金屬濾袋在中材株洲水泥窯脫硝中的應(yīng)用及優(yōu)勢分析

——高溫低塵SCR在中材株洲5000噸水泥線正常運(yùn)行3年記

張劍鋒 劉理智

（廣東新力新材料有限公司 廣東 肇慶）

摘要：本文主要探討了金屬濾袋在水泥窯脫硝中的應(yīng)用。隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，水泥行業(yè)的脫硝成為了關(guān)鍵問題。金屬濾袋因其耐高溫、過濾精度高等特點(diǎn)，在水泥窯脫硝中發(fā)揮了重要作用。本文詳細(xì)介紹了金屬濾袋的特性，分析了其在水泥窯脫硝工藝中的應(yīng)用方式及優(yōu)勢，并通過實(shí)際案例說明了其應(yīng)用效果，為水泥窯脫硝技術(shù)的發(fā)展提供了有益的參考。

一、引言

水泥行業(yè)是大氣污染物的主要排放源之一，其中氮氧化物（NOx）的排放對環(huán)境和人體健康造成了嚴(yán)重危害。為了滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，水泥窯脫硝技術(shù)不斷發(fā)展和改進(jìn)。金屬濾袋作為一種新型的過濾材料，在水泥窯脫硝領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景，對于提高脫硝效率、降低污染物排放具有重要意義。

二、金屬濾袋的特性

耐高溫性能：金屬濾袋通常由不銹鋼、鐵鉻鋁等金屬材料制成，能夠耐受高溫環(huán)境。在水泥窯脫硝過程中，窯尾煙氣溫度較高，一般在 300℃~350℃之間，而金屬濾袋可以在此溫度下穩(wěn)定運(yùn)行，為脫硝反應(yīng)提供了適宜的溫度條件，確保了脫硝系統(tǒng)的高效性。

高過濾精度：金屬濾袋具有細(xì)小的孔隙和均勻的孔徑分布，能夠有效過濾水泥窯煙氣中的顆粒物，使出口煙氣中的粉塵濃度降低至 < 5mg/Nm3，滿足水泥行業(yè)超低排放的要求。其高過濾精度不僅有助于減少粉塵對環(huán)境的污染，還能防止粉塵進(jìn)入脫硝催化劑，避免催化劑堵塞和中毒，延長催化劑的使用壽命。

高透氣率：在保證過濾精度的同時，金屬濾袋還具有較高的透氣率，能夠使煙氣順暢通過濾袋，降低系統(tǒng)的運(yùn)行阻力，減少風(fēng)機(jī)的能耗，提高整個脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

耐腐蝕性能：水泥窯煙氣中含有一定的酸性氣體和堿性物質(zhì)，如二氧化硫、氧化鈣等，這些物質(zhì)會對過濾材料產(chǎn)生腐蝕作用。金屬濾袋具有良好的耐腐蝕性能，能夠在惡劣的煙氣環(huán)境中長期穩(wěn)定運(yùn)行，保證了脫硝系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

三、金屬濾袋在水泥窯脫硝中的應(yīng)用

高溫低塵工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)：在水泥窯脫硝的高溫低塵工藝中，金屬濾袋除塵器通常安裝在預(yù)熱器出口與脫硝催化劑之間。水泥窯 C1 出口的高溫高塵煙氣首先經(jīng)過金屬濾袋除塵器進(jìn)行過濾，去除其中的大部分粉塵，使進(jìn)入脫硝催化劑的煙氣成為高溫低塵狀態(tài)?？梢员苊飧邼舛确蹓m對催化劑的覆蓋、磨損和中毒等問題，提高催化劑的活性和穩(wěn)定性，從而提高脫硝反應(yīng)的效率和選擇性。

水泥粉塵的特點(diǎn)：粉塵含量高，C1出口含塵濃度達(dá)80~140g/Nm3，粉塵粒徑?。ㄐ∮?0μm的顆粒約占75%），粉塵中堿金屬氧化物CaO、K2O、 Na2O等含量高，其中CaO達(dá)到60%以上，粉塵粘性大。以下為某水泥廠粉塵的粒徑數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)可以看出，粉塵D50在4-6um之間。

與 SCR 脫硝技術(shù)的結(jié)合：金屬濾袋與選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)緊密結(jié)合，構(gòu)成了高效的脫硝系統(tǒng)。經(jīng)過金屬濾袋過濾后的低塵煙氣進(jìn)入 SCR 反應(yīng)器，在催化劑的作用下，與噴入的還原劑（如氨氣）發(fā)生反應(yīng)，將 NOx 轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，?shí)現(xiàn)對氮氧化物的有效去除。出口 NOx 濃度能夠穩(wěn)定降低至 < 50mg/Nm3，氨逃逸量控制在 < 5mg/Nm3，同時還可節(jié)約氨水用量 1/3 以上。

四、金屬濾袋在水泥窯脫硝中的優(yōu)勢

提高脫硝效率：由于金屬濾袋能夠使脫硝催化劑處于高溫低塵的優(yōu)良環(huán)境中，催化劑的活性得以充分發(fā)揮，從而提高了脫硝反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性，使脫硝效率得到顯著提升，更好地滿足了環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

延長催化劑壽命：水泥粉塵中含有較高的氧化鈣等堿性物質(zhì)，容易導(dǎo)致催化劑中毒失活。金屬濾袋有效地阻擋了粉塵與催化劑的接觸，減少了粉塵對催化劑的侵蝕和堵塞，大大延長了催化劑的使用壽命。這不僅降低了催化劑的更換頻率和成本，還減少了因催化劑更換而產(chǎn)生的危險廢物，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

