西安宝德除尘器过滤器技术方案160623
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入口气体组成： H2 N2 CO CO2 H2O
0.35/0.05 420 130 ≤30 700
Mpa(g) ℃
g/Nm3 mg/Nm3 Kg/m3
26.1 20.3 15.9 24.2
6
vol % vol % vol % vol % vol %
2.2 入口粉尘粒径分布
粒度（um） 比例（v%）
粉尘粒度分布
过滤精度
μm
1
过滤元件数
[支]:
48*12
过滤面积
[m²]:
161
过滤元件
金属铁铝复合滤芯
4
3.2 金属过滤器容器设计
金属过滤器上部为圆形筒体加球形封头，下部为圆锥体，内装多孔可拆的主管板，
主管板上装有过滤元件组件。含灰合成气由容器下部的进气口进入，经气体分布器在容
器下部内均匀分布。含灰合成气经过滤元件过滤后，成为较为干净的合成气后从上部出
我公司是国内领先的专业的烧结多孔金属材料及其设备研发、生产单位，现有 60 多台套国内先进的、大型的成型和烧结设备(6000T 冷等静压机、立式氢气烧结炉、大立 式真空烧结炉、自动氩弧焊机、车床、卷焊机、自动纵缝焊机等，其中大中型等静压机 2 台，大中型气氛烧结炉 3 台，大中型真空烧结炉 5 台)，。我公司是有色金属西北质量 检测中心的挂靠单位，拥有国内先进、全面的检测设备，对过滤元件的微观形貌、透气 性能、耐压强度、疲劳性能等均有专业检测设备，保证产品性能。2014 年年底，为了满 足广大煤化工客户对我公司制造的金属铁铝复合滤芯的迫切需求，我公司又购买了专门 用于制造金属铁铝复合滤芯的国内最大的等静压机和气氛烧结炉。目前，我公司已具备 制造长度 2m（滤芯中间无焊缝），年产量可达 20000 支的整体金属铁铝复合滤芯滤芯生 产能力。
≤2 2～5 5～20 2.33 6.17 26.9
20～50 33.9
50～100 21.2
≥100 11.5
2.3 反吹气数据
反吹介质为氮气，反吹气可以被加热。
3
3 金属过滤器系统设计
3.1 系统设计说明
通过对技术文件的分析，我们设计一套采用烛式结构滤芯为过滤介质的一种集过
滤、清洗再生及自动控制为一体的高效高温气体过滤除尘装置。我们认为其核心部件为
承压设备用碳素钢和合金钢锻件
NB/T 47002.1
承压设备用不锈钢和耐热钢锻件
GB/T8163
合金结构钢
HG20615～20635
钢制管法兰标准
注：以上标准规范均应为最新版，且包括其修改单，提供设备所使用的所有材料均
应复合最新的中国国家标准
7
三.主要产品说明
1 宝德公司高温除尘滤芯研制介绍
我国是世界上少数几个以煤为主要一次能源的国家，是世界上最大的煤炭生产国与 消费国。在我国，己探明的一次能源储量（折成标准煤）中，煤炭占 92％，因而以煤炭 为主的能源结构在本世纪内不会发生根本性变化。然而，煤炭在为国民经济作出巨大贡 献的同时，其开发利用过程也产生了很严重的污染。例如，燃煤造成的二氧化硫及总悬 浮颗粒物的排放量分别约占 85%和 70%，造成的经济损失年高达 1000 亿元以上。所以， 研究煤炭开发利用中的污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技 术迫在眉睫。
口离开容器。过滤元件过滤气体时会在过滤元件表面形成积灰，当积灰达到一定厚度时，
通过脉冲喷射系统将积灰吹掉。为了便于过滤元件的检验、维修和安装，人孔位于容器
的顶部。注意需要内部吊装系统。
粗煤气过滤器容器的设计方案图如后所示。
过滤器容器设计数据：
设计温度
°C
420
设计压力
MPag
0.35/-0.05
壳体材料
