某4×200MW循環(huán)流化床鍋爐布袋除塵器布袋材質(zhì)選型研究

摘要：針對某電廠4×200 MW循環(huán)流化床鍋爐布袋除塵器布袋存在板結(jié)、通透性差、強度下降、煙氣粉塵排放異常等問題，查找了布袋性能下降的原因，結(jié)合電廠布袋除塵器運行工況，對不同材質(zhì)布袋的使用壽命、克重、化學成分、強度、抗氧化性、耐熱特性、過濾性能、耐酸堿腐蝕性等方面進行了比較，選擇滿足電廠運行環(huán)境使用要求的布袋，可以使煙氣排放達到標準要求。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;布袋除塵器;抗氧化性;耐熱特性

0 引言

某4×200 MW循環(huán)流化床鍋爐的除塵設(shè)備采用布袋除塵器，除塵器的過濾方式為下進外濾式，即含塵氣體在濾袋外，過濾后的潔凈氣體在濾袋內(nèi)，并通過凈煙室排放。根據(jù)近幾年電廠布袋除塵器的實際運行工況，布袋除塵器布袋存在通透性差、板結(jié)、機械損傷、煙塵排放異常等問題，機組運行存在安全隱患，嚴重影響著電廠污染物的達標排放。

1 目前電廠濾袋技術(shù)要求

目前電廠濾袋材質(zhì)采用PPS+P84的混紡纖維（85%PPS+15%P84），主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 電廠除塵器濾袋使用情況及存在的問題

某電廠鍋爐布袋除塵器運行時間超過30 000 h，主要存在以下問題：

（1）布袋通透性差：布袋板結(jié)，過濾性能下降。

（2）機械損傷與磨損：布袋袋身中下段沿袋身縱向磨損、破口，布袋袋籠變形，局部布袋隨煙氣擾動而磨損漏灰。

（3）布袋強度下降：噴吹時袋口下部500 mm左右發(fā)生撕裂，布袋損壞漏灰。

3 除塵器濾袋失效原因分析

該電廠布袋除塵器濾袋運行時間已超過30 000 h，隨著鍋爐運行時間的增加，除塵器濾袋使用壽命縮短，斷裂強度減小;同時，電廠脫硫系統(tǒng)采用爐內(nèi)噴鈣脫硫，煙氣中含有部分CaO，CaO與煙氣中的H2O生成Ca（OH）2，所以煙氣整體顯堿性，經(jīng)過長期運行，除塵器濾袋受到堿性腐蝕使得經(jīng)向斷裂強度、緯向斷裂強度下降。另外，隨著機組運行時間的逐漸增加，濾袋織物密度自然降低，導致部分灰塵微粒進入布袋PPS分子之間，導致阻力超標。

4 除塵器濾袋材質(zhì)選型調(diào)研情況

根據(jù)近年來濾袋破損情況，該電廠委托東北大學濾袋檢測中心進行檢測，結(jié)果表明，鍋爐除塵器濾袋存在厚度小、透氣率差、經(jīng)向斷裂強度小、緯向斷裂強度小、殘余阻力超標嚴重等問題。為此，該電廠咨詢了國內(nèi)多家實力較強、產(chǎn)品質(zhì)量過硬的濾袋生產(chǎn)廠家，對不同形式布袋的使用壽命、克重、布袋化學成分、強度、抗氧化性、耐熱特性、過濾性、耐酸堿腐蝕性等方面進行了調(diào)研，初步形成以下4種比選方案。

（1）方案一：PPS基布+PPS纖維。該方案特點為布袋過濾性能較高，可以滿足粉塵出口濃度達30 mg/Nm3以下的排放標準，但在抗氧化性、耐酸堿性、強度特性等方面表現(xiàn)較差，使用壽命較短。

（2）方案二：PPS基布+（50%PTFE+50%PPS）纖維，在濾料面層中加入30%超細纖維。該方案特點為布袋抗氧化性、耐酸堿性、強度特性較方案一有所提高，但過濾性能較差。

（3）方案三：PTFE基布+（50%PTFE+50%PPS）纖維，在濾料面層中加入30%超細纖維。該方案特點為PTFE基布可以起到很好的支撐作用，從而延長布袋使用壽命。采用PTFE基布能提高濾料整體的抗氧化能力;濾袋強度特性較好，但過濾性能相對較差。

（4）方案四：PTFE基布+PPS纖維，在濾料面層中加入20%超細纖維。該方案特點為PTFE做基布具有極強的耐腐蝕性能，能提高濾料整體的抗氧化能力，可以起到很好的支撐作用，從而延長布袋的使用壽命。采用PPS纖維后，布袋過濾性增強，但耐酸堿性、抗氧化性較方案三略有降低。

5 除塵器濾袋材質(zhì)選型建議

根據(jù)該電廠除塵器布袋現(xiàn)場使用工況，結(jié)合除塵器濾袋失效原因，通過對上述4種方案進行對比，推薦采用方案四，推薦理由：

（1）基布選取依據(jù)。強度方面：實驗表明，PTFE纖維在王水中浸泡72 h，強力基本上不衰減，采用100%的PTFE做基布完全可以保證在4年甚至更長時間內(nèi)保持濾袋的強度，從而有效保證濾袋的使用壽命。耐酸腐蝕：PTFE做基布后可提供強力支持，具有極強的耐腐蝕性能。耐氧化：PPS濾料抗氧化能力較弱，采用PTFE基布后能提高濾料整體的抗氧化能力。圖1是日本東洋紡公司所做的幾種纖維材料在酸性條件下的強度保持率，從圖中可以看出，PTFE材料強力不衰減，非常穩(wěn)定。

（2）纖維選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1）纖維選擇：PPS纖維整體過濾效果較PTFE纖維優(yōu)勢更為明顯，結(jié)合工況綜合考慮，纖維全部采用PPS效果最佳。

2）結(jié)構(gòu)設(shè)計：在濾料面層中加入超細PPS纖維，比表面積大，能夠提高濾料的過濾精度，降低粉塵的排放濃度，尤其是細顆粒物的排放，在同樣布袋克重的情況下，纖維越細，纖維數(shù)量越多，阻隔粉塵的效果越好，排放濃度越低;纖維越細，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越致密，粉塵越不容易深入濾料內(nèi)部，設(shè)備阻力變化平穩(wěn)。

6 結(jié)語

布袋的濾料材質(zhì)以及與煙氣工況條件的適用性是保證正確選型的關(guān)鍵，正確選擇濾袋可以避免濾袋在使用過程中受煙氣化學成分的氧化腐蝕，保證其正常的使用壽命。根據(jù)電廠煙氣工況條件和出口排放要求，綜合其他電廠除塵器的濾袋使用經(jīng)驗，選用PTFE為基布加PPS纖維，在濾料面層中加入20%超細纖維的濾袋，可滿足抗高溫、抗氧化、抗酸堿、過濾精度高的技術(shù)要求。

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收稿日期：2020-08-27

作者簡介：劉斌（1984—），男，陜西神木人，工程師，研究方向：循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備可靠性及技術(shù)改造。