袋式除尘器滤袋选型分析

Posted 2023-01-12 除尘器

篇首语：世界再冷，你也要成为自己的太阳，无需别人的照亮，你就是自己的太阳。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了袋式除尘器滤袋选型分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

0概述

某电厂为适应环保的要求，于2008年对其#3炉电除尘器进行了改造，改造成了袋式除尘器。其滤袋设计材料为PPS纤维+PTFE(基布)，设计寿命为30000h，在运行20000h时发现有破损滤袋，通过对滤袋的性能测试及分析，找到了造成滤袋破损的原因主要是SO2酸腐蚀及机械磨损。该厂相关人员结合本厂煤种情况通过对现有市场滤料的特性进行分析，以及调研兄弟电厂滤袋的使用情况,并和滤袋生产厂家进行技术交流，对其#3炉除尘器滤袋进行了改型。目前该厂#3炉除尘器运行良好,达到了预期的效果。
1概况：
1.1#3炉袋式除尘器的性能参数
型号:LPPJFF1120×8低压旋转脉冲清灰袋式除尘器(引进德国鲁奇技术)
设备型式:平进平出式、外滤式、在线清灰
最大处理风量:1760000m3/h
入口粉尘浓度:40g/Nm3
入口温度:130～165(最高180)℃
滤袋总数:8960条
滤袋材质:PPS(PTFE基布)
过滤风速:0.99m/min
设备运行阻力:800～1500Pa,初期800～1100Pa
出口设计排放浓度:<50mg/Nm3
1.2#3炉袋式除尘器滤袋设计材质及参数
滤袋作为核心部件，#3炉袋式除尘器滤袋设计材质为PTFE基布，迎尘面和背尘面为100%聚苯硫醚纤维(进口)，滤料整体PTFE浸渗处理。其长期使用温度为130～165℃，瞬时可达180℃(每年累计400小时以下)，O2含量小于10%(Vol)、NOx小于600mg/Nm3。

1.3#3炉袋式除尘器的运行情况
#3炉电除尘器改造为低压旋转脉冲清灰袋式除尘器后，到停炉大修为止，#3炉除尘器已运行近两年半(20024小时)，总体运行工况较好。停炉检修后对#3炉除尘器宏观检查发现滤袋破损158条，滤袋内积灰约40余条(潜在断袋的可能)，近200条滤袋需更换。四个通道破损部位及数量见图一(红色标记)如下：

2对破损滤袋使用情况分析
针对#3炉除尘器的破袋情况，该电厂抽样委托国内生产滤袋规模较大的厂家厦门三维丝环保股份有限公司对其破损的滤袋进行检测及技术分析。
2.1对抽检破损滤袋的外观分析
滤袋长803.cm，折径为:20.08cm；新滤袋长度为811.0-813.5cm，折径为：20.1-20.3cm，即滤袋纵向热缩率为：0.91-1.22%，横向热缩率为：0.10-1.08%。整条滤袋破损严重，尤其是滤袋上半段。整条滤袋存在多处由内向外磨损大小不一的破洞，破洞处边沿可见基布；在袋笼横筋处也存在由内向外磨损的破洞。滤袋多处表面纤维层被磨损，可见基布；净气面存在纤维层脱落、纵向裂开。(见图三、四)
经强力清灰后，粉尘仍粘结在滤料表面，说明粉尘粘性大，且纤维为棕绿色。粉尘为酸性，Ph=2。
2.2对抽检破损滤袋的常规性能分析
表一、表二为抽检滤袋的常规性能测试结果。抽检滤袋横向强力明显下降，尤其袋尾段；清灰后，局部透气气量偏大，归因于滤袋局部纤维层被磨损裸露基布；克重偏大，归因于滤料表面仍粘结粉尘。

