李明 彭海軍 路曉鋒 張小慶 侯力強

（西安菲爾特金屬過濾材料股份有限公司 西安 710201）

0 引言

“綠水青山就是金山銀山”，好的生態(tài)環(huán)境本身就意味著生產(chǎn)力和經(jīng)濟財富。堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展是構(gòu)建高質(zhì)量現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的必然要求，也是我國經(jīng)濟由高速增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型的必由之路。玻璃行業(yè)屬于原材料工業(yè)，在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有舉足輕重的作用。玻璃窯爐煙氣是我國大氣污染物的重要來源之一，大氣污染物主要有粉塵、SO2、NOX、HCl等。GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》、GB 29495—2013《電子玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》對排放限值做了明確具體要求，規(guī)定煙氣顆粒物的排放限值為50 mg/m3。日用玻璃工業(yè)爐窯暫未制定行業(yè)排放標準，《日用玻璃工業(yè)污染物排放標準》征求意見稿同樣要求煙氣顆粒物的排放限值為50 mg/m3，2019年7月生態(tài)環(huán)境部發(fā)出通知《工業(yè)爐窯大氣污染綜合治理方案》要求日用玻璃應參照相關(guān)行業(yè)已出臺的標準，重點區(qū)域原則上按照顆粒物不高于30 mg/m3實施改造。重點區(qū)域和省市地區(qū)對大氣污染物提出了更加嚴格的排放限值，例如山東省DB 37/2373—2018《建材工業(yè)大氣污染物排放標準》對現(xiàn)有企業(yè)（2017年1月1日前建成投產(chǎn)或環(huán)境影響評價文件通過審批的企業(yè)，自該標準實施之日起至 2019年12月31日）玻璃窯爐煙氣顆粒物排放限值按25 mg/m3執(zhí)行。新建企業(yè)及現(xiàn)有企業(yè)（自2020年1月1日起） 重點控制區(qū)玻璃窯爐煙氣顆粒物排放限值為10 mg/m3，一般控制區(qū)玻璃窯爐煙氣顆粒物排放限值為20 mg/m3?？傮w來說，環(huán)保力度不斷加大，大氣污染物排放標準只會越來越嚴。

1 玻璃行業(yè)窯爐煙氣特點

高標準對玻璃窯爐煙氣污染物的治理提出了更高的要求。玻璃窯爐的燃料主要有煤制氣、天然氣、石油焦、重油等［1］，燃燒產(chǎn)物的排煙溫度為450～500 ℃［2］，污染物包括粉塵、SO2、NOX、HCl等。為達到環(huán)保要求，必須對煙氣進行除塵、脫硫、脫硝處理。SCR脫硝以技術(shù)可靠、脫硝效率高、運行穩(wěn)定等特點得到業(yè)內(nèi)的普遍認可和推廣應用。玻璃窯爐煙氣中堿金屬含量高，極易對SCR脫硝催化劑產(chǎn)生化學中毒［3］，并且煙氣中粉塵也會對催化劑造成不利影響。為了保證SCR脫硝設備穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，玻璃窯爐煙氣污染物處理工藝上，脫硝前一般對煙氣進行除塵處理。然而高溫除塵長期以來是一個技術(shù)難題，玻璃工業(yè)排放的煙氣粉塵粒度較小，傳統(tǒng)常見的玻璃窯爐除塵設備有濕式電除塵器、干式電除塵器、袋除塵器等。濕式電除塵器用于尾端除塵，一般和濕法脫硫設備配套使用，因煙氣溫度較低，這里不做詳細說明。在高溫環(huán)境下（300～400 ℃），受煙氣粉塵比電阻等特性影響，進入干式電除塵器的煙氣需要進行調(diào)制處理，干式電除塵器處理煙氣量大，但難以穩(wěn)定達到超低排放。傳統(tǒng)袋除塵器，由于受濾料的影響，不能承受高溫煙氣。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展進步，高溫金屬纖維濾料得到了迅速的發(fā)展，與此相應的金屬纖維袋除塵器也在各行業(yè)快速推廣應用。

