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工程应用 ‖ 燃煤电厂滤袋选型探讨

发布时间:
2018/01/01

0引言

当前我国燃煤电厂烟气除尘主要采用袋式除尘器或者电袋复合除尘器,燃煤电厂烟气温度高、波动大,并且由于煤质多变、烟气含有二氧化硫、氮氧化物以及氧气等腐蚀性、氧化性强的物质,而不同的滤袋其耐温性、耐腐蚀性能存在一定的差异,并且由于滤袋的成本占除尘器造价比例高到40%。因此,滤袋作为袋式除尘器或者电袋复合除尘器的心脏,如何根据工况条件选择合适的滤袋,关系到除尘器是否能够安全、稳定、高效的运行。

1燃煤电厂滤袋使用情况

燃煤电厂由于烟气性质复杂多变,烟气温度高,因此在进行滤袋选择时,须选用耐高温、耐折、耐磨以及耐化学腐蚀性等综合性能优异的材质,目前燃煤电厂用滤袋主要有以下几类:

1.1聚苯硫醚类滤袋

聚苯硫醚(PPS)纤维具有良好的耐热性、耐化学腐蚀性、尺寸稳定性、阻燃性以及抗水解性能,在200℃下不溶于任何溶剂,可在高温高湿高腐蚀性环境中使用,以PPS纤维为原料制成的滤袋广泛应用于燃煤电厂的烟气烟尘治理领域。但是PPS也有弱点,即抗氧化性略差,针对PPS抗氧化性较差这一弱点,燃煤电厂可通过控制锅炉

燃烧时的氧含量,保证除尘器壳体的密闭性,确保PPS不会因氧气浓度过高导致滤袋氧化失效。

1.2聚苯硫醚)与聚四氟乙烯混纺类滤袋

聚四氟乙烯(PTFE),俗称塑料王,具有极佳的耐酸碱性、耐高低温性、抗水解性以及阻燃性能,其化学稳定性极好,除熔融的碱金属外,不与浓硫酸、浓硝酸、王水等酸碱性极强的化学试剂发生反应[5]PPS的耐温性及耐化学腐蚀性略差于PTFE,但PTFE纤维的价格较为昂贵,PTFE当然可以很好地适应燃煤电厂的工况环境,但若全部采用PTFE纤维为原料制作滤袋,则会增加除尘器的造价,进一步增加燃煤电厂的运行成本。因此,采用PPSPTFE混纺,取长补短,结合两者的优势,利用PTFE纤维极佳的耐化学腐蚀和抗氧化性能,可有效提高滤袋整体的耐化学性和耐温性。

1.3其它类滤袋

例如,PPS和聚酰亚胺(PI)混纺滤袋,通过在滤料中添加一定比例的PI纤维,利用PI纤维截面呈不规则的叶状截面,增加滤料的过滤表面积,提高过滤精度;再比如采用PTFEPI纤维混纺,利用PI纤维优异的捕集微细粉尘的特性以及PTFE纤维极佳的耐化学性能提高滤袋整体的过滤性能和抗化学腐蚀性;还有经过特殊处理的无碱玻纤与PPS混纺滤袋,可应用在烟气条件较好的环境,达到节约成本与性能兼备的目的。

2燃煤电厂滤袋应用失效原因分析

在进行燃煤电厂滤袋失效分析时,我们可以参照袋式除尘器滤袋失效的故障树[7],滤袋失效原因多种多样,主要可以归结为以下几个方面:

2.1粉尘渗透

所用的滤料过滤精度低,燃烧的煤种灰分含量变化大,除尘器入口粉尘浓度增加,过滤风速过高以及滤袋过度清灰都有可能造成粉尘渗透进入滤袋深层,导致粉尘堵塞滤料,造成滤袋失效,风机负荷增加直至无法运行,除尘器被迫停炉。

2.2滤袋破损

一方面,燃煤电厂烟气成分含有氧气、二氧化硫、氮氧化物等氧化性、腐蚀性强的气体,滤袋容易发生化学腐蚀破损;另一方面,滤袋安装不合理、气流分布不均、粉尘冲刷等对滤袋的磨损作用也会造成滤袋的摩擦破损;再者锅炉运行不稳定,烟气温度波动大,烟气超温也会降低耐温性较差的滤袋的机械性能,同样会造成滤袋破损,最终导致除尘器排放超标,只能停炉检修。

2.3表面粉尘粘结

滤袋投运前未进行预涂灰,投油助燃时油性物质粘附在滤袋表面,烟气中水分含量大以及清灰效果不佳均有可能造成粉尘粘结在滤袋表面,导致滤袋透气性急剧下降失去过滤作用而失效。

2.4清灰失效

清灰气源压力不足,清灰设备故障、清灰制度设置不合理都会造成滤袋因清灰效果差而无法处理含尘气体导致滤袋失效。

3燃煤电厂滤袋选型要点

3.1烟气运行温度

烟气最低运行温度应高于酸露点15~20℃,但不可高于滤袋允许长期运行温度,一方面防止烟气酸结露对滤袋产生腐蚀影响,导致滤袋破损失效;另一方面防止烟气温度过高,超过滤袋耐受温度,导致滤袋因高温烫伤破损失效或者缩短使用寿命,因此需要根据除尘器设计的烟气运行温度选用合适的材质滤袋投运。

3.2入口粉尘浓度

燃煤原料供应稳定,控制燃料灰分含量在设计范围内,确保除尘器入口粉尘浓度不大于设计值,防止因粉尘浓度波动,加剧滤袋磨损,甚至造成微细粉尘渗透进入滤袋深层,滤袋透气性大幅下降,导致滤袋无法过滤失效。因此,以入口粉尘浓度设计值为参考,可选用合适的滤袋材质以及合理的制作工艺。

3.2烟气条件

烟气中二氧化硫、氮氧化物、氧气等会对滤袋产生腐蚀、氧化作用,因此,燃料在投入使用前均需要对其进行煤质情况检测,确保燃料煤质符合设计要求;再有确保除尘器脱硝系统正常运行,防止脱硝故障造成氮氧化物含量超标对滤袋产生氧化腐蚀影响;最后保证除尘器密闭性良好,无泄漏,工程经验表明,控制除尘器漏风率低于2%,可有效控制进入袋区的氧气浓度,防止滤袋在高温条件下因氧化破损失效。不同滤袋耐化学腐蚀和抗氧化性能存在较大差异,烟气条件同样是滤袋选型时考虑的重点。

4典型案例分析

内蒙古华电乌达热电 1号机组为 2×150MW 机组,蒸汽流量为 480t/h  UG-480/13.73-M 型超高压中间再热循环流化床锅炉,自然循环,单炉膛,一次中间再热,平衡通风,压力平衡点位于炉膛出口处。露天布置,燃煤,固态排渣,锅炉采用钢架双排柱悬吊结构,于2005年投运。锅炉煤质分析如表1所示,除尘器基本参数详见表2