金属滤袋在水泥窑炉烟气与脱硝中的应用探讨

0引言置[1],其中，高温低尘采用的袋式除尘器使用温度要求较高，而低温袋式除尘达270~350℃的烟气温度，而金属滤袋的耐高温、抗腐蚀特点，使其在超低排放1金属滤袋的结构型式现有的圆筒型滤袋口径以Φ130mm及Φ160mm较为常见，长度可根据用户要求制成1~10m不等，在水泥行业的除尘脱硝改造工程中，为了减少设备的占地面积，一般都采用长滤袋设计，通常滤袋长度均在8m以上。在安装现场将各段组件按顺序进行拼装，如图2所示，每根金属滤袋由两段组件在相同的口径及长度下，其过滤面积是圆筒滤袋的2~3倍，因其结构复杂、制作考虑到除尘器花板的承重结构问题，故其长度一般控制在3m以下。(a)圆筒型(b)褶皱型金属滤料是整个金属滤袋的核心，目前主要分为两种，一种为金属纤维毡，另一种为金属粉毡。金属纤维毡滤料具有更优秀的透气性能，孔隙率可达70%,远远高于烧结金属粉毡的35%[2]。两种滤料的其他性能参数比较见表1,从表中可以看出，金属纤维毡滤料的性能优于金属粉毡滤料，对烟气工况的适应性更强，但对整条金属滤袋而言，其单体价格比金属粉毡滤袋贵20%~30%。Φ160或Φ130Φ160或Φ130滤料材质304/316/316L等304/316/316L等内支撑结构多孔板多孔板滤料内支撑材质均值8~13滤料克重/(g/m²)均值>70均值>10度/(N/5cm×20cm)度/(N/5cm×20cm)长期使用温度/℃2金属滤袋的应用范围及特点金属滤袋具有耐高温、抗腐蚀及强度高、使用寿命长等特性，当用于水泥行业的窑尾高温低尘烟气除尘脱硝时，具有以下应用特点：(1)金属纤维滤料的过滤性能优良，烟气流速在1.0m/s的情况下也能使粉尘排放浓度低于10mg/Nm3,因此，进入脱硝系统前的粉尘浓度低，可选用高孔(2)低尘工况有效延长了催化剂使用寿命，可达5年，含尘气体对设备的(3)脱硝后的烟气进入余热锅炉后，基本呈无尘状态，可减少粉尘对余热(4)破损的金属滤袋可作废旧金属直接送入炼钢厂回收再利用，废物处置3金属滤料材质的选择固废协同窑烟气，运行3~6个月后，滤袋均出现大面积的破损，最终更换为金属离子和氟离子等腐蚀产物，氯含量高达8.47%,镶嵌在粉毡中的不锈钢丝网晶间毡滤袋。破损滤袋的电镜能谱分析检测结果见图3。4应用工程实例论在国内水泥生产企业中金属滤袋现已被大量应用，以湖南某公司5000t/d水尘滤袋，从2021年11月投运后，经第三方检测出口粉尘浓度均小于5mg/Nm3,除尘器阻力可控制在700Pa以下，现已运行3年多时间，由滤袋生产厂家抽样检测发现，其强度等性能保持良好。金属滤袋的主要技术参数见表2。5运行注意事项但由于常规化纤滤袋较为柔软，清灰气压设定在0.35MPa以下，就可清除滤袋较高的孔隙率及清灰效果，滤袋运行阻力可稳定在600~700Pa。金属滤袋由于良好的耐高温性能，可用于250℃以上的高温烟气中，在清灰度梯度会产生热应力，削弱滤袋的机械性能，故建议将清灰气体加热至80~120℃,并尽可能地保持压缩空气干燥，通常可将清灰气体管路紧贴除尘器外6结束语率达70%,耐腐蚀性优异，可应对含氯、氟离子的复杂烟气环境，更适合于固废金属滤袋在水泥窑脱硝中的应用一、背景年排入大气的有害气体在6亿吨以上，粉尘在一亿吨以上，严重污染了大气。这放中粉尘(颗粒物)最有效的方法。按除尘原理不同分为机械除尘、静电除尘、袋式除尘、湿式除尘等四大类。工业除尘器已有100多年的发展历史，早期产品基本上都是机械类除尘器，主要用于物料回收。