现有布袋除尘器能改用催化滤袋吗？
从五个确认项目到单一仓室试点的顺序
01 · WHAT CHANGES
改用催化滤袋后，有哪些地方会改变？
催化滤袋是在过滤粉尘的滤袋纤维中负载脱硝催化剂，在布袋除尘器内同时削减粉尘与氮氧化物（NOx）的滤袋。由于脱硝也在除尘器内完成，其配置与另设SCR反应塔的方式不同。
改造范围可分为以下两类。
- 沿用的部分（规格相符时）：布袋除尘器本体、花板、袋笼、清灰设备
- 改变或新增的部分：滤袋、滤袋前方的还原剂喷入设备、温度与压差管理基准
只更换滤袋不会让NOx下降。催化反应必须在还原剂到达滤袋前已与烟气混合才会发生。属于厂商资料的Topsoe催化滤袋产品页也说明，要削减NOx，NH₃等还原剂必须存在于滤袋上游或在上游喷入。[1]
催化滤袋的结构因制造商而异。Topsoe说明其结构是在标准滤袋内侧加入催化纤维层。[1] Gore说明其结构是结合去除粉尘的ePTFE膜与PTFE基材的催化针刺毡。[2] CataFill™是在负载催化剂的PTFE无纺布上覆合ePTFE膜的催化滤袋。由于结构不同，本文介绍的公开案例数值，只能视为不同结构的案例来解读。
图中的编号与第02节的确认项目相同。烟气从左侧烟道进入，通过滤袋后从右侧烟道排出。深蓝色滤袋是催化滤袋，橙色储罐与管路是新增的还原剂喷入设备。
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · AI辅助示意图 · 与实际形状和尺寸不同
02 · FIVE CHECKS
更换前要确认哪些项目？
需要确认的项目有五个。下表整理每个项目要看什么数值，以及该数值为何重要。
| 确认项目 | 要看什么 | 为何重要 |
|---|---|---|
| ① 运行温度 | 正常、低负载、启动时布袋除尘器入口温度的最低值 | CataFill™的适用温度为烟气120～200°C，NOx削减建议在180°C以上。温度偏低时削减率下降，并可能生成硫酸氢铵（ABS）。详细内容请见脱硝催化剂性能为什么会下降？中毒、温度与氨逃逸。 |
| ② 还原剂喷入 | 是否已有SNCR设备、布袋除尘器前方喷嘴位置与混合距离、管路冷凝水与喷嘴堵塞对策 | 还原剂必须在到达滤袋前与烟气混合，催化反应才会发生。用量可利用尿素、氨用量计算器估算。 |
| ③ 除尘器规格 | 花板孔径、袋笼直径、长度、钢丝数、滤袋长度、过滤速度（A/C） | 滤袋必须与花板及袋笼相符，因此需要图纸与实测尺寸。过滤速度（处理风量除以过滤面积的值）可用过滤速度计算器确认。 |
| ④ 压差与清灰余裕 | 目前压差变化趋势、风机余裕、能否按仓室个别调整清灰压力 | 装入催化滤袋后压差可能上升，也可能需要调整清灰压力。第03节介绍公开案例。 |
| ⑤ 烟气成分 | SO₂、SO₃、碱金属、重金属等催化剂中毒物质、水分、是否设有酸性气体处理设备（半干式、干式反应塔） | SO₂、SO₃可能影响ABS生成，碱金属、重金属可能导致催化剂性能下降。 |
以下情况无法只靠更换滤袋判断
遇到以下五种情况时，不应判断为单纯更换，而需另外评估是否要补强设备以及能否适用。
- 布袋除尘器入口温度有超出CataFill™适用温度范围（120～200°C）的时段，或无法维持NOx削减建议温度（180°C以上）的时间较长
- 难以在滤袋前方确保喷入与混合还原剂的位置或管路走向
- 花板、袋笼规格与滤袋规格不符
- 风机与清灰设备没有余裕，压差稍微上升就会影响运行
- SO₂、SO₃偏高但滤袋前方没有酸性气体处理设备，或催化剂中毒物质较多
03 · PRESSURE DROP AND LIFE
压差与滤袋寿命会如何改变？
压差可能因现场条件略为上升，因此应事先确认风机与清灰的余裕。以下介绍一个公开的实证案例及其条件。
