燃煤電廠過濾材料選型思索

修鴻棟

摘要：目前燃煤電廠在除塵方面大多采用電袋復合除塵器或袋式除塵器，其核心是過濾材料。文章對燃燒電廠不同的工況條件如何選擇適合實際運用的除塵濾袋進行了分析，并從安全性、排放精度、節能等方面闡明了正確選擇濾料所帶來的經濟效益、社會效益、環境效益。

關鍵詞：電袋復合除塵器；袋式除塵器；過濾材料；燃煤廠；節能環保 文獻標識碼：A

中圖分類號：X701 文章編號：1009-2374（2017）11-0135-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.069

1 概述

在燃燒電廠，應環保要求的提升，脫硝系統、除塵系統、脫硫系統全面配套。目前燃煤電廠在除塵方面越來越多采用電袋復合除塵器或是袋式除塵器，核心是過濾材料。

目前燃煤電廠用過濾材料品種很多，主要有PPS、PTFE、P84、玻纖、高硅氧等材料，從織造工藝分有針刺氈和機織布。近年來，我國在濾料工業的發展突飛猛進，后處理工藝和織造技術有長足的發展。但在實際運用中，燃燒電廠由于對工況了解不足，對濾料選擇有偏差，導致濾袋壽命短、排放精度低不達標、維護費用大等。本文針對各種濾料特性及實際燃煤電廠特性做些簡單分析，希望對濾料正確選擇應用有所幫助。

2 燃煤電廠濾袋使用現狀

第一，濾袋使用壽命圖表。基本上濾袋使用壽命為4年，部分使用壽命能達到6年及以上，特殊情況下1年半即失效（如濾袋選擇不合適情況）。

第二，排放精度。經調查龍凈環保電袋除塵器和袋式除塵器執行179個項目，根據第三方的測試統計，按排放等級劃分如下：

以上是對龍凈環保179臺套電袋和袋式除塵設備進行排放數據統計，其中達到超凈排放的17臺套，由于早期環保標準較低，大多數按20mg/Nm3標準設計生產，加上一些欠發達地區環保標準為30mg/Nm3，極個別超出30mg/Nm3標準，有些是工況條件極差、維護不當造成。數據顯示，電袋復合除塵器在選擇合適濾袋條件下，要達到50355標準，實現超凈粉塵排放。

第三，節能方面，主要體現在運行阻力。電袋除塵器的運行阻力在同比設計條件下，要比袋式除塵器低很多，過濾風速電袋除塵器一般為1.2～1.4m/min，運行阻力為800～1200Pa；純袋式除塵器過濾風速一般為0.8～1.0m/min，運行阻力為1500～2500Pa。

3 燃燒電廠常用的幾種濾料特性和處理工藝

3.1 按織造工藝分類

我國目前主要有兩類機織布和針刺氈。機織工藝主要通過拉絲、膨化、紡紗、整經、過捻、機織、后處理酸洗防腐、浸澤、覆膜等幾十種工序。針刺氈主要是在一層基布上，通過梳棉、針剌、熱收縮、燒毛、扎光，后處理浸澤等工藝。

3.2 燃燒電廠主要用濾料按材質分類

3.2.1 聚苯硫醚（PPS）：比重1.38g/cm3，熔點285℃，斷裂強度5g/d，極限氧指數34。是結晶性高性能熱塑工程塑料，具有耐熱、耐化學性、阻燃性等諸多特性。適合在190℃的溫度條件下使用，建議長時使用160℃以內；在煤要求含硫量小于3.5%，SO2含量2600mg/Nm3下使用；氧化性較差，要求在14%或小于600mg/Nm3的含氧量下使用，溫度越高受氧化影響越強。

3.2.2 聚四氟乙烯（Teflon或PTFE），俗稱“塑料王”，密度：2.1～2.3g/cm3，熔點：327℃，是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物，具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力。聚四氟乙烯在-196℃～260℃的較大溫度范圍內均保持優良的力學性能，能長時間使用工作溫度達250℃。對大多數化學藥品和溶劑，表現出惰性、能耐強酸強堿、水和各種有機溶劑，有塑料中最佳的老化壽命；是固體材料中摩擦系數最低者，是固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質，由于這種自滑性對純PTFE針刺氈加工難度較大。利用PTFE高分子材料做成的膜，具有表層過濾性能、易清灰、低阻力、抗結露的特性。

3.2.3 聚酰亞胺（P84）：比重1.4g/cm3，呈不規則的三葉狀，可提高過濾截面積89%，耐溫性能好，達260℃下可連續使用；有一定水解性，建議在水含量小于35%Vol下使用。有一定抗氧化性，建議在O2含量小于16%或小于600mg/Nm3下使用；對SOX建議在含量小于700mg/Nm3下使用，建議在脫硫后使用。

