燃煤电厂电-袋复合除尘器滤袋损坏原因分析

江得厚，王贺岑，张营帅，张 樱，张欢红

（1.河南电力试验研究院，郑州 450052；2.华北电力大学，北京 102206）

燃煤电厂电-袋复合除尘器滤袋损坏原因分析

江得厚1，王贺岑1，张营帅1，张 樱2，张欢红1

（1.河南电力试验研究院，郑州 450052；2.华北电力大学，北京 102206）

着重对电-袋复合除尘器存在的PPS滤袋短期内出现非寿命期大面积损坏的原因，以及针对电-袋复合除尘工艺技术中的部分不同意见，进行了进一步的分析和探讨；提出电-袋复合除尘器与袋式除尘器在技术经济上并没有特殊优势，且电-袋复合除尘器在应用中已发现了一些重大问题，因而应引起有关重视，在选择采用这种工艺技术时要慎重。

燃煤电厂;电-袋复合除尘器;袋式除尘器;滤袋破损

1 前言

截至2010年5月，我国燃煤电厂135MW以上机组运行的47台电-袋复合式除尘器中，已有70%的设备出现PPS滤袋强度严重下降、大面积破损等情况。笔者曾通过介绍33台电-袋复合除尘器的运行状况，剖析了电-袋复合除尘器在应用中存在的主要问题及根本原因（见《中国环保产业》2012年第2期《燃煤电厂电-袋复合除尘器的应用及问题分析》），本文着重对电-袋复合除尘器存在的PPS滤袋短期内出现非寿命期大面积损坏原因进行了进一步的分析，并针对该工艺技术中的部分不同意见进行了探讨，以引起有关方面的重视，在推广应用中避免造成不必要的损失。

2 电-袋复合除尘器滤袋损坏原因分析

2.1 关于电-袋复合除尘器的滤料质量问题

从目前电-袋复合除尘器在国内应用中出现的问题看，国内外几个较大的供应厂家的滤袋在使用中都出现了破袋情况。如A滤袋供应厂家在山西、河南运行4个月或2年内中有破袋情况；G供应厂家的滤袋在某电厂的袋式除尘器中有过90个月的运行业绩，但在安徽某电厂的电-袋复合除尘器上却在运行1年半的时侯就出现了破袋情况。O供应厂家的滤袋在河南曾经在袋式除尘器中有过73个月的运行业绩，但在电-袋复合除尘器的使用中，2年内也发生了破袋情况。B供应厂家的滤袋在内蒙某电厂纯袋式除尘器中也有过4年多的运行业绩，但在电-袋复合除尘器中仅8个月就出现了破袋的情况。国内的滤袋供应厂家的产品都在电厂和其除尘器的使用中有很好的业绩，但在燃煤电厂电-袋复合除尘器的使用中，却都是在4个月至1年半就出现了破袋情况。那么滤袋损坏的真正原因就绝不仅是因为滤料的质量问题了。

2.2 关于电-袋复合除尘器的运行阻力

目前，电-袋复合除尘器的设计运行阻力范围在600～800Pa，据对全国用户的调查了解，运行一年左右时，电-袋复合除尘器的运行阻力都在1000～1200Pa，有些达到了1500Pa及以上，并呈逐渐增长的趋势，这与微细粉尘嵌入滤料内部有关（见下图）。

微细粉尘嵌入有覆膜的滤袋内部示意图

某电厂300MW机组的电-袋复合除尘器即便采用了覆膜滤袋，微细粉尘也仍嵌入了滤料内部。原因其实也很简单，因为滤袋是靠表面形成的粉尘层过滤粉尘的，粉尘粗细搭配更容易挂粉和密实，提高了捕集效率和精度，也就是粉尘层越厚越密，收尘的效果就越好，也就更易收集超微细粉尘，甚至做到零排放，当然因此也会增加能耗。而电-袋复合除尘器的滤袋表面只能形成稀薄粉尘层，在过滤风速较高时，粉尘的透过率也更高，残留在纤维中的粉尘亦更多，所以，运行阻力更易升高，微细粉尘也更易逃逸而不利收集。

2.3 关于电-袋复合除尘器内的臭氧对PPS的影响

电除尘器中有电晕就会产生O3，这是不争的事实，只是产生后的O3很快就会与烟尘中的物质反应生成其他物质。在南京某电厂电-袋复合除尘器的试验报告中有如下论述：“除尘器进口、出口等处的臭氧浓度极低。其可能的原因如下：1）电除尘器在高温下工作，气体温度在130℃以上，在这个条件下，电场产生的臭氧迅速分解；2）由于臭氧的分解速率除了和温度有关外，可能还和气体的成分有极大的关系。如电除尘器中的气体含有少量的硫化物、低价氮和碳氧化物等还原性气体，这些还原性气体可能加速臭氧的分解”。该论述也说明O3已经生成其他物质，正好也说明了在原基础上可增加NO2、SO3的浓度。笔者此前论述过的国内33台电-袋复合除尘器滤袋寿命短的案例和检测结果，也说明了滤袋损坏的真正原因。