2 宝德公司高温除尘滤芯尺寸规格
滤芯规格图（也可特殊定制）
目前我公司批量生产的高温气体除尘用滤芯的尺寸规格简图如下图所示，另外我公 司也可按照客户要求定制生产，过滤精度范围 0.1～20μm，滤芯直径尺寸范围 20～ 150mm，长度尺寸 100～2500mm（拼焊结构的长度可达 8000mm）。 产品服役环境和过滤机理：
12
滤芯模拟平台
13
金属铁铝复合滤芯，用于滤除合成气中的 1 微米以上的固体颗粒。过滤元件的形式为烛
式滤芯，滤芯性能均匀、刚性好、透过性好。
本金属过滤器用来去除粗煤气中的粉尘颗粒。带粉尘的粗煤气从原料气进气管中进
入过滤器，再由进气提升管均匀分配到各个滤芯，滤芯垂直安装在管板上，合成气从滤
芯的外表面向内流动，然后汇集在管板上部的净气室中流出过滤器，飞灰粉尘被拦截在
性能检验：最大孔径、 透气度的检测方法分别按 GB5249—2013、GB/T5250、 N/XB0305—2000 的规定进 行。性能合格基准为多孔元 件设计要求的规定 ，外形 尺寸应符合设计图纸要求。
飞灰过滤器用 1.5 米复合滤芯成品检测现场
飞灰过滤器用1.5米复合滤芯安装定位检测装置
11
3.3 检测及生产设备
NB/T 47016 HG/T 20581 HG/T 20583 HG/T 20584 NB/T 47020
承压设备产品焊接试板的力学性能检验 钢制化工容器材料选用规定 钢制化工容器材料设计规定 钢制化工容器材料技术规定 压力容器法兰分类与技术条件
NB/T 47027
压力容器法兰用紧固件
注：以上标准规范均应为最新版，且包括其含修改单。
2 材料标准
提供设备所使用的所有材料均符合最新的中国国家标准
GB 713
锅炉和压力容器用钢板
NB/T 47002.1(B1 级）
压力容器用爆炸复合钢板
GB/T8163
输送流体用无缝钢管
GB 9948
石油裂化用无缝钢管
GB 6479
高压化肥设备用无缝钢管
GB/T8163
输送流体用不锈钢无缝钢管
NB/T 47002.1
8
公司生产的多孔陶瓷滤芯，其孔隙率为 38%，强度只有 20MPa 左右。 2007 年，西安宝德抓住机遇，与西安交通大学紧密合作，在国内率先开展了高温气
体过滤除尘用滤芯的开发工作。针对高温高压飞灰过滤除尘中几项苛刻的关键使用性能 指标，经过多年潜心研究、总结摸索和批量试制，解决了高强度、高韧性、大通量、高 精度和长寿命等技术难题，制备出性能稳定的陶瓷膜复合滤芯和金属膜复合滤芯，综合 性能达到并超过了国外同类产品技术水平，宝德公司于 2010 年下半年建成年产 10000 支陶瓷滤芯和 20000 支金属滤芯的生产线，并将以满足国内广大用户急需。
2 过滤器设计基础
一般来说，现场气体、反吹气、设备的性能要求以及技术规格书等是我们设计的基 础。
2.1 气体数据
工艺参数：
参数
入口气体流量
入口气体操作压力
入口气体温度
数值 24000 0.2/-0.015 400
单位 m3/h Mpa(g) ℃
2
设计压力 设计温度 入口粉尘含量 出口粉尘含量 入口细粉堆积密度
洁净煤技术是充分利用我国煤炭资源，提高燃烧效率，减少环境污染的重大战略举 措。其关键是要将煤( 烟道)气在高温下直接实现气固净化分离，这样既可以充分利用 高温煤( 烟道) 气的显热和潜热来提高发电热效率, 降低成本, 又能满足环保要求。随 着当前洁净能源转化、能源高效利用与环境净化等重大技术发展，近年来对高温过滤材 料的需求呈爆炸性增长。
除尘器过滤器系统
技术方案
西部宝德科技股份有限公司
一.技术说明
1 过滤器设计原则
（1）过滤元件的设计与选材。主要考虑三个方 面的因素：寿命，强度，过滤精度与流量。选材为金 属或陶瓷滤芯。