2 金屬纖維袋除塵器結(jié)構(gòu)

金屬纖維袋除塵器與傳統(tǒng)布袋除塵器一樣，主要由鋼架、灰斗、殼體、凈氣室、濾袋、噴吹清灰系統(tǒng)、卸輸灰系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成，原理結(jié)構(gòu)較為簡單。

金屬纖維袋除塵器是在傳統(tǒng)布袋除塵器的基礎上，將核心部件傳統(tǒng)布袋更換為金屬纖維濾袋。金屬纖維袋除塵器運行時，含塵煙氣進入除塵器，由于煙氣擴散作用，部分質(zhì)量大的粉塵粒徑在重力作用下直接落入灰斗內(nèi)，之后煙氣通過袋區(qū)，煙氣中余下的粉塵顆粒被金屬纖維濾袋過濾，從而實現(xiàn)煙氣凈化，超低排放。脈沖噴吹清灰系統(tǒng)定時或定阻力對濾袋進行清灰，以保證設備較低阻力運行［4］。

3 金屬纖維袋除塵器特點

金屬纖維袋除塵器不受煙氣粉塵比電阻、粒徑大小等物化特性的影響，具有耐高溫、耐腐蝕、過濾精度高、運行阻力小、壽命長、可再生等諸多優(yōu)點，是極其理想的高溫煙氣除塵濾料。隨著金屬纖維濾袋技術(shù)的突破和價格的下降，該濾袋在環(huán)保領域得到了快速推廣應用。

金屬纖維濾袋（圖1）是以金屬纖維燒結(jié)氈為濾料，通過焊接加工而成。金屬纖維燒結(jié)氈（圖2）采用直徑為微米級的金屬纖維經(jīng)無紡成網(wǎng)、疊配、高溫燒結(jié)而成。根據(jù)使用工況不同，可以選用不同過濾精度和材質(zhì)的金屬纖維氈，常用的材質(zhì)有不銹鋼、鐵鉻鋁等。

4 金屬纖維袋除塵器工程應用

山東某日用玻璃廠為了適應環(huán)保要求，同時提高企業(yè)自動化生產(chǎn)水平、增加市場競爭力，將原有玻璃窯爐燃用煤制氣改為燃用清潔能源天然氣并更新環(huán)保設備。煙氣污染物處理采用如下工藝路線：干法脫硫→金屬纖維袋除塵器→SCR脫硝→余熱鍋爐→煙囪排放，其中脫硫劑采用高溫碳酸氫鈉，脫硝后煙溫較高安裝有余熱鍋爐進行熱量回收利用。其中某條生產(chǎn)線窯爐煙氣除塵器主要設計參數(shù)見表1。

煙氣中的顆粒物來源于玻璃窯爐和干法脫硫，產(chǎn)生的粉塵粒徑小。由于新建項目采用中間水平進氣方式，含塵煙氣由進氣煙箱經(jīng)灰斗進入袋區(qū)除塵單元，避免了氣流直接沖刷濾袋，均布了煙氣氣流，同時較大粒徑粉塵在重力作用下直接沉降在灰斗里，進而降低濾袋的工作強度，延長了濾袋使用壽命。除塵器采用了金屬纖維濾袋，在安裝方式上和傳統(tǒng)布袋不同，傳統(tǒng)布袋基本采用袋口彈性卡環(huán)與花板內(nèi)孔密封形式（圖3），金屬纖維濾袋采用袋口法蘭和花板密封形式（圖4），經(jīng)試驗和實際工程項目驗證，密封可靠。由于金屬纖維濾袋較重，設計時必須保證花板上平面的平面度符合圖紙及規(guī)范要求。

表1 金屬纖維袋除塵器設計參數(shù)

