淺析布袋除塵器濾袋失效原因及防范措施

1、淺析布袋除塵器濾袋失效原因及防范措施摘要：川維廠老區(qū)鍋爐5#、9#爐使用電袋復合除塵器中的布袋除塵器先后發(fā)生濾袋破損問題，通過對布袋除塵器存在的問題進行剖析，結合濾袋自身性能特點，分析總結得出濾袋失效破損的原因，對布袋除塵器進行完善改進，調整符合濾袋運行工況的最佳運行參數，最大限度地延長濾袋使用壽命，減少運行成本，降低安全風險，同時也為新區(qū)鍋爐除塵器的運行積累寶貴經驗，確保煙塵穩(wěn)定達標排放和鍋爐安穩(wěn)長生產。關鍵詞：布袋除塵器，濾袋破損，失效原因，防范措施 1、情況概述川維廠鍋爐車間于2009年10月2009年12月完成老區(qū)鍋爐5#、9#爐煙氣脫硫項目改造，同時把原來三電場的靜電除塵器配套改造為

2、一電場二布袋的電袋復合除塵器。下面表1對5#、9#爐布袋除塵器具體參數進行說明。表1 5#、9#爐布袋除塵器部分參數參數5#爐9#爐備注原來除塵形式三電場靜電除塵三電場靜電除塵改造后除塵形式一電場二布袋復合式一電場二布袋復合式布袋布置形式二布袋前后并聯(lián)、左右兩區(qū)二布袋前后并聯(lián)、左右兩區(qū)布袋形式脈沖反吹布袋除塵器脈沖反吹布袋除塵器濾袋型號160×8500160×8500濾袋籠骨三節(jié)內骨架（有機硅噴涂）三節(jié)內骨架（有機硅噴涂）濾袋材質50%PPS+50%P84 纖維/PPS基布50%PPS+50%P84 纖維/PPS基布濾袋數量16721760脈沖噴吹口數16721760噴吹介

3、質壓縮空氣壓縮空氣改造投運時間2009年10月2009年12月煙溫均值（左右）110/120135/165煙氣氧量(%) 5959正常運行非異常經過一年多的運行，9#、5#爐布袋除塵器分別于2011年5月和2012年1月出現(xiàn)大面積濾袋破損失效現(xiàn)象。9#、5#爐布袋除塵器濾袋顏色全部由原來的淺黃色變?yōu)辄S褐色，特別是濾袋內側更是偏于黑色。濾袋破損的部位是離袋口1米處，裂口長達1米多，內表面硬化、易脆，外表面積聚很多板塊灰垢（如圖1所示）。分別對9#、5#爐布袋除塵器濾袋進行整體更換，把濾袋材質更換為50%PPS+50%PTFE纖維/PTFE基布。 （a） （b）圖1 （a）（b）5#、9#爐濾袋破

4、損失效情況2、布袋除塵簡介2.1布袋除塵原理布袋除塵器也稱為袋式除塵器，是一種干式高效除塵器，它利用纖維編制物制作的袋式過濾元件來捕集含塵氣體中固體顆粒物。其作用原理是塵粒在繞過濾布纖維時因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細微的塵粒(粒徑為1m或更小)則受氣體分子沖擊(布朗運動)不斷改變著運動方向，由于纖維間的空隙小于氣體分子布朗運動的自由路徑，塵粒便與纖維碰撞接觸而被分離出來。其工作過程與濾料的編織方法、纖維的密度及粉塵的擴散、慣性、遮擋、重力和靜電作用等因素有關1。我廠5#、9#爐布袋除塵器采用的是脈沖反吹式除塵器，其原理如圖1所示2。圖2 脈沖反吹式布袋除塵器工作原理2.2濾料特性濾料（袋

5、）是袋式除塵器的核心部件，其優(yōu)劣直接關系到除塵器性能的好壞。隨著袋式除塵器技術的迅速發(fā)展，對濾料的選擇也提出了更高的性能要求。目前，濾袋濾料材質使用比較廣泛，在無其它化學成分影響時150以下的纖維為常溫纖維，主要包括聚酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚丙烯腈（AC/DT）等；無其它化學成分影響時長期耐溫高于150的纖維為高溫纖維，包括芳綸（Aramid）、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(P84)、聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃纖維（GL）3。下面表2對幾種濾料特性進行對比4。表2 幾種濾料特性對比聚丙烯PP聚丙烯腈AC/DT聚酯PET聚苯硫醚PPS芳綸Aramid聚酰亞胺P-84玻璃纖維GF聚四氟乙