（2）结构设计。为了便于清洗和安装，以下进 上出为基本方案，同时设计排空口、排渣口和必要的 反清洗口；过滤管采用直接在管板上安装固定方式。
宝德公司高温除尘用金属铁铝复合滤芯可用于工况条件苛刻的各类高温气体除尘 净化工作环境，诸如高温高压、高灰量、高流量、高腐蚀等，典型煤化工合成器除尘净 化中的工艺参数如下：
高温除尘滤芯工况环境示意图
9
滤芯产品使用及再生机理：滤芯过滤是吸附、表面过滤和深层过滤相结合的过滤方 式。对于高温气体除尘中的气-固过滤分离来讲，其过滤机理主要为惯性冲撞、扩散和 截留，如图所示。运行一定周期后，内部孔道会被飞灰堵塞，表面滤饼层增厚，导致过 滤阻力增大，流量降低，这时需通过气体反吹的方式再生，从而使其使用性能基本恢复 到初始状态的水平。
高温气体除尘是在高温条件下直接进行气固分离，实现气体净化的一项技术，它可 以最大程度地利用气体的物理显热、化学潜热和动力能以及最有效的利用气体中的有用 资源，因此，它不仅成为电力、能源和相关加工工业的研究热点，也是过滤行业的重要 研究课题。
高温气体除尘技术的开发研究始于上世纪 70 年代, 美国能源部开展了以无机膜过 滤介质为主的高温气体过滤除尘技术的开发, 德、日、英等发达国家也都开展了类似的 研究工作。其主要目标是实现被称之为跨世纪新技术的煤的洁净燃烧联合循环发电工艺 技术( IGCC, PFBC) 的商业化。上世纪 90 年代中期, 高温气体过滤除尘技术取得了很 大的进展。首先是一批先进的高性能无机膜过滤材料的开发为高温气体过滤除尘技术的 工业化应用奠定了基础; 其次, 高温除尘工艺技术的提高, 如系统高温密封和过滤元 件自保护密封技术, 过滤元件再生技术, 气体在线检测技术以及系统自动控制技术等 等, 也都大大推动了高温气体过滤除尘技术的工业化应用。到目前为止，采用陶瓷过滤 器进行高温高压煤(烟)气净化研究的，只有少数几个工业发达国家，并且其关键技术掌 握在少数大公司手中。即便如此，其材料强度与气孔率也不尽如人意，比如美国 PALL
/
Q345R
规格
mm
DN4500x16200
5
过滤器容器设计方案图
6
二.设计和制造规范
1 设计、制造、安装、检验、试验、包装标准
TSG R0004
固定式压力容器安全技术监察规程
GB 150.1～150.4 NB/T 47013.1～47013.13 NB/T 47014 NB/T 47015
压力容器 承压设备无损检测 承压设备焊接工艺评定 压力容器焊接规程
高温除尘滤芯工作及再生机理
3 宝德公司高温除尘滤芯生产及质量控制
3.1 工艺流程
大颗粒粉
压制烧结
基体管
低温共烧结
复合元件
非均相气雾化涂层技术
细颗粒粉
高温除尘滤芯生产工艺流程
10
3.2 过程质量控制 原料验收
核对原料标记、合格证、数量、供方产品质量证明书，准确无误后进行取样。
工序及成品检验
表面质量：表面质量应逐件检查，成型后，坯料表面应无裂纹或其它缺陷。在烧结 工序完成后，产品表面应无裂纹、孔洞、锈斑、凹凸不平、严重变形及过烧现象。焊接 后的产品焊缝应无肉眼可 见裂纹。
（3）反清洗结构。由工况情况确定。较干净工 况使用的粗煤气过滤器不设反清洗系统，较苛刻工况 设计反清洗系统，液体和气体过滤采用相应的反清洗 工艺。通过对技术文件的分析，我们认为其核心部件 为金属铁铝复合滤芯，用于滤除合成气中的 1 微米以上的固体颗粒。元件的形式为烛式 滤芯，要求性能均匀、刚性好、透过性好。
滤芯的外表面形成滤饼、滤饼积累到一定厚度后被反吹气反吹剥落、在重力和逆向而下
的气流的作用下灰饼落入过滤器下部的灰斗中。
过滤器操作方式：连续给料
喷射－脉冲在线反吹清洗滤芯
间歇性灰尘排放
过滤器系统设计参数表：
参数
单位
数值
工作合成气流量
[Nm3/h]:
