袋式除尘器技术在燃煤电厂的使用分析及解决方案.pdf

2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 1袋式除尘器是今后发展的必然趋势 有以下几方面的原因， 促使袋式除尘器成为今后发展 的方向； 1.1超微细粉尘对大气质量和人体健康的影响 2009 年底，燃煤装机容量 6.52 亿 kW，发电量 29867 亿千瓦时,发电用原煤 14 亿 t、 烟尘排放量 376 万 t 左右， 其中约有 300 万 t 左右 PM10 及以下的超微细粉尘可长期 在空气中漂浮， 影响大气质量和能见度。特别是 PM2.5 粉 尘可吸入肺部颗粒物， 危害人的呼吸系统和心脏等循环器 官带来和加重疾病， 已引起各国的重视， 制定可吸入肺部 颗粒物和重金属的相关环境标准。德国≤20mg/m3， 日本≤ 10mg/m3， 美国≤30mg/m3。袋式除尘能较好地收集更多的 重金属和 99.8以上 PM10 以下的粉尘。 1.2 烟尘治理环境标准要求越来越高 2010 年全国都会实行小于 50mg/m3的控制标准和准 备出台新的标准， 新机组控制在 30mg/m3， 老机组改造控制 在 50mg/m3以下， 还准备增加 PM2.5 细颗粒、 重金属等控制 指标。各省市根据本地的状况也制定出更严格的地方标 准。使用 5、 6 电场电除尘器很难达到此标准。老电厂改造 增加电场就更困难， 只有采用袋式除尘器才有能达到新标 准。 1.3 粉尘对脱硫塔安全稳定运行的危害 脱硫塔本身是有除尘作用， 将脱硫塔一般考虑有 50 除尘效率， 有些甚至设计为 80除尘效率。 一台 300MW 机组双室 3 电场电除尘器，按脱硫塔除 尘效率 50设计， 就有 253kg/h 掺入石灰石浆液系统循环， 影响脱硫效率， 也加剧了循环泵和喷淋系统的磨损， 运行 不到半年， 循环泵及喷淋系统部件都因磨损更换Al2O3和 SiO2非常坚硬表面粗糙。使除雾器和 GGH 结垢、 堵塞、 腐 蚀、 坍塌等。其结垢、 堵塞物质的成分 50是粉煤灰中的 SiO2、 Al2O3、 Fe2O3； 35是 CaSO3 1/2H2O； 10是 CaCO3。 可看 出粉煤灰占一半以上,是形成可溶性盐等硬垢的主要原因。 大量粉煤灰也影响石膏结晶、 脱水和品质不利于销售。更 重要的是 PM10 以下的粉尘不能去除，只有采用 5 电场或 6 电场的电除尘器才有可能得到改善，但在占用场地和技 术经济比较方面电除尘就失去优势了。 袋式除尘器技术在燃煤电厂 的使用分析及解决方案 江得厚 （河南电力试验研究院， 河南 郑州 450052） 摘要 电力行业燃煤电厂近年来为达到烟尘更严格的减排指标袁使脱硫设备安全稳定运行袁而电除尘器在某些煤种和 烟尘物化特性很难满足达标要求袁在性能价格比中袋式除尘器更有优势袁所以袁袋式除尘器得到迅速的发展袁在应用中 为使滤袋满足 3 万小时运行寿命的要求袁本文对几种常用的袋式除尘器从设计尧制造尧运行中总结巳取得的经验和教 训袁特别对电 - 袋复合式除尘器发生的问题作出分析袁建议釆用更合适的方法来达到滤袋更长应用寿命遥 关键词 袋式除尘器曰电袋除尘器曰运行寿命曰分析 1 2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 一点建议 脱硫塔不应作除尘器使用，脱硫塔只应作脱硫用， 入 口烟尘浓度应小于 50mg/m3，使脱硫系统可用率高于 95 长期稳定运行。 1.4烟尘物化特性对电除尘器的影响[1-2] 电除尘器理论上除尘效率可达到 99.5％以上， 但受烟 气性质、 烟尘的比电阻、 浓度、 粒径分布、 温度、 湿度和运行 等因素影响， 除尘器效率会显著下降， 一年后大多运行在 96％～99.5％之间。最适合比电阻为 106～1011Ω cm， 比 电阻低或高都造成电除尘器效率明显下降。含硫量和其他 元素的影响很明显， 某电厂含硫量分别为 2.0和 0.5， 对 应的除尘效率 99.75 和 90。