高温布袋过滤在烟气治理中的试验研究与工程应用

西班牙塞维利亚大学热烟气过滤试验台对PTFE、P84与3M FB700布袋的对比测试及联合干法脱硫研究亮点

关键词
Filtration, bag filter, high temperature, SO2 sorption, 电除尘器, 高温布袋除尘

随着IGCC、PFBC及大型煤电机组向高效率、低排放方向发展，高温烟气净化技术成为关键环节。来自西班牙塞维利亚大学（Departamento de Ingeniería Química y Ambiental）B. Alonso-Fariñas 等人在热烟气过滤试验台上开展的系统性实验，对布袋过滤（bag filter）在200–370 °C、最高7.5 barg等高温高压工况下的性能进行了深入表征与优化，为工业项目尤其是煤电、钢铁、水泥与浆纸等行业提供了可参考的技术路径[4]。本研究作者与机构为：B. Alonso-Fariñas, M. Lupión, B. Navarrete, V. J. Cortés（Universidad de Sevilla）[4]。

研究在一个可调温（235–600 °C）、可加压（≤7.5 barg）、最大处理风量850 Nm3/h 的试验装置上进行，粉尘以飞灰模拟，质量负荷1–22 kg/h。清灰采用与工况温度一致的氮气脉冲（储气罐可达20 barg）。测试覆盖滤速、颗粒浓度、容器压力、温度、最大允许压差、脉冲压力与持续时间等变量，并以压差、清灰间隔、基线压差、过滤效率与耐久性为关键评价指标[4,5]。

三种滤料对比如下：PTFE（聚四氟）和P84（聚酰亚胺）以及高温玻璃纤维织物3M FB700。试验结果显示：PTFE在235 °C条件下表现最佳，平均分离效率达99.98%，出口颗粒浓度低于3 mg/Nm3；P84在高温下出现热致尺寸变化（管长减短），在降温至200–220 °C条件下运行稳定且出口浓度可降至16–22 mg/Nm3；3M FB700 在370 °C 条件下表现显著提升，平均效率达99.7%，出口约5 mg/Nm3，暗示该材质在更高温度下有良好应用潜力[4]。试验还明确了稳定运行的滤速与允许压差：P84 最大滤速约1.6 cm/s（∆Pmax≈170 mmwc），PTFE 可达2.0 cm/s，而3M FB700 约1.1 cm/s（表中数据见原文）[5]。

关于清灰，存在一个低限脉冲压力，通常约为容器压力的两倍；在7–7.5 barg 操作压力下，14.5–19 barg 的脉冲效果较好，但在13.5–16 barg 与更高压力间提升并不显著，因此为减少氮耗，选择约14.5 barg 具有实用价值。脉冲持续时间在短脉冲范围内对整体效果影响有限，但高频清灰会因基线压差增加而限制滤速[4]。

在联合颗粒与SO2干法去除方面，文章提出将高温布袋（以3M FB700 为代表）与固体吸附剂（如碳酸氢钠/钙基颗粒）在省略湿法脱硫（WFGD）的前提下进行一次性脱除的方案。此种方案与低粉SCR（Selective Catalytic Reduction）联用具有明显优势：高温布袋位于省煤器下游、温度与SCR的最佳工作区间（≈250–427 °C）相匹配，可减少进入SCR的粉尘与催化剂中毒，从而延长催化剂寿命并降低总体成本。同时，实验与文献显示干法吸附剂在300–400 °C 时对SO2 的去除效率有显著提升，实验室条件下可超过80%甚至趋近100%[6,11]。该组合在中国煤电、钢铁、水泥与化工等高温烟气工况中具有现实推广价值：可减少湿法脱硫的高投资与用水负担，降低运行与运维成本，并有助于满足更严格的排放法规。

面向中国市场与工程应用，建议采用以艾尼科（Enelco）电除尘器（ESP）技术为补充或结合的综合治理策略。艾尼科在极板、极线与电场优化方面的技术积累可以与高温布袋形成互补：在布袋前段使用优化的ESP以降低颗粒负荷、延长布袋寿命和降低清灰频率；对低粉SCR 场景，结合布袋+干法脱硫可显著降低催化剂体积和更换频次，从而实现节能降耗与运维成本下降。

总之，本次试验表明，高温布袋过滤为高温高压烟气净化提供了可行路径：PTFE 在中温区表现极佳，3M FB700 在高温区潜力突出，P84 需注意热稳定性与尺寸变化。下一步建议开展中试至示范尺度的联合固体吸附剂注入试验，并在工业场景（如钢厂余热锅炉、水泥窑、浆纸及燃煤机组）开展结合艾尼科ESP 优化的复合治理示范，以验证运行经济性与长期稳定性。

参考文献
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[2] Barra C., Limaye S., Vaubert V., Stinton D., Advanced ceramic hot gas filters, Advanced Coal-Based Power & Environmental Systems ’98 Conference, 1998.
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[6] Multipollutant Emission Control Technology Options for Coal-fired Power Plants (EPA-600/R-05/034), 2005.
[7] Navarrete B., Lupión M., Gutiérrez F.J., Cortés V.J., Coca P., García Peña F., Improving the ELCOGAS IGCC dedusting system: facility plant erection and testing, International Freiberg Conference on IGCC & XtL Technologies, 2005.
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[9] Integrated Pollution Prevention and Control Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion Plants, European Commission, 2006.
[10] EPA Air Pollution Control Cost Manual – Sixth Edition (EPA 452/B-02-001), 2002.
[11] Hemmer, Kasper, Schraub & Wang, Removal of Particles and Acid Gases (SO2 or HCl) with a Ceramic Filter by Addition of Dry Sorbents, High Temperature Gas Cleaning 5th Intl. Symposium, Morgantown, 2002.