袋除尘技术在燃煤电厂的应用探讨

王 宁，单 涛

（同方环境股份有限公司，北京 100083）

2001年11月，德国鲁齐公司的低压旋转喷吹脉冲袋式除尘器在内蒙古丰泰电厂200kW机组上正式投入运行，这是国内第一台应用于大型燃煤机组的袋式除尘器。该项目的顺利投产和成功运行对袋式除尘技术在我国大型火电厂中的应用和推广功不可没。由于国家环保排放标准的提高，从2007年后，国内燃煤电厂除尘改造项目招标时大都选用袋式除尘器或电-袋复合式除尘器，特别是在电除尘改造项目上应用电-袋复合式除尘器的方案大量增加。

伴随着袋除尘投运项目的逐渐增多，在经过一段时间运行后，有些除尘器阻力上升过快，个别的在运行一年左右后，阻力超过1200Pa，高的在1500Pa以上。部分场合的滤袋强度呈全面下降趋势，大量的滤袋出现破损失效现象，用手即可撕裂。经观察、测试，发现滤袋破损原因比预想的复杂得多。当然其中也有运行较好的例子，根据不同工况选取不同材质的滤料，同时优化除尘器设计，滤袋能运行4年左右的项目也逐渐增多。

国内有关专家对目前运行的电-袋除尘以及袋除尘技术的应用情况进行了大量跟踪分析，提出了很多宝贵的意见。本文根据国内某电厂的袋式除尘器运行使用情况及出现的问题进行了探讨。

国内某电厂1#炉采用的是电-袋复合除尘器，滤袋采用PTFE基布+PPS面层滤料。电袋除尘器于2009年11月正式投产运行，运行近18个月后，经电力研究院对设备进行测试，测得A侧出口排放浓度超标严重，B侧出口排放浓度也达到33mg/Nm3。抽出滤袋用手撕扯尚有一点强度，但滤袋已明显出现被腐蚀现象。运行22个月后大修时，检查发现滤袋的纤维层出现不规则的裂痕或开裂，破损的位置多是滤袋与骨架竖筋的接触部位，滤袋表面滤层腐蚀开裂露出基布。滤层纤维强度明显下降，用手轻轻撕扯，滤袋表面滤层即与基布脱离，附着力很小，滤袋表面滤层内侧呈黑色（如图1），基布强度变化不大。

图1 滤袋表面滤层内侧

该电厂2#炉采用袋除尘器，滤袋材质为PPS+PI纤维层、PTFE基布。2010年12月投入运行。运行9个月后，检查发现滤袋已经发生化学腐蚀，局部强度有较大下降。2012年1月现场检查发现，滤袋有七、八十条破袋现象（外观如图2所示）。纤维层出现不规则的裂痕或开裂，多数为沿着袋笼竖筋方向裂开，露出基布，滤袋折叠边的纤维层破损较为严重，纤维颜色变黑。

图2 破损滤袋的外观

从上述两台同样大小的机组可以看出，不论是电-袋除尘器还是袋除尘器，滤袋都出现了严重的破损失效情况。破损后的滤袋检测纤维见图3。

图3 破损后的滤袋纤维

根据测试数据分析：1#炉的烟气参数如表1所示。1#炉使用的滤袋材质为PPS纤维层+PTFE基布，运行13个月时，纤维层PPS开始出现化学腐蚀迹象；运行22个月后，腐蚀程度加深，滤袋出现大量破袋现象，因此对滤袋进行了全部更换。

2#炉的烟气参数如表2所示。2#炉使用的滤袋材质为PPS+PI纤维层+PTFE基布，运行9个月时，纤维层PPS开始出现化学腐蚀迹象；运行18个月后，腐蚀程度加深，滤袋出现破袋现象。对滤袋也进行了全部更换。

分析出现滤袋腐蚀的主要原因：该项目中的燃料设计煤种含硫量为1.08%，而实际运行中的燃煤含硫量最高在3.5%，最低也在1.73%；脱硫装置运行入口显示SO2最高达8000mg/Nm3。根据表1、表2显示烟气中O2含量超过8%，测试时SO2含量时接近4500mg/m3。SO2转化为SO3的转化率为0.5%～3%。并且根据运行数据推算得知，其酸露点可达到140℃以上。查验系统运行记录，除尘器经常会在120℃～130℃运行，因而该除尘系统可能存在在酸露点以下运行的情况，所以会发生酸结露腐蚀。