飞灰中 SiO2加 Al2O3的含量 超过 85时， 除尘效率显著降低， 这是因为 SiO2、 Al2O3是以 极微细的粉体存在难收尘， Al2O3会在极板面上附成一层 膜， 难以清灰， 它还是极好的绝缘材料， 比电阻也很高， 导 致粉尘粘附力相当大，其粒径微小对其荷电和收集都很 难，还会形成所谓电气扬尘和造成电晕电流的急剧增加。 微量的 K2O 和 Na2O 在有水汽的条件下对降低比电阻是很 有效的， 但当 Al2O3和 SiO2的含量较高而 K2O 和 Na2O 的含 量低且灰很轻时， 电除尘器难以收尘。改为双室 4 电场效 果不明显， 所以有一些电厂改用了袋式除尘器。 电除尘器对微细粉尘捕捉能力有限， 故大量的微细粉 尘排入大气中。当含尘浓度达到某一极限时通过电场的电 流趋近于零， 极易发生电晕闭塞而降低除尘效率。 较低烟温和较高的湿度或调质可提高除尘效率， 但也 应考虑到烟气中含有 SO3或氨导致除尘器出现糊板、 腐蚀、 破坏绝缘、 影响电除尘器正常工作。 1.5 综合效益比较[3] 袋式除尘器与 4 电场电除尘器投资大体相当， 当前滤 袋价格略有下降， 所以投资和运行费用比 4 电场电除尘略 低一些。但除尘效率比电除尘器高， 袋式除尘器排放浓度 低于 30mg/Nm3， 而电除尘器则在 80～150 mg/Nm3左右， 甚 至更高。 1.6采用袋式除尘器是发展的必然趋势 减少大气污染越来越严环保指标要求， 要达到烟尘排 放浓度低于 50 mg/Nm3， 电除尘要使用 5 电场甚至 6 电场， 增加投资和场地， 在维护工作量及费用和投资上均比袋式 除尘器大得多。而且电除尘器对煤种、 燃烧方式和烟尘物 化特性很敏感而影响除尘效率。并且难以满足脱硫系统安 全稳定运行的要求。袋式除尘器从技术经济分析也有明显 优势， 所以， 近年来迅速的增加， 特别是老电厂改造更为明 显， 成为今后燃煤电厂除尘应用的必然趋势。 同时也要清醒的看到电除尘正加快湿式和移动电极 电除尘器研究和应用， 很快将成为强劲的对手。 2国内袋式除尘器发展现状 随着大型脉冲喷吹长袋式除尘器的出现，新型耐折、 耐高温、 耐腐蚀滤料开发应用， 清灰和保护系统、 自动化程 度的提高， 使得袋式除尘器应用于电厂的技术问题得到了 较好解决。所以， 目前袋式除尘器发展很快。目前 100MW 图 5、 河南某电厂某机组运行 10 个月后的循环泵的损坏情况 图 1GGH 结垢堵塞情况图 2GGH 防腐层脱落腐蚀情况 图 3 除雾器堵塞严重情况图 4 除雾器堵塞坍塌情况 2 2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 机组及以上正建和使用约 234 多台，己投运的大约 128 台， 电袋复合除尘器约 30 多台。相当 50MW 的锅炉使用袋 除大约已超过 150 台， 合计约 370 台以上。其它 35t/h 以上 工业锅炉约 450 台， 总计大约超过 820 台。 袋式除尘器使用大多数都运行较好， 含尘浓度都低于 30 mg/m3。其中也有出现一些问题 锅炉爆管产生的水雾、 启动点火用油雾化不好， 使粉尘成粘性造成糊袋； 当前电 站锅炉大都采用性价比较高的聚苯硫醚PPS滤袋， 但它应 用中也有不足之处， 主要是在烟气中 O2和 NO2作用下， 随 着温度越高， 造成 PPS 氧化腐蚀越严重、 阻力大等， 运行不 当时滤袋寿命在 2～3 年之间，只要运行得当国内也有相 当一部分电厂使用超过 5 年以上。存在的问题， 大多已经 改进后得到解决， 运行维护和可靠性都有很大提高。 使用的技术有引进的 ALSTHOM 高粉尘浓度有内外沉 降室低压脉冲行喷吹袋式除尘器、 鲁奇的低压旋转喷吹袋 式除尘器， 其他大部分是国产自己设计开发的产品， 其中 包括反吹风袋式除尘器。 目前有德国 4 家、 澳大利亚 1 家、 美国 1 家公司都在 我国设厂生产各种滤袋， 国内已有多家公司可以提供国产 滤料的滤布和滤袋， 或用国外滤料（纤维） 生产滤布和滤 袋。