Biblioteka Baidu
24000
过滤后气体灰尘含量
[mg/Nm³]:
< 30
0.35/0.05 420 130 ≤30 700
Mpa(g) ℃
g/Nm3 mg/Nm3 Kg/m3
26.1 20.3 15.9 24.2
6
vol % vol % vol % vol % vol %
2.2 入口粉尘粒径分布
粒度（um） 比例（v%）
粉尘粒度分布
过滤精度
μm
1
过滤元件数
[支]:
48*12
过滤面积
[m²]:
161
过滤元件
金属铁铝复合滤芯
4
3.2 金属过滤器容器设计
金属过滤器上部为圆形筒体加球形封头，下部为圆锥体，内装多孔可拆的主管板，
主管板上装有过滤元件组件。含灰合成气由容器下部的进气口进入，经气体分布器在容
器下部内均匀分布。含灰合成气经过滤元件过滤后，成为较为干净的合成气后从上部出
我公司是国内领先的专业的烧结多孔金属材料及其设备研发、生产单位，现有 60 多台套国内先进的、大型的成型和烧结设备(6000T 冷等静压机、立式氢气烧结炉、大立 式真空烧结炉、自动氩弧焊机、车床、卷焊机、自动纵缝焊机等，其中大中型等静压机 2 台，大中型气氛烧结炉 3 台，大中型真空烧结炉 5 台)，。我公司是有色金属西北质量 检测中心的挂靠单位，拥有国内先进、全面的检测设备，对过滤元件的微观形貌、透气 性能、耐压强度、疲劳性能等均有专业检测设备，保证产品性能。2014 年年底，为了满 足广大煤化工客户对我公司制造的金属铁铝复合滤芯的迫切需求，我公司又购买了专门 用于制造金属铁铝复合滤芯的国内最大的等静压机和气氛烧结炉。目前，我公司已具备 制造长度 2m（滤芯中间无焊缝），年产量可达 20000 支的整体金属铁铝复合滤芯滤芯生 产能力。
≤2 2～5 5～20 2.33 6.17 26.9
20～50 33.9
50～100 21.2
≥100 11.5
2.3 反吹气数据
反吹介质为氮气，反吹气可以被加热。
3
3 金属过滤器系统设计
3.1 系统设计说明
通过对技术文件的分析，我们设计一套采用烛式结构滤芯为过滤介质的一种集过
滤、清洗再生及自动控制为一体的高效高温气体过滤除尘装置。我们认为其核心部件为
承压设备用碳素钢和合金钢锻件
NB/T 47002.1
承压设备用不锈钢和耐热钢锻件
GB/T8163
合金结构钢
HG20615～20635
钢制管法兰标准
注：以上标准规范均应为最新版，且包括其修改单，提供设备所使用的所有材料均
应复合最新的中国国家标准
7
三.主要产品说明
1 宝德公司高温除尘滤芯研制介绍
我国是世界上少数几个以煤为主要一次能源的国家，是世界上最大的煤炭生产国与 消费国。在我国，己探明的一次能源储量（折成标准煤）中，煤炭占 92％，因而以煤炭 为主的能源结构在本世纪内不会发生根本性变化。然而，煤炭在为国民经济作出巨大贡 献的同时，其开发利用过程也产生了很严重的污染。例如，燃煤造成的二氧化硫及总悬 浮颗粒物的排放量分别约占 85%和 70%，造成的经济损失年高达 1000 亿元以上。所以， 研究煤炭开发利用中的污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技 术迫在眉睫。
口离开容器。过滤元件过滤气体时会在过滤元件表面形成积灰，当积灰达到一定厚度时，
通过脉冲喷射系统将积灰吹掉。为了便于过滤元件的检验、维修和安装，人孔位于容器
的顶部。注意需要内部吊装系统。
粗煤气过滤器容器的设计方案图如后所示。
过滤器容器设计数据：
设计温度
°C
420
设计压力
MPag
0.35/-0.05
壳体材料
2 宝德公司高温除尘滤芯尺寸规格
滤芯规格图（也可特殊定制）
