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。

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。

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%。

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。

(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。

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NO_x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。