3.2.4 玻璃纖維及高硅氧材料：主要成分是SiO2，比重2.54g/cm3，熔點達1300℃～1600℃，抗拉強度160～275kg/mm2，目前加工工藝可達2.8～4?m，玻纖突出優點就是耐高溫，長期使用于280℃，最高可達350℃；尺寸穩定性好，在280℃高溫下，收縮率保持為0；抗拉強度高，達到3000N/25mm，強度是其他化學纖濾料的3倍以上；除了HF外具有極高的耐強酸強堿抗腐蝕性能，適合于高硫煤環境。目前加工藝提升，拉絲水平到達2.8～4?m，形成超細纖維，從而耐折性能提高近20倍，加上后處理工藝形成的高硅氧纖維材料，增加酸洗工藝，去除玻璃纖維中非金屬氧化物成分，如Na2O、BO等，再通過二次燃燒改善纖維結構，全面提升強度，達到超高抗化學腐蝕性能，適用在工況條件極差的環境下，在一般鍋爐環境下有較長的使用壽命，更具經濟性。

4 過濾技術的提升

4.1 深層過濾

普通針刺氈的表面在高溫下軋光，在其表面有15%～30%被熱熔而堵塞，表面的孔徑在100?m左右，無法達到表面膜過濾的目的，多數粉塵會深入到濾袋孔隙內部。

4.2 表層過濾

普通針刺氈經過改良，在迎塵面采面超細纖維，凈氣面多采用普通細度纖維制成。在上下縱橫的幾根纖維交叉形成的縫隙稱之為空洞，在過濾粉塵時仍須將空洞填滿，并形成過濾粉餅層后才能有效過濾，相比普通纖維，孔隙較小，攔截粉塵效率會更高。

4.3 表面過濾

采用PTFE膜過濾技術，一般可達到2～3?m的微孔結構，表面無直通孔，粉塵不能通過膜進入到濾袋內部基材中，只有氣體可以通過，將粉塵截留在表面的過濾方式稱為表面過濾。這樣濾袋PTFE膜具有很好的不粘性，粉塵層不像傳統濾料形成較厚的粉餅層，達到一定厚度會自然脫落，從而基本能保持啟始壓差狀態，保持較低水平，具有很好的節能降阻效果，對目前脫硝工況有較好的抗結露效果。

5 濾料選擇原則

5.1 安全性原則

主要考慮工況條件下的溫度因素和化學腐蝕因素，這兩點直接影響使用壽命或造成濾袋的破損。曾經有個別電廠選用PPS主要成分的濾袋，因預熱或低溫省煤器故障，除塵器入口煙溫達到200℃～300℃，瞬間將除塵濾袋燒毀損壞。在中國的西南地區、印度等地，煤中的含硫量達到6%經上，煙氣中的SOX含量超5000mg/Nm3下使用，這種情況下使用PPS為主材濾料往往在短時間內破袋。對于一些老舊的供熱鍋爐，排煙溫度大夏天可能長期運行在170℃以上，對濾料選擇也要慎重考慮。

5.2 排放達標原則

當前環保壓力日益增大，我國加快了環境治理步伐，國家環境保護部2011年7月發布新的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011），各大發電集團積極響應新的國家環保政策，積極承擔社會責任，為進一步大幅度削減燃煤電廠污染物排放總量，主動提出將燃煤電廠污染物排放標準向“燃氣輪機排放標準”看齊，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物三項排放限值分別為5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。各地根據各自的環保要求對除塵器進行改造，盡可能選用排放精度高的電袋復合除塵器，降低過濾風速，同時選擇高過濾性能濾料，達到超凈排放要求。

5.3 經濟效益原則

電除塵器阻力約為300Pa，超凈電袋復合除塵器約為300～1000Pa，常規電袋復合除塵器約為800～1200Pa，純袋式除塵器約為1200～2000Pa的運行阻力。從工況條件看影響運行阻力的因素主要有過濾風速的選擇、煙氣濕度影響、脫硝造成的氨逃逸影響、清灰機制和清灰氣源品質影響、濾料親水性和抗結露性能選擇。選擇好的除塵形式和選擇合適的除塵濾料，對節能降耗、控制運行成本、提高市場盈利能力、增強企業競爭力有重大意義。

能耗計算公式：

引風機由于阻力變化能耗公式=煙氣量×增加阻力÷3600÷0.85÷0.98（單位為W）

6 結語

濾袋作為袋式除塵器的心臟，是核心技術。濾袋的生產工藝已經得到日新月異的發展，新材料、新技術的運用，規模化的生產為我們提供了物美價廉的產品。但目前市場的技術宣傳存在斷層，如何選擇適合自己工況條件濾料，保持長期的低排放、低阻力、長壽命，濾料的選擇得當和正確使用將能起到意想不到的經濟效益、社會效益和環境效益。我們只有一個地球，愿我們的未來有個美好的藍天。

參考文獻

[1] 張殿印，王純.濾袋的材質與制作的研究[J].除塵器手冊，2007，（9）.

[2] 王小兵，嚴榮樓.過濾材料用各種纖維的特性及其應用[A].袋式除塵技術文集[C].2004.

（責任編輯：王 波）