FE型電袋除塵器效率降低原因分析和對策

曹慶國

摘 要：分析了林州熱電公司350MW機(jī)組電袋除塵器除塵效率降低原因。通過嚴(yán)格控制入爐煤硫分，加強(qiáng)脫硝裝置、電袋除塵器的管理和改進(jìn)濾袋材質(zhì)等措施使電袋除塵器除塵器效率和可靠性大幅度提高，煙塵排放濃度小于30 mg/Nm3，符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：電袋除塵 高硫煤 氨逃逸 措施

中圖分類號：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-02

大唐林州熱電有限責(zé)任公司2臺350MW汽輪發(fā)電機(jī)組分別于2011年8月和11月投入運行，每臺SG-1139/25.4-M4401型鍋爐各配2臺龍凈環(huán)保公司設(shè)計制造的FE電袋復(fù)合式除塵器。電袋除塵器規(guī)格及設(shè)計參數(shù)見表1.

表1 電袋除塵器主要規(guī)格及設(shè)計參數(shù)

項目 數(shù)值

除塵效率（%） ≥99.90

有效斷面積（m2） 271

最高煙塵排放濃度（mg/Nm3） 50

本體漏風(fēng)率（%） <2

煙氣流速（m/sec） 0.99

煙氣停留時間（sec） 8.22

除塵器煙氣量（m3/h） ≤2155092

室數(shù)/電場數(shù) 2/1

通道數(shù)個 52

電場的總有效長度（m） 4.275

陽極板型式及材質(zhì) BE型/SPCC

陽極板規(guī)格：（m×mm×mm） 13×475×1.5

單個電場陽極板塊數(shù) 243

濾袋數(shù)量 7600

過濾面積（m2） 33092

濾袋規(guī)格（mm） Φ168×8250

濾袋材質(zhì) PPS+P84

濾袋允許連續(xù)正常使用溫度℃ 160

投產(chǎn)初期電袋除塵器運行狀況良好，實際除塵效率≥ 99.90%、煙塵排放濃度40 mg/Nm3，優(yōu)于設(shè)計值。隨著投運時間的增加，電袋除塵器除塵效率下降較快，除塵效率僅僅達(dá)到98%，煙塵排放濃度維持在92 mg/Nm3，對電廠及周邊環(huán)境造成較大的污染。

1 存在問題

1.1 陽極板結(jié)灰嚴(yán)重

陽極板上多處積灰，局部厚度達(dá)20 mm以上。這是由于大唐林州熱電公司采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝系統(tǒng)，脫硝還原劑為液氨，設(shè)計煙氣溫度420～320℃。脫硝裝置投運時發(fā)生的氨逃逸不僅會影響煙氣酸露點，而且會生成NH4HSO4，而NH4HSO4是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，并具有吸濕性，會粘附在電袋除塵器極板、極線上造成積灰。另外，當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運行，煙氣溫度低于320 ℃投運脫硝裝置時，煙氣中SO2氧化生成SO3，氨的分解氧化在低溫條件下（<320 ℃）SO3與氨反應(yīng)生成NH4HSO4。造成下游設(shè)備主要是空預(yù)器堵塞和電袋除塵器極板和濾袋板結(jié)。

1.2 濾袋破損較多

2012年6月在1號機(jī)組停爐檢查時，發(fā)現(xiàn)電袋除塵器濾袋大面積破損。破損濾袋主要集中在電袋除塵器中間兩列（該除塵器共分四列）。大部分破損濾袋裂口在袋籠豎筋的沿線上，破損濾袋手感較硬，表面積灰很多，濾袋沿豎筋方向出現(xiàn)破損，在濾袋橫縱筋交界處有裂紋，濾袋底部有粉塵狀小球凝聚，個別濾袋有斷裂半截現(xiàn)象?，F(xiàn)場檢測用手可將濾袋輕易撕破，說明濾袋強(qiáng)力嚴(yán)重下降。另外，人孔門上發(fā)現(xiàn)酸結(jié)露痕跡，凈氣室有少量積灰，濾袋噴吹管局部發(fā)生磨損。為了進(jìn)一步分析濾袋失效原因，大唐林州熱電公司對破損濾袋進(jìn)行抽樣檢測，結(jié)果如下：

1.2.1 取濾袋上附著粉塵少量與玻璃皿中，用水完全潤濕，用PH試紙測試粉塵酸堿度。檢測結(jié)果粉塵呈強(qiáng)酸性，pH值為1～2。濾袋的常規(guī)性能測試（表2）

