕集,提高捕集效率。
（6）重力沉降作用。當緩慢運動的含塵氣流進入除塵器后，粒徑和密度大的塵粒，可能因重力作用而自然沉降下來。
過濾式除塵器的濾塵過程比較復雜，一般來講，粉塵粒子在捕集體上的沉降，是多種沉降機理聯合作用的結果。而且，隨著濾料的空隙、氣流流速、粉塵粒徑以及其它原因的變化，各種機理對不同濾料的過濾性能的影響也不同。
4 過濾除塵器的主要種類
4.1 袋式過濾除塵器
袋式除塵器是目前使用最多的過濾式除塵器。
其除塵效率高，對亞微米級粉塵也有很高的除塵效率，不會造成二次污染，便于直接回收干料。袋式除塵器在大氣污染的治理方面做出了巨大貢獻，目前國內外應用越來越廣，已占除塵設備的80%。但在燃煤電廠鍋爐高溫除塵等方面，袋式除塵技術尚未能完全適應，有待進一步改進和完善,這與濾材性能提高和技術進步密切相關。
對于袋式除塵器，新濾袋的除塵效率不高，濾袋使用一段時間后，陸續通過篩濾、碰撞、攔截、擴散、靜電和重力沉降等6種除塵機理，使得粗塵粒首先被阻留，并在網孔之間產生“架橋”現象，很快在濾布表面形成一層所謂粉塵初層。在以后的除塵過程中，初層便成了濾袋的主要過濾層,而濾布只起著支撐骨架作用。粉塵初層形成后，使濾布成為對粗、細粉塵皆有效的過濾材料，過濾效率劇增。對于1μm以上的塵粒，主要靠慣性碰撞；1μm以下的塵粒，主要靠擴散：總的過濾效率可達99％以上。研究在不同條件下各種機制對除塵效率的影響,有助于控制影響袋式除塵器的工作條件,改善袋式除塵器的工作性能[6]。
濾料是組成袋式除塵器的核心，其性能對袋式除塵器操作有很大影響。選擇濾料時必須考慮含塵氣體的特征，如粉塵和氣體性質（溫度、濕度、粒徑和含塵濃度等）。性能良好的濾料應容塵量大，吸濕性小，效率高，阻力低，使用壽命長；同時具備耐濕、耐磨、耐腐蝕、機械強度高等優點。
袋式除塵器的濾料種類較多。按濾料材質分，有天然纖維、無機纖維和合成纖維等。按濾料結構分，有濾布和毛氈兩類。按連續使用的溫度（干態），可把濾料分為三類：低于130℃為常溫濾料；130~200℃為中溫濾料；高于200℃為高溫濾料。可耐200℃以上高溫的常用濾料種類及其特性如表2所示 [7]。
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4.2顆粒床過濾除塵器
顆料床除塵器是利用物理和化學性質非常穩定的固體顆粒如硅砂等組成過濾層，通過顆料間的空隙和曲折通道來發揮過濾作用，實現對氣體的除塵。
顆粒床除塵器具有耐高溫、持久性好的優點，且能連續自清灰而實現連續過濾除塵，除塵效率一般在90%以上，最高可達99%。
4.3全濾餅式過濾除塵器
全濾餅式過濾除塵器（表面過濾器）的濾材僅僅起一個支撐濾餅的骨架作用，系統始終維持在一個最優的濾餅厚度范圍內，讓粉塵形成的濾餅高效過濾粉塵。它具有耐高溫（～1000℃），不易結霧，不易堵塞，清灰效果好，操作維修方便，價格低等特點，對于超細粉塵（5μm以下）的煙氣排放濃度可控制在 5mg/Nm³以下，特別適用于處理粘附性強及吸濕性強的粉塵[8]。
4.4燒結多孔金屬過濾除塵器
燒結金屬除塵是利用燒結金屬多孔材料對含塵氣體進行凈化。燒結多孔金屬過濾器可以對5μm以下的塵粒進行精細除塵。在常溫下，多孔金屬材料具有整體強度好（強度是陶瓷材料的數倍），不發生斷裂，長期工作穩定等優點[9]。但是在高溫下，其強度和耐蝕性低于陶瓷材料。
