布袋除尘器滤袋材质问题及使用寿命

　　《火力发电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011)于2012-01-01执行，其中对新建电厂烟尘排放的限值由原来的50mg/Nm3调整为30mg/Nm3。此外，随着近年来我国环保形势日益严峻，越来越多的火力发电厂建设伊始即以低于5mg/Nm3作为建设标准。烟尘排放浓度限值的不断降低促使绝大多数火力发电企业采用“布袋除尘器+湿式静电除尘器”作为主要的减排方式。据统计，在除尘设备总造价中，滤袋成本占40%，而滤袋的更换更达到了布袋除尘器日常检修费用的85%以上，因此，如何延长滤袋的使用寿命，从而降低电厂运行成本是众多电厂共同关心的问题。本文以大唐清苑热电厂为例，对燃用中硫煤电厂除尘器滤袋材质的选择进行分析，以期从滤袋材质选择层面尽量延长滤袋使用寿命，达到在减排的同时降低运行费用的目的。
袋式除尘器是依据滤料固有的物理过滤特性以及附着在滤料表面粉尘层的过滤性来截留烟气中具有颗粒度的粉。它依赖于滤料在厚度方向的纤维密度来决定过滤能力，成为深层过滤技术。滤料是布袋除尘器中关键、易损和昂贵的部件，是影响投资、运行成本的主项。滤料的选择关系到除尘器能否长期、、地使用。因此，滤料应根据生产实际情况以及布袋除尘器的工作要求选择。
按照《我国煤中硫份等级划分标准》划分，中硫煤系指硫分在1%}2%的燃煤(其中，1%~1.5%称“低中硫煤”)。当锅炉燃用较高硫份燃煤时，烟气中硫氧　化物、氮氧　化物浓度很高，烟气中酸性气体的腐蚀会造成滤料的损坏，使滤袋寿命缩短。大唐清苑热电厂地处保定市清苑县，装机规模为2X300MW选用上海锅炉厂生产的亚临界1025t/h中间再热自然循环锅炉，每台锅炉配2台低压脉冲旋转喷吹布袋除尘器，除尘器效率大于等于99.93，出口烟尘浓度小于30mg/Nm3。
1布袋除尘器滤袋材质简述
用于袋式除尘器的滤料主要织物、非织造材料和复合材料。机织滤料作为传统的加工方式，因其生产成本低廉而在滤料市场上仍然占有一席之地;非织造材料由于其复杂的三维网络结构，在有限的材料空间内含有大量的微孔和弯曲通道，具有良好的过滤性能，是除尘滤袋的理性材料;复合材料通过覆膜、涂层/层合、原料差别化、工艺差别化等技术手段使材料的过滤性能优异，符合环保要求。
1.1PPS聚苯硫醚
PPS具有较佳的耐碱性和较好的耐酸性，但PPS的抗氧　化性能比较弱，在含氧量高或煤质含硫量较高的工况中均不适用。其耐温为160-180℃，可在160℃的温度下连续工作运行，瞬间可以承受190℃的高温。当运行温度超过190℃时，PPS的会急剧衰减;当被处理的烟气中氧（O2)含量超过8%时，PPS会被氧　化，即PPS大分子结构中的S和O结合，产生SOX，使原本PPS分子结构变化，不具有原本的耐酸、耐碱性能，从而失去，直接表现就是“破袋”。当烟尘含氧量超过巧%时，就不能使用该种滤料。
1.2芳香族聚酞胺合成纤维
此类纤维应用较多的主要是美塔斯纤维，其耐温204℃，瞬间可达240℃。但其耐酸性、抗水解性稍差，其主要应用于经脱硫的循环流化床锅炉或含硫的烟气过滤场合。
1.3聚四氟乙烯
