袋除塵技術在燃煤電廠的應用探討

王 寧，單 濤

（同方環境股份有限公司，北京 100083）

2001年11月，德國魯齊公司的低壓旋轉噴吹脈沖袋式除塵器在內蒙古豐泰電廠200kW機組上正式投入運行，這是國內第一臺應用于大型燃煤機組的袋式除塵器。該項目的順利投產和成功運行對袋式除塵技術在我國大型火電廠中的應用和推廣功不可沒。由于國家環保排放標準的提高，從2007年后，國內燃煤電廠除塵改造項目招標時大都選用袋式除塵器或電-袋復合式除塵器，特別是在電除塵改造項目上應用電-袋復合式除塵器的方案大量增加。

伴隨著袋除塵投運項目的逐漸增多，在經過一段時間運行后，有些除塵器阻力上升過快，個別的在運行一年左右后，阻力超過1200Pa，高的在1500Pa以上。部分場合的濾袋強度呈全面下降趨勢，大量的濾袋出現破損失效現象，用手即可撕裂。經觀察、測試，發現濾袋破損原因比預想的復雜得多。當然其中也有運行較好的例子，根據不同工況選取不同材質的濾料，同時優化除塵器設計，濾袋能運行4年左右的項目也逐漸增多。

國內有關專家對目前運行的電-袋除塵以及袋除塵技術的應用情況進行了大量跟蹤分析，提出了很多寶貴的意見。本文根據國內某電廠的袋式除塵器運行使用情況及出現的問題進行了探討。

國內某電廠1#爐采用的是電-袋復合除塵器，濾袋采用PTFE基布+PPS面層濾料。電袋除塵器于2009年11月正式投產運行，運行近18個月后，經電力研究院對設備進行測試，測得A側出口排放濃度超標嚴重，B側出口排放濃度也達到33mg/Nm3。抽出濾袋用手撕扯尚有一點強度，但濾袋已明顯出現被腐蝕現象。運行22個月后大修時，檢查發現濾袋的纖維層出現不規則的裂痕或開裂，破損的位置多是濾袋與骨架豎筋的接觸部位，濾袋表面濾層腐蝕開裂露出基布。濾層纖維強度明顯下降，用手輕輕撕扯，濾袋表面濾層即與基布脫離，附著力很小，濾袋表面濾層內側呈黑色（如圖1），基布強度變化不大。

圖1 濾袋表面濾層內側

該電廠2#爐采用袋除塵器，濾袋材質為PPS+PI纖維層、PTFE基布。2010年12月投入運行。運行9個月后，檢查發現濾袋已經發生化學腐蝕，局部強度有較大下降。2012年1月現場檢查發現，濾袋有七、八十條破袋現象（外觀如圖2所示）。纖維層出現不規則的裂痕或開裂，多數為沿著袋籠豎筋方向裂開，露出基布，濾袋折疊邊的纖維層破損較為嚴重，纖維顏色變黑。

圖2 破損濾袋的外觀

從上述兩臺同樣大小的機組可以看出，不論是電-袋除塵器還是袋除塵器，濾袋都出現了嚴重的破損失效情況。破損后的濾袋檢測纖維見圖3。

圖3 破損后的濾袋纖維

根據測試數據分析：1#爐的煙氣參數如表1所示。1#爐使用的濾袋材質為PPS纖維層+PTFE基布，運行13個月時，纖維層PPS開始出現化學腐蝕跡象；運行22個月后，腐蝕程度加深，濾袋出現大量破袋現象，因此對濾袋進行了全部更換。

2#爐的煙氣參數如表2所示。2#爐使用的濾袋材質為PPS+PI纖維層+PTFE基布，運行9個月時，纖維層PPS開始出現化學腐蝕跡象；運行18個月后，腐蝕程度加深，濾袋出現破袋現象。對濾袋也進行了全部更換。

分析出現濾袋腐蝕的主要原因：該項目中的燃料設計煤種含硫量為1.08%，而實際運行中的燃煤含硫量最高在3.5%，最低也在1.73%；脫硫裝置運行入口顯示SO2最高達8000mg/Nm3。根據表1、表2顯示煙氣中O2含量超過8%，測試時SO2含量時接近4500mg/m3。SO2轉化為SO3的轉化率為0.5%～3%。并且根據運行數據推算得知，其酸露點可達到140℃以上。查驗系統運行記錄，除塵器經常會在120℃～130℃運行，因而該除塵系統可能存在在酸露點以下運行的情況，所以會發生酸結露腐蝕。