4.5多孔陶瓷過濾除塵器
隨著高溫除塵技術的發展，對除塵設備的簡單化、高溫化、高效化要求日趨強烈，而陶瓷制品恰恰具有耐高溫的獨特優勢，因此環保工作者對陶瓷過濾器日益關注。
從20世紀70年代以來，世界先進國家一直不斷研究各種材質和結構的多孔陶瓷過濾器，用來進行高溫過濾除塵，已取得了良好效果。多孔陶瓷的主要物理性能指標是孔隙率，滲透率，彎曲強度。研究表明：與其他類型的除塵器相比，多孔陶瓷過濾器的除塵效率高，可達99%以上，能除去5μm以上的塵粒，且結構簡單，最重要的是耐高溫，工作溫度可達800℃以上，并且在氧化、還原等高溫環境下具有良好的抗腐蝕性，因此多孔陶瓷過濾器在高溫除塵方面可起重要作用 [10-11]。
多孔陶瓷的制造方法主要有無粘結劑燒結工藝、反應燒結工藝和化學蒸汽滲透工藝。制造多孔陶瓷的材料分為氧化物材料（氧化鋁、堇青石等）和非氧化物材料（碳化硅、氮化硅等）。選擇和設計多孔陶瓷的材料和制備工藝，對陶瓷過濾器的性能及價格都有直接影響[12]。
陶瓷過濾器按其結構型式可分為陶瓷纖維袋式陶瓷過濾器、織狀陶瓷過濾器、燭狀（或管狀）陶瓷過濾器、交叉流式陶瓷過濾器、蜂房式過濾器幾種[10]。按陶瓷材料特性又可分為剛性陶瓷過濾器、柔性陶瓷過濾器。
陶瓷纖維過濾器和織狀過濾器的柔度較大，故稱為柔性陶瓷。該種陶瓷的形狀極易改變，可做成多種形狀，其核尺寸較大，晶格密度較小。其組成材料包括：各種配比的氧化硅、氧化鋁、氧化硼組合；氧化鋁、氧化硅石組合；碳化硅、氧化硅組合。美國西屋公司生產的織狀柔性陶瓷過濾器AB312由氧化鋁、氧化硼、氧化硅按3∶1∶2構成的陶瓷纖維編織而成，除塵效率達99.9%以上；德國Essen大學研制的陶瓷纖維過濾器由氧化鋁和氧化硅纖維組合而成，能承受 900℃的高溫，除塵效率達99.9%；德國BWF公司生產的真空成型陶瓷纖維管耐溫>1000℃，抗熱沖擊性好[13]。
燭狀過濾器、交叉流式過濾器、蜂房式過濾器均屬剛性陶瓷過濾器。剛性陶瓷過濾器材料可用氧化物、非氧化物及其混合物組成。最普遍的氧化物包括氧化鋁、多鋁紅柱石(3Al2O3·2SiO2）、堇青石(2MgO·2Al2O·35SiO2）、火燒粘土及氧化物陶瓷纖維。非氧化物包括：粘土結合的碳化硅、燒結的氮化硅、再結晶碳化硅及碳化硅強化纖維。剛性陶瓷的核尺寸較小，晶格密度較高[10]。見報道的日本Asahi公司生產的均質堇青石陶瓷濾管孔徑為40~60mm，耐溫達1000℃，抗熱沖擊性較好[13]。
泡沫陶瓷過濾器是一種氣孔率高達70%~90%、體積密度只有0.3~0.6g/cm³，具有三維立體網絡骨架和相互貫通氣孔結構，強度沒有方向性變化的多孔陶瓷制品。泡沫陶瓷使用方便，價格便宜，制造工藝簡單；通常用回彈性高、孔徑均勻的泡沫塑料作為前驅體浸漬陶瓷料漿燒制而成。它除了具有耐高溫、耐腐蝕等一般陶瓷所具有的性能外，且具有密度小、氣孔率高、比表面積大，對流體自擾性強等特點[14]。
5 國外高溫工業過濾除塵技術的研究現狀
美國高溫氣體陶瓷凈化除塵技術的研究起步較早，其主要的代表技術有陶瓷過濾技術、顆粒床過濾技術和錯流過濾技術等[5]。
全美從事陶瓷除塵技術的機構很多，其中Westinghouse（西屋）是最典型的一個。其陶瓷管高溫氣體過濾技術較為成熟，具有以下特點：
（1）整套系統具備相當高的除塵效率，且壓力損失始終保持穩定；
（2）塵密封、金屬結構及脈沖反沖管具備良好操作特性；
