高溫除塵系統在工業窯爐中的應用探究

詹俊東，吳振山

(合肥豐德科技股份有限公司　安徽合肥　230051)

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高溫除塵系統在工業窯爐中的應用探究

詹俊東，吳振山

(合肥豐德科技股份有限公司安徽合肥230051)

摘要采用無機多元材料過濾元件制造的高溫除塵工藝裝備對450～500 ℃高溫含塵煙氣的過濾進行了中試試驗，概述了其PID工藝流程、主要設備參數及工藝指標。連續1年多的中試運行結果表明，該高溫除塵工藝裝備過濾風速高、運行阻力低，經凈化后的高溫氣體中粉塵接近零排放，可滿足SCR脫硝前端除塵要求，同時能提高余熱鍋爐傳熱效率。

關鍵詞高溫除塵無機多元材料工業窯爐

Inquiry into Use of High Temperature Dedusting System in Industrial Furnace

Zhan Jundong, Wu Zhenshan

(Hefei Found Technology Co., Ltd.Anhui Hefei230051)

AbstractA pilot scale test is carried out of using high temperature dedusting process equipment, which is made with inorganic compound materials, to filter 450～500 ℃ high temperature dust- laden flue gas, and its PID process flow, parameters of main equipment and technological indexes are summarize. The results of continuous pilot scale test for more than a year show that the high temperature dedusting process equipment has the characteristics of high filtration velocity and low running resistance, after purification, dust in high temperature gas is near zero discharge, the front- end dedusting request of SCR denitration can be satisfied, at the same time, heat transfer efficiency of exhaust- heat boiler is improved, too.

Keywordshigh temperature dedustinginorganic compound materialindustrial furnace

工業窯爐廢氣溫度在450～500 ℃，原有煙氣處理采用布袋收塵器，但因煙塵溫度高，布袋經常損壞，無法滿足環保要求，且運行成本較高。后計劃在窯尾增設SCR脫硝系統，因高溫氣體中粉塵含量高，制約了SCR脫硝技術的應用。為此，合肥豐德科技股份有限公司設計了1套高溫除塵工藝裝備，過濾元件選用無機多元材料濾芯(以下簡稱LP元件)，在450～500 ℃下過濾含塵煙氣。該套工藝裝備經1年多的連續中試運行，達到了預期目標，獲得了可觀的經濟效益和良好的社會效益。

1方案的確定

高溫除塵技術有旋風分離器除塵法、高溫電除塵法、高溫金屬過濾除塵法及高溫陶瓷過濾除塵法。經旋風分離器除塵法處理后的排放尾氣中粉塵含量高，需進行二次除塵。高溫電除塵法最高工作溫度不超過320 ℃，無法滿足450 ℃以上氣體除塵要求。高溫金屬過濾除塵法的核心原件為金屬濾芯，由于需采用貴重金屬，設備造價昂貴。高溫陶瓷除塵法利用LP元件過濾，過濾風速高、設備阻力低、造價居中。由于要求一次除塵后的尾氣達標(GB 4915—2013)排放[粉塵排放質量濃度15 mg/m3(標態)]，故最終選擇耐高溫的高效LP元件作為濾芯，主體設備與管道對接處采用法蘭連接，支腿采用底座加螺栓固定模式，設備可拆卸、可移動。

2PID工藝流程及特點

來自窯頭篦冷機的高溫含塵氣體(400～600 ℃)分2路：一路經預沉降室(混冷風)、布袋除塵器、窯尾風機至窯尾煙囪；另一路經高溫除塵器(中試設備)、自備風機至窯尾煙囪。

因需要控制進入中試設備的除塵氣體溫度，設有高、低溫報警裝置；清灰方式采取定阻噴吹，風機采用變頻調節。數據采集點分溫度采集點、壓力采集點、流量采集點和粉塵濃度采集點4個部分，其中溫度采集點6個、壓力采集點3個、流量采集點3個、粉塵濃度采集點2個以及過濾元件粉塵附著厚度采集和灰斗下料粉塵量采集。PID工藝流程見圖1。

圖1　PID工藝流程

工藝特點：500 ℃以下的高溫氣體可直接進行除塵，無需混冷風冷卻，降低了風機負荷；除塵后煙氣如直接用于余熱發電，可提高鍋爐效率、延長鍋爐使用壽命；除塵后的氣體如接SCR脫硝設備，可省去SCR脫硝清灰系統、縮小催化劑孔徑、減少催化劑用量，SCR設備投資費用可降低15%～30%；催化劑床層不會被粉塵堵塞，脫硝塔床層阻力下降20%～40%，脫硝系統運行費用降低10%～30%。

