燃煤電廠電-袋復合除塵器濾袋損壞原因分析

江得厚，王賀岑，張營帥，張 櫻，張歡紅

（1.河南電力試驗研究院，鄭州 450052；2.華北電力大學，北京 102206）

燃煤電廠電-袋復合除塵器濾袋損壞原因分析

江得厚1，王賀岑1，張營帥1，張 櫻2，張歡紅1

（1.河南電力試驗研究院，鄭州 450052；2.華北電力大學，北京 102206）

著重對電-袋復合除塵器存在的PPS濾袋短期內出現非壽命期大面積損壞的原因，以及針對電-袋復合除塵工藝技術中的部分不同意見，進行了進一步的分析和探討；提出電-袋復合除塵器與袋式除塵器在技術經濟上并沒有特殊優勢，且電-袋復合除塵器在應用中已發現了一些重大問題，因而應引起有關重視，在選擇采用這種工藝技術時要慎重。

燃煤電廠;電-袋復合除塵器;袋式除塵器;濾袋破損

1 前言

截至2010年5月，我國燃煤電廠135MW以上機組運行的47臺電-袋復合式除塵器中，已有70%的設備出現PPS濾袋強度嚴重下降、大面積破損等情況。筆者曾通過介紹33臺電-袋復合除塵器的運行狀況，剖析了電-袋復合除塵器在應用中存在的主要問題及根本原因（見《中國環保產業》2012年第2期《燃煤電廠電-袋復合除塵器的應用及問題分析》），本文著重對電-袋復合除塵器存在的PPS濾袋短期內出現非壽命期大面積損壞原因進行了進一步的分析，并針對該工藝技術中的部分不同意見進行了探討，以引起有關方面的重視，在推廣應用中避免造成不必要的損失。

2 電-袋復合除塵器濾袋損壞原因分析

2.1 關于電-袋復合除塵器的濾料質量問題

從目前電-袋復合除塵器在國內應用中出現的問題看，國內外幾個較大的供應廠家的濾袋在使用中都出現了破袋情況。如A濾袋供應廠家在山西、河南運行4個月或2年內中有破袋情況；G供應廠家的濾袋在某電廠的袋式除塵器中有過90個月的運行業績，但在安徽某電廠的電-袋復合除塵器上卻在運行1年半的時侯就出現了破袋情況。O供應廠家的濾袋在河南曾經在袋式除塵器中有過73個月的運行業績，但在電-袋復合除塵器的使用中，2年內也發生了破袋情況。B供應廠家的濾袋在內蒙某電廠純袋式除塵器中也有過4年多的運行業績，但在電-袋復合除塵器中僅8個月就出現了破袋的情況。國內的濾袋供應廠家的產品都在電廠和其除塵器的使用中有很好的業績，但在燃煤電廠電-袋復合除塵器的使用中，卻都是在4個月至1年半就出現了破袋情況。那么濾袋損壞的真正原因就絕不僅是因為濾料的質量問題了。

2.2 關于電-袋復合除塵器的運行阻力

目前，電-袋復合除塵器的設計運行阻力范圍在600～800Pa，據對全國用戶的調查了解，運行一年左右時，電-袋復合除塵器的運行阻力都在1000～1200Pa，有些達到了1500Pa及以上，并呈逐漸增長的趨勢，這與微細粉塵嵌入濾料內部有關（見下圖）。

微細粉塵嵌入有覆膜的濾袋內部示意圖

某電廠300MW機組的電-袋復合除塵器即便采用了覆膜濾袋，微細粉塵也仍嵌入了濾料內部。原因其實也很簡單，因為濾袋是靠表面形成的粉塵層過濾粉塵的，粉塵粗細搭配更容易掛粉和密實，提高了捕集效率和精度，也就是粉塵層越厚越密，收塵的效果就越好，也就更易收集超微細粉塵，甚至做到零排放，當然因此也會增加能耗。而電-袋復合除塵器的濾袋表面只能形成稀薄粉塵層，在過濾風速較高時，粉塵的透過率也更高，殘留在纖維中的粉塵亦更多，所以，運行阻力更易升高，微細粉塵也更易逃逸而不利收集。