除塵器按煙氣溫度350 ℃進行設計，實際工況使用溫度為320～330 ℃。高溫下，本體材料碳鋼的力學性能會下降，設計采用Q345加強肋的設置，根據(jù)強度計算布置。高溫下除塵器本體熱變形較大，為了保證除塵器整體密封和結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)上鋼架采用固定/移動支座。

除塵器安裝完后，為了驗證本體焊接密封和金屬濾袋質(zhì)量，對除塵器進行了熒光粉檢漏試驗，有問題的地方及時進行了消缺處理。除塵器負載投運前，除塵器按照程序進行預涂灰操作，本項目采用消石灰作為預噴涂載體。

除塵器投運后，第三方檢測單位抽樣檢測，結(jié)果顯示金屬纖維袋除塵器出口顆粒物排放＜10 mg/m3，除塵器阻力＜400 Pa。同時CEMS在線監(jiān)測顯示，除塵器出口顆粒物排放長期穩(wěn)定＜10 mg/m3。從數(shù)據(jù)來看，金屬纖維袋除塵器設備運行良好，實現(xiàn)了玻璃窯爐煙氣粉塵的超低排放，可作為煙氣粉塵顆粒物終端處理設備。干法脫硫（脫硫劑采用碳酸氫鈉）后的產(chǎn)物被除塵器收集后，可回收利用，作為玻璃生產(chǎn)的原料［5］。在工藝上，煙氣先除塵后SCR脫硝，最大程度凈化了SCR脫硝催化劑使用環(huán)境，確保脫硝設備長期穩(wěn)定運行，且高溫凈煙氣進一步方便余熱鍋爐回收利用，具有較大的經(jīng)濟效益。

金屬纖維袋除塵器在玻璃行業(yè)的應用，需要特別注意以下幾點：

（1）玻璃行業(yè)燃料有天然氣、煤制氣、石油焦、重油等。金屬纖維袋除塵器在玻璃窯爐使用天然氣、煤制氣作為燃料尾部煙氣治理中已有應用。針對燃石油焦、重油煙氣中粉塵黏性高、低溫易腐蝕等特點，建議在使用金屬纖維袋除塵器設備前，對煙氣進行調(diào)制處理，防止糊袋。

（2）金屬纖維袋除塵器煙氣溫度較高，結(jié)構(gòu)設計上特別要注意高溫對金屬材料力學性能的影響，保證結(jié)構(gòu)安全。此外，還需考慮高溫帶來的熱膨脹問題和可拆卸零部件間的密封問題等。

（3）如電除塵器改造為金屬纖維袋除塵器，需保證除塵單元煙氣分布均勻，袋區(qū)負荷盡量一致，最好利用氣流組織試驗或CFD模擬計算設計除塵器內(nèi)部氣流分布裝置。

（4）考慮到除塵器卸灰、輸灰流暢，建議灰斗安裝倉壁振打裝置。

（5）由于金屬纖維濾袋和花板的連接與密封方式和傳統(tǒng)布袋不同，且金屬纖維濾袋質(zhì)量比布袋大，花板的設計和制作必須嚴格按照相關(guān)標準及規(guī)范，保證平面度。

（6）金屬纖維袋除塵器安裝完成后應進行熒光粉檢漏，用以檢測本體安裝和濾袋質(zhì)量問題。除塵器投運前必須按程序?qū)V袋進行預涂灰操作。

5 結(jié)語

金屬纖維袋除塵器是一種高效、低阻的高溫煙氣粉塵凈化設備，可以實現(xiàn)玻璃窯爐煙氣粉塵的超低排放，能夠很好地解決長期困擾玻璃行業(yè)的高溫煙氣除塵問題。同時，金屬纖維袋除塵器可以很好地和SCR脫硝設備、干法脫硫設備協(xié)調(diào)搭配使用，最大限度地延長SCR脫硝催化劑的使用壽命，具有較大的經(jīng)濟效益。隨著環(huán)保政策日益趨嚴，金屬纖維袋除塵器將會在玻璃窯爐煙氣粉塵的治理中得到更好的推廣與應用。