優(yōu)化系統(tǒng)布局：采用金屬濾袋的高溫低塵一體化煙氣治理方案，使得整個煙氣處理系統(tǒng)更加緊湊，占地面積更小。這對于水泥廠的空間利用和整體布局更為有利，可降低建設(shè)成本和土地資源的占用。

降低設(shè)備維護(hù)成本：

減少余熱鍋爐堵塞：經(jīng)過金屬濾袋過濾后的煙氣，粉塵含量大幅減少，可有效降低余熱鍋爐因粉塵堆積而堵塞的風(fēng)險，保證余熱鍋爐的正常運(yùn)行，減少因堵塞問題帶來的設(shè)備維護(hù)和清理工作。

減輕高溫風(fēng)機(jī)磨損：低塵煙氣對高溫風(fēng)機(jī)的磨損作用減弱，能夠延長高溫風(fēng)機(jī)的使用壽命，降低設(shè)備的維修和更換頻率，從而節(jié)省設(shè)備維護(hù)資金。

防止管道結(jié)皮：減少了煙氣中粉塵在管道內(nèi)的附著和結(jié)皮現(xiàn)象，使管道保持通暢，降低了因管道結(jié)皮而導(dǎo)致的系統(tǒng)阻力增加、通風(fēng)不暢等問題的發(fā)生概率，減少了相應(yīng)的維護(hù)工作量。

五、金屬濾袋在水泥窯脫硝中的應(yīng)用案例

案例1

（1）中材株洲水泥日產(chǎn)5000噸線（90萬風(fēng)量），高溫低塵SCR技改項(xiàng)目，技術(shù)參數(shù)如下：

目前已運(yùn)行3年左右，除塵器壓差700Pa左右，煙氣粉塵出口濃度＜5mg/Nm3，NOx＜50mg/Nm3。已得到第三方驗(yàn)收，達(dá)到設(shè)計要求。而且在3年使用過程中，金屬濾袋0%破損。

（2）現(xiàn)場實(shí)拍圖

建設(shè)安裝現(xiàn)場實(shí)拍

使用1年濾袋取樣圖，濾餅較薄，花板基本無塵

使用3年濾袋取樣圖，濾餅較薄，花板基本無塵

（3）金屬濾袋性能檢測

原始濾料、1年取樣濾料、3年取樣濾料斷裂拉力性能對比

分析：濾袋經(jīng)過3年老化，橫向拉力平均下降158N，縱向拉力基本無下降，按照實(shí)驗(yàn)室濾料拉力安全邊界600N/3cm，濾料拉力還有余量，推斷濾袋壽命可長達(dá)6年以上。

（4）催化劑性能檢測

催化劑在金屬濾袋保護(hù)下，使用三年后性能檢測結(jié)果如下

結(jié)果分析：

通過測試送檢催化劑 bet，相比新催化劑，本次送檢催化劑樣品 bet 有少量降低，在國標(biāo)范圍以上（國標(biāo) 40m2 /g）。

本次送檢催化劑一層和二層活性少量降低，活性在新催化劑活性的 70%以上

水泥高溫低塵SCR(塵硝一體)其他案例

廣東新力金屬濾袋在水泥塵硝一體應(yīng)用案例較多，例如：華潤水泥（長治） 5000t/d 高溫低塵SCR技改項(xiàng)目、華潤封開水泥4條5000t/d塵硝一體技改項(xiàng)目、東方希望重慶水泥 6# 4800t/d 高溫低塵SCR項(xiàng)目、平邑中聯(lián)水泥 4500t/d 高溫低塵SCR項(xiàng)目、臨沂中聯(lián)水泥 5000t/d 高溫低塵SCR項(xiàng)目等，以上項(xiàng)目均在正常運(yùn)行，粉塵排放達(dá)到10mg/Nm3以下，壓差500-700Pa。

六、廣東新力金屬濾袋簡介

（1）金屬濾袋耐高溫的關(guān)鍵是金屬濾料，金屬濾料目前在行業(yè)中主要分為兩種，一種為金屬纖維氈，另一種為金屬粉氈。廣東新力公司是國內(nèi)唯一一家同時能生產(chǎn)以上兩種濾料金屬濾袋廠家。

（2）新力金屬濾料過濾效率高，煙氣出口濃度＜10mg/Nm3，老化壓差小，耐高溫，瞬時耐溫可達(dá)450℃，采用310S或鐵鉻鋁材料，耐溫可達(dá)800℃。金屬濾袋耐腐蝕，壽命長，可靠性高。不止是水泥行業(yè)，在氧化鋁、鋰輝石、鋼鐵、生物質(zhì)發(fā)電等各行業(yè)中也得到了廣泛應(yīng)用。新力金屬濾袋實(shí)物圖如下：

七、結(jié)論

金屬濾袋在水泥窯脫硝中具有重要的應(yīng)用價值和顯著的優(yōu)勢。它不僅能夠提高脫硝效率、延長催化劑壽命、降低設(shè)備維護(hù)成本，還能優(yōu)化系統(tǒng)布局，為水泥行業(yè)的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。隨著金屬濾袋技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，相信其在水泥窯脫硝領(lǐng)域的應(yīng)用將會更加廣泛和深入，為推動水泥行業(yè)的綠色發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn) 。