表2 濾袋常規(guī)性能測試表

檢查項目 檢測結(jié)果

透氣量

（L/dm2.min） 清灰前 39.82

清灰后 77.35

厚度（mm） 2.82

強(qiáng)力（N/5cm） 經(jīng)向 750.49

緯向 550.04

斷裂伸長率（%） 經(jīng)向 17.80

緯向 9.95

克重（g/m2） 680

由以上檢測結(jié)果可知，濾袋緯向平均斷裂強(qiáng)力為550.04 N，局部低至462.72 N，濾袋強(qiáng)力衰減嚴(yán)重導(dǎo)致濾袋破損。結(jié)合現(xiàn)場情況和分析，破袋的主要原因為煙氣中SO2、NOX等含量高引起酸腐蝕氧化，進(jìn)而導(dǎo)致破袋?，F(xiàn)場收集煙氣的數(shù)據(jù)顯示，SO2含量為5989.54 mg/m3（最高超過8000 mg/m3）NOX含量為868.18 mg/m3。

1.2.2 SO2、NOX對濾袋的影響 從現(xiàn)場收集的煤質(zhì)報告可知燃煤中硫分含量高，混煤平均硫分St，d%一般都在2.7%以上，最大達(dá)到3.35%，其中單種煤硫分最高到4.56%，為高硫煤。高硫煤在鍋爐中燃燒后產(chǎn)生高濃度SO2，現(xiàn)場收集的煙氣數(shù)據(jù)中SO2含量為6989.54 mg/m3，而PPS濾袋允許的SO2最大含量僅為1500 mg/m3。高濃度的SO2含量會使煙氣酸露點升高。根據(jù)Muller曲線（圖2）可以擬合回歸方程式計算出煙氣酸露點。

tsld=116.5515+16.06329lgVso3+

1.05377（lgV so3）2

式中Vso3—煙氣中（體積）百萬分率；

tsld—煙氣的酸露點 ℃。

由于煙氣中SO2轉(zhuǎn)化成SO3受工況條件影響，轉(zhuǎn)化率也不盡相同，一般SO2轉(zhuǎn)化成SO3的比率介于0.15%～3%之間。當(dāng)采用該范圍的平均值1.55%計算時，煙氣酸露點為141.21 ℃；當(dāng)采用最低轉(zhuǎn)化率0.1%計算時，此時酸露點達(dá)120.05 ℃。

如果SO2含量按8000 mg/m3計算，當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化成SO3的的比率為1.55%時，酸露點為145.68 ℃；當(dāng)采用最低轉(zhuǎn)換率0.1%時酸露點為123.95 ℃。

圖1 Muller曲線酸露點曲線圖

高硫煤燃燒產(chǎn)生高濃度的SO2引起煙氣酸露點提高，當(dāng)煙氣溫度較低時，煙氣易結(jié)露。從運行記錄發(fā)現(xiàn)電袋除塵器的入口溫度在120 ℃左右，可見存在煙氣結(jié)露現(xiàn)象，濾袋長期在酸露點以下使用，受酸腐蝕影響，強(qiáng)力下降最后導(dǎo)致濾袋破損。

NOX中的NO2對PPS濾袋有嚴(yán)重的氧化作用，同時NO2溶于水后生成硝酸，硝酸具有酸性和強(qiáng)氧化性，也會對濾袋造成酸腐蝕氧化?，F(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)顯示NOX含量為868.18 mg/m3而PPS濾料允許的最大NOX含量為400 mg/m3。高濃度的NOX提高酸露點，并使濾袋氧化、劣化，濾袋強(qiáng)力降低最終導(dǎo)致破袋。濾袋破損情況如下圖1：

圖1 濾袋破損圖片

2 改進(jìn)措施

2.1 嚴(yán)格控制入爐煤硫分

除塵器處理的煙氣參數(shù)性質(zhì)是影響濾袋壽命的主要因素。嚴(yán)格控制入爐煤煤質(zhì)含硫量在2.0%以下，以減少濾袋的氧化及腐蝕，提高濾袋使用壽命；

2.2 加強(qiáng)脫硝裝置的管理

在提高脫硝效率的同時還需要防止脫硝裝置的氨逃逸，采取針對性措施控制氨的過量和逃逸，在SCR進(jìn)口設(shè)置NOx、O2、溫度監(jiān)視分析儀，在SCR出口設(shè)置NOx、O2、NH3監(jiān)視分析儀。NH3監(jiān)視分析儀監(jiān)視NH3的逃逸濃度小于3 ppm。脫硝裝置投運時，當(dāng)出現(xiàn)320～420 ℃溫度范圍以外的情況時，及時關(guān)閉氨進(jìn)入氨/空氣混合器的快速切斷閥；