2.4 关于电-袋复合除尘器中SO2、NO生成SO3、NO2

某报告中引用某厂家可能是直接从CEMS在线监测仪表取得的数据，用以说明电-袋复合除尘器中的SO2、NO不会生成SO3、NO2，其表述为：1）多台电-袋复合除尘器进、出口烟气成分测定结果表明，除尘器出口的SO3、NO2含量并不比入口高，说明臭氧很快、很容易与烟气中的SO2、NO反应生成SO3、NO2的设想不存在；2）监测的16台机组的NO2都为0（并用蓝色标记圈点），说明不会有NO2对滤袋产生腐蚀的问题。

但上述结论明显有误，起到有意误导的作用，或是疏忽所致。

燃煤锅炉在燃烧过程中NOx的生成物主要是NO和NO2，常规燃煤锅炉中NO生成量占NOx总量的95%以上，NO2一般在5%左右[1-4]，因此在燃煤锅炉中不可能没有NO2存在。煤燃烧形成氮氧化物实际上是一个非常复杂的过程，与煤种、燃烧方式及燃烧过程控制密切相关。一般NOx在500～1300mg/m3之间。无烟煤燃烧时NOx排放最大，褐煤为最小，这不单与煤种有关，更重要的是与燃烧方式有关。挥发分越低，为了燃烧的要求，控制的燃烧温度就越高，形成原始的NOx也越高[5]；不同炉形影响也很大，液态排渣炉比固态排渣炉就大得多，分级配风的切向燃烧比前后墙水平燃烧方式低[6]；总体最低为循环流化锅炉，一般在100～300mg/m3之间。为了更好地分析方便对比参考，按GB13223-2003标准的要求：过量空气系数折算值为1.4进行折算，将ppm单位换算为mg/m3单位，NO2按NOx的5%计算后的结果见表1。

为了便于分析比较，按NO的3%计算出NO2，再将NO＋NO2作为NOx分析参考，并删除没有进口或没有出口的测试项目，以方便对比，转换后的计算结果见表2。

从转换后的表2中可得知原表1中数据差错的原因：

（1）监测的数据错乱和不准确。例如电厂3,NOx＜40mg/m3（流化床锅炉也不会这么低）；电厂2的#1炉、电厂4的#1炉、电厂6的#1炉等的NOx监测数据也过低（就是采用了低氮燃烧器也不可有这么低的数据），这都说明了监测数据不准确，除非是流化床锅炉或已使用了高效脱硝装置。另外，目前电厂的CEMS系统中由于没有NO2检测器件，所以没有数据显示，但在监测报告中不能将NO2项写为0。尽管NO2数据很小，很难测出来，也很难测准，NO2标气也不稳定，所以校准也很难，当前环保部门统计由于其数值很小也就把它忽略掉，但在研究时或对电厂选用滤料时使用专用仪器精心检测，就会发现NO2的确存在。

（2）本文将NOx的5%折算为NO2，得出的结果很清楚，14个案例中的NO2都远大于15mg/m3，都不能在电-袋复合除尘器中使用PPS了，就是按3%转换，也有一半案例的电厂不能使用PPS。所以，按表1、表2所选用的数据，存在一定难解的问题。

表1 某滤料厂家对电-袋项目烟气分析及滤袋使用情况的调查数据折算后的结果

表2 计算结果简化表

（3）该报告还提到“现行国标规定NOx应小于450mg/m3，NOx转化为NO2的转化率应少于5%，则NO2约小于12ppm（24.6mg/m3）”，若按此数据，烟温就要在120℃以下运行了。报告同时还提到“新的国标将规定NOx小于100mg/m3，其中NO2小于5mg/m3”，但这是锅炉脱硝后的数据，脱硝后会产生的硫酸氢铵具有一定的黏性，对电除尘器和袋除尘器都有不利的影响，因此又将有新的问题待解决。

（4）从表中可见，电厂1的#1、#2炉，电厂4的#2炉的出口N0x均大于进口，这其实证明了多台除尘器的臭氧起作用了；电厂2的#3炉、电厂3的#1炉、电厂4的#1炉N0x出口均小于进口，也可说是因为NO2与滤袋起作用而造成了出口减小。

（5）一般经验粗略估算燃用烟煤的NOx为500～700mg/m3，贫煤在700～900mg/m3，无烟煤在800～1300mg/m3。目前对NO2转换率有较大的争议，经实测，NO2大多在15mg/m3以下，转换率采用2%较为合适，与实测数据较为接近，但这仅供参考。如这种转换率在实用中验证是正确的，大多数电厂的NO2都会低于15mg/m3，使用PPS滤袋是可行的，所以，有些资料就有这种推论。

