金屬濾袋在中材株洲水泥窯脫硝中的應用及優(yōu)勢分析

金屬濾袋在中材株洲水泥窯脫硝中的應用及優(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用。隨著環(huán)保要求的日益嚴格，水泥行業(yè)的脫硝成為了關鍵問題。金屬濾袋因其耐高溫、過濾精度高等特點，在水泥窯脫硝中發(fā)揮了重要作用。本文詳細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用方式及優(yōu)勢，并通過實際案例說明了其應用效果，為水泥窯脫硝技術的發(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重危害。為了滿足日益嚴格的環(huán)保排放標準，水泥窯脫硝技術不斷發(fā)展和改進。金屬濾袋作為一種新型的過濾材料，在水泥窯脫硝領域展現出了廣闊的應用前景，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)定運行，為脫硝反應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)的運行阻力，減少風機的能耗，提高整個脫硝系統(tǒng)的運行效率。

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，如二氧化硫、氧化鈣等，這些物質會對過濾材料產生腐蝕作用。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用

高溫低塵工藝中的關鍵環(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過金屬濾袋除塵器進行過濾，去除其中的大部分粉塵，使進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，從而提高脫硝反應的效率和選擇性。

水泥粉塵的特點：粉塵含量高，C1出口含塵濃度達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達到60%以上，粉塵粘性大。以下為某水泥廠粉塵的粒徑數據，從數據可以看出，粉塵D50在4-6um之間。

與 SCR 脫硝技術的結合：金屬濾袋與選擇性催化還原（SCR）脫硝技術緊密結合，構成了高效的脫硝系統(tǒng)。經過金屬濾袋過濾后的低塵煙氣進入 SCR 反應器，在催化劑的作用下，與噴入的還原劑（如氨氣）發(fā)生反應，將 NOx 轉化為氮氣和水，實現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的轉化率和選擇性，使脫硝效率得到顯著提升，更好地滿足了環(huán)保排放標準的要求。

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，容易導致催化劑中毒失活。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生的危險廢物，具有良好的環(huán)境效益和經濟效益。

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，可降低建設成本和土地資源的占用。

降低設備維護成本：

減少余熱鍋爐堵塞：經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險，保證余熱鍋爐的正常運行，減少因堵塞問題帶來的設備維護和清理工作。

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

防止管道結皮：減少了煙氣中粉塵在管道內的附著和結皮現象，使管道保持通暢，降低了因管道結皮而導致的系統(tǒng)阻力增加、通風不暢等問題的發(fā)生概率，減少了相應的維護工作量。

五、金屬濾袋在水泥窯脫硝中的應用案例

案例1

（1）中材株洲水泥日產5000噸線（90萬風量），高溫低塵SCR技改項目，技術參數如下：

目前已運行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。已得到第三方驗收，達到設計要求。而且在3年使用過程中，金屬濾袋0%破損。

（2）現場實拍圖

建設安裝現場實拍

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，按照實驗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6年以上。

（4）催化劑性能檢測

催化劑在金屬濾袋保護下，使用三年后性能檢測結果如下

結果分析：

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，在國標范圍以上（國標 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用案例較多，例如：華潤水泥（長治） 5000t/d 高溫低塵SCR技改項目、華潤封開水泥4條5000t/d塵硝一體技改項目、東方希望重慶水泥 6# 4800t/d 高溫低塵SCR項目、平邑中聯水泥 4500t/d 高溫低塵SCR項目、臨沂中聯水泥 5000t/d 高溫低塵SCR項目等，以上項目均在正常運行，粉塵排放達到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唯一一家同時能生產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450℃，采用310S或鐵鉻鋁材料，耐溫可達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、生物質發(fā)電等各行業(yè)中也得到了廣泛應用。新力金屬濾袋實物圖如下：

七、結論

金屬濾袋在水泥窯脫硝中具有重要的應用價值和顯著的優(yōu)勢。它不僅能夠提高脫硝效率、延長催化劑壽命、降低設備維護成本，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。隨著金屬濾袋技術的不斷進步和完善，相信其在水泥窯脫硝領域的應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 。