目前我公司批量生产的高温气体除尘用滤芯的尺寸规格简图如下图所示，另外我公 司也可按照客户要求定制生产，过滤精度范围 0.1～20μm，滤芯直径尺寸范围 20～ 150mm，长度尺寸 100～2500mm（拼焊结构的长度可达 8000mm）。 产品服役环境和过滤机理：
12
滤芯模拟平台
13
金属铁铝复合滤芯，用于滤除合成气中的 1 微米以上的固体颗粒。过滤元件的形式为烛
式滤芯，滤芯性能均匀、刚性好、透过性好。
本金属过滤器用来去除粗煤气中的粉尘颗粒。带粉尘的粗煤气从原料气进气管中进
入过滤器，再由进气提升管均匀分配到各个滤芯，滤芯垂直安装在管板上，合成气从滤
芯的外表面向内流动，然后汇集在管板上部的净气室中流出过滤器，飞灰粉尘被拦截在
性能检验：最大孔径、 透气度的检测方法分别按 GB5249—2013、GB/T5250、 N/XB0305—2000 的规定进 行。性能合格基准为多孔元 件设计要求的规定 ，外形 尺寸应符合设计图纸要求。
飞灰过滤器用 1.5 米复合滤芯成品检测现场
飞灰过滤器用1.5米复合滤芯安装定位检测装置
11
3.3 检测及生产设备
NB/T 47016 HG/T 20581 HG/T 20583 HG/T 20584 NB/T 47020
承压设备产品焊接试板的力学性能检验 钢制化工容器材料选用规定 钢制化工容器材料设计规定 钢制化工容器材料技术规定 压力容器法兰分类与技术条件
NB/T 47027
压力容器法兰用紧固件
注：以上标准规范均应为最新版，且包括其含修改单。
2 材料标准
提供设备所使用的所有材料均符合最新的中国国家标准
GB 713
锅炉和压力容器用钢板
NB/T 47002.1(B1 级）
压力容器用爆炸复合钢板
GB/T8163
输送流体用无缝钢管
GB 9948
石油裂化用无缝钢管
GB 6479
高压化肥设备用无缝钢管
GB/T8163
输送流体用不锈钢无缝钢管
NB/T 47002.1
8
公司生产的多孔陶瓷滤芯，其孔隙率为 38%，强度只有 20MPa 左右。 2007 年，西安宝德抓住机遇，与西安交通大学紧密合作，在国内率先开展了高温气
体过滤除尘用滤芯的开发工作。针对高温高压飞灰过滤除尘中几项苛刻的关键使用性能 指标，经过多年潜心研究、总结摸索和批量试制，解决了高强度、高韧性、大通量、高 精度和长寿命等技术难题，制备出性能稳定的陶瓷膜复合滤芯和金属膜复合滤芯，综合 性能达到并超过了国外同类产品技术水平，宝德公司于 2010 年下半年建成年产 10000 支陶瓷滤芯和 20000 支金属滤芯的生产线，并将以满足国内广大用户急需。
2 过滤器设计基础
一般来说，现场气体、反吹气、设备的性能要求以及技术规格书等是我们设计的基 础。
2.1 气体数据
工艺参数：
参数
入口气体流量
入口气体操作压力
入口气体温度
数值 24000 0.2/-0.015 400
单位 m3/h Mpa(g) ℃
2
设计压力 设计温度 入口粉尘含量 出口粉尘含量 入口细粉堆积密度
洁净煤技术是充分利用我国煤炭资源，提高燃烧效率，减少环境污染的重大战略举 措。其关键是要将煤( 烟道)气在高温下直接实现气固净化分离，这样既可以充分利用 高温煤( 烟道) 气的显热和潜热来提高发电热效率, 降低成本, 又能满足环保要求。随 着当前洁净能源转化、能源高效利用与环境净化等重大技术发展，近年来对高温过滤材 料的需求呈爆炸性增长。
除尘器过滤器系统
技术方案
西部宝德科技股份有限公司
一.技术说明
1 过滤器设计原则
（1）过滤元件的设计与选材。主要考虑三个方 面的因素：寿命，强度，过滤精度与流量。选材为金 属或陶瓷滤芯。
（2）结构设计。为了便于清洗和安装，以下进 上出为基本方案，同时设计排空口、排渣口和必要的 反清洗口；过滤管采用直接在管板上安装固定方式。
