以电厂改型为案例全面了解除尘滤袋失效原因

2016年09月23日 / 共 1字 / 1条评论 / 阅读 100 views 次

某电厂为了达到环保的要求,在2008年对其#3炉电除尘器进行了改造,由电除尘地改造成为袋式除尘器。其滤袋设计材料为PPS纤维+PTFE(基布),设计寿命是30000h,运行过程到20000h时发现有破损滤袋,经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。

滤袋选型要考虑的因素

鉴于对滤袋的检测后结果,滤袋需要尽快更换。根据检测原设计材质为PTFE基布,迎尘面与背尘面为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:

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。

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。

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。烟气一旦在滤袋上产生结露:一会造成滤袋上粉尘层的糊袋和板结(造成了滤袋运行阻力迅速上升,将影响系统的正常运作)。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,必须注意掌控好烟气的温度,防止因烟气结露造成对滤袋和设备的损伤。

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。

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。

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。

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。

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,所以滤料生产时必须进行热定型处理,热定型工艺很关键。过份热定型及过份要求热收缩率小,也可能会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。

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。

通过对现有市场滤料的特性进行分析,以及调研电厂滤袋的使用情况,并与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。现该厂#3炉除尘器运行良好,已经达到到了预期的效果。