提供袋笼 （笼架） 的厂家也很多， 达到国外质量要求的 也有 4～5 家。这些公司对水泥、 冶金、 化工、 电力等各行业 提供各种规格的不同要求的滤袋和袋笼。电厂大机组所使 用的脉冲阀以澳大利亚的高原和 ALSTHOM 公司产品较 多， 国内已有几个公司的脉冲阀质量也很好， 在许多行业 中得到应用。 总体来说，我国已具备了自行设计袋式除尘器的能 力， 配套的各种部件和加工在国内都很齐全， 为燃煤电厂 袋式除尘大发展创造了条件。 2.1 燃煤电厂袋式除尘器的几种工艺技术 （1） 旋转式低压脉冲喷吹袋式除尘器； （2） 固定式脉冲行喷吹袋式除尘器； （3） 电袋串连式复合型除尘器。 （4） 反吹袋式除尘器目前很少采用。 2.2 旋转式低压脉喷吹袋式除尘器 （1） 采用 6” ～14” 大型脉冲阀， 用阀少， 喷吹压力低 0.080～0.12MPa； （2） Ф1308000mm 椭园形袋笼， 间距小， 不利于气 流分布， 对自平衡能力不利； （3） 一般使用 PPS 面层掺 15％叶状不规则截面 P84 滤袋， 有降阻利于收细粉尘效果； （4） 有边转边吹旋转驱动部件和带上千条滤袋的大 型脉冲阀， 发生故障影响较大； （5） 要购买专利， 不易随便推广。 2.3 固定式脉冲行喷吹袋式除尘器 （1） 脉冲阀多， 喷吹压力稍高 0.2～0.3MPa， 但脉冲阀 故障只影响十多条滤袋运行 ； （2） 多采用 PPS 滤袋， 也有采用 PPSP84 滤袋； （3） 分室顶盖可打开的结构， 便于在线检修； （4） 便于推广应用， 国内大多采用这种工艺技术。 2.4 两种工艺技术简要分析 两种工艺技术在 200MW 以上火电厂都有 3 万小时以 上5 年的成功运行的案例， 也有出现过这样或那样的问 题， 设计、 应用得当都是可行的方案； 同是使用旋转喷吹袋式除尘器，一个厂应用较好， 正 常运行烟温大约在 140℃左右，烟气含氧量低于 9％已运 行 77 个月。另一个厂则稍差， 这个厂用旋转空气预热器漏 风率大15％, 易卡涩容易超温[4]， 含氧量较高达 12％， 甚 至达到 250℃20 多分钟 发生过 2 次 保护不当使布袋老 化， 由于煤种多变， 含硫量有时较高， 易产生的酸结露， 使 布袋酸腐蚀更换部分滤袋。 同一个电厂两台炉都使用行喷吹袋式除尘器， 一台气 流分布较差、水冷壁爆管较多而点火油枪露化也不好， 所 以运行效果不理想。 一台运行较好已运行了 72 个月。 也是 这个厂用 NID 半干法脱硫，行喷吹袋除器入口浓度高于 1000g/m3， 现已运行 3 年 7 个月。 关键是； 设计时注意到热力系统状况、 烟气参数、 粉尘 物化特性， 运行中要规范， 应急保护到位， 两种工艺都会得 到很好效果。 但从充分发挥袋式除尘器自平行能力行喷吹 袋间距较大和节省空间来看， 行喷吹系统较为有利。下图 是新安装的旋转喷吹滤袋排列情况，右边是花板开孔状 况， 都可看出袋间距太小， 造成部分袋间速过高、 部分过 3 2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 低。 2.5 反吹风袋式除尘器 在 2008 年 5 月份以前都因反吹风量、风压和大量玻 纤滤袋破损等原因进行改造， 目前反吹风加了增压风机和 喷吹系统、 滤袋、 袋笼等一系列改造， 基本能运行， 由于运 行时间较短， 尚待考验。 2.6 电袋复合式除尘器 在后面有专门分析。 3袋式除尘器设计、 制造、 调试及运行的要点 （1） 设计时基本参数要准确可靠 考虑到煤种多变的影响， 要适当加大余量； 要考虑气 流分布均匀性， 它直接影响滤袋的使用寿命、 除尘器的效 率及设备磨损等情况， 因此， 每项工程要对气流分布分别 做计算机模拟和 10∶1 的物理模拟试验，验证进气方式、 分室方式、 排列方式等方面的合理性[5-8]。尽量利用袋式除 尘器自平衡能力的特点，充分发挥烟气在箱体内均匀分 布， 对提高滤袋延长寿命起关链作用。 