（3）陶瓷管的整體強度高；
（4）系統可靠性好，這主要表現在系統操作范圍寬且不形成灰餅等。
美國西屋公司陶瓷管的研制內容包括3個方面：材料的選擇，配方的選擇，加工工藝的選擇。單一原料制得的過濾器抵抗微裂紋蔓延和熱疲勞能力很差，這會導致整個過濾器失去作用。近些年人們研究發現在陶瓷管制備原材料中加入一種連續性的陶瓷纖維化合物將能明顯改善陶瓷管的性能，如SiC纖維、NB-SiC 纖維、硅酸鋁、多鋁紅柱石等。
德國Schumacher公司、美國西屋公司、日本的AsahiGlass公司等[10]已開發出燭狀陶瓷過濾器，除塵效率均達99%以上。燭狀陶瓷過濾器適用于高溫（260~1093℃）、高壓（1.0~3.0MPa）條件下塵粒去除。
當輸入載荷達0.5%時，輸出塵粒粒度小于0.5μm，濃度低于5×10-6，滿足高溫高壓煤（煙）氣凈化要求。英國Grimethorpe電廠測試了燭狀陶瓷過濾器特性[10]。
因為熱沖擊和材料在高溫下疲勞破壞，燭狀陶瓷過濾器極易在支撐頭處損壞。脈沖噴射清洗時，會引起補丁式堵塞，影響過濾特性，并極易引起支撐環斷裂、扭曲、錯位。交叉流式過濾器，極易在角部斷裂，并在過濾體中形成縱向裂縫。因為熱應力和其它應力集中，會引起材料破壞，故應改進其材質、安裝結構和密封效果。
美國西屋公司開發的交叉流式過濾器[10]可在650~900℃，1.0~3.0MPa條件下運行，在加利福尼亞Montebello的Texaco氣化爐上做了示范試驗并經過了8000h的測試。
膜式陶瓷過濾器公司[7]在蜂房式多通道堇青石基礎上,于表面覆蓋一層極薄陶瓷膜（小于50μm）制造成了膜式陶瓷過濾器。蜂房式過濾器一般由多鋁紅柱石或堇青石制成，斷面采用蜂房結構，集塵效率高達99%，可適用的氣體溫度達400℃，5000h后壓降4kPa[10]。
日本旭硝子株式會社[14]開發研制的高溫廢氣處理用陶瓷過濾器為圓管狀多孔堇青石（LOTEC-M）ACTF型陶瓷管過濾器，孔徑為 40～60μm，高度方向孔徑無梯度，通孔率為16%～22%，抗彎強度為15～18MPa，耐熱性優良，可處理高達1000℃的高溫含塵煙氣，幾乎能 100%地過濾直徑大于孔徑的1/20以上的粉塵。為使過濾器能連續運行，采用反洗的方式進行定期清灰，即通過安裝在各清潔室出口的噴射器，將高壓反洗氣流短時間吹入清潔室內，一般在0.2~0.3s內即可完成，并可聯機反洗，其收塵效率達99.999％。芬蘭Ahlstrow公司和美國 Babcock&Wilcox公司等鍋爐制造廠都引進了ACTF技術。
旭硝子株式會社還開發了APT型顆粒捕集器。
該捕集器的過濾器主要材質為堇青石。堇青石是以電熔法制造的堇青石玻璃經結晶化處理而制得的。
將堇青石制成具有一排貫穿孔的平板，并在一邊預留一定間隔的狹縫（用于凈化氣體的排出），然后將一定數量（根據處理廢氣量確定）的平板疊層而制成過濾器部件，整體呈盒狀。其常用規格為：高140mm×寬103mm×長200mm，體積2.9L，重量1.8kg，貫通孔形狀3mm×5mm（橢圓形），貫通孔數量17×37，過濾面積0.9m²。一般采用高壓空氣（0.6~0.8MPa）脈沖氣流進行反吹，將顆粒堆積層吹落，反吹時間為 0.2~0.5s。APT裝置在1000h的運行考核中，顆粒捕集率在96％以上，壓力損失保持在9~11kPa。