2.3 加強(qiáng)電袋除塵器的運行管理

由于濾袋為電袋除塵器中的核心部件，又是最為脆弱的部件，需要精心的維護(hù)，為此應(yīng)高度重視電袋除塵器的運行情況。做到以下幾點：

1）停爐超過15 d時間，停爐后立即對濾袋進(jìn)行徹底的清灰，然后用干燥的灰重新預(yù)涂灰，并在鍋爐點火啟動的前再次進(jìn)行徹底的清灰和做好預(yù)涂灰工作，預(yù)涂灰最好采用石灰石粉有效中和煙氣酸成分，進(jìn)出口壓差增加200～300 Pa左右，預(yù)涂灰結(jié)束后必須關(guān)閉脈沖閥停止噴吹；在鍋爐點火燒油期間將煙氣給予旁路，避免油煙粘接在濾袋表面，造成糊袋及氧化濾袋。

2）針對選用PPS+P84濾料材質(zhì)，受煙氣參數(shù)影響很大，需嚴(yán)格控制進(jìn)入除塵器的煙氣含氧量控制在6%以下，嚴(yán)格控制進(jìn)入除塵器煙氣溫度設(shè)計范圍內(nèi)，即120～150 ℃之間（煙氣酸露點以上，濾袋耐受高溫值以下），超過除塵器使用溫度時停止脈沖閥噴吹并將煙氣切換旁路；脈沖閥噴吹壓力控制在0.25～0.3 MPa，避免噴吹壓力過大損壞濾袋或噴吹壓力過小噴吹壓力過小噴吹清灰效果不理想，并提高壓縮空氣品質(zhì)，減少進(jìn)入除塵器內(nèi)水分。每班檢查清灰系統(tǒng)氣包是否積存冷凝水，檢查時必須打開各個氣包底部排污閥，有積水要及時排空。

3）嚴(yán)格按以下要求設(shè)定旁路煙道的工作溫度點

A.當(dāng)煙氣溫度≤160 ℃時為正常狀態(tài)，旁路煙道關(guān)閉；

B.當(dāng)煙氣溫度時＞170 ℃為報警狀態(tài)，須向中控職長匯報及準(zhǔn)備應(yīng)對措施；

C.當(dāng)煙氣溫度＞175 ℃時，煙溫將對濾袋造成危害，控制系統(tǒng)打開旁路閥，關(guān)閉袋區(qū)提升閥。此時煙氣將直接排到除塵器出口；

D.當(dāng)煙氣溫度恢復(fù)到≤160 ℃以下時，控制系統(tǒng)打開袋區(qū)提升閥，關(guān)閉旁路閥。此時煙氣進(jìn)入除塵器為正常狀態(tài)。

2.4 改進(jìn)濾袋材質(zhì)

隨著環(huán)保要求的提高而采用電袋除塵器、布袋除塵器越來越多，電袋、布袋除塵器濾袋破損問題時有發(fā)生，對PPS+P84濾袋可以滿足所有工況、所有煤質(zhì)條件的說法提出異議。隨著對電袋技術(shù)完善以及對煙氣成分、工況條件對濾袋的認(rèn)識不斷加深，推出一種以PTFE為主材料的濾袋型式，可以使用不同煙氣條件確保濾袋使用壽命。

建議在現(xiàn)有燃煤條件下，針對現(xiàn)有的工況煙氣成分，濾袋材質(zhì)更換成基布為PTFE主材的濾袋，以滿足工況煙氣的使用。

3 改進(jìn)效果

從2012年6月到2012年8月間，利用停機(jī)臨修機(jī)會，在1號機(jī)組脫硝系統(tǒng)SCR出口設(shè)置NOx、O2、NH3監(jiān)視分析儀，當(dāng)監(jiān)視氨逃逸濃度大于3 ppm時，及時調(diào)整運行方式避免NH4HSO3對SCR區(qū)下游設(shè)備的影響；對電袋除塵器濾袋更換成基布為PTFE主材的濾袋，機(jī)組運行期間，在加強(qiáng)燃煤摻配，嚴(yán)格控制入爐煤硫分的同時加強(qiáng)電袋除塵器的運行管理。改進(jìn)后整個電袋除塵器沒有出現(xiàn)過大故障，除塵效率由98 %提高至99.9 %；煙塵排放濃度小于30 mmg/m3，符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

隨著國家對煙塵排放要求不斷提高，新的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)提高到30 mg/Nm3以下甚至更低的排放要求。電袋復(fù)合除塵器有機(jī)結(jié)合了電除塵器與袋除塵器的除塵優(yōu)點，在滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放，適應(yīng)各種工況變化的條件下，具有很高的技術(shù)先進(jìn)性和很好經(jīng)濟(jì)性。做好電袋除塵器日常的正確操作和維護(hù)，提高除塵效率和可靠性，對改善周邊環(huán)境及空氣質(zhì)量具有十分重要的

意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 大唐林州熱電公司電袋除塵器性能試驗報告.GL11-SBG082-C.

[2] 燃煤電廠電除塵器運行維護(hù)導(dǎo)則.DL/T461-2004.