丹麦环境保护署（Miljøstyrelsen）2022年的报告，探讨在英国Snetterton生物质电厂的一个仓室装设Topsoe CataFlex™催化滤袋的试验。[3] 该电厂是以秸秆为主要燃料的50 MWe设施。报告指出，装入催化滤袋的仓室压差比一般滤袋仓室高2～3 mbar（200～300 Pa，约20～30 mmH₂O），并评估此差距相较于整个烟气系统的压差属于小幅。[3]
同一份报告说明，装有催化内袋的除尘器通常需要略高的清灰压力。不过，该设备无法按仓室个别调整清灰压力，因此无法只对该仓室施加较高压力。[3]
不行。上述案例是在外层滤袋内加入催化袋、结构不同的产品在单一现场的结果。运行条件也不同，因此不套用为CataFill™的压差或清灰条件。
CataFill™的压差可按韩国环境新技术（NET）第631号的认证范围（100 mmH₂O以下）确认。个别现场的压差因运行条件而异。
CataFill™的更换周期通常约为2年
作为参考，美国EPA成本手册说明，在燃煤锅炉应用中，SCR催化剂制造商通常保证8,000～24,000小时的运行时间。[4] 连续运行时2年约为17,500小时，因此CataFill™的更换周期落在此保证范围内。
不过，同一份资料也指出，燃煤SCR的实际催化剂层寿命多为5～7年。[4] 这是运行温度与结构不同之设备的数值，因此不应解读为SCR催化剂寿命为2年。CataFill™的更换周期也会因运行温度、中毒物质与清灰条件而变化。
04 · FIELD LESSONS
现场可能在哪些地方卡关？
前面提到的丹麦报告，也是一个未能完成现场脱硝试验的案例。[3] 在此案例中，问题先出现在送入还原剂氨的系统，而不是催化剂。
报告记载的经过如下。首先，喷入管路处于负压（真空）状态，冷凝水无法排出而堵塞。接着，位于滤袋粉尘侧的喷嘴受到污染。之后已没有足够的正压把氨送入，报告认为原因可能是滤袋压差略为上升。最后因时间与预算用尽，这部分试验被中止。[3]
同一份报告从使用6个月、14个月、22个月后的催化滤袋取样，在实验室进行活性试验，评估活性没有明显下降。[3] 此结果是实验室试验，而非现场脱硝试验，也仅是Topsoe产品的单一案例。
在温度方面，报告指出，此类产品为避免过多ABS污染，通常需要将滤袋温度提高到约185°C以上（若尚未达到）。该电厂平常的滤袋温度为200～210°C。[3] CataFill™的运行温度则另以适用温度120～200°C、NOx削减建议180°C以上为基准。
从公开案例学到的检查重点
- 喷入管路：在设计阶段确认冷凝水积存位置与排放方法
- 喷嘴：位于粉尘侧之喷嘴的污染检查与清洁方法
- 喷入压力：滤袋压差上升后仍能送入还原剂的压力余裕
- 试验计划：包含修整喷入系统所需时间的试验期间与测量计划
上述检查重点来自单一公开案例，并不表示每个现场都会发生相同问题。
05 · PILOT FIRST
按什么顺序引入比较安全？
若布袋除尘器分为多个仓室，可以先在一个仓室试点。引入顺序可整理为四个步骤。
图例：橙色箭头为污染气体流入，浅蓝色箭头为处理后气体排出。每个仓室各有独立的进气管与排气口。
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · AI辅助示意图 · 与实际形状和尺寸不同
前述公开案例也是在1,568支滤袋中，先只对一个仓室的196支引入。[3] 各步骤要看什么、根据结果决定什么，如下表所示。氨逃逸是指未反应而从烟囱排出的氨。
| 步骤 | 看什么、以什么数值确认 | 由谁确认 | 根据结果决定什么 |
|---|---|---|---|
| 1. 检视运行资料 | 第02节五个项目：烟气量与温度（最低、平均、最高）、NOx入口浓度与目标浓度、除尘器图纸 | 设备运营方、滤袋供应商 | 条件相符则决定试点仓室；不符则评估设备补强或暂缓引入 |
| 2. 单一仓室试点 | 只对一个仓室引入催化滤袋与还原剂喷入；确认能否按仓室分开运行 | 设备运营方、滤袋供应商 | 若难以分隔仓室，另行评估试点方式 |
