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火電廠應用袋式除塵器面臨的問題及對策

來源：一恒除塵設備發布時間：2011/10/14 9:57:12

前言
為貫徹《火電廠大氣污染物排放標準（GB13223-2003）》，一些火電廠已成功實現了靜電除塵器改造為袋式除塵器，有的火電廠正準備“電改袋”。在此過程中面臨著一些具體問題有待研究，諸如：
（1）袋式除塵器的阻力是電除塵器的四倍以上。“電改袋”首先可能遇到原系統引風機的增負改造和袋式除塵器投運后電耗增加的問題。因此，需要研究降低袋式除塵器阻力；
（2）國內外火電廠正投運的袋式除塵器類型多樣，以選用何種型式為好；
（3）能用于火電廠煙塵過濾的濾料種類有限，價格又高，每次大修僅更換濾料所需的費用就達到靜電除塵器大修全部費用的數倍；
（4）目前所用的合纖濾料和它的原料主要依靠進口，而且還供不應求。因此，迫切需要研制性能滿足要求、有利降低阻力、原料來源可靠和價格適宜的新型濾料，同時也需要探索提高濾料壽命的途徑。
1 袋式除塵器的類型
    袋式除塵器按其他除塵器組合與否以及清灰方法的不同可分為：獨立應用的袋式除塵器、靜電除塵器+袋式除塵器組合系統和試驗研究袋式除塵器三大類。其中獨立應用的袋式除塵器包括脈沖袋式除塵器（①一單元一閥鼓風脈沖袋式除塵器；②一行一閥低壓脈沖袋式除塵器）和反吹風袋式除塵器（①圓形袋室回轉反吹袋式除塵器；②矩形袋室回轉反吹袋式除塵器）；試驗研究袋式除塵器包括荷電袋式除塵器和靜電—濾袋一體化除塵器。
    總結上世紀80 年代～90 年代試用和本世紀以來應用袋式除塵器的經驗，認為選取除塵器類型時應從本廠煙塵特性實際出發，不僅要求技術性能，而且安全可靠；投資是決定性因素之一，但不是唯一的因素。
2 袋式除塵器降阻
2.1 袋式除塵器阻力的構成
2.2 改善除塵器的結構降阻
   在MC—24 袋式除塵器上進行了兩種降阻方案的試驗。各方案所采取的措施及其與原系統的比較見表2 及圖4。
表2 MC—24 脈沖袋式除塵器降低阻力試驗方案
　　種方案FsMC—24 復合順噴結構的脈沖袋式除塵器風量Q、濾速V 比原結構MC—24 分別增加47.9%、46.5%，而阻力卻下降了62.2%，只需用4-72-5 風機，其電機功率僅為原結構MC—24 所用8-18 高壓風機的29.6%。
　　第二種方案FxMC—24 復合結構的脈沖袋式除塵器風量Q、濾速V 比原結構MC—24 增加34.3%和33%，而阻力卻下降了19.4%，用4-72-5 風機的電機功率也僅為原結構MC—24 所用8-18 風機的30%。
　　比較和第二兩種方案可看出：
　　·采用第二方案，即改變除塵器入風側的結構有降低除塵器阻力近30%的可能性，同時還實現了降低除塵器的入口粉塵濃度防止對除塵布袋的沖刷。
　　·采用方案，不僅可降低除塵器的入口粉塵濃度和防止對濾袋的沖刷，而且降阻效果更為明顯。但是，除塵器下部增加了排風系統，濾袋的安裝也變得較為復雜。
3 FGM 復合材質高密面層濾料的研制
3.1 高密面層濾料研制依據
　　以表面過濾和準表面過濾取代深層過濾，減少殘留于濾料內的粉塵，既可以降低阻力，又可以提高濾料壽命；PTFE 覆膜濾料雖可實現表面過濾，但因PTFE 無溶點，不易與濾料本體牢固結合，使用中薄膜易脫落。研制以超細玻纖與合纖復合為面層的的復合材質高密面層濾料，提高過濾效率和降低成本。
3.2 復合材質高密面層濾料特點
　　試驗表明：高密面層針刺氈濾料可以基本實現表面過濾，處理得當能取得既可提高除塵效率又能降低阻力的良好的效果。
　　在試驗室對覆膜針刺氈濾料Fz1、Fz2、Fz4 機織濾料Fj1、Fj2 及高密面層針刺氈濾料的過濾性能進行了對比測試。測試數據見圖6、7、8。
覆膜濾料與高密面層濾料阻力特性比較
　　利用PTFE、PPS 等纖維具有耐熱、抗蝕的功能和玻纖維強力比較大、價格又低的特點，將它們混合使用構成復合材質，制成高密面層針刺氈濾料，能取得在高溫含酸煙氣中可靠應用、降低成本和拓寬原料來源的效果。
　　PTFE 覆膜、高密面層、均勻密度面層三種濾料的測試與計算結果見表4。
說明：
　　Gm--高密面層濾料 T—透過率比 ρ--阻力增長速率
　　Jy--均勻密度濾料 Z--初阻力比 P—濾料透過率（%）
　　Fm--PTFE 覆膜濾料 Zs--阻力增長速率比 Z-初阻力比
　　S--試驗室壽命比 Si—濾料試驗室壽命
　　①初阻力比為根據實測數據計算結果；