投运前要做冷态及热态气流分布检测和调试， 避免中 间两列烟气大， 两外侧少， 造成中间两列易破袋； 喷吹系统 要有除水、 除油和干燥措施， 运行时要维护这些设备， 防止 返烟造成酸腐蚀； （2） 滤袋的选择[5-7] 电厂烟气温度一般在 120～160℃， 适合在这种温度段 使用的只有 Nomex、 PPS、 P84 （聚酸亚铵） 、 PTFE。Nomex 化 学性能较后三种差，都不选用， P84、 PTFE 适宜高过 200℃ 使用， 而价格贵得很多， 电厂一般选择性能价格比较好的 PPS （聚苯硫醚） ， 但其抗氧化性能较差， 运行中要防止高 含氧量运行。值得注意的是 其理化特性标明连续使用温 度 190℃， 瞬时温度 220℃， 这种指标是在试验室做出的数 据， 与实际条件有一定差距。所以， 目前制造厂家大都改为 连续使用温度为 180℃以下， 瞬时高温 200℃， 甚至建议的 使用温度已戏剧性地下降到 160℃。 因此， 在运行使用时一 定要留一定余量。实际运行中要求在 160℃运行 PPS 的滤 袋含氧量低于 8（Vol） 、 NO2小于 15mg/Nm3左右长期使 用， 若含氧量达到 12建议温度降在 140℃运行。总之， 含 氧量越高， 使用的温度就要越低， 因每增加 10℃， 化学反应 成双倍的增加[5]。 根据国内、 外的使用经验， PPS 滤料在以上 的烟气条件下使用寿命可达 30000h 以上。 PPS 浸渍 PTFE 或 V V 处理可延长滤袋使用寿命， 另 一种观点认为浸渍和表面涂层不会起太大的作用， 只对含 湿量较高的粉尘防粘灰和利于清灰有一定作用， 浸渍后使 PPS 表面光滑更易进入细粉尘，而在反复清灰过程也易将 浸渍层脱落失效。如果选用表面具有混合 P84 纤维结构的 的 PPS 等复合滤布， 使用寿命会得到稍微延长， 这在我国 已有 2 个电厂得到证实。考虑到滤袋物理特性、 抗折和透 气性及较长的使用寿命，滤布应选单位克重为 600g/㎡为 宜。 根据国外和我国运行经验[4-6]， 使用 PPS 滤袋保证使用 寿命 30000h， 过滤风速一般选择 1.0m/min 左右， 电 布可 以选用 1.2～1.3m/min，高粉尘浓度的袋式除尘器选用 0.8m/min 以下，对气流均匀分布及延长滤袋寿命较为合 理。 （3） 清灰方式 电站锅炉应用袋式除尘器清灰大体有低压脉冲行喷 吹、 低压脉冲旋转喷吹以及在低粉尘浓度中使用的反吹风 等方式。 清灰方式对袋式除尘器使用寿命非常重要， 清灰不足 阻力增大； 清灰过度 （频繁喷吹） 缩短滤袋使用寿命， 而且 导致较高的排放浓度[6]， 设计时要加以重视。 清灰过程，从实验室喷吹过程的录波图和观察看到， 脉冲气团冲向滤袋，使滤袋快速从上而下产生振动波型， 将滤袋表面灰层振动下来， 喷吹压力过大， 产生振幅也大， 形成粉尘飞扬， 造成二次吸附， 恰当的喷吹压力的振幅形 成块状脱落为最佳。调整脉冲宽度， 可调整振幅大小， 达到 图 6 滤袋底部仰视图图 7 花板开孔袋间距图 4 2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 最佳清灰效果。同时， 振幅过大， 滤袋疲劳寿命缩短； 振幅 夠过小不利清灰。其次是选用无油无水容量足的压缩空气 夠机， 气包大小要保证有足的储气量能喷吹后压力很快回 升， 喷吹管要校正到正好吹到袋口中心后牢靠固定， 固定 不好而吹偏造成大量破袋。所用的控制设备灵活可靠， 能 夠调整脉冲宽度小于 100ms 和必要的喷吹间隔。 不要过份追求低阻力运行， 最合适运行 1200～1500Pa 在之间， 有利收集超微细粉尘和重金属。 （4） 烟气系统防止漏入空气 除尘器本体、 烟道以及锅炉本体、 空气预热器等要进 行检漏， 热交换系统要提高效率， 是降低烟温防止氧腐蚀 的重要措施； （5） 烟风系统要做好保温措施避免低于酸露点温度 PPS 滤袋，长期运行中除了烟气温度要低于 170℃、 含 氧量低于 9％外， 还要特别注意到 N02小于 15mg/m3和高于 烟气酸露点温度 20℃运行， 才是滤袋长寿命运行的关键； （6） 启动前做好滤袋预喷涂 滤袋预喷涂直到布袋表面积存 2～3mm 厚的粉尘层 大约需 3h 以上，并检查预喷涂效果锅炉方可投油点火。 