2.3 關于電-袋復合除塵器內的臭氧對PPS的影響

電除塵器中有電暈就會產生O3，這是不爭的事實，只是產生后的O3很快就會與煙塵中的物質反應生成其他物質。在南京某電廠電-袋復合除塵器的試驗報告中有如下論述：“除塵器進口、出口等處的臭氧濃度極低。其可能的原因如下：1）電除塵器在高溫下工作，氣體溫度在130℃以上，在這個條件下，電場產生的臭氧迅速分解；2）由于臭氧的分解速率除了和溫度有關外，可能還和氣體的成分有極大的關系。如電除塵器中的氣體含有少量的硫化物、低價氮和碳氧化物等還原性氣體，這些還原性氣體可能加速臭氧的分解”。該論述也說明O3已經生成其他物質，正好也說明了在原基礎上可增加NO2、SO3的濃度。筆者此前論述過的國內33臺電-袋復合除塵器濾袋壽命短的案例和檢測結果，也說明了濾袋損壞的真正原因。

2.4 關于電-袋復合除塵器中SO2、NO生成SO3、NO2

某報告中引用某廠家可能是直接從CEMS在線監測儀表取得的數據，用以說明電-袋復合除塵器中的SO2、NO不會生成SO3、NO2，其表述為：1）多臺電-袋復合除塵器進、出口煙氣成分測定結果表明，除塵器出口的SO3、NO2含量并不比入口高，說明臭氧很快、很容易與煙氣中的SO2、NO反應生成SO3、NO2的設想不存在；2）監測的16臺機組的NO2都為0（并用藍色標記圈點），說明不會有NO2對濾袋產生腐蝕的問題。

但上述結論明顯有誤，起到有意誤導的作用，或是疏忽所致。

燃煤鍋爐在燃燒過程中NOx的生成物主要是NO和NO2，常規燃煤鍋爐中NO生成量占NOx總量的95%以上，NO2一般在5%左右[1-4]，因此在燃煤鍋爐中不可能沒有NO2存在。煤燃燒形成氮氧化物實際上是一個非常復雜的過程，與煤種、燃燒方式及燃燒過程控制密切相關。一般NOx在500～1300mg/m3之間。無煙煤燃燒時NOx排放最大，褐煤為最小，這不單與煤種有關，更重要的是與燃燒方式有關。揮發分越低，為了燃燒的要求，控制的燃燒溫度就越高，形成原始的NOx也越高[5]；不同爐形影響也很大，液態排渣爐比固態排渣爐就大得多，分級配風的切向燃燒比前后墻水平燃燒方式低[6]；總體最低為循環流化鍋爐，一般在100～300mg/m3之間。為了更好地分析方便對比參考，按GB13223-2003標準的要求：過量空氣系數折算值為1.4進行折算，將ppm單位換算為mg/m3單位，NO2按NOx的5%計算后的結果見表1。

為了便于分析比較，按NO的3%計算出NO2，再將NO＋NO2作為NOx分析參考，并刪除沒有進口或沒有出口的測試項目，以方便對比，轉換后的計算結果見表2。

從轉換后的表2中可得知原表1中數據差錯的原因：

（1）監測的數據錯亂和不準確。例如電廠3,NOx＜40mg/m3（流化床鍋爐也不會這么低）；電廠2的#1爐、電廠4的#1爐、電廠6的#1爐等的NOx監測數據也過低（就是采用了低氮燃燒器也不可有這么低的數據），這都說明了監測數據不準確，除非是流化床鍋爐或已使用了高效脫硝裝置。另外，目前電廠的CEMS系統中由于沒有NO2檢測器件，所以沒有數據顯示，但在監測報告中不能將NO2項寫為0。盡管NO2數據很小，很難測出來，也很難測準，NO2標氣也不穩定，所以校準也很難，當前環保部門統計由于其數值很小也就把它忽略掉，但在研究時或對電廠選用濾料時使用專用儀器精心檢測，就會發現NO2的確存在。

（2）本文將NOx的5%折算為NO2，得出的結果很清楚，14個案例中的NO2都遠大于15mg/m3，都不能在電-袋復合除塵器中使用PPS了，就是按3%轉換，也有一半案例的電廠不能使用PPS。所以，按表1、表2所選用的數據，存在一定難解的問題。

