10.超长袋除尘器超低排放技术实验研究
徐天平 沈强 王永忠 褚明华
（科林环保技术有限责任公司，苏州 215200）
摘 要：通过冷态模拟燃煤锅炉烟气超长袋净化技术的实验研究，观察并获取超长袋除尘器技术在不同过滤风速度下其对除尘效果和运行状态的影响，以进一步优化超长袋除尘技术的性价比及超低排放技术的开发集成，有效解决新建和改建项目因除尘系统规模化的总图用地困惑，以及细颗粒物排放、除尘器清灰和运行阻力、使用寿命和钢耗能耗等相关技术问题。
关键词：超长袋 超低排放 燃煤锅炉 钢铁炉窑 袋式除尘器
1. 研究目的
随着治霾工作的深入，除尘系统将向规模化、大型化发展，新颖超长袋脉冲除尘技术引起广泛关注。公司早在 2011 年就开发了 10m 超长袋除尘技术和 1:1 大型除尘器实验装置，2012年超长袋脉冲除尘技术在国内某燃煤锅炉烟气处理项目中成功应用，同时该10m长袋除尘器已有10多台（套）在日本多家公司的炼钢及高炉项目中得到成功应用。2013年公司的LGM/CC型10m超长脉冲袋式除尘器通过了省级新产品技术鉴定，技术达到国内领先水平。
2014年9月国家发改委、环保部、国家能源局联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》，对火电厂三大最重要排放指标：氮氧化物、二氧化硫和烟尘，提出了达到甚至超过发达国家和地区的的排放规定要求；同样钢铁行业也面临着国家严格的排放限值要求，特别排放限值规定在15mg/m3以下。因此，探究电厂、钢厂等行业袋式除尘超低排放技术（≤10mg/m3）迫在眉睫。
针对众多企业提标改造项目要求，公司提出了加快超长袋除尘技术推广应用和超低排放技术的研究，旨在有效解决新建和改建项目的总图用地困惑，以及颗粒物排放、除尘器清灰和运行阻力、使用寿命和钢耗能耗等相关技术问题。
2. 技术目标
该技术的研发目标为：
（1）实现超低排放，颗粒物排放浓度稳定低于10mg/m3；
（2）设备占地面积小，节省总图用地约25%，减少除尘器耗钢量约15%；
（3）运行维护方便，滤袋数量可节省30%-50%，脉冲阀数量可节省约15%；
（4）能耗低，除尘器运行阻力800Pa-1200Pa。
3. 研究内容
本实验主要是进一步研究和优化超长袋除尘技术，用于燃煤锅炉和冶金钢厂等烟（粉）尘治理的超低排放，主要研究内容如下：
（1）超长袋除尘器结构设计及导流技术优化；
（2）10.5米超长袋脉冲清灰效果；
（3）超长袋除尘器袋间距要求；
（4）4"紧凑式脉冲阀配套气包制作精度要求，技术成熟性；
（5）超低排放要求下相关滤料性能及缝制技术优化；
（6）除尘器整体加工制造技术及气密性保证；
（7）分节超长袋笼的加工和垂直度技术保证；
（8）固体颗粒物超低排放的检测技术。
4. 实验装置
4.1. 除尘实验台
表1 除尘实验台参数表
参数 | 数值 |
过滤面积（m2） | 420 |
滤袋规格（mm） | Φ160×10500 |
过滤速度（m/min） | 0.8~1.5 |
风量（m3/h） | 20000-40000（变频可调） |
入口浓度（g/m3） | 50 |
温度（℃） | 常温 |
4.2. 实验脉冲阀
表2脉冲阀参数表
参数 | 数值 |
规格（"） | 4 |
喷吹流量（L/ms） | 2.96 |
安装最小中心矩（mm） | 239 |
4.3. 实验滤料
表3 滤料参数表
参数 | 数值 |
材质 | PTFE（基布）+PPS水刺面层 |
强度（N） | 774（经向），1542（纬向） |
透气率（mm/s） | 196@200Pa |
厚度（mm） | 1.45 |
克重（g/m2） | 524 |
4.4. 实验粉尘
表4 粉尘参数表
参数 | 数值 |
来源 | 锅炉粉煤灰 |
堆积密度（g/cm3） | 0.6 |
PM2.5含量（%） | 17.2 |
5. 数据及分析
5.1. 过滤速度与清灰后阻力
图1 过滤速度与清灰后阻力关系
从图1可以看出，过滤速度与清灰后的滤袋阻力基本是线性关系，说明滤料在实验运行中保持了良好的过滤性能，滤料结构阻力系数基本没变，清灰后滤料表面没有明显积层。
5.2. 过滤速度与阻力上升率
图2 过滤速度与滤袋阻力上升率关系
阻力上升率是表示一个清灰周期内阻力上升值与周期时间的比值，单位为Pa/min，是考量除尘器运行情况的一个综合指标。从图2可以看出， 除了从0.9m/min到1.0 m/min，阻力上升较平缓，1.1 m/min以上其余过滤速度条件下阻力上升较快。
5.3. 过滤速度与排放浓度
图3 过滤速度与排放浓度关系
从图3可以看出，在不同过滤速度下，保持合理运行阻力区间，实测颗粒物排放浓度维持在2-2.5mg/m3，清灰时峰值基本在4-5mg/m3，没有明显的区别。
6. 结论
本实验装置设计采用超长袋除尘器专有技术，包括除尘器流场及清灰优化设计和精准加工制作；实验粉尘选用粉煤灰，入口浓度设定在50g/m3，滤袋规格为Φ160mm×10500mm，滤料采用国产PTFE（基布）+PPS水刺面层，脉冲阀选用国产4"膜片阀。上述条件下，在公司1：1的大型工业实验台上进行了冷态模拟炉窑烟气净化实验研究，得出：
（1）10.5米超长袋除尘器对清灰效果和运行阻力基本未受影响，除尘器运行阻力可控制在800Pa-1200Pa范围内，体现了良好的性价比和空间优势。
（2）过滤速度对排放浓度影响较小，鉴于除尘器性价比和高效能运行看，过滤速度建议采用0.9 m/min -1.1m/min为宜；在改造项目中，如受改造场地影响，除尘器过滤风速可适当提高。
（3）初步研究和实验表明超长袋除尘器颗粒物实测排放浓度能稳定低于5mg/m3，若考虑氧含量因素，折算浓度能保证在10mg/m3低排放浓度运行。
摘自“全国袋式除尘技术研讨会”论文集 2015 阜宁 （P460）