点火油枪要很好雾化、 燃烧完全， 防止大量油滴未燃尽而 带到尾部， 造成糊袋。新除尘器建成后第一次预喷涂时， 最 好使用细度 45μm 以下的 CaCO3或 90μm 以下的 CaOH 2， 表面形成防护层又可防酸性物质作用。 4电袋复合式除尘器运行存在问题和解决的办法 针对有些袋式除尘器滤袋寿命较短的情况， 出现了电 - 袋复合式除尘器， 其构思也很简单， 就是在原有的电除尘 器保留一电场， 二、 三电场拆除加装袋式除尘器， 这样大部 分的粉尘由电除尘除去， 下游只有较少的细粉尘， 减轻滤 袋的负担。可选取较高的过滤风速， 节省投资， 由于荷电的 粉尘相互排斥、 迅速扩散， 使得后级滤袋粉尘易浓度均匀， 粉尘排列疏松， 阻力低、 清灰容易， 清灰周期长， 使滤袋寿 命得到延长， 充分发挥两种除尘器的长处， 是除尘器的 “最 佳组合” 。 但实际应用中发现， 其中隐含着更为难以解决的 问题。 欧洲未见有应用的报导， 在日本据一位专家称只有一 台相当 25t/h 的小锅炉在应用。美国试验过各种形式的电 袋除尘器， 工业实际应用也未见报道。 4.1电 - 袋复合式除尘器存在的问题 由于电 - 袋复合式除尘器有诸多的特点， 在 50MW 及 以下机组也有运行几年的业绩， 但这些机组容量小， 每年 运行时间短，而且运行负荷低，特别是这些机组都运行 10～20 年以上， 电除尘效率都很低， 保留一电场相当于沉 降室有些除尘作用。所以， 不能简单放大使用。下面就对 100MW 及以上机组的电 - 袋复合式除尘器存在问题提出 分析讨论。 4.1.1气流分布很难满足要求 静电除尘器和袋式除尘器不是简单的结合， 烟气均布 很重要， 气流均布影响电除尘效率， 也会影响滤袋的使用 寿命， 大型电除尘最佳是烟气流动平进平出的方式， 而袋 式除尘器最佳是下进风方式。为了满足两者之间的要求， 在两者之间加上两层或一层有均流孔的均布板， 这种方式 对于两者都达不到最佳， 只能是一种折中方案； 另外带电 荷的粉尘流过接地的阳极均布板孔经过碰撞，将失去电 荷，也失去电袋均匀扩散附着到滤袋松散易清灰的特性。 在某电厂看到大量的粉尘堵塞均布板孔， 均布板成为收尘 极。见图 8 不设均布板，烟气直冲布袋而没有下进风的作用， 可 能还会损伤前排滤袋。设均布板可能使电除尘效率和布袋 收尘效果、 清灰效果都受到影响。所以， 电 - 袋复合除尘器 气流分布还待深入的分析研究。 4.1.2 不易收超微细粉尘和重金属 滤袋式除尘器的工作原理， 就是利用滤袋上的粉尘层 图 8 均布板孔堵塞情况 5 2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 过滤粉尘， 粉尘层越厚效果越好， 利用这个特点来过滤超 微细粉尘、 重金属和控制低排放浓度。由于电 - 袋除尘器 的滤袋上挂粉松散稀薄，超微细粉尘或重金属易穿越滤 袋， 一部分留在滤布中， 一部分排到大气造成污染。 从一台运行 5 个月使用电 - 袋复合式除尘器的 300MW 机组， 取袋样检查发现滤袋下部已有粉尘进入。目 前正进一步收集有关案例。 4.1.3 臭氧 （O3） 对 PPS （聚苯硫醚） 滤袋的腐蚀 4.1.3.1臭氧的产生 电除尘是利用强电场使气体电离，即产生电晕放电， 使粉尘荷电， 将荷电粉尘驱进到收尘极收尘。电晕放电必 定会产生臭氧， 特别是火花放电时更为严重。设计时会用 最佳火花放电频率和最佳电压控制，但每分钟火花放电 3070 次， 产生较多的臭氧。臭氧很不稳定， 在高温和一定 湿度下易与烟气中其它成分迅速反应，特别与 NO、 SO2反 应生成 NO2、 S03是侵蚀性强氧化剂对 PPS 滤袋有很强的腐 蚀性， SO3还提高酸露点温度， 烟温低于它时结露造成酸腐 蚀。 O3因与其它成份反应迅速， 很难单独测到 O3的存在。 