（1）濾袋破損的原因及設計上應注意的問題

以上對電-袋復合式除塵器與袋式除塵器運行后濾袋檢測結果，都涉及到氧化腐蝕、硫酸磺化、硝化等酸腐蝕，這些都是研究中值得注意的重要問題。

PPS會因氧化而降解，以致濾袋變色發脆，嚴重時氈體的纖網會破碎而脫離基布。除氧化外，另一個危害PPS的因素是煙氣中的NO2，因為在高溫燃燒下，空氣中的氮及燃料中的氮化物會氧化成NOx，主要為NO，大約占總NOx的95%，NO對PPS是無害的，但要注意NO轉變為NO2的量對PPS濾料的危害。

PPS耐一般化學性腐蝕性好，但不耐氧化性酸、氧化劑、濃硫酸、濃硝酸等，當煙氣中的SO3的數值較高時，就會造成氧化及酸腐蝕，特別是SO3提高酸露點溫度，低負荷運行時煙氣在酸露點以下溫度運行，會加速濾袋酸腐蝕。燃煤含硫量高時，有的濾袋甚至只能運行半年左右，而且含硫量越高，濾袋運行的時間越短。

（2）濾袋的加工質量

PPS纖維主要以進口為主，目前國內已有企業能生產，其質量仍需近一步提高。濾料并不是越厚越重越好，不同廠家的加工工藝及加工質量有很大差異，因此用戶必須對濾料的均勻性、透氣性、強度等指標進行對比，才能選擇加工質量好的濾料，提高濾袋的使用壽命。

（3）過濾風速的選擇

除塵器的過濾風速應根據鍋爐的燃燒特點、粉塵性質等條件選取。隨著過濾風速的增加，粉塵的通過率迅速提高，甚至成倍增加，因為過濾風速增加后，濾料和粉塵層的壓力降也隨之加大，使承托粉塵的纖維伸長，會使粉塵在壓力下滲漏出去；同時還會形成更多的“針孔”，以致增加了從針孔直通出去的粉塵。因此在設計選型時，應針對不同的工況合理選擇過濾風速。

表1 1#爐的煙氣參數

表2 2#爐的煙氣參數

（4）除塵器運行阻力

現在很多廠家都把除塵器的運行阻力控制在600～800Pa范圍，其實在滿足風機運行條件的前提下，可以適當提高濾袋的清灰阻力，使濾袋表面能形成一定的粉塵層，有助于過濾精度的提高，并能延長濾袋的使用壽命。當除塵器在低阻運行時，清灰會過于頻繁，清灰回縮濾布與袋籠碰撞，以致粉塵滲漏出去，在過濾風速高而粉塵層薄和稀時會使滲漏加重，清灰過于頻繁會增加濾袋表面的折損而縮短使用壽命。

（5）氣流分布的重要性

氣流以直進直出為佳，通常袋除塵為下進風形式，如何保證煙氣能平均分配到各個袋區至關重要。如果不采取措施，在布袋出口區的煙氣流速會高于入口處近一半的流速，從而會減少濾袋的使用壽命。實際運行中有些場合后部濾袋破損嚴重，其主要原因就是氣流分布的問題。好的氣流分布可以提高濾料的使用壽命。

（6）電-袋復合式除塵器的應用

煙氣粉塵中的粗大顆粒經過電場預除塵后，進入后級布袋的粉塵顆粒小，對濾袋的磨損影響也小。同時電除塵使粉塵荷電改善了濾袋表面的粉層結構，荷電粉塵在濾袋上沉積的顆粒之間排列規則有序，同極電荷相互排斥使形成的粉塵層孔隙率高、透氣性好，易于剝落，提高了過濾風速并降低了投資成本。但電除塵會產生臭氧對PPS濾料有腐蝕，目前國內許多廠家都對臭氧對濾袋的影響做了實驗研究，得出了臭氧含量非常小，在生成后會瞬間分解，對濾料壽命不會有影響的結果。但畢竟臭氧是存在的，會發生分解反應：

反應后的生成物依然會對濾料壽命有影響。當下部分學者對電-袋除塵技術仍持懷疑態度，認為雖然電除塵生成的臭氧量很小，但積少成多也會有水滴石穿的情況出現，因此值得國內有關專家去深入實驗研究。據了解，東北大學正在進行此項實驗研究。

綜上所述，當煙氣中的O2含量高于8%，SO2含量高于2500mg/m3，鍋爐又經常低負荷運行、煙溫較低時，建議選擇抗氧化性能好的復合濾料，同時在制造、安裝、調試、操作、運行等方面均采取良好措施，才能使袋式除塵器得到更好的長期使用效果。

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