超凈電袋復合除塵器濾料的選擇與分析

彭歌亮，王鈞為，談志林，李連軍

(湖北華電襄陽發(fā)電有限公司，湖北 襄陽 441021)

0 引言

近年來環(huán)保排放限值日益嚴格，國家相關政策對燃煤機組提出了更高的煙塵排放要求[1-4]。嚴格的煙塵排放限值對除塵裝置的除塵效率與穩(wěn)定運行能力有較高要求，而煙氣除塵技術路線較為復雜，各種新型除塵技術層出不窮，實際應用結果參差不齊。

超凈電袋復合除塵器是在常規(guī)電袋復合除塵器的基礎上發(fā)展而來的，其原理為通過濾袋的高精過濾有效降低煙塵的質量濃度[5-8]。目前超凈電袋除塵技術與高效脫硫協(xié)同洗塵技術相結合，成為一種實現煙塵超低排放的有效技術路線。

本文通過研究當前火電廠超凈電袋除塵技術的實際應用情況，為火電廠煙塵超低排放改造方案提供決策依據。

1 研究對象

超凈電袋復合除塵器在國內主要應用于300 MW和600 MW級燃煤機組，其濾袋主要由聚苯硫醚(PPS)和聚四氟乙烯(PTFE)混紡而成，其中PTFE為基布，PPS纖維為主要過濾材料。PPS纖維有常規(guī)纖維和超細纖維等2種，可根據入口煙氣條件確定PPS和PTFE組分比例。

本文以10臺已投運機組的超凈電袋復合除塵器為研究對象，機組類型與濾袋材料見表1。為達到更好的過濾效果，10臺機組的超凈電袋復合除塵器濾袋均含有一定比例的超細纖維。

2 影響除塵效率的因素效果

2.1 濾袋材料

濾袋是決定電袋復合除塵器出口排放值最關鍵的部件，其過濾精度直接關系到煙塵的排放[9-11]。

表1 機組與濾袋參數Tab.1 Parameters of units and filter bags

在相同條件下，常見濾料的過濾精度：覆膜濾料>超細纖維濾料>普通纖維濾料[12]。覆膜濾料和超細纖維濾料均屬于高精度濾料，是超凈電袋復合除塵器濾料的首選。覆膜濾料是在濾袋迎塵面上覆的一層微孔膜，其可靠性取決于膜與濾袋基體的黏附強度。在濾袋迎塵面表面附一定厚度的超細纖維濾料，里層使用常規(guī)纖維，從而形成“外小內大”的梯度孔隙結構，可有效阻擋粉塵的滲透。提高濾袋的過濾精度往往會增加超凈濾袋單位面積質量(一般大于670 g/m2)。10臺機組的濾袋單位面積質量如圖1所示。

圖1 濾袋單位面積質量Fig.1 Filter bag weight per unit area

2.2 除塵效果

濾袋工作時，維持在一定厚度的粉塵層可提高濾袋過濾精度，即濾袋表面越干凈則顆粒越容易穿透微孔逃逸[7,11]。所以濾袋區(qū)的清灰頻率要適度、均勻，濾袋表面粉塵層保持一定的厚度，當濾袋阻力達到設定值時開始清灰，這樣既可提高濾袋過濾精度，又可延長濾袋使用壽命、節(jié)省壓縮空氣、降低能耗。

10臺機組超凈電袋復合除塵器入口的煙塵質量濃度在20～40 g/m3時，出口煙塵質量濃度和除塵效率如圖2所示。此時，除塵器出口煙塵質量濃度<10 mg/m3(標態(tài)、干基、6% O2)，除塵效率均可以達到99.96%以上，滿足超低排放的要求。

圖2 出口煙塵質量濃度和除塵效率Fig.2 Analysis of oulet dust concentration and dust removal efficiency

2.3 過濾風速

采用超凈電袋復合除塵器進行粉塵脫除時，過濾風速是設計中的一項重要參數。過濾風速增大時粉塵更容易穿透濾袋，造成煙塵質量濃度的增加，如圖3所示。超凈電袋復合除塵器實際運行過程中過濾風速一般小于0.8 m/min，常規(guī)電袋復合除塵器過濾風速設計值約為1.2 m/min，根據排放的具體要求和濾料的選取，可適當降低該值，以確保除塵器長期、穩(wěn)定的運行。

圖3 出口煙塵質量濃度與過濾風速的關系Fig.3 Relationship between mass concentration of dust at outlet and filteration wind speed

復合除塵器在采用超凈電袋進行粉塵脫除時，整體除塵效率隨過濾風速的增加而降低，如圖4所示。過濾風速與濾袋過濾面積和濾袋數量有著直接關系，煙氣量一定時，濾袋過濾面積和濾袋數量越大，過濾風速越小。因此，在進行超低排放改造時需充分考慮濾袋的布置空間及數量，以保障改造后排放的穩(wěn)定。

2.4 本體阻力與過濾風速的關系

超凈電袋復合除塵器本體阻力主要來源于濾袋本體和粉塵層，與過濾風速、清灰方式、濾料的結構、過濾時間等因素有關，其中最主要的影響因素為過濾風速。電袋復合除塵器本體阻力隨過濾風速的增加而增大，如圖5所示。超凈電袋復合除塵器本體阻力為500～700 Pa，較常規(guī)電袋復合除塵器本體阻力(900～1 100 Pa)略低。另外，合理增加清灰頻率、降低過濾風速、加大過濾面積也可以有效降低除塵器本體阻力。

圖4 除塵效率與過濾風速的關系Fig.4 Relationship between dust removal efficiency and filtered wind speed

圖5 本體阻力與過濾風速的關系Fig.5 Relationship between equipment resistance and filteration wind speed

超凈電袋本體阻力隨著使用時間的延長而增加。阻力的增幅大小與濾料形式有關，濾袋越容易黏附殘余粉塵則阻力上升越快。由于覆膜和超細纖維濾料的面層孔隙結構更優(yōu)，抗煙塵顆粒滲入、黏附、殘留的性能也優(yōu)于普通濾料，故其長期運行時的本體阻力更低。

3 結論

本文通過對已投入運行的超凈電袋復合除塵器的運行效果進行分析，得出以下結論。

(1)濾料作為超凈電袋復合除塵器的核心部件，需注重濾料材質的選擇。

(2)通過降低濾袋過濾風速，可以有效地控制超凈電袋復合除塵器本體阻力。

(3)超低排放改造時，需充分考慮濾袋的布置空間及數量，保證濾袋的過濾風速，以保障改造后的粉塵穩(wěn)定排放。

(4)合理控制清灰頻率，保證濾料的過濾精度和使用壽命。