宝德公司高温除尘用金属铁铝复合滤芯可用于工况条件苛刻的各类高温气体除尘 净化工作环境，诸如高温高压、高灰量、高流量、高腐蚀等，典型煤化工合成器除尘净 化中的工艺参数如下：
高温除尘滤芯工况环境示意图
9
滤芯产品使用及再生机理：滤芯过滤是吸附、表面过滤和深层过滤相结合的过滤方 式。对于高温气体除尘中的气-固过滤分离来讲，其过滤机理主要为惯性冲撞、扩散和 截留，如图所示。运行一定周期后，内部孔道会被飞灰堵塞，表面滤饼层增厚，导致过 滤阻力增大，流量降低，这时需通过气体反吹的方式再生，从而使其使用性能基本恢复 到初始状态的水平。
高温气体除尘是在高温条件下直接进行气固分离，实现气体净化的一项技术，它可 以最大程度地利用气体的物理显热、化学潜热和动力能以及最有效的利用气体中的有用 资源，因此，它不仅成为电力、能源和相关加工工业的研究热点，也是过滤行业的重要 研究课题。
高温气体除尘技术的开发研究始于上世纪 70 年代, 美国能源部开展了以无机膜过 滤介质为主的高温气体过滤除尘技术的开发, 德、日、英等发达国家也都开展了类似的 研究工作。其主要目标是实现被称之为跨世纪新技术的煤的洁净燃烧联合循环发电工艺 技术( IGCC, PFBC) 的商业化。上世纪 90 年代中期, 高温气体过滤除尘技术取得了很 大的进展。首先是一批先进的高性能无机膜过滤材料的开发为高温气体过滤除尘技术的 工业化应用奠定了基础; 其次, 高温除尘工艺技术的提高, 如系统高温密封和过滤元 件自保护密封技术, 过滤元件再生技术, 气体在线检测技术以及系统自动控制技术等 等, 也都大大推动了高温气体过滤除尘技术的工业化应用。到目前为止，采用陶瓷过滤 器进行高温高压煤(烟)气净化研究的，只有少数几个工业发达国家，并且其关键技术掌 握在少数大公司手中。即便如此，其材料强度与气孔率也不尽如人意，比如美国 PALL
/
Q345R
规格
mm
DN4500x16200
5
过滤器容器设计方案图
6
二.设计和制造规范
1 设计、制造、安装、检验、试验、包装标准
TSG R0004
固定式压力容器安全技术监察规程
GB 150.1～150.4 NB/T 47013.1～47013.13 NB/T 47014 NB/T 47015
压力容器 承压设备无损检测 承压设备焊接工艺评定 压力容器焊接规程
高温除尘滤芯工作及再生机理
3 宝德公司高温除尘滤芯生产及质量控制
3.1 工艺流程
大颗粒粉
压制烧结
基体管
低温共烧结
复合元件
非均相气雾化涂层技术
细颗粒粉
高温除尘滤芯生产工艺流程
10
3.2 过程质量控制 原料验收
核对原料标记、合格证、数量、供方产品质量证明书，准确无误后进行取样。
工序及成品检验
表面质量：表面质量应逐件检查，成型后，坯料表面应无裂纹或其它缺陷。在烧结 工序完成后，产品表面应无裂纹、孔洞、锈斑、凹凸不平、严重变形及过烧现象。焊接 后的产品焊缝应无肉眼可 见裂纹。
（3）反清洗结构。由工况情况确定。较干净工 况使用的粗煤气过滤器不设反清洗系统，较苛刻工况 设计反清洗系统，液体和气体过滤采用相应的反清洗 工艺。通过对技术文件的分析，我们认为其核心部件 为金属铁铝复合滤芯，用于滤除合成气中的 1 微米以上的固体颗粒。元件的形式为烛式 滤芯，要求性能均匀、刚性好、透过性好。
滤芯的外表面形成滤饼、滤饼积累到一定厚度后被反吹气反吹剥落、在重力和逆向而下
的气流的作用下灰饼落入过滤器下部的灰斗中。
过滤器操作方式：连续给料
喷射－脉冲在线反吹清洗滤芯
间歇性灰尘排放
过滤器系统设计参数表：
参数
单位
数值
工作合成气流量
[Nm3/h]:
Biblioteka Baidu
24000
过滤后气体灰尘含量
[mg/Nm³]:
< 30