表1 某濾料廠家對電-袋項目煙氣分析及濾袋使用情況的調查數據折算后的結果

表2 計算結果簡化表

（3）該報告還提到“現行國標規定NOx應小于450mg/m3，NOx轉化為NO2的轉化率應少于5%，則NO2約小于12ppm（24.6mg/m3）”，若按此數據，煙溫就要在120℃以下運行了。報告同時還提到“新的國標將規定NOx小于100mg/m3，其中NO2小于5mg/m3”，但這是鍋爐脫硝后的數據，脫硝后會產生的硫酸氫銨具有一定的黏性，對電除塵器和袋除塵器都有不利的影響，因此又將有新的問題待解決。

（4）從表中可見，電廠1的#1、#2爐，電廠4的#2爐的出口N0x均大于進口，這其實證明了多臺除塵器的臭氧起作用了；電廠2的#3爐、電廠3的#1爐、電廠4的#1爐N0x出口均小于進口，也可說是因為NO2與濾袋起作用而造成了出口減小。

（5）一般經驗粗略估算燃用煙煤的NOx為500～700mg/m3，貧煤在700～900mg/m3，無煙煤在800～1300mg/m3。目前對NO2轉換率有較大的爭議，經實測，NO2大多在15mg/m3以下，轉換率采用2%較為合適，與實測數據較為接近，但這僅供參考。如這種轉換率在實用中驗證是正確的，大多數電廠的NO2都會低于15mg/m3，使用PPS濾袋是可行的，所以，有些資料就有這種推論。

2.5 關于某些測試試驗數據

東北大學及某些學者的試驗是在試驗室內用短時間得到反應的結果[7]，但做試驗用的是高濃度的O3（2.4mg/L）、NOx（1000ppm、l500ppm、2500ppm）。引用其結果和反應趨勢，目的在于說明氧化對PPS濾袋的損害，以及說明濃度、溫度、時間三者的關系，即低濃度、高溫度、長時間，或高濃度、低溫度、短時間都會對濾袋造成嚴重損傷或傷害。這些試驗是有意義的。雖然有些專家認為“燃煤鍋爐的煙氣條件與某些學者的試驗條件相差太大，其試驗結論也沒有意義”，但很多單位都是在沒有粉塵、沒有真實電極（電極形狀對產生臭氧有影響）的試驗室里，用空氣的試驗裝置做出的臭氧結果。所以不能說以上的試驗沒有意義。事實上由于O3不穩定，很容易就會與煙氣中的其它成分起反應，因此很難單獨測到O3的存在，而O3與煙氣中的NO、SO2生成NO2和SO3后就會對PPS濾料造成傷害。通過電廠應用電-袋復合除塵器后，大部分濾袋運行壽命都短于在袋式除塵器上的使用壽命的結果也可以得出以上結論。

2.6 300MW機組4電場電除塵器改造的技術經濟比較

有文章認為，通過一些小機組得到驗證，電-袋復合除塵器的運行壽命較長，因此，可在大機組中推廣。但通過對幾臺大機組的運行情況調查，發現機組前置的電除塵器幾乎不起作用。從文獻[8]中也可知，70%的大型機組電-袋復合除塵器的濾袋壽命最短的為4個月，最長的為30個月，一般在質保期內最少換一次濾袋，最多的換2～3次，計算時按1次。而袋式除塵器的運行時間最長的在6～7年，一般在4年左右，最少的也有3年多，大部分能一個大修期（4年）后才更換濾袋。表3是兩種技術工藝的技術經濟數據比較。

表3 兩種除塵器的技術經濟性比較

以300MW機組為例，電除塵器改造為純袋式除塵器投資較高，電-袋復合除塵器次之；年運行費用袋式除塵器較低。新機組為袋式除塵器投資最低（約1600萬元），運行費用較低，而電-袋復合除塵器投資約1850萬元，運行費用較高。以上比較都沒將折舊和還貸利率考慮在內。從以上計算電-袋復合除塵器氣布比按1.2m/min、袋式除塵器按0.8m/min計算，若按平均值1.0m/min計算，袋式除塵器投資會更少。另外，換一次濾袋最少要20d，以電廠每天70%負荷運行20h，20d就將損失發電量約8400萬kW·h，損失3340萬元（其中還沒有計算少送電造成的間接損失等）。從以上的對比分析可得出結論：從技術、經濟上考慮，采用電-袋復合除塵器要特別慎重。

