金属滤袋在水泥窑脱硝中的应用

一、背景气候变化是全人类面临的共同挑战，有效控制大气温室气体浓度上升，减少大气污染，引领绿色发展，是人类共同的事业。大气污染主要来自工业生产，工业生产过程中排放的粉尘、氮氧化物、二氧化硫是主要污染物。目前，全世界每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。这种大气污染既然由人类活动引起，也就可以通过人类的活动加以控制。对于工业粉尘排放控制国家已经出台各行业排放标准，除尘器是去除工业排放中粉尘（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，环境保护提上日程，除尘技术转向用于工业废气除尘净化，经历了从低效到高效，从湿法到干法的进化过程，近期为适应高效除尘、超低排放的要求，逐渐形成了袋式除尘、静电袋式复合除尘为主的除尘方式，袋式除尘、电袋复合除尘是当前应用最广泛的。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，催化剂需要在高温低尘烟气中才能达到最好的反应效率和获得最低的氨逃逸。脱硝催化剂最佳反应温度大于300℃，普通滤袋无法耐受如此高的温度，金属滤袋在超低排放大背景下应运而生，在各行业高温除尘中得到了广泛应用。二、金属滤袋在水泥窑脱硝中的应用（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下三种型式。

高温高尘即水泥窑C1出口的烟气直接进入催化剂，这也是最早的脱硝方式，后续发展到第二代脱硝方式高温中尘SCR技术，即在催化剂前加装电除尘器，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。由于目前要达到超低排放，高温低尘脱硝慢慢得到推行，即在脱硝前加装金属滤袋除尘器，使脱硝催化剂处于高温低尘烟气中。（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之间。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：（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：

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（＜5mg/Nm³），可延长催化剂寿命，并且可选用25~40孔催化剂，使得脱硝效率更高，催化剂成本更低。（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。

三、金属滤袋和滤料型式金属滤袋技术参数如下金属滤袋耐高温的关键是金属滤料，金属滤料目前在行业中主要分为两种，一种为金属纤维毡，另一种为金属粉毡。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℃。金属滤袋耐腐蚀，寿命长，可靠性高。不止是水泥行业，在氧化铝、锂辉石、钢铁、生物质发电等各行业中也得到了广泛应用。金属滤袋实物图如下。四、金属滤袋在水泥窑脱硝中的应用案例案例1中建材株洲水泥日产5000吨线（90万风量），高温低尘SCR技改项目，技术参数如下。现场安装实拍图目前运行半年，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长治华润水泥项目，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。五、金属滤袋在水泥窑脱硝中的应用总结（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，催化剂的使用量仅为高尘脱硝和中尘脱硝的1/2，甚至更少。低尘环境也使催化剂寿命更长，可达5年，减少催化剂危废的处理。（4）由于高温300-350℃刚好是脱硝反应最佳