PPS 不会水解， 但会因氧化而降解， 以致变色发脆， 严重时 毡体的纤网会破碎而脱离基布。温度一旦超过 100℃， PPS 能够承受的氧含量就要随着温度的上升而减小[9]。 除氧外， 另一个危害 PPS 的因素是烟气中的 NO2。 因为 燃烧时空气中的氮和燃料中的氮化物在高温下会氧化成 NOX， 其中既有 NO， 也有 NO2， 主要为 NO， 大约占总 NOX的 95。通常 NO 通过下式反应转化为 NO2； NOO3→N02O2 NO 对 PPS 是无害的，有害的是侵蚀性氧化剂 NO2， NO2对 PPS 的氧化作用见下式； 温度越高，烟气中允许的 NO2含量越低； NO2含量越 高， 温度就必须越低。见图 10 [9]。 虽然 PPS 耐化学腐蚀好， ， 在应用中、 在样袋检测中要注 意这些物质是否存在。 4.1.3.2 臭氧对 PPS 的影响试验室检测结果[10] 制成的 PPS 针刺毡滤料， 由于其优越的性能被认为是 电厂锅炉烟尘捕集的首选滤料。同时指出现场应用表明其 抗氧化性欠佳， 需要在低氧环境下使用。电厂应用时， 通常 建议烟气中氧量要在 9以下。 实验主要研究不同臭氧浓度、时间和温度条件对 PPS 滤料强力的影响， 其结论如下 （1） 随着臭氧浓度增高、 温度上升、 作用时间的延长， PPS 滤料的断裂强度呈现明显的下降趋势。 （2） 扫描电镜显示， 经过臭氧化后的 PPS 纤维表面变 得粗糙， 部分纤维出现断裂， 从而导致了 PPS 滤料整体断 裂强度的降低， 见图 11。 （3） 臭氧与 PPS 的反应主要发生在带负电性原子（S 原子） 上， 分子链上氧的加入导致纤维强力下降、 颜色的加 深和脆性增加。 （4） 在工业实际应用中， 要尽可能的降低氧含量， 避 免和减少 PPS 滤料与臭氧等氧化介质接触， 才能延长滤料 的使用寿命。 （5） PPS 的经、 纬强力随 NOX和 SO2浓度增加而有一 图 9 底部滤料截面可以看到有深层的粉尘穿透 图 10PPS 能承受的 NO2浓度与温度的关系 6 2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 定影响， NOX作用稍强。 在工业实际应用中更为复杂，在烟气中同时有 O3、 NO、 NO2、 SO2、 SO3、 Cl、 水等物质存在， 综合对 PPS 作用， 强 力下降的结果可能更为严重。 特别是 SO2在 O3作用下生成 SO3， 在水份较大时， 对 PPS 影响会更大。 下面三种不同容量电厂检测报告分别提到酸腐蚀、 硫 酸气溶胶、 硫酸磺化、 硝化等酸腐蚀， 是值得注意的重要信 息。 4.1.4 燃煤电厂应用中滤袋失效的分析 （1） 6135MW 机组电 - 袋复合式除尘器运行情况 三个电厂共 6 台 135MW 等级机组双室三、四电场电 除尘器作预除尘， 下游为 NID 脱硫除尘一体化设备， 使用 纯 PPS 加浸渍处理滤袋的袋式除尘器， 5 台使用不到 8 个 月， 1 台运行 21 个月强力严重下降破袋更换。经分析为氧 化腐蚀。滤袋失效的原因应与臭氧有关联的氧化腐蚀。 另一个电厂一台 200MW 机组，燃用无烟煤同样使用 半干法 NID 袋式除尘脱硫一体化工艺， 没有电除尘器作预 除尘， 而且袋式除尘器入口浓度高达 1000g/m3以上， 已经 运行三年多， 没有发生上述强力严重下降的情况。 （2） 国内某 3200MW 机组电 - 袋复合式除尘器运 行情况 该厂分别在 2007 年 9 月和 10 月、 11 月分别改造投运 的 3 台电 - 袋复合式除尘器， 分别在 4 个月后开始出现滤 袋破损更换， 二年内已全部更换第三次。破袋原因分析； 经 现场检查、 电镜SEM 、 红外光谱分析等测试结果， 其结论 1） 滤袋表面覆膜完好， 透气指标保持良好， 滤袋强力 基本丧失； 2） 电镜分析表明见图 12、 13， 滤料纤维受腐蚀严重， 纤维表面出现裂痕， 甚至开裂； 3） 红外光谱分析表明， 滤料材质 PPS 分子结构发生变 化， 主要是氧化与硫酸磺化所至要有浓硫酸、 S03存在， 由 此推断工况烟气含硫气体、 氧气浓度较高， 且有结露。 