高温除尘系统在工业窑炉中的应用探究

詹俊东，吴振山

(合肥丰德科技股份有限公司　安徽合肥　230051)



高温除尘系统在工业窑炉中的应用探究

詹俊东，吴振山

(合肥丰德科技股份有限公司安徽合肥230051)

摘要采用无机多元材料过滤元件制造的高温除尘工艺装备对450～500 ℃高温含尘烟气的过滤进行了中试试验，概述了其PID工艺流程、主要设备参数及工艺指标。连续1年多的中试运行结果表明，该高温除尘工艺装备过滤风速高、运行阻力低，经净化后的高温气体中粉尘接近零排放，可满足SCR脱硝前端除尘要求，同时能提高余热锅炉传热效率。

关键词高温除尘无机多元材料工业窑炉

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

工业窑炉废气温度在450～500 ℃，原有烟气处理采用布袋收尘器，但因烟尘温度高，布袋经常损坏，无法满足环保要求，且运行成本较高。后计划在窑尾增设SCR脱硝系统，因高温气体中粉尘含量高，制约了SCR脱硝技术的应用。为此，合肥丰德科技股份有限公司设计了1套高温除尘工艺装备，过滤元件选用无机多元材料滤芯(以下简称LP元件)，在450～500 ℃下过滤含尘烟气。该套工艺装备经1年多的连续中试运行，达到了预期目标，获得了可观的经济效益和良好的社会效益。

1方案的确定

高温除尘技术有旋风分离器除尘法、高温电除尘法、高温金属过滤除尘法及高温陶瓷过滤除尘法。经旋风分离器除尘法处理后的排放尾气中粉尘含量高，需进行二次除尘。高温电除尘法最高工作温度不超过320 ℃，无法满足450 ℃以上气体除尘要求。高温金属过滤除尘法的核心原件为金属滤芯，由于需采用贵重金属，设备造价昂贵。高温陶瓷除尘法利用LP元件过滤，过滤风速高、设备阻力低、造价居中。由于要求一次除尘后的尾气达标(GB 4915—2013)排放[粉尘排放质量浓度15 mg/m3(标态)]，故最终选择耐高温的高效LP元件作为滤芯，主体设备与管道对接处采用法兰连接，支腿采用底座加螺栓固定模式，设备可拆卸、可移动。

2PID工艺流程及特点

来自窑头篦冷机的高温含尘气体(400～600 ℃)分2路：一路经预沉降室(混冷风)、布袋除尘器、窑尾风机至窑尾烟囱；另一路经高温除尘器(中试设备)、自备风机至窑尾烟囱。

因需要控制进入中试设备的除尘气体温度，设有高、低温报警装置；清灰方式采取定阻喷吹，风机采用变频调节。数据采集点分温度采集点、压力采集点、流量采集点和粉尘浓度采集点4个部分，其中温度采集点6个、压力采集点3个、流量采集点3个、粉尘浓度采集点2个以及过滤元件粉尘附着厚度采集和灰斗下料粉尘量采集。PID工艺流程见图1。

图1　PID工艺流程

工艺特点：500 ℃以下的高温气体可直接进行除尘，无需混冷风冷却，降低了风机负荷；除尘后烟气如直接用于余热发电，可提高锅炉效率、延长锅炉使用寿命；除尘后的气体如接SCR脱硝设备，可省去SCR脱硝清灰系统、缩小催化剂孔径、减少催化剂用量，SCR设备投资费用可降低15%～30%；催化剂床层不会被粉尘堵塞，脱硝塔床层阻力下降20%～40%，脱硝系统运行费用降低10%～30%。

3主要设备

高温除尘器滤芯采用LP元件，主体钢结构选用不锈钢，外保温；引风机选用耐高温风机，采用变频器调节风量。高温除尘系统主要设备参数见表1。

表1高温除尘系统主要设备参数

设备名称设备参数LP元件 Ф128mm×2640mm,多元无机材料,有效过滤面积1m2/根,44根设备本体FDHT-44,0Cr18Ni9Ti,1台流量计毕托管式,3套差压表PMD-75,精度1Pa,3只高温风机25kW,3700Pa,1台热电偶E/K,进口端使用K型,6只粒径分析仪 JL-1178型干法激光粒度分布测试仪,1台,取样测试粉尘浓度计LD-S激光粉尘浓度测试仪,1台,在线测试