俄羅斯S.V.Entin等[15]進行了耐火材料生產中除塵工藝的研究，并設計出一套實驗裝置。該裝置采用的是盤狀多孔不銹鋼過濾板對含塵氣體進行過濾。
除塵過程中，含塵氣體通過進氣管進入過濾器的除塵室，粉塵粒子沉積到過濾體的外表面，處理后的氣體穿過過濾體進入凈氣室，最終由出氣管排出。采用U 形管壓力計測定過濾阻力，通過過濾器的氣體體積由壓縮空氣測量試管和MMN微型壓力計控制，過濾效果由過濾器內外氣體的含塵濃度對比進行評價。該裝置適用于建筑材料、食品、化工、冶金以及核電等行業。
俄羅斯B.L.Krasnyi等[16]深入研究多孔陶瓷過濾元件后認為：利用多孔陶瓷作為過濾元件具有很多優點，如高的使用溫度和高的耐熱性、耐腐蝕、抗振性，能同時除去粉塵及氮氧化物等。但該種陶瓷必須利用特殊工藝進行生產，以便控制其孔徑和孔徑分布。這種多孔陶瓷根據拓撲學規律可以分為兩類，即有組織性和無組織性微觀結構材料。無組織性微觀結構的陶瓷由粉末和纖維或兩者混合而成。由粉末制得的多孔陶瓷開孔率為20%~45％，孔徑為 5~400μm。而由纖維制得的多孔陶瓷其開孔率為30%~90％，孔徑為5~200μm。有組織性微觀結構的多孔陶瓷包括網狀、細胞狀、蜂窩狀等結構，其結構由預置系統決定。網狀結構的材料由紡織或編織機制得的陶瓷纖維所制成，其開孔率為20%~80％，孔徑約20~200μm；但是由于其高溫下使用壽命短，用壓縮空氣噴吹清灰再生后易破壞，所以未能得到廣泛應用。由陶瓷片充填細胞狀泡沫多孔脈石制得的細胞滲透陶瓷材料其開孔率為75%~95％，孔徑為 200~500μm；而采用特制鋼模擠壓可塑性陶瓷粉末或其與纖維質混合物所制得的細胞滲透材料，其生坯干燥焙燒后開孔率為50%~80％，方形開孔尺寸約800~7000μm。
B.L.Krasnyi等最終研制出FKI-45除塵器，屬袋式除塵器。裝置中采用盤狀多孔滲透陶瓷制造管狀過濾器件，直徑為60~62mm，厚度約8~23mm，可以耐1000℃高溫。
日本Iwanaga.A等[17]設計出一種垂直除塵器，其上部和下部分別是含塵氣體入口和集灰斗，中間是過濾區域。過濾部分由多孔陶瓷過濾圓筒組成。凈氣室與過濾圓筒處于同一位置，并被分成兩部分。多孔陶瓷過濾圓筒的上方為空氣噴嘴，這種裝置適用于燃油、煉鐵、陶瓷以及化工等行業。
日本Imada.K.等[18]在廢氣除塵移動床材料的研究中，用作移動床的材料為顆粒直徑1~10mm、氣孔率20%~60％的多孔粒徑材料。該移動床材料已被應用于煉鋼、煉鐵焦炭爐的廢氣除塵。
英國太棉公司（TENMAT）研制的太棉高溫氣體過濾器[19]是專門為超過袋式除塵器、電除塵器等傳統除塵器所承受的工作溫度而開發的一種硬式表面過濾器。太棉可長期應用于1200℃的高溫煙氣系統，最高可耐1600℃，使用過程中遇火不燃燒，具有超強的耐酸堿性能，使用壽命長達10年以上，而袋式除塵器一般一年多就需更換。同時，太棉除塵器能過濾小于1μm的塵粒，過濾效率更達99.99％以上。所以，由于太棉過濾器濾料好、設備簡單、壽命長、不用維護等優勢，使得除塵總費用遠遠低于袋式除塵設備。
6國內高溫工業過濾除塵技術的研究現狀
我國現有工業窯爐近20萬座，年耗煤（焦炭）量約2億噸，在生產過程中排放大量高溫含塵有害氣體，嚴重地污染大氣環境。其排放尾氣的特點是：溫度高，含塵濃度高，黑度大，溫度和煙氣量變化范圍廣。
我國鍋爐除塵裝置制造技術已經歷了四個發展階段，即干式旋風除塵、文丘里水膜除塵、高壓靜電除塵、袋式除塵[20]。