在东北又有 3200MW 机组电袋复合式除尘器也同 样不到 3 年第三次更换滤袋， 另一台同容量机组运行不到 一年强力已明显下降。 （3） 国内某电厂 300MW 机组电 - 袋复合式除尘器滤 袋失效分析 在最近停机大修中， 发现将近有 2000 多条滤袋破损， 经检查大部分破损裂口沿框架竖筋线上， 初步分析认为与 滤料强力下降有关， 滤袋破损经差示扫描量热法DSC和傅 立叶变换红外光谱分析法FTIR等方法进一步检测得出如 下结果 被测滤袋的 PPS 纤维因为受到高的烟气氧化成份如 NO2以及 H2SO4气溶胶造成酸损伤的共同作用影响而发 生了强烈的化学损伤。样本滤袋上未发现酸结露的斑点， 但是从滤袋头部至底部有完全一致的受损表现。 图 112.4mg/LO3190℃ 72hO3氧化后图像 图 12电镜显示裂痕或开裂 图 13新样品照片 7 2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 另有一台 300MW 机组运行不到一年强力也明显下 降。 （4） 600MW 机组电 - 袋复合式除尘器运行状况 这是一台 2008 年 6 月由四电场电除尘器改造为电 - 袋复合式除尘器。 8 个月后发现强力严重下降大面积破袋。 沿经向、 横断面强力大大低于 300N 的临界值， 纬向均值为 153N。 电镜看到纤维受损照片如图 14、 15 可看到纤维的裂 痕和断裂， 说明严重氧化。 化学分析显示纤维网和基布里纤维为 PPS。光谱分析 表明 PPS 聚合物严重氧化损坏。滤料水溶液 PH 值 2.3， 说 明工况环境为酸性。 经电子能谱仪检测表面全谱分析， 碳、 硫分谱分析。 从以上所得数据分析得出如下结论 1） 从检测中材料中氧原子的比例是 15.4， 所以其现 有材料中一定含有 O2， 可以得出聚苯硫醚已被氧化。 2） 聚苯硫醚中的 S 原子比例是 14.3， 但现有材料 S 原子的比例是 1.3， 说明 S 大多已不存在于分子中， 可能 已被脱掉， 说明烟气中有很强的脱硫物质 NO2、 O2， 使 PPS 中的 S 被氧化。 3） 现有材料中含有 N 元素， 说明 PPS 被硝化了， 而硝化 反应的发生必须具备有浓 H2SO4的存在的条件下才能与 NO2发生硝化反应， 说明烟气中不仅有 NO2还有浓 H2SO4 。 4） 现有材料中含较高的 F 元素， 可能是聚苯硫醚被氧 化后与 HF 的反应产物也再次证明聚苯硫醚已被氧化。 5） 红外光谱分析表明 PPS 聚合物严重氧化和酸腐蚀 损坏， 滤料水溶液 PH 值 2.3， 说明工况环境为酸性。 6） 从受损纤维电镜照片看到 PPS 断裂严重， 及以上分 析， 认为严重的氧化损坏及酸腐蚀的结果。 4.1.5电 - 袋复合式除尘器滤袋破损综合原因分析 及措施 4.1.5.1 滤袋破损综合原因分析 （1） 使用 NID 半干法脱硫除尘一体化工艺中， 由于脱 除大量的 SO2和 SO3，滤袋上覆盖了 CaSO3和 CaO 有一定 保护作用， 相比之下可以延长滤袋破损时间； （2） 电 - 袋复合式除尘器的使用， 关键是延长滤袋使 用寿命。从目前收集的材料来看， 恰恰相反， 臭氧的存在， 转化为 NO2、 SO3而对滤袋造成氧化及酸腐蚀损伤。硫酸、 SO3都是磺化剂、 NO2是硝化剂， 可以取代苯环中碳原子上 的氢直接磺化、 硝化加速了滤袋破损， 这种新的特征要深 入研究。 另外 SO3的增加提高酸露点温度， 产生酸腐蚀机率。 4.1.5.2 延长 PPS 滤袋运行寿命还可以用其他方法 （1） 降低过滤风速， 由 1.0m/min 降为 0.9 或者 0.8， 都 可延长清灰间隔， 达到降低阻力的结果， 一次性投资大体 与电 - 袋差不多， 简化了系统， 更好维护管理； （2） 还可以采用有重力和撞击又称惯性沉降室的低 压脉冲行喷吹袋式除尘器结构设计， 可做到粉尘到达滤袋 时不到 40。