20世纪中期，环境保护提上日 袋式除尘器中的核心部件是滤袋，常用的滤料有PP(聚丙烯)、PE(聚酯)、PTFE(聚四氟乙烯)、316L、铁铬铝等。而在NOx超低排放要求下，催化剂需最佳反应温度大于300℃,普通滤袋无法耐受如此高的温度，金属滤袋在超低排(1)由于水泥行业要求达到超低排放，即NOx<50mg/Nm³,颗粒物<5mg/Nm³,目前水泥行业超低排放中的脱硝主要有以高温低尘高温低尘SCR技术(尘硝一体化)电除尘器去除粉尘的效率大概为50%,脱硝催化剂处于一种中尘烟气中。由于目(2)水泥粉尘的特点：粉尘含量高，C1出口含尘浓度达80~120g/Nm³,粉尘粒径小(小于10μm的颗粒约占75%),粉尘中碱金属氧化物CaO、K2O、Na2O等含量高，其中CaO达到60%以上，粉尘粘性大。以下为某水泥厂粉尘的粒径数据，从数据可以看出，粉尘D50在4-6um之累A水泥公司粉尘粒径分析(余热锅炉灰样)2020-11-02,09:41:381005由于水泥粉尘中含有较高的氧化钙，氧化钙对催化剂有以下影响：生成的CaSO₄使得活性下降氧化钙对催化剂31(3)根据以上原因，金属滤袋在水泥窑中的脱硝工艺路线推荐如下：金属滤袋在水泥窑脱硝中的应用高温低尘SCR(尘硝一体化)该方案可使用普通钒基SCR催化剂。由于进入催化剂的粉尘很低(<(4)金属滤袋在水泥粉尘中的老化测试采用金属滤袋老化测试设备进行测试，新力金属滤袋在老化6万次后残余压差仅450Pa左右。新力2号滤料过滤面积(m2)过滤风速(m/min)测试温度(℃)洁净滤袋阻力(Pa)滤纸原始重量g滤纸抽气积灰称重g滤纸收集粉尘(mg)出口粉尘浓度(mg/m3)过滤效率(%)第1万次老化残余阻力(Pa)第2万次老化残余阻力(Pa)第3万次老化残余阻力(Pa)第4万次老化残余阻力(Pa)第5万次老化残余阻力(Pa)第6万次老化残余阻力(Pa)三、金属滤袋和滤料型式金属滤袋技术参数如下：滤料材质孔管及连接圈材质不锈钢304或201焊接法兰材质陶瓷纤维纸限位套圈+压板+螺母℃允许瞬间工作温度℃初始过滤压差(30次清灰后)短期过滤压差(1万次次清灰后)中期过滤压差(2万次次清灰后)长期过滤压差(3万次次清灰后)出口粉尘浓度%年维过滤层组成，经烧结成一体而形成网状立体结构。在粉末中间，起支撑连接作用。金属滤料具有耐高温、高过滤精度、高透气率等特金属滤料过滤效率高，烟气出口浓度<5mg/Nm³,老化压差小，耐高温，瞬时耐温可达450℃,甚至采用310S或铁铬铝材料，耐温可达800℃。金属滤袋耐案例1水泥日产5000吨线(90万风量),高温低尘SCR技改项目，技术参数如下。1一23出口烟尘浓度4本体总阻力除尘器总进出口长期运56一7一8一93.5寸正常烟气温度高；瞬时温度450°C。喷吹压力目前运行半年，除尘器压差600Pa左右，烟气粉尘出口浓度<5mg/Nm³,NOx<50mg/Nm³。已得到第三方验收，达到设计要求。案例2水泥项目，全国水泥行业第二台5000吨线(90万风量),高温低尘项目，正常运转，目前除尘器压差500~600Pa,出口浓度2mg/Nm³。12℃3℃4%56入口SO₂浓度78出口粉尘浓度9条0.87m/min下的阻力年(1)高温低尘一体化烟气治理，使得系统更加紧凑，所占空间更小。(2)金属滤袋可以使水泥烟气颗粒物排放<5mg/Nm3。(3)由于是高温低尘，脱硝催化剂只需使用钒基高目数催化剂，催化剂的使用量