6、烯PTFE連續(xù)運行溫度90125132190204240260240瞬間耐溫100140150200220260280280耐磨性極佳好極佳好好好一般極佳耐水解性極佳很好差極佳好好極佳極佳耐堿性極佳一般好極佳好一般一般極佳耐有機酸極佳極佳一般極佳一般很好很好極佳耐礦物酸極佳很好一般極佳一般很好很好極佳抗氧化性（15%）好好好差一般很好極佳極佳3、濾袋破損失效分析布袋除塵器濾袋失效實際上是在物理和化學綜合作用下長期所導致的結果。濾袋失效的因素有很多，總體來看，可以大致分為機械磨損、化學腐蝕、高溫塑化、濾袋堵塞等原因。我們以5#、9#爐布袋除塵器為例，進行簡單的實際分析。3.1機械磨損我廠5#、9

7、#爐除塵器濾料使用的是50%PPS+50%P84纖維/PPS基布，是一種復合化學纖維，如果受到機械摩擦和沖刷便容易產生磨損破壞而破壞。3.1.1濾袋與濾袋籠骨摩擦導致破壞濾袋籠骨材質為20#鋼，表層進行防腐蝕處理有機硅噴涂。當骨架受到煙氣酸腐蝕和濾袋的反復摩擦，表層有機硅脫落，腐蝕后生銹帶有毛刺，在濾袋反噴吹時與濾袋發(fā)生摩擦，導致濾袋破損。5#、9#爐骨架有機硅層均被腐蝕，如圖3所示。 （a） （b）圖3 （a）（b）5#、9#爐籠骨骨架有機硅脫落生銹3.1.2濾袋間相互擠壓變形被沖刷在濾袋安裝時，如果除塵器內部的花板水平度偏差大，則導致濾袋之間的間距不夠，相互間發(fā)生擠壓、摩擦，致使濾袋籠骨變

8、形，濾袋彎曲。當濾袋進行反噴吹時，噴吹氣流以0.4MPa的壓力直接沖擊在彎曲部位，直接沖刷濾袋內壁，在不斷沖刷、擠壓、擴展、收縮等多重作用下，濾袋強度降低、壽命下降，直至出現(xiàn)濾袋破損。5#、9#爐濾袋均有不同程度的彎曲變形，特別是在第三節(jié)骨架變形尤為嚴重。3.1.3反噴吹氣流直接沖刷在濾袋安裝時，反噴吹口應該安裝在濾袋中心軸上，便于氣流到達袋底能夠順利清灰。但是，當反噴吹口位置安裝不當時，反噴吹氣流將直接沖刷袋壁，使濾袋發(fā)生破損。由此因素發(fā)生破損的濾袋5#、9#爐均有發(fā)生，如圖4。 圖4 濾袋袋壁直接被沖刷破損3.2化學腐蝕鍋爐的煙氣中還有大量腐蝕性氣體，如氮氧化物（NOX）、二氧化硫（SO2

9、）、三氧化硫（SO3）等氣體。煙氣中含有燃燒后的部分氧氣在電場作用下生成臭氧，也會促進酸性氣體的生成，促進化學腐蝕影響使用壽命。3.2.1煙氣腐蝕性氣體腐蝕濾袋5#、9#爐燃燒的是高硫煤，因此煙氣中含有大量的SO2、SO3、NO2等腐蝕性氣體。如果排煙溫度在進入除塵器后降低到酸露點時，生成的H2SO3、H2SO4、HNO3等酸性氣體對濾袋和濾袋籠骨產生腐蝕，使得濾袋壽命下降5。特別是在鍋爐開停機過程中，除塵器內部溫度不是很高時，溫差變化大，煙氣由于酸露點產生的酸腐蝕尤為嚴重。在20092011間9#鍋爐停爐6次，5#鍋爐停爐12次，這直接導致濾袋壽命下降。3.2.2臭氧對濾料有影響煙氣中含有富

10、足的氧氣，當氧氣經過靜電除塵電場時，受高壓電流的電暈電極作用，生成了臭氧，而臭氧極不穩(wěn)定，立即與煙氣中的一氧化氮（NO）、二氧化硫（SO2）發(fā)生化學反應，生成酸性氣體，在低溫情況下加劇對濾袋的腐蝕作用5。3O22O3 NO+O3NO2+O2SO2+O3SO3+O23.2.3水露點的影響煙氣中含有部分水蒸汽。如果進入除塵器的煙氣溫度較低，在濾袋進行反噴吹時，含有水分的冷空氣（壓縮空氣）進入除塵器，再次降低了煙氣溫度，接近了煙氣結露溫度使水蒸汽結露6。特別是異常情況下（鍋爐發(fā)生四管泄漏后），因生產需要而不能立即停運檢修時，大量水蒸汽進入除塵器，結露將更嚴重，直接腐蝕除塵器內部框架、濾袋籠骨，并且濾