同样可以延长清灰间隔和降低阻力的作用， 图 15SEM - 受损纤维照片 放大 700 倍 图 14 SEM - 受损纤维照片 放大 3000 倍 ElementAareaQfactorA/QAt Cls13482.10.49327347.177.4 Ols4961.20.9145428.015.4 Nls338.60.813416.51.2 S2p735.51.62454.01.3 Fls1709.311709.34.8 35354.9100.0 表 1各元素的表面原子百分含量 8 2010年全国燃煤电厂袋式、 电袋复合式除尘技术研讨会 达到延长寿命目的， 还非常容易实现在线检修。河南豫中 3OOMW 机组已采用此方法。 （3） 同时将上述两种方法结合更为理想。除此之外还 有很多的其它方法， 不一定非用电 - 袋结合的一种除尘方 式。 （4） 已经建成的电袋除尘器， 最好降低电压、 电流、 电 场强度和减少电火花次数， 使电场除尘效率由 80～90％ 降低到 40以下运行， 目的是尽量延长滤袋运行寿命。有 条件时最好还是将一电场也改为袋式除尘。 （5） 研究高效低价适合燃煤电厂使用、 抗氧化的复合 滤料。 目前有用 PTFE 做基布的 PPS 的滤袋和 PPS 掺 PTFE 加 PTFE 作基布的滤袋、 采用 600g/m2等增加付加代价的措 施。 （6） 锅炉经常低负荷运行烟温低时结露带来的危害 也应引起注意，对滤袋及袋笼和喷吹阀带来酸腐蚀和 NO2 氧化损伤综合性危害。 4.2 电 - 袋复合式除尘应用分析总结 （1） 目前运行 36 台电袋除尘器中 巳有 16 台强力严 重下降大面积破损， 占 44.44％； 投运后降低电除尘电压、 电流相当沉降室运行 约有 30％；其余大多运行不到 1 年或己停 运，尚未爆露出问题。 （2） 纯袋与电 - 袋破损情况两者有很大不同， 电 - 袋 强力呈全面性下降， 大面积破损， 其余可用手都可撕裂。纯 綫袋破损大都局部性的， 可在更换。 （3） 由于煤种多变， 电除尘效率下降， 逐渐成为沉降 室， 电 - 袋也成纯袋了， 所以， 设计时有意取较低的过滤风 速目的也在于此。据调查 7 台机组设计过滤风速都小于 1.1m/min 失去降低成本目的。 （4） 电 - 袋复合式除尘器其运行寿命远低于纯袋式 除尘器， 滤袋破损原因， 比预料复杂得多。所以， 使用 PPS 滤袋的电 -- 袋复合袋式除尘器在目前条件下不是最佳组 合。 （5） 和纯袋式除尘器相比， 电 - 袋除尘器还有不利于 收集超微细粉尘和重金属的弱点， 对执行新控制标准时要 重新审视。 综合以上 16 台不同类型机组分析，电 - 袋复合式除 尘器其运行寿命远低于纯袋式除尘器，滤袋破损原因， 比 预料复杂得多。所以， 使用 PPS 滤袋的电 - 袋复合式除尘 器在目前条件下不是最佳组合。同时也不利于适应新标准 的要求。 5结语 （1） 为减少大气污染， 提高人民健康水平， 达到减排 指标日趋严格的要求， 发展袋式除尘器是大势所趋。 （2） 袋式除尘器投资和运行费用大致与 4 电场电除 尘器相当， 但排放浓度远远低于 5 电场甚至 6 电场除尘器 的指标。 （3） 设计、 运行严格按上述要求进行， 滤袋使用寿命 可达到和超过 30000h， 国内已有多个电厂超过 5 年以上的 运行业绩。平均年破袋率低于 1， 维护工作量少。 （4） 为保证脱硫装置安全可靠运行， 可考虑采用袋式 除尘加脱硫系统的方式。 （5） 新的工艺技术要经过试验和时间考验， 才可大面 积推广； 出现问题要及时总结， 以便吸取经验教训。 （6） 采用电 - 袋复合除尘器时要慎重为延长滤袋使 用寿命， 可选用其它更安全可靠的工艺技术。 参考文献 [1]黎在时．电除尘器的选型安装与运行管理 [M]．北京 中国电力出版社， 2005. 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