2.5 关于某些测试试验数据

东北大学及某些学者的试验是在试验室内用短时间得到反应的结果[7]，但做试验用的是高浓度的O3（2.4mg/L）、NOx（1000ppm、l500ppm、2500ppm）。引用其结果和反应趋势，目的在于说明氧化对PPS滤袋的损害，以及说明浓度、温度、时间三者的关系，即低浓度、高温度、长时间，或高浓度、低温度、短时间都会对滤袋造成严重损伤或伤害。这些试验是有意义的。虽然有些专家认为“燃煤锅炉的烟气条件与某些学者的试验条件相差太大，其试验结论也没有意义”，但很多单位都是在没有粉尘、没有真实电极（电极形状对产生臭氧有影响）的试验室里，用空气的试验装置做出的臭氧结果。所以不能说以上的试验没有意义。事实上由于O3不稳定，很容易就会与烟气中的其它成分起反应，因此很难单独测到O3的存在，而O3与烟气中的NO、SO2生成NO2和SO3后就会对PPS滤料造成伤害。通过电厂应用电-袋复合除尘器后，大部分滤袋运行寿命都短于在袋式除尘器上的使用寿命的结果也可以得出以上结论。

2.6 300MW机组4电场电除尘器改造的技术经济比较

有文章认为，通过一些小机组得到验证，电-袋复合除尘器的运行寿命较长，因此，可在大机组中推广。但通过对几台大机组的运行情况调查，发现机组前置的电除尘器几乎不起作用。从文献[8]中也可知，70%的大型机组电-袋复合除尘器的滤袋寿命最短的为4个月，最长的为30个月，一般在质保期内最少换一次滤袋，最多的换2～3次，计算时按1次。而袋式除尘器的运行时间最长的在6～7年，一般在4年左右，最少的也有3年多，大部分能一个大修期（4年）后才更换滤袋。表3是两种技术工艺的技术经济数据比较。

表3 两种除尘器的技术经济性比较

以300MW机组为例，电除尘器改造为纯袋式除尘器投资较高，电-袋复合除尘器次之；年运行费用袋式除尘器较低。新机组为袋式除尘器投资最低（约1600万元），运行费用较低，而电-袋复合除尘器投资约1850万元，运行费用较高。以上比较都没将折旧和还贷利率考虑在内。从以上计算电-袋复合除尘器气布比按1.2m/min、袋式除尘器按0.8m/min计算，若按平均值1.0m/min计算，袋式除尘器投资会更少。另外，换一次滤袋最少要20d，以电厂每天70%负荷运行20h，20d就将损失发电量约8400万kW·h，损失3340万元（其中还没有计算少送电造成的间接损失等）。从以上的对比分析可得出结论：从技术、经济上考虑，采用电-袋复合除尘器要特别慎重。

2.7 关于电-袋复合除尘器的业绩

有资料称某公司有100多台电-袋复合除尘器的运行业绩。但据了解，该业绩中大部分都是相当135MW以下配套的小锅炉，且目前大多已关停，真正并入电网并运行一年以上的的大机组，可能还不到1/3。因此，在选择采用该工艺技术时，不能只看统计出的业绩数据。同时有关企业也应该实事求是地对运行中出现的问题进行深入研究并提出对策。目前已有部分企业已注意到了滤袋破损的问题，并采取了措施。如采用PTFE基布或采用PTFE+PPS各50%混纺加PTFE基布的滤袋等，这种复合滤袋已在两个电厂应用。某电厂原4个月左右得换一次滤袋，第三次换用复合滤袋后，目前已运行一年多时间了，因而改进后有一定效果。

另外，有些资料和报告中对滤袋已经损坏并更换的电厂，仍作为电-袋复合除尘器的应用业绩在介绍，这样做很容易造成误导并引起非议，不利于行业今后的健康发展。

3 结语

（1）电-袋复合除尘器在运行应用中，逐步发现了一些重大问题，应引起重视，采用这种工艺技术要慎重。

（2）电-袋复合除尘器与袋式除尘器在技术经济性上比较，并没有特殊优势，反而增加了设备的备品、备件和维护工作。

（3）电除尘器和袋式除尘器组合后，各自的优势没有显现出来，各自的缺点反而显现明显。有些资料介绍的电-袋复合除尘器的优点，其实袋式除尘器都已具备，因此将两者组合在一起的必要性不大。

（4）电-袋复合除尘器所出现的滤袋损坏问题是针对使用PPS滤袋而言的，使用其它滤料可能会得到解决，只是价格要高得多。

[1]嵇敬文，陈安琪.锅炉烟气袋式除尘器技术[M].北京：中国电力出版社，2006．

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[3]朱法华.袋式除尘技术的发展及其在燃煤电厂烟气处理中的应用[J].中国电力，2006（8）：56-59.

[4]姚强，等.洁净煤技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5]胡满银，雷应奇.燃煤电厂袋式除尘器[M].北京：中国电力出版社，2010.

[6]党小庆，李伟.电-袋复合除尘器性能对比试验研究[J].电力环境保护，2007，（6）：1-3.

[7]柳静献，郭彦波，毛宁，等.臭氧对PPS滤料强力影响的实验研究[C].全国袋式除尘器技术研讨会论文集，2009，南京.

[8]江得厚，王贺岑，张营帅，等.燃煤电厂电-袋复合除尘器的应用及问题分析[J].中国环保产业，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，广西贺州人，教授级高级工程师，从事火电厂烟气治理技术试验研究工作。