2.3对抽检破损滤袋的材质分析
通过对抽检滤袋纤维层红外谱图分析，PPS分子结构发生变化，PPS受到了氧化及磺化等腐蚀。
2.4对抽检滤袋熔点、分解温度分析
抽检滤袋PPS分子结构发生变化，受腐严重。
2.5对抽检滤袋电镜扫描分析
抽检滤袋迎尘局部纤维依然粘附较多的粉尘，粉尘呈酸性，腐蚀纤维，进一步说明有粉尘板结现象。通过以上分析，测试结论如下：
粉尘冲刷、机械力等硬力作用导致滤袋表面纤维磨损。
滤袋与袋笼互相磨损导致滤袋出现多处由内向外的破洞及多处竖筋方向的开裂。
滤袋局部粉尘板结，粉尘为酸性，烟气温度可能频繁穿越酸露点，导致滤袋纤维层受腐蚀严重。纤维层受损断裂，滤袋横向强力明显下降。化学腐蚀和机械损伤导致滤袋失效。
3滤袋选型需考虑的因素
鉴于对滤袋的检测结果，滤袋需尽快进行更换。根据检测情况看原设计材质为PTFE基布，迎尘面和背尘面为100%聚苯硫醚纤维(进口)，已不在适用该厂运行工况，需对滤袋材质进行改型。
为此，为了选取高质滤袋，该厂相关技术人员结合本厂烟气特点分析考虑了以下因素：
3.1常用滤料材质的性能比较

首先，对电厂布袋除尘器常用滤料材质的性能进行了比较(见表三)。
滤料品种也很多，通过上表的比较，不同的滤料具有不同的特性，各有其适用条件。电厂布袋除尘器常用的滤料有：PPS、P84、PTFE，采用哪种滤料需根据其烟气工况等条件合理选择。
3.2化学腐蚀因素
滤袋的化学腐蚀主要有：酸露点的腐蚀和硫酸气溶胶的腐蚀。经了解，该厂#3炉改为布袋除尘器后燃煤情况由于燃煤市场变化，燃煤煤种发生了变化，燃煤硫分明显增大，由原来进入滤袋的烟气SO2的浓度:800～3000mg/Nm3，增大到：800～4500mg/Nm3，且有一大部分时间段进入滤袋的烟气中SO2在4000mg/m3左右工况下，烟气中较高SO2，烟气的露点越高，除尘器在使用过程中存在着结露现象，加之酸性气对滤袋的腐蚀，滤袋极易失去强度。
特别对电厂常用的性价比比较高，过滤精度也较高的PPS滤料，必须考虑烟气运行的下限温度—酸露点温度。烟气一旦在滤袋上结露：一会造成滤袋上粉尘层的糊袋和板结(造成滤袋运行阻力迅速上升，影响系统的正常运行)。二会更有甚者，燃煤锅炉烟气中的SO3会与水发生不可逆反应而生成硫酸H2SO4。硫酸将不断在滤袋或粉尘上雾状结聚形成气溶胶，随后硫酸气溶胶又会不断浓缩对PPS滤袋和设备金属部件进行强烈的氧化腐蚀。因此，电厂锅炉运行时，必须注意控制好烟气的温度，防止因烟气结露造成对滤袋和设备的损伤。
根据表三，就应对化学腐蚀影响，电厂常用的相关滤料材质，PTFE优于PPS和P84。
3.3氧化因素
一般电厂常用的滤料为性价比较高的PPS滤料，该厂#3炉袋式除尘选取的滤料是PPS纤维+PTFE基布，面层为PPS纤维。从表三可以看出PPS滤料耐碱、耐酸性能比较好，但最大的弱点抗氧化性能较差。
PPS容易氧化，供应厂商都会要求，要确保PPS滤料的使用寿命不低于3000小时，就应当使之在烟气温度不超过150℃、含氧量不超过8%、含NO2不超过15mg/m3的条件下使用。如温度有波动，要控制达到170℃的温度每次不超过1h，每年累计不得超过400h；达到190℃的温度每次不超过10min，每年累计不得超过50h。
从表三可以看出PTFE纤维、P84纤维耐氧化性优于PPS纤维。
3.4水解因素
水解是化合物与水反应而起的分解作用。PPS、PTFE不会水解，诺梅克斯和P84易水解。P84(聚酰亚胺)滤料的使用温度如果超过140℃，再有一定的水气，就会发生水解问题。水解现象是可以通过控制温度和湿度减轻水解或以不同的纤维混合制成滤料。由于P84具有天然的不规则的中空截面,这意味着其单位重量纤维的表面积要大很多倍，这是提高过滤效率的一个重要的因素。在滤袋应用中,有的电厂采用是将少量P84纤维混合针刺掺入PPS滤料的迎尘面中,可以提高滤袋的过滤精度。但其极易水解问题对于燃煤湿气比较大、有结露现象的需慎重考虑。水解问题上PPS、PTFE不会水解。
3.5温度因素
因为用不同的原料制成的滤料所有长期连续承受的温度是不同的，如果使用温度高于滤料能承受最后温度，滤料很快就会损坏。有些老电厂排烟温度较高，夏季温度在170℃左右，以下(图六)为某电厂(PPS滤料)在长期在高温运行，滤袋损坏的图片，其滤袋仅使用14000h，不到两年就发现大量破袋，纠其原因就是排烟温度过高，损坏了滤袋。

