一、烟气特点与预处理需求
垃圾焚烧烟气的典型特征对预处理系统提出严苛要求：
高含尘量：原生烟气含尘量可达 10~50g/m³，其中 70% 为粒径 10~100μm 的粗颗粒（如炉渣碎屑、未燃尽碳粒），若不预处理，会快速磨损后续设备（如引风机叶轮）或堵塞滤袋。
高温与腐蚀性：烟气温度通常为 150~300℃（余热锅炉出口后），含 HCl、SO₂、NOₓ等酸性气体，在湿度波动时易形成腐蚀性积液（如盐酸雾），侵蚀金属部件。
粉尘粘性与吸湿性：垃圾中的厨余、塑料等成分燃烧后产生粘性粉尘（如熔融态飞灰），遇冷易团聚；部分粉尘（如氯化物）吸湿性强，长期附着会导致过滤器板结。
连续运行需求：垃圾焚烧炉多为 24 小时连续运行，预处理设备需具备≥8000 小时 / 年的连续运行能力，停机维护时间需≤4 小时 / 月。
二、自洁式空气过滤器的核心设计要点
1. 滤材选择：兼顾耐温、耐磨与拦截效率
核心指标：需拦截≥90% 的 10μm 以上粗颗粒，同时耐受 300℃高温、酸性腐蚀及粉尘磨损，初始过滤阻力≤200Pa。
优选滤材：
基材：采用耐高温玻璃纤维针刺毡（耐温 300℃，短期可达 350℃），其高强度纤维结构（断裂强度≥300N/5cm）可抵抗粗颗粒冲刷磨损。
覆膜处理：表面复合PTFE 微滤膜（厚度 20~30μm），利用膜的疏水性（接触角＞110°）减少粘性粉尘附着，同时提升对 5~10μm 细颗粒的拦截效率（可达 95%）。
备选方案：对于高粘性烟气（如塑料垃圾占比高的场景），选用陶瓷纤维复合滤材（耐温 600℃，抗粘连性更优），但需增加支撑结构以弥补其脆性。
2. 结构设计：抗腐蚀、防堵塞与流场优化
框架与外壳：
主体采用310S 不锈钢（含 Cr25%、Ni20%），耐高温氧化与酸性腐蚀（在 300℃含 HCl 烟气中腐蚀速率＜0.1mm / 年），替代传统 Q235 碳钢（腐蚀速率＞1mm / 年）。
外壳内壁做喷涂氧化铝陶瓷涂层（厚度 100~150μm），硬度 HV≥800，减少粉尘冲刷造成的磨损。
滤筒布局：采用错流阵列排布（滤筒轴线与烟气流向呈 30° 夹角），相比垂直排布，可减少气流死角，使粉尘在重力与气流共同作用下向底部灰斗沉降，降低滤材负荷。
防板结设计：
滤筒间距≥150mm，避免粉尘在滤筒间隙团聚；灰斗倾斜角度≥60°，底部设气动敲灰器（频率 30 次 / 分钟），防止粉尘堆积板结。
外壳开设保温层（采用硅酸铝棉，厚度 50mm），使烟气在过滤器内温度下降≤10℃，避免低温导致粉尘吸潮粘结。
3. 自洁机制：强动力清灰，适应高尘负荷
针对高浓度、高粘性粉尘，自洁系统需具备强冲击力与精准控制能力：
反吹气源：采用压缩空气 + 氮气混合气源（氮气占比 30%），避免高温下空气中氧气与粉尘（如碳粒）发生氧化反应；压力控制在 0.8~1.0MPa（高于常规过滤器 0.3~0.5MPa），确保清灰力度。
反吹方式：
采用脉冲 + 声波复合清灰：先通过声波（频率 120dB，持续 2 秒）疏松滤材表面粘性粉尘，再通过脉冲喷嘴（孔径 8mm）喷出高速气流（流速 80m/s），将粉尘剥离。
分区控制：将滤筒分为 3~4 个区域，逐区清灰（每个区域反吹时间 0.5 秒，间隔 10 秒），避免整体反吹导致的气流波动影响过滤效率。
触发机制：结合阻力与时间双参数（设定阻力上限 500Pa，或每 2 小时定时触发），确保在粉尘大量附着前及时清理。
4. 辅助系统：适配烟气预处理场景
入口导流装置：在过滤器入口设百叶窗式导流板，使烟气均匀分布（流速偏差≤10%），避免局部滤材负荷过高。
酸性气体预中和：若烟气 HCl 浓度＞500mg/m³，在过滤器上游喷入氢氧化钙粉末（浓度 5~10g/m³），通过滤材表面的吸附与中和反应（Ca (OH)₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O），降低腐蚀性介质浓度。
三、安装与运行维护要点
1. 系统集成与安装
位置选择：安装于余热锅炉出口与布袋除尘器之间，距离布袋除尘器≤10 米，减少预处理后烟气在管道内的二次扬尘。
前置保护：在过滤器入口安装金属格栅网（孔径 5mm），拦截粒径＞50mm 的大颗粒（如炉渣块），避免刺穿滤材。
2. 运行监控与参数优化
实时监测：通过 PLC 系统监测烟气温度（偏差≤±5℃）、过滤阻力（精度 ±10Pa）、反吹压力（±0.05MPa），当温度＞350℃时自动开启旁通阀（避免滤材过热损坏）。
参数调整：
夏季（环境温度高）：缩短反吹间隔至 1.5 小时 / 次，避免高温导致粉尘粘性增加；
雨季（烟气湿度上升）：提高保温层加热功率（维持外壳温度＞120℃），防止结露。
3. 维护策略
滤材更换：根据阻力衰减情况（当清洁状态阻力＞300Pa 时），每 6~12 个月更换一次滤材（高尘负荷场景缩短至 3 个月），更换时需停机降温至＜60℃，避免高温操作风险。
部件检查：每周检查脉冲阀膜片（耐温氟橡胶材质）是否老化，每月清理喷嘴堵塞物（如 CaCl₂结晶），每季度检测不锈钢框架腐蚀情况（采用超声波测厚仪，壁厚减少＞10% 时需更换）。
四、实践价值：降本增效与系统保护
在垃圾焚烧厂应用自洁式空气过滤器预处理烟气，可实现多重效益：
保护后续设备：使进入布袋除尘器的烟气含尘量从 50g/m³ 降至 5g/m³ 以下，滤袋寿命延长 2~3 倍（从 1 年延长至 2~3 年），引风机叶轮磨损率降低 60%。
降低运行成本：自主清灰减少人工维护频次（从每周 1 次降至每月 1 次），年节省人工成本约 10 万元 / 台。
稳定系统运行：避免因粉尘堵塞导致的焚烧炉降负荷（可减少非计划停机 3~5 次 / 年），保障焚烧处理量稳定。
总结
垃圾焚烧厂自洁式空气过滤器的设计需以 “耐受极端工况、高效拦截粗尘、自主稳定清灰” 为核心，通过耐高温腐蚀材料（310S 不锈钢、PTFE 覆膜玻璃纤维）、复合清灰机制（脉冲 + 声波）、流场优化结构（错流布局 + 导流板），实现对高浓度、高粘性、强腐蚀性烟气的预处理。其应用可显著降低后续净化系统的负荷与损耗，为垃圾焚烧厂的连续稳定运行提供关键保障。