PTFE，即聚四氟乙烯，具有优异的耐化学腐蚀性能，不受烟气腐蚀，可为滤料提供强有力的支架，延长滤料的使用寿命。PTFE可以在240℃的连续运行温度，在瞬间260℃的温度条件下，能耐全部pH值范围内的酸碱侵蚀。PTFE基布自润性较佳，不吸潮，能承受紫外线辐射。用非织造针刺法制作的聚四氟乙烯纤维滤袋可以使袋式除尘器达到非常好的除尘效果，无论脉冲除尘器烟气中粉尘的浓度有多高，除尘器出口烟气中的粉尘浓度均可降低到20-30mg/m3，它是抗水解、性强的化学纤维。
1.4P84纤维(聚酞亚胺)滤料
P84纤维滤料可在260℃以下连续使用，瞬时温度可达280℃。除此之外，P84纤维三叶形横截面形成了非常高的纤维表面积系数，与圆形或豆形截面纤维相比，具有较大的比表面积，增大了捕集尘粒的机会，而且P84纤维的截面形态使得粉尘大部分被集中到滤料的表面，很难渗透到滤料的内部堵塞孔隙，降低运行阻力。
1.5玻璃纤维
玻璃纤维可以在260℃(中碱)/280℃(无碱)的温度条件下长期工作。瞬间温度可达350℃。它具有突出的尺寸稳定性，拉伸断裂，性强，表面光滑，憎水透气，容易清灰，化学稳定性好，是环境保护行业的更新换代产品。但是它的缺点是耐折性差。
2大唐清苑电厂布袋除尘器滤料方案
大唐清苑电厂燃用煤质含硫量在1.67%-1.82%之间，属中硫煤，烟气中较高的sox含量提升了酸露　点温度，增加了烟气酸结露的风险。同时，该工程属于供热机组，机组负荷变化较为较大，可能出现频繁起停炉的现象，造成滤袋多次穿越酸露　点，使滤袋酸腐蚀破坏，滤袋过早失效。如果机组在正常运行中发生大量破袋现象，更换滤袋不仅将增加检修维护费用，还为满足环保要求将迫使机组非计划停运，影响发电量和供热量。因此，滤袋材质的选择正确与否将直接影响机组运行的性。根据本工程煤质及烟气情况，初步拟定了滤料的两个方案，即PPs纤维+PPs基布(表面PTFE浸渍)和PPS纤维+PTFE基布。以下就两方案的优缺点及经济性进行分析。
PPS纤维+PPS基布(表面PTFE浸渍)是PPS针刺毡后处理的一种工艺，是针刺好的PPS滤布在含有PTFE的乳液里浸渍后，再通过高温烘焙，使滤料表面形成一种含有PTFE材料的保护层，达到滤料具有的效果，并且能提高PPS滤料的抗氧　化性能，使滤料表面光滑，更容易清灰，从而延长滤料的使用寿命。
PPS纤维+PTFE基布由上下两层PPS针刺毡和中间一层PTFE基布组成，针刺毡60%靠基布提供，是寿命的重要体现，采用PTFE基布，滤袋整体衰减更慢(PPS基布衰减50%的情况下，PTFE基布衰减只有10%，抗化学腐蚀能力和耐瞬间高温的能力大幅提升，延长使用寿命。两种滤料方案的性能对比。
无论是PPS纤维+PPS基布方案，还是PPS纤维+PTFE基布，均具有良好的应用效果。方案二相对于方案一有以下优点:①PTFE具有优异的耐化学腐蚀性能，在运行温度范围内，能承受所有的化学腐蚀。PPS的抗氧　化性能比较弱，在含氧量高或煤质含硫量较高的工况中均不适用。PTFE基布不受烟气腐蚀，可为滤料提供强有力的支架，延长使用寿命，对煤种变化的适应性。②针刺毡60%靠基布提供，是寿命的重要体现，采用PTFE基布，滤袋整体衰减更慢。结合上述分析，考虑清苑电厂燃用中硫煤，烟气腐蚀性较强，且供热电厂的性质决定了机组负荷变动较大，因此本项目脱硫脱硝除尘器滤袋采用方案二:PPS纤维+PTFE基布可以提器滤袋的寿命，规避因机组简短时期运行工况变化大带来的不利因素，提高机组运行的性。