PPS、P84、PTFE三种滤料，PPS实际长期承受要小于160℃，P84、PTFE长期承受的温度在200℃左右。为此，在选择滤袋时一定要考虑锅炉排烟温度对滤料的影响。
3.6滤料的热收缩率因素
由于滤料大部分是用化纤制造的，在一定的温度条件下滤料会发生热收缩，所以滤料生产中必须进行热定型处理，热定型工艺很关键。过份热定型，过份要求热收缩率小，也可能缩短滤袋的使用寿命。
该厂#3炉袋式除尘器滤袋，从检测报告看出，滤袋与袋笼互相磨损导致滤袋出现多处由内向外的破洞及多处竖筋方向的开裂，初步判断和其热收缩率有一定的关系，新滤袋安装时，滤袋恰好进入袋笼，由于热定型问题，热态运行时，滤袋紧紧包裹在袋笼上，加之，袋笼的竖筋布置的较少，除尘器运行日常清灰时滤袋急骤膨胀，脉冲气流过后迅速吸瘪回到袋笼上，长时间必然性导致滤袋机械摩擦而破损。为此，滤料生产时，滤料的热收缩率指标是一个不可忽视指标。
4最终滤料的选型
通过对滤袋选型需考虑的因素的分析，如果还延用该厂#3炉除尘器原设计PPS面层+PTFE(基布)，存在以下风险：1)温度多变时,煤质热值多变,供氧含量高时(比如高于8%)，PPS容易氧化；2)该厂燃煤含硫量多变，高的SO2转化成SO3的几率升高，SO3直接提高酸露点温度，增加PPS发生磺化反映的风险。3)NOX和含硫高时，酸露点有可能高于运行温度，此时会产生酸结露，产生浓HNO3和H2SO4，氧化PPS，且结露有可能导致糊袋，系统阻力上升。4)粉尘浓度高时，系统阻力上升、排放浓度增高。
为此，该厂在#3炉滤袋选型方面，技术人员结合机组燃煤情况、排烟温度、工况变化、粉尘特性、脱硝等因素，特别是针对酸结露腐蚀问题，和国内宜兴高奇环保科技有限公司、厦门三维丝环保股份有限公司、必达福环保工业技术有限公司有关技术人员进行了技术交流，结合PTFE、PPS等纤维的特点及环保排放要求，最终滤料选用了PTFE基布+50%PTFE/50%PPS，并在技术协议中对供货商滤料的热收缩率等参数进行严格的约束。

该厂#3炉布袋除尘器改型为100%PTFE基布，面层：50%PPS+50%PTFE混纺针刺滤料，现已运行近三年，目前，抽样检查，未发现异常。该厂通过优化运行方式，合理控制差压，确保滤袋的尘饼形成，并保持一定的厚度，达到了滤袋保护及一次尘过滤二次尘目的，经当地环境监测站测试，烟囱烟尘排放浓度仅为：10.9mg/m3，从该厂现运行情况看，#3炉袋式除尘器滤袋改型是比较切合实际的。