2.7 關于電-袋復合除塵器的業績

有資料稱某公司有100多臺電-袋復合除塵器的運行業績。但據了解，該業績中大部分都是相當135MW以下配套的小鍋爐，且目前大多已關停，真正并入電網并運行一年以上的的大機組，可能還不到1/3。因此，在選擇采用該工藝技術時，不能只看統計出的業績數據。同時有關企業也應該實事求是地對運行中出現的問題進行深入研究并提出對策。目前已有部分企業已注意到了濾袋破損的問題，并采取了措施。如采用PTFE基布或采用PTFE+PPS各50%混紡加PTFE基布的濾袋等，這種復合濾袋已在兩個電廠應用。某電廠原4個月左右得換一次濾袋，第三次換用復合濾袋后，目前已運行一年多時間了，因而改進后有一定效果。

另外，有些資料和報告中對濾袋已經損壞并更換的電廠，仍作為電-袋復合除塵器的應用業績在介紹，這樣做很容易造成誤導并引起非議，不利于行業今后的健康發展。

3 結語

（1）電-袋復合除塵器在運行應用中，逐步發現了一些重大問題，應引起重視，采用這種工藝技術要慎重。

（2）電-袋復合除塵器與袋式除塵器在技術經濟性上比較，并沒有特殊優勢，反而增加了設備的備品、備件和維護工作。

（3）電除塵器和袋式除塵器組合后，各自的優勢沒有顯現出來，各自的缺點反而顯現明顯。有些資料介紹的電-袋復合除塵器的優點，其實袋式除塵器都已具備，因此將兩者組合在一起的必要性不大。

（4）電-袋復合除塵器所出現的濾袋損壞問題是針對使用PPS濾袋而言的，使用其它濾料可能會得到解決，只是價格要高得多。

[1]嵇敬文，陳安琪.鍋爐煙氣袋式除塵器技術[M].北京：中國電力出版社，2006．

[2]胡志光，胡滿銀，等.火電廠除塵技術[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[3]朱法華.袋式除塵技術的發展及其在燃煤電廠煙氣處理中的應用[J].中國電力，2006（8）：56-59.

[4]姚強，等.潔凈煤技術[M].北京：化學工業出版社，2005.

[5]胡滿銀，雷應奇.燃煤電廠袋式除塵器[M].北京：中國電力出版社，2010.

[6]黨小慶，李偉.電-袋復合除塵器性能對比試驗研究[J].電力環境保護，2007，（6）：1-3.

[7]柳靜獻，郭彥波，毛寧，等.臭氧對PPS濾料強力影響的實驗研究[C].全國袋式除塵器技術研討會論文集，2009，南京.

[8]江得厚，王賀岑，張營帥，等.燃煤電廠電-袋復合除塵器的應用及問題分析[J].中國環保產業，2012（2）：15-19.

Filtering Bag Breakage Analysis on Composite Electrostatic-bag Precipitator in Coal-Fired Power Plants

JIANG De-hou1, WANG He-cen1, ZHANG Ying-shuai1, ZHANG Ying2, ZHANG Huan-hong1
(1.Henan Electric Research Institute, Zhengzhou 450052;2.North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

The paper analyzes and probes into the breakage reasons of PPS filtering bags existed in the electric-bag composite precipitator within the short period of time and the different opinions on technology of electric-bag composite precipitator, puts forward that there are no special advantages for electric-bag composite precipitator and bag precipitator in technical and economic fields. Some of major problems are shown in the application of electric-bag composite precipitator so that we should be careful when we select this technology.

coal-fired power plants; composite electrostatic-bag precipitator; bag precipitator; filtering bag breakage

X701.2

A

1006-5377（2012）03-0045-05

江得厚（1935-），男，廣西賀州人，教授級高級工程師，從事火電廠煙氣治理技術試驗研究工作。