11、袋受潮后，容易黏附粉塵，粉塵結塊板結在濾袋表面，影響除塵器運行。3.3高溫氧化鍋爐煙氣中是含有氧氣的，氧含量多少直接影響濾料壽命的長短。5#、9#爐除塵器濾料是PPS和P84的復合纖維。PPS的抗氧化能力是很差的，特別是當煙氣中氧含量超過10%以上時，連續(xù)運行溫度超過165,PPS很容易被氧化和分解。溫度對PPS濾料的影響主要集中在熱收縮和斷裂強力的兩個方面影響。圖5所示7可以看出PPS的壽命隨著溫度和氧量的增加而急劇下降。因此，在一定的工況下，選擇合適的濾料材料對濾袋的壽命起著至關的重要作用。圖5 PPS壽命與溫度、氧含量的關系參照9#爐破損的濾袋，發(fā)現(xiàn)該濾袋顏色發(fā)生改變，由原來的淺黃色變成

12、了黃褐色，部分濾袋顏色偏黑。原濾袋濾料質地柔軟，韌性十足，但是破袋手感發(fā)硬，用剪刀剪斷時發(fā)脆。這些均說明濾料已經被氧化。通過對破損濾袋強度分析，雖然經、緯向的斷裂強度沒有明顯變化，但是濾袋發(fā)硬、發(fā)脆，顏色改變，在反噴吹氣流頻繁作用下發(fā)生破裂。在20092011間，9#鍋爐下級空預器漏風就十分嚴重，致使煙氣中的氧含量急劇增加；而且9#爐的排煙溫度偏高，特別是右側連續(xù)煙溫達160左右，左側因空預器漏風連續(xù)溫度也有135左右，兩側瞬時煙溫可能會更高，會直接影響濾袋的壽命。而5#爐空預器漏風量不是很嚴重，煙氣溫度也只有115左右，這也就是9#爐濾袋壽命短于5#爐濾袋近一年。3.4濾袋糊袋糊袋是濾袋在長

13、期的運行或停運過程中, 在含濕度高或有油性物質與濾料發(fā)生接觸,灰塵在濾袋過濾面或濾料內部凝聚、黏附或板結且無法被在線清灰清除，造成運行阻力大幅升高的現(xiàn)象。運行中由于細灰顆粒嵌入濾袋深處，使得濾袋的透氣性受到影響。隨著運行時間增長，細灰顆粒嵌入濾袋的數量不斷增加，濾袋的壓差不斷升高，清灰頻率增加，到后期清灰已失去作用，壓差基本保持不變，濾袋壽命也就終結了4。2009年2011年，9#鍋爐多次發(fā)生四管泄漏，但是又因生產需要而不能立即停運檢修，致使大量水蒸汽進入除塵器，煙氣溫度下降，達到煙氣露點結露，使得粉塵板結結塊，黏附在濾袋表面，使濾袋上的空隙率降低，從而降低濾袋的透氣性，使得濾袋內外壓差高居不

14、下。5#爐因排煙溫度不高，接近露點溫度，也發(fā)生了糊袋，壓差也達2200Pa以上。因發(fā)生糊袋后只能通過降負荷運行、提升排煙溫度和不斷在線反復噴吹濾袋的方法維持運行，因此也使得濾袋壽命降低。3.5運行方式不當3.5.1反噴吹氣流壓力波動大難調整我廠使用的是脈沖反吹式布袋除塵器，使用的反噴吹氣流是壓縮空氣。設計噴吹壓力為0.30.4MPa。但是壓縮空氣管線較長、使用用戶多致使氣源壓力波動大，有時低壓至0.2 MPa，有時超壓至0.6 MPa以上，因此難以維持氣源的穩(wěn)定。當氣源壓力超壓時，勢必會對濾袋壽命有影響。3.5.2氣源溫度低、水分高用于反噴吹的壓縮空氣的溫度為常溫，并且含有大量的水分。雖然在管