| 3. 测量压差、NOx、氨逃逸 | 在试点仓室出口与既有仓室出口比较压差、NOx与氨逃逸（在烟囱处会与其他仓室气体混合而被稀释）。引入前的基准值也在相同位置测量 | 设备运营方（自行测量或委外测量） | 在目标范围内则评估扩大；超出则调整喷入与清灰条件后重新测量，或进行追加试验 |
| 4. 扩大至全部仓室 | 试点结果与其余仓室的滤袋更换时程 | 设备运营方 | 决定扩大的时机与顺序 |
表中的目标范围并非由MICROONE订定，而是由各现场的设备运营方与滤袋供应商协议决定。
06 · CHECKLIST
申请评估时需要哪些资料？
备妥以下资料，即可具体评估运行温度与还原剂喷入条件。
- 烟气量与温度（最低、平均、最高）
- NOx入口浓度与目标浓度
- SO₂、HCl、水分浓度，SO₃（若有测量值）
- 粉尘浓度与成分（碱金属、重金属等）
- 除尘器图纸（花板、袋笼）
- 目前的滤袋规格
- 压差变化趋势、风机余裕
- 清灰方式与压力（能否按仓室调整）
- 是否已有SNCR、吸附剂喷入设备
引入后运行中要确认的项目，另整理于催化滤袋运行检查表。
FAQ
常见问题
可以先只在部分仓室试点吗？
可以。若布袋除尘器能按仓室分别运行，可以先在一个仓室引入，再将压差与NOx与其他仓室比较。前述公开案例也是在1,568支滤袋中先对一个仓室的196支引入。[3]
既有SNCR的还原剂设备可以共用吗？
部分设备可以共用。储罐、供应泵与稀释水设备，若剩余容量足以负担新喷入点的用量（若SNCR持续运行则为合计用量），能在布袋除尘器前方的新喷嘴提供所需的供应压力与流量，且还原剂种类与管路走向适合新的喷入方式，即可评估沿用。不过，SNCR的喷入位置是按尿素的最佳反应温度区间（约900～1,150°C）设定[5]，因此在120～200°C左右的布袋除尘器前方需要新的喷嘴与混合段。若使用尿素，在120～200°C的烟气中可能在到达滤袋前无法充分分解，因此应评估另设分解设备或改用氨水；美国EPA成本手册也说明，SCR一般会在喷入前将尿素转换为氨。[4]
改用催化滤袋后，清灰压力也需要调整吗？
可能需要调整。公开案例报告说明，装有催化袋的除尘器通常需要略高的清灰压力。[3] 请事先确认能否按仓室个别调整清灰压力，CataFill™的清灰条件遵循供应商的运行指引。
申请评估需要哪些运行资料？
需要烟气量与温度（最低、平均、最高）、NOx入口浓度与目标浓度、SO₂、SO₃、HCl、水分、粉尘浓度与成分、除尘器图纸（花板、袋笼）、目前的滤袋规格、压差变化趋势与风机和清灰余裕，以及是否已有SNCR、吸附剂喷入设备。各项说明请参考第06节。
- Topsoe，「CataFlex™ catalytic filter bags」产品页（厂商资料）。 连结
- W. L. Gore & Associates，「GORE® DeNOx Catalytic Filter Bags」产品页（厂商资料）。 连结
- 丹麦环境保护署（Miljøstyrelsen），「Advanced catalytic bags for combined abatement of NOx and particulate matter in biomass boilers」，2022年（以Topsoe CataFlex™为对象的实证报告，结构与条件不同的单一案例）。 连结
- 美国EPA，「Air Pollution Control Cost Manual, Section 4, Chapter 2: Selective Catalytic Reduction」，2016年（2017年修订）。 连结
- 美国EPA，「Air Pollution Control Cost Manual, Section 4, Chapter 1: Selective Noncatalytic Reduction」，2016年（2017年修订）。 连结