　　②阻力增長速率P=（△P-△P0-△Pt）/（△P/△t）（Pa/min）；
　　③試驗室壽命Si=（（2500-△P0i）/ρi）（min），其中2500（Pa）是設定的濾料終阻力。
　　從以上圖表可看出：
　　·高密面層針刺氈濾料的動態過濾效率雖略低于PTFE 覆膜濾料0.003%，但可高出均勻密度針刺氈濾料一個數量級以上；
　　·高密面層針刺氈濾料的初阻力雖高出均勻密度針刺氈濾料36%，但僅為覆膜針刺氈濾料的34%，而且初阻力在總阻力中所占比例很小；
　　·高密面層針刺氈濾料的阻力增長速率P（Pa/min）僅為均勻密度濾料的43%，試驗室壽命雖略低于PTFE 濾料，但高出均勻密度針刺氈濾料一倍有余。
　　從中可以看出，高密面層結構型針刺氈濾料具有如下特點：
　　·可以提高過濾效率；
　　·能延長使用壽命；
　　·較均勻密度針刺氈濾料阻力雖略有增加，但明顯低于覆膜濾料；
　　·結構穩定性好；
　　·原料可選范圍廣、加工工藝簡單、成本低。
4 防止濾料失效，提高濾料壽命的措施
　　濾料的失效可能源于它的破損和堵塞，二者都受濾料本身和使用條件等因素的影響。
　　利用故障樹分析（FTA）可查出導致袋式除塵器用濾料損傷的基本原因。將故障樹改為成功（濾料不失效）樹（圖9、10），進行成功樹分析﹝STA-Success Tree Analyses﹞，求出小徑集MPS（Minima Path Sets），便可制定出防止濾料損傷和堵塞措施方案（見表4、表5）。
　　表4 防止袋式除塵器用濾料損傷的基本措施
　　頂上事件直接事件中間事件基本事件
　　防止袋式除塵器用濾料損傷措施概述
　　a a1 X1 選用具有耐沖刷和耐摩擦的濾料
6 脈沖噴吹氣流應嚴格對準濾袋凈氣出口中心
　　a11 7 濾袋箱體嚴密，不得有孔洞和裂縫。防止漏風形成的高速氣流對濾袋的沖刷袋式除塵器入風應經過具有惰性粉塵分離和整流功能的柵板，形成均勻低速風流，以防止高速含塵氣流對濾袋的沖擊，同時還具有降低除塵器阻力的作用除塵器各箱體、各行濾袋所通過的風量應盡量均勻，防止過高過低
　　選用具有耐磨擦、碰撞等機械損傷的濾料
　　濾袋間及其與箱體壁板之間須保持≥50～100mm 的距離。以防互相摩擦、碰撞
　　濾袋尺寸準確，與骨架要妥善配合，縱向熱收縮率宜≤1%
　　濾袋與骨架安裝牢固，不得松動、搖晃
　　濾袋在包裝、存放、運輸過程中要防水、防熱；不得壓縮、沖擊和裸露在地面上拖拽X4 選用具有抗腐蝕功能的濾料
　　正確掌握煙塵的成分和溫度等理化特性，有針對性地采取防護措施
　　袋室內的煙塵溫度應高出煙氣酸露點10℃
袋式除塵器的箱體需妥善保溫，防止酸性氣體結露
　　應選用具有耐水解、氧化功能的濾料
　　保持充分、、穩定的燃燒，空氣系數α不得過大
　　宜間接降溫，不用大量摻風、灑水等能向煙氣中增加O2 和H2O 的措施
防止煙道漏風
　　選用具有耐高溫功能的濾料
　　確保鍋爐穩定燃燒、防止爆管、閥門關閉不當等造成高溫、漏水的事故
　　正確選用、安裝、維護、并定期調試監控儀表及控制裝置，以防止濾袋失效
建立安全通道并保持能在一般情況下的嚴密性和使用時的可靠性
　　XL1=X1·X2·X3·X4·X5 表明：濾料應具有：耐高溫、水解、氧化，抗腐蝕、沖刷和摩擦機械損傷等性能。
　　表5 防止袋式除塵器糊袋的基本措施
　　防止袋式除塵器 “糊袋”措施概述
　　選用具有拒水拒油功能的濾料
　　預涂粉塵形成濾料的保護層
　　濾袋室內的煙塵溫度應高出煙氣酸露點10℃
　　袋式除塵器的箱體需妥善保溫，防止酸性氣體結露。
　　正確掌握煙塵的 O2、SO2、H2O…成分和溫度等理化特性，有針對性地采取防護措施
　　在有效保護措施下噴油
　　正確掌握粉塵性質，過濾粘性粉塵時采取噴粉等有效的防護措施
　　正確掌握粉塵性質，水解性粉塵時采取噴粉等有效的防護措施
　　選用粉塵剝離性高的濾料
　　選用清灰技術及可靠器械與控制系統
　　為清灰提供足夠能量的動力（如脈沖清灰所需壓氣的壓力、反吹風機的風壓）
　　通過調試制訂符合粉塵性質和煙塵特點的清灰周期并根據使用情況隨時進行調整
　　通過調試制訂符合粉塵性質和煙塵特點的清灰強度（如脈沖噴吹清灰時的脈沖寬度、反吹清灰的持續時間）并根據使用情況隨時進行調整
　　XL2=X2·X3 表明：應選用具有拒油、拒水和剝離率高的的濾料，如經拒油、拒水處理的高密面層濾料或覆膜濾料。

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