（1）滤袋破损的原因及设计上应注意的问题

以上对电-袋复合式除尘器与袋式除尘器运行后滤袋检测结果，都涉及到氧化腐蚀、硫酸磺化、硝化等酸腐蚀，这些都是研究中值得注意的重要问题。

PPS会因氧化而降解，以致滤袋变色发脆，严重时毡体的纤网会破碎而脱离基布。除氧化外，另一个危害PPS的因素是烟气中的NO2，因为在高温燃烧下，空气中的氮及燃料中的氮化物会氧化成NOx，主要为NO，大约占总NOx的95%，NO对PPS是无害的，但要注意NO转变为NO2的量对PPS滤料的危害。

PPS耐一般化学性腐蚀性好，但不耐氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸等，当烟气中的SO3的数值较高时，就会造成氧化及酸腐蚀，特别是SO3提高酸露点温度，低负荷运行时烟气在酸露点以下温度运行，会加速滤袋酸腐蚀。燃煤含硫量高时，有的滤袋甚至只能运行半年左右，而且含硫量越高，滤袋运行的时间越短。

（2）滤袋的加工质量

PPS纤维主要以进口为主，目前国内已有企业能生产，其质量仍需近一步提高。滤料并不是越厚越重越好，不同厂家的加工工艺及加工质量有很大差异，因此用户必须对滤料的均匀性、透气性、强度等指标进行对比，才能选择加工质量好的滤料，提高滤袋的使用寿命。

（3）过滤风速的选择

除尘器的过滤风速应根据锅炉的燃烧特点、粉尘性质等条件选取。随着过滤风速的增加，粉尘的通过率迅速提高，甚至成倍增加，因为过滤风速增加后，滤料和粉尘层的压力降也随之加大，使承托粉尘的纤维伸长，会使粉尘在压力下渗漏出去；同时还会形成更多的“针孔”，以致增加了从针孔直通出去的粉尘。因此在设计选型时，应针对不同的工况合理选择过滤风速。

表1 1#炉的烟气参数

表2 2#炉的烟气参数

（4）除尘器运行阻力

现在很多厂家都把除尘器的运行阻力控制在600～800Pa范围，其实在满足风机运行条件的前提下，可以适当提高滤袋的清灰阻力，使滤袋表面能形成一定的粉尘层，有助于过滤精度的提高，并能延长滤袋的使用寿命。当除尘器在低阻运行时，清灰会过于频繁，清灰回缩滤布与袋笼碰撞，以致粉尘渗漏出去，在过滤风速高而粉尘层薄和稀时会使渗漏加重，清灰过于频繁会增加滤袋表面的折损而缩短使用寿命。

（5）气流分布的重要性

气流以直进直出为佳，通常袋除尘为下进风形式，如何保证烟气能平均分配到各个袋区至关重要。如果不采取措施，在布袋出口区的烟气流速会高于入口处近一半的流速，从而会减少滤袋的使用寿命。实际运行中有些场合后部滤袋破损严重，其主要原因就是气流分布的问题。好的气流分布可以提高滤料的使用寿命。

（6）电-袋复合式除尘器的应用

烟气粉尘中的粗大颗粒经过电场预除尘后，进入后级布袋的粉尘颗粒小，对滤袋的磨损影响也小。同时电除尘使粉尘荷电改善了滤袋表面的粉层结构，荷电粉尘在滤袋上沉积的颗粒之间排列规则有序，同极电荷相互排斥使形成的粉尘层孔隙率高、透气性好，易于剥落，提高了过滤风速并降低了投资成本。但电除尘会产生臭氧对PPS滤料有腐蚀，目前国内许多厂家都对臭氧对滤袋的影响做了实验研究，得出了臭氧含量非常小，在生成后会瞬间分解，对滤料寿命不会有影响的结果。但毕竟臭氧是存在的，会发生分解反应：

反应后的生成物依然会对滤料寿命有影响。当下部分学者对电-袋除尘技术仍持怀疑态度，认为虽然电除尘生成的臭氧量很小，但积少成多也会有水滴石穿的情况出现，因此值得国内有关专家去深入实验研究。据了解，东北大学正在进行此项实验研究。

综上所述，当烟气中的O2含量高于8%，SO2含量高于2500mg/m3，锅炉又经常低负荷运行、烟温较低时，建议选择抗氧化性能好的复合滤料，同时在制造、安装、调试、操作、运行等方面均采取良好措施，才能使袋式除尘器得到更好的长期使用效果。

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

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