廣東省東莞市垃圾電廠鍋爐上已成功的應用袋式除塵裝置，其除塵效率高達99％以上。目前采用袋式除塵的鍋爐最大已達680t/h。寶鋼在高爐建設時所采用的也是布袋除塵器，除塵效果良好，實現了“無超標排放”的目標[21]。北京市勞動保護科學研究所齊金彥等[22]開發研究了陶瓷微孔管過濾式除塵器，其結構及過濾機理與袋式過濾器相同，不同的是陶瓷微孔管在反吹時形狀保持不變，所形成的一次粉塵層免遭破壞，除塵效率保持不變。高溫煙氣用陶瓷質微孔管過濾式除塵器，不需采用降溫冷卻措施，可省去部分投資，并可進行熱回收。該除塵器除塵效率高，過濾后的潔凈氣體對熱交換管束不存在腐蝕和堵塞問題。該除塵器耐磨損、耐急冷急熱性能好，使用壽命長。
華中科技大學姬宏杰等[23]利用湖北工業大學機電研究設計院提供的泡沫陶瓷對高溫焦爐煤氣過濾技術進行了實驗研究。孔隙率為85％的泡沫陶瓷片在模擬氣體（粉塵粒徑為75μm以下）流量為0.15~1.05L/h時，其粉塵過濾效率均>90％。
清華大學資新運等[24]建立了基于泡沫陶瓷微粒過濾單元的三維物理模型和氣粒兩相流模型。通過模擬計算，分析了氣體流速、微粒粒徑、泡沫陶瓷微孔參數對微粒擴散攔截和慣性碰撞攔截效率的影響。得出以下結論：①隨著流速的提高，微粒的慣性碰撞捕集效率逐漸降低，當流速達到一定值時，大微粒的捕集效率將迅速上升，而小微粒的捕集效率繼續降低；②當粒徑小于1.0μm時，慣性捕集效率隨微粒粒徑的變化不大，當粒徑大于1.0μm時，慣性碰撞捕集效率隨微粒粒徑的增大而迅速上升；當微粒的粒徑增大時，擴散捕集效率迅速下降,但增大到0.5μm時，下降速率變得緩慢；③微孔直徑越大，擴散捕集效率越低；④微粒在微孔壁附近所受到的Saffman力對微粒的捕集起了阻礙的作用。
西安交通大學高鐵瑜[25]對燃煤聯合循環陶瓷過濾器過濾流動進行了深入的研究，分析了影響陶瓷過濾元件過濾性能的幾種重要機制以及重要的影響因素，提出“實際分級最小厚度”概念，這是過濾精度在陶瓷過濾元件壁厚上的度量值，有望為今后陶瓷過濾元件的優化設計提供必要的理論依據。同時提出：①在陶瓷過濾元件制備時，應盡可能選取直徑相近的陶瓷顆粒；②錐狀截面陶瓷過濾元件的壓降要稍低于柱狀截面陶過濾元件的變化幅度，而且相同的位置處壓降和速度值也低些，在同一流速下，壓降隨陶瓷顆粒直徑的減小而增大；③為減小或消除過濾過程的粉塵“架橋”現象，應該使孔隙率沿軸向從封閉端到開口端逐漸增大，孔隙率沿軸向的這種變化對脈沖反吹清洗也是有利的；④脈沖反吹清洗過程中，燭狀陶瓷過濾元件沿軸向各個部位脈沖壓力峰值隨著噴射壓力的增大而增大；陶瓷過濾元件開口端壓力峰值明顯高于中部和封閉端壓力峰值，而中部、封閉端壓力峰值接近。
西安交通大學徐廷相等[26]研究了含塵超音速高溫高壓氣體的氣固兩相分離過程，提出了用增加縮放噴管長度的方法，使含塵高溫高壓氣體中的灰塵顆粒獲得實現氣固兩相分離所必需的更高動量的途徑。采用這種氣體凈化概念有可能使大于5μm的灰塵顆粒和大部分小于5μm的顆粒從含塵氣體中清除掉。
中國科學院山西煤炭化學研究所楊金權等[27]采用D50mm×480mm等效孔徑40μm普通不銹鋼制作了高溫燒結金屬絲網過濾器進行了試驗。煤氣溫度為460~638℃，進口粉塵濃度為1.0~25.0g/Nm³，在不同入口粉塵含量及不同過濾氣速下，過濾效率均大于99%，最高達 99.9%，＞20μm的顆粒去除率為100％。試驗系統連續運行穩定，過濾元件（管）反吹性能良好，安裝固定容易，無損壞現象。該研究在過濾效率、反吹清灰及運行特性方面取得了較好效果，為該技術進一步開發奠定了基礎。