3主要設備

高溫除塵器濾芯采用LP元件，主體鋼結構選用不銹鋼，外保溫；引風機選用耐高溫風機，采用變頻器調節風量。高溫除塵系統主要設備參數見表1。

表1高溫除塵系統主要設備參數

設備名稱設備參數LP元件 Ф128mm×2640mm,多元無機材料,有效過濾面積1m2/根,44根設備本體FDHT-44,0Cr18Ni9Ti,1臺流量計畢托管式,3套差壓表PMD-75,精度1Pa,3只高溫風機25kW,3700Pa,1臺熱電偶E/K,進口端使用K型,6只粒徑分析儀 JL-1178型干法激光粒度分布測試儀,1臺,取樣測試粉塵濃度計LD-S激光粉塵濃度測試儀,1臺,在線測試

4裝置參數

4.1設計參數

根據企業要求：①設備能在高溫下穩定運行，過濾精度滿足行業標準要求，最終煙塵排放質量濃度≤10 mg/m3(標態)；②設備可整體拆卸，作為下一期窯尾增設SCR脫硝裝置的前端除塵設備及余熱發電鍋爐前端除塵設備的測試樣機。設計設備粉塵過濾精度≥2.5 μm，具體設計參數見表2。

4.2運行參數

該設備自2012年9月16日安裝調試、2013年3月14日連續運行以來，目前穩定在450～500 ℃下長期運行。經10多個月的連續運行， 過濾風速在

表2設備設計參數

項 目參 數過濾風速/(m·min-1)3.0～6.0,袋式0.8～1.1運行溫度/℃450～500,瞬時耐溫600運行阻力/Pa1500～2500,元件阻力清灰方式在線清灰,定壓和定阻排放濃度/(mg·m-3,標態)≤1.0運行時間36個月,不含調試時間

2.7～3.2 m/min，阻力1 000(清灰后)～1 800 Pa(清灰前)，平均運行阻力1 500 Pa。運行參數見表3。

表3運行參數

運行時間/d過濾溫度/℃過濾風速/(m·min-1)阻力/Pa清灰前清灰后1)粉塵質量濃度/(mg·m3,標態)進口出口處理10000m3除塵氣體耗壓縮空氣量/m30215.97657650.50.2510.0014454.21501790265000.2450.6384693.31800952318000.1050.95154683.118021005330000.0681.15604793.018011027291000.0501.29895013.21805989285000.0551.251164992.918101041312000.0531.421484673.017891025289000.0371.351804792.918051038211000.0511.512414993.118081009289000.0322.052834822.918101045261000.0331.86

注：1)離線清灰數據，在線清灰時，阻力在離線清灰基礎上上升200～300 Pa。

5效益分析

(1)直接效益

目前，高溫煙氣平均溫度487 ℃、平均流量226 000 m3/h，原進窯尾風機平均溫度162 ℃、平均流量402 000 m3/h，除塵平均阻力1 200 Pa。如改為陶瓷高溫收塵器，在相同高溫煙氣條件下，除塵平均阻力1 500 Pa，風機功率降低69 kW，按設備年運行300 d、電價0.6元/(kW·h)計，則風機年節能效益約30萬元。

(2)間接效益

改造前，粉塵不能達標排放，環保部門每月檢查1次，企業需繳納費用平均每次10萬元。改造后，粉塵達標排放，每次檢查費用降至5 000元，則每年可節約環保費用114萬元。

(3)遠期效益

余熱發電設備投資費：余熱發電設備一次投資費用2 400萬元，按節省10%計，一次投資可節省240萬元。

SCR脫硝設備投資：脫硝前除去煙氣粉塵，可提高脫硝反應速率和催化劑孔隙率，并可減少催化劑用量，工程造可價降低30%以上[1]；按原催化劑一次投資1 800萬元、高溫除塵后催化劑用量減少20%計，則可降低催化劑的投資費用360萬元。

6結語

該高溫除塵工藝設備在處理高溫含塵氣體的中試試驗中表現良好，工藝設備運行穩定，是一種較理想的高溫除塵工藝：①可處理500 ℃及以下的高溫含塵氣體，為高溫含塵氣體的除塵提供了一條可行的途徑；②粉塵排放質量濃度隨設備運行時間的延長而降低，基本在0.2 mg/m3(標態)以下；③運行效率高，過濾速率達3.0 m/min，為袋式除塵的2.7～3.8倍，可有效減少收塵設備的占地面積；④除塵時，無需對氣體進行降溫，節能效益顯著，如與余熱鍋爐聯合運行，能提高余熱鍋爐傳熱效率；⑤當高溫氣體中含有NOx時，經高溫除塵后的含塵氣體是理想的中溫SCR脫硝原料氣，可大幅降低SCR設備投資及運行和維護費用。

參考文獻

[1]凱拉斯.化繁為簡——脫硝+除塵二合一[C]//第二屆電站鍋爐優化運行與環保技術研討會論文集.2014.

(收稿日期2015- 03- 30)

中圖分類號:TQ028.2

文獻標識碼:A

文章編號：1006- 7779(2016)02- 0039- 03

作者簡介：詹俊東，男，本科，工程師；zjd635@163.com。