15、線上安裝有幾級油水分離器，但是由于對油水分離器排水排污不及時，水分含量仍然很高。在進行反噴吹時，含水分的冷空氣進入濾袋，降低煙氣溫度的同時也使濾袋受潮產生糊袋。3.5.3設定噴吹壓差值不合理 濾袋的反噴吹分為自動噴吹和手動噴吹。自動噴吹是根據濾袋內外壓差大小自動噴吹清灰。如果設定值過低時，濾袋上沒有足夠積灰而實施噴吹，既浪費了噴吹氣源，又增加了濾袋的噴吹次數，致使頻繁噴吹濾袋降低了使用壽命。如果設定值過高時，濾袋內外壓差過大，有影響濾袋的透氣性能和鍋爐安全運行。4、防范措施4.1根據鍋爐的實際工礦環(huán)境選擇合適的濾袋濾料9#爐除塵器排煙溫度較高，煙氣氧含量也偏高，而PPS的抗氧化能力很差，對于5

16、0%PPS+50%P84纖維/PPS基布的濾袋不在適合此種工況環(huán)境，必須選擇抗氧化能力很好的材料。5#爐排煙溫度比較低，要求濾袋防水性能和抗腐蝕性能都很好。PTFE是極端疏水的，防水性能很好，水是無法滲透過PTF形成的薄膜，并且PTFE對任何化學品具有極好的抗腐蝕性能。因此，針對9#、5#爐的工況環(huán)境，選擇了除塵器濾袋濾料的組分為是50%PPS+50%PTFE纖維/PTFE基布。4.2濾料的表面處理與化學后處理至關重要44.2.1纖維熱定型化學纖維在受熱的狀態(tài)下會產生應力，纖維與纖維之間也會產生應力。熱定型的作用就是在受熱的狀態(tài)下預先消除其應力，讓濾料在低于熱定型溫度下使用時，不再產生應力或盡

17、可能少地產生應力，以保證濾袋尺寸的穩(wěn)定性，確保濾料在纖維允許的使用溫度內收縮率1%。4.2.2燒毛處理通過燒毛處理一方面可以增強粉塵的剝離性能；另一方面可以避免纖維從濾料表面脫落而污染過濾物質。此外，燒毛處理的濾料對于親散性粉塵的攔截能力比單純做軋光處理的濾料強。4.2.3熱軋?zhí)幚戆牙w維在熱軋機的滾筒上承受高溫與壓力雙重作用，促使表層的纖維熔化和聚集使表面光滑。這種處理使濾料具有較好的粉塵剝離表面。4.2.4 PTFE浸漬PTFE浸漬是將濾料浸漬在以PTFE乳液為主的組合溶液中，再進行烘干、燒結。此溶液含有燒結溫度不同的各種有機硅，經處理的濾料每根纖維表面有一層薄膜，用來提高濾料耐高溫、耐酸堿

18、、耐氧化、耐水解等性能。4.2.5防水處理防水處理是使所有纖維都吸收了一定的防水助劑，然后在一定溫度下烘干，最后在更高的溫度下焙烘。這樣就保證了織物在反復清灰甚至水洗之后仍能保持很好的防油防水性能。4.3 減少濾袋之間摩擦和擠壓濾袋與濾袋之間的間距由除塵器內部的花板孔距決定。因此，設計制造時必須嚴格按照設計規(guī)范設計花板孔間距，并且在加工過程中間距誤差不得大于±1mm8。這樣可以避免因花板間距不足而產生摩擦。另外，濾袋籠骨嚴格保持豎直向下，不得彎曲變形，對彎曲的籠骨必須實施更換。如果籠骨變形，將直接導致濾袋相互擠壓，最終影響自身及其四周濾袋的壽命。嚴格控制反噴吹時的氣流壓力，防止氣流超

19、壓引起濾袋振動過大而擠壓四周其他濾袋。4.4確保反噴吹噴口位置不偏移反噴吹管的噴吹位置十分重要，必須保證噴吹位置在濾袋的中心軸上。這樣既能夠使反噴吹氣流能夠達到袋底順利清灰，又能夠避免因位置偏移直接沖刷袋壁引起沖刷損壞。因此，在安裝過程中，必須嚴把安裝質量關，嚴格控制偏差應控制在±1mm之內9。在日常運行過程中，經常發(fā)生噴吹管被吹脫現(xiàn)象，必須對各噴吹位置進行校正后再重新安裝，確保每個噴口位置不改變。同時，時常檢查噴口是否被沖刷磨損，對已經磨損的噴口實施整體更換，保證濾袋正常使用。4.5確保濾袋籠骨安全可靠4.5.1濾袋與籠骨配合盡量適度濾袋與籠骨之間有一定的間隙。運行過程中，濾袋在引