上海化工研究院黃曉衛等[28]開發的全濾餅式過濾除塵器，濾餅為不銹鋼濾料，除塵效率理論值幾乎為100％，其在結構形式上及清灰技術上都有與眾不同之處，除塵流程操作全部由可編程序控制器（PLC）控制，極易與計算機接口。此過濾器的另一關鍵技術是采用了大通量的高溫程控延期換向閥,這種具有特殊結構形式的高溫煙氣換向閥的開發成功是整個高溫煙氣除塵技術的重要保證。它可實現高精度要求的除塵，對于一定粒度的粉塵，出口濃度（過濾效率）可通過控制過濾風速、過濾材料和過濾阻力而達到。
國家電力公司熱工研究院許世森[29]研究溫度等因素對移動顆粒層過濾高溫除塵性能的影響規律，首次提出溫度與捕集比的理論關系式，并進行了實驗驗證，得到了移動顆拉層在高溫狀態下進行過濾除塵的實驗結果，為移動顆粒層過濾高溫除塵工藝的放大和工程化打下基拙。
國家電力公司熱工研究院夏軍倉等[30]研究開發出一套移動顆粒層高溫高壓煤氣除塵中試系統，通過實際煤氣考核試驗研究，積累和掌握了系統的運行規律和設計依據，為進一步實現工程化奠定了基礎。試驗表明:該過濾器能實現連續穩定的除塵過程，除塵效率較高，可達99.65%~99.80%，＞20μm 的顆粒去除率為100％；大型化后可適用于高溫氣體的過濾除塵。
為了提高顆粒床對微細粉塵的過濾除塵效率，寧波大學楊國華等[31]提出并試驗研究了雙層濾料顆粒床過濾塵新方法。該方法以2~5mm膨脹珍珠巖顆粒為上層濾料，0.5~1mm海沙為下層濾料組成雙濾料床。過濾時，含塵氣先經過上層濾料粗過濾，再經過下層濾料精過濾；反吹清灰時，兩層濾料成不相混分層流化床，雙層結構保持不變。試驗表明:對于粒徑小于2.26μm的微粒數占90%的電廠飛灰，過濾氣速為0.33m/s時，過濾效率高達 99.992%~99.994%。這種極高過濾效率和床層容塵量是現有顆粒床過濾器都不能達到的。這種雙層濾料過濾床的過濾氣速是布袋除塵器的5~6倍，過濾效率超過了布袋除塵器和電除塵器，特別是這種雙層濾料過濾床容塵量很大，可以利用這一特性實現有害氣體與塵等多種污染物脫除一體化。
7 高溫工業廢氣過濾除塵技術的發展趨勢縱觀國內外研究現狀，筆者認為，高溫工業廢氣過濾除塵技術的發展將呈現如下趨勢：
（1）加強泡沫陶瓷高溫高效除塵技術的研究，提高陶瓷過濾器的除塵效率及其韌性，改善其清灰再生技術，延長使用壽命；
（2）進一步提高袋式除塵設備的性能，使其適應于高溫、高含塵濃度、大煙氣量的需要，延長其使用壽命；
（3）重視除塵機理研究，探索現有各種除塵技術的基本規律，作為設計和改進設備的依據；
（4）加快對顆粒床除塵器的研究，提高其對細微塵粒的捕集效率，進一步研究系統磨損問題及運行的控制因素。
目前，高溫工業廢氣除塵技術發展迅速，特別是美、德、日正努力控制煙氣含塵排放濃度趨向目視為“零”，即除塵器出口濃度接近大氣中的含塵濃度。因此，我們必須緊跟世界步伐，與國際接軌，加強與國際社會在環境保護方面的深入合作，充分借鑒利用高新技術，不斷創新，開發出經濟、實用、高效的新型高溫工業廢氣除塵設備。
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