4装置参数

4.1设计参数

根据企业要求：①设备能在高温下稳定运行，过滤精度满足行业标准要求，最终烟尘排放质量浓度≤10 mg/m3(标态)；②设备可整体拆卸，作为下一期窑尾增设SCR脱硝装置的前端除尘设备及余热发电锅炉前端除尘设备的测试样机。设计设备粉尘过滤精度≥2.5 μm，具体设计参数见表2。

4.2运行参数

该设备自2012年9月16日安装调试、2013年3月14日连续运行以来，目前稳定在450～500 ℃下长期运行。经10多个月的连续运行， 过滤风速在

表2设备设计参数

项 目参 数过滤风速/(m·min-1)3.0～6.0,袋式0.8～1.1运行温度/℃450～500,瞬时耐温600运行阻力/Pa1500～2500,元件阻力清灰方式在线清灰,定压和定阻排放浓度/(mg·m-3,标态)≤1.0运行时间36个月,不含调试时间

2.7～3.2 m/min，阻力1 000(清灰后)～1 800 Pa(清灰前)，平均运行阻力1 500 Pa。运行参数见表3。

表3运行参数

运行时间/d过滤温度/℃过滤风速/(m·min-1)阻力/Pa清灰前清灰后1)粉尘质量浓度/(mg·m3,标态)进口出口处理10000m3除尘气体耗压缩空气量/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)离线清灰数据，在线清灰时，阻力在离线清灰基础上上升200～300 Pa。

5效益分析

(1)直接效益

目前，高温烟气平均温度487 ℃、平均流量226 000 m3/h，原进窑尾风机平均温度162 ℃、平均流量402 000 m3/h，除尘平均阻力1 200 Pa。如改为陶瓷高温收尘器，在相同高温烟气条件下，除尘平均阻力1 500 Pa，风机功率降低69 kW，按设备年运行300 d、电价0.6元/(kW·h)计，则风机年节能效益约30万元。

(2)间接效益

改造前，粉尘不能达标排放，环保部门每月检查1次，企业需缴纳费用平均每次10万元。改造后，粉尘达标排放，每次检查费用降至5 000元，则每年可节约环保费用114万元。

(3)远期效益

余热发电设备投资费：余热发电设备一次投资费用2 400万元，按节省10%计，一次投资可节省240万元。

SCR脱硝设备投资：脱硝前除去烟气粉尘，可提高脱硝反应速率和催化剂孔隙率，并可减少催化剂用量，工程造可价降低30%以上[1]；按原催化剂一次投资1 800万元、高温除尘后催化剂用量减少20%计，则可降低催化剂的投资费用360万元。

6结语

该高温除尘工艺设备在处理高温含尘气体的中试试验中表现良好，工艺设备运行稳定，是一种较理想的高温除尘工艺：①可处理500 ℃及以下的高温含尘气体，为高温含尘气体的除尘提供了一条可行的途径；②粉尘排放质量浓度随设备运行时间的延长而降低，基本在0.2 mg/m3(标态)以下；③运行效率高，过滤速率达3.0 m/min，为袋式除尘的2.7～3.8倍，可有效减少收尘设备的占地面积；④除尘时，无需对气体进行降温，节能效益显著，如与余热锅炉联合运行，能提高余热锅炉传热效率；⑤当高温气体中含有NOx时，经高温除尘后的含尘气体是理想的中温SCR脱硝原料气，可大幅降低SCR设备投资及运行和维护费用。

参考文献

[1]凯拉斯.化繁为简——脱硝+除尘二合一[C]//第二届电站锅炉优化运行与环保技术研讨会论文集.2014.

(收稿日期2015- 03- 30)

中图分类号:TQ028.2

文献标识码:A

文章编号：1006- 7779(2016)02- 0039- 03

作者简介：詹俊东，男，本科，工程师；zjd635@163.com。