20、風機負壓作用下收縮在籠骨上；當濾袋清灰時，反噴吹氣流迅速進入濾袋，使濾袋膨脹與籠骨分離，如圖2所示的B-B和A-A。濾袋運行就是在不斷地收縮和膨脹過程。因此，濾袋與籠骨之間不能太松也不能太緊，必須保證一定的間隙，這在袋籠大批制造以前就必須與濾袋進行適配。4.5.2濾袋籠骨能夠耐腐防摩擦我廠鍋爐燃燒的煤種是高硫煤，除塵器又布置在煙氣脫硫裝置前部，濾袋籠骨直接與煙氣中的腐蝕性氣體接觸，極易被腐蝕。目前，采取的措施是對籠骨使用有機硅表層噴涂。此種措施雖然有一定的防腐蝕效果，但是不是很明顯且不耐摩擦，有機硅層容易脫落?；\骨骨架表面必須光滑無毛刺，避免劃傷濾袋。因此，必須選擇較好耐腐蝕防摩擦防脫落的籠骨

21、骨架。4.5.3確保籠骨連接完好 每條濾袋由三節(jié)籠骨骨架連接而成，每節(jié)由連接卡子連接起來。如果連接不好，連接卡子沒有到位，很容易發(fā)生骨架第三節(jié)或者第二、三節(jié)一起脫落，致使濾袋承受骨架的重量，使得濾袋慢慢變長，纖維間的組織間隙發(fā)生改變，使濾袋壽命減低。我廠使用的籠骨因安裝不到位就經常發(fā)生脫節(jié)現(xiàn)象，一些濾袋明顯變長（伸長2030cm）。因此，確保骨架每節(jié)的連接在安裝時必須正確無誤。4.6 控制煙氣溫度在合適范圍4.6.1保證煙氣溫度在露點溫度以上。 在運行工況允許的情況下，盡量適當提高煙氣排煙溫度，把煙氣溫度控制在露點溫度高10范圍內，避免煙氣的酸腐蝕。4.6.2避免煙氣溫度過高煙氣溫度過高或者發(fā)

22、生尾部煙道燃燒有火星等情況都會影響濾袋，雖然使用的濾料組分抗高溫能力都較好。但是，從安全的角度考慮，必須禁止煙氣超溫和煙氣帶有火星。9#爐的排煙溫度很高，有時連續(xù)運行煙氣溫度有時高達180，因此必須嚴格控制煙溫。4.7 嚴控水蒸汽進入除塵器煙氣中的水蒸汽不可避免，關鍵是控制水蒸氣含量的增加。特別是在鍋爐四管泄漏時，在條件允許情況下，盡量立即停運實施檢修，減少水蒸氣的大量進入。另外，除塵器本體的嚴密性也十分重要。5#爐除塵器頂部曾發(fā)生漏水現(xiàn)象，特別是在下暴雨時大量雨水進入除塵器內部，也造成了內部的腐蝕和濾袋糊袋。4.8嚴控煙氣含氧量超標煙氣中的氧含量對濾料的影響很大，特別是在高溫環(huán)境下影響更甚。

23、一般情況下，煙氣中的含氧量基本維持在57%。如果空氣預熱器漏風的話，氧含量可能增至15%左右。另外，進入除塵器的尾部煙道和除塵器本體也存在漏風，這也導致除塵器內部氧量增加。因此，在正常運行情況下控制煙氣氧含量，當空氣預熱器漏風后應立即采取措施防止漏風，并且還應加強除塵器和煙道的嚴密性。4.9減少頻繁的開停機次數鍋爐因設備故障和生產經營等原因頻繁發(fā)生非計劃開停車，除塵器也頻繁啟停。在啟停過程中濾袋的工作環(huán)境十分惡劣，溫差比較大，煙氣酸腐蝕和濾袋受潮都很嚴重，特別是在冬季，嚴重影響濾袋透氣性和使用壽命。4.10嚴控反噴吹氣流質量 反噴吹氣流是直接與濾袋接觸，因此必須保證氣流的質量。首先，必須保證反噴吹氣流的壓力不超壓，超壓將直接吹破濾袋。5#、9#爐設計噴吹壓力為0.30.4MPa。為了穩(wěn)定氣壓，我們采取了專用的氣源管線保證持續(xù)供應；還在儲氣罐后管線上增設自力式調壓閥，自動調節(jié)壓力在設計壓力范圍內。其次，在日常運行過程中，加強對氣源管線上油水分離器的排污、排水工作，使干燥的純凈的氣源進入噴吹氣