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                燃煤電廠袋式除塵濾料的失效與管理
                信息來源:長春凱希環保有限責任公司    發布時間:2019-09-18

                一、前言


                  若以2002年作為袋式除塵器在我國大型燃煤電廠的使用起點說起,袋式除塵在我國燃煤電廠的應用已達十余載,然而其使用情況卻并不普遍。在冶金行業、水泥行業早已普遍使用的袋式除塵器為什么沒能在電力行業得到廣泛的推廣使用呢?雖然其原因是多方面的,但是其中濾袋的破損是一個繞不開的癥結。多年來,為防止濾料在電力行業使用中的早期破損、提高濾袋的使用壽命,研究者做了大量工作,分析了影響濾袋壽命的各種因素,總結了燃煤電廠濾袋破損的重要原因,提出了防止濾袋破損的各種方法。現在大多數電廠濾袋使用時間已超過了3年,甚至達到5~6年。


                  濾袋破損的原因很多,但是歸納起來可以分為兩大類,即物理致因和化學致因。


                  二、濾袋物理致因破損


                  物理致因主要是力學(機械性)致因和熱致因。


                  力學(機械性)致因包括摩擦、含塵氣流沖刷、機械切割等。力學致因多為局部破損,可發生在袋口,袋底及其他部位。


                  濾袋袋口部位破損多在袋口向下400cm以內,破損多顯示為從內向外。這類破損開始是反吹清灰的壓縮空氣氣流偏離濾袋中心,直接沖刷濾袋內側造成的,在偏向一側的壓縮空氣不斷沖刷下,先是濾袋內側的面層被壓縮空氣吹落,隨后過濾面層被吹漏形成破洞。實驗表明在0.5MPa的空氣壓力噴吹作用下,大約3000次的噴吹,針刺氈即可被吹出漏洞。


                  3000次的噴吹,對一般正常工作的袋式除塵器一般大約一個月左右。一些除塵器使用半個月到一個月左右發現煙筒冒煙,仔細查看就會在除塵器凈氣側發現花板有灰。如果此時未能及時發現并更換濾袋,則在濾袋產生一個漏洞后,由于此處氣流短路,阻力為零,所以塵氣側大量含塵空氣由此處直接通過,鑒于此處氣流的流速很高,含塵氣流會直接沖刷洞口對面,形式更多的破洞和含塵煙氣入口,空洞不斷增多,最終會導致袋口呈環狀破壞。


                  與此同時,含塵氣流進通過漏洞到凈氣室后,由于空間擴大,流速大幅度降低,粉塵沉降到花板上,當粉塵堆積量超過粉塵自然堆積角后,粉塵就會滑落到濾袋中,這時會同時發生兩種作用,一是灌腸,同時袋底粉塵被噴吹壓縮空氣吹起,沖擊濾袋底部,致濾袋底部破損,二是壓縮空氣反吹時,會帶動花板上的粉塵一起沖擊濾袋。在高壓含塵氣流的沖刷下進一步加快濾袋袋口破損,即包括時間的縮短,也包括面積和部位的增多,有時可見袋口部位已成篩狀。


                  袋口此類破損主要的原因是噴吹短管歪斜、花板變形、濾袋安裝時沒有校直、壓縮空氣壓力過高等,也不乏噴吹管安裝粗糙、噴吹管歪斜不居中等現象,也有相當一部分除塵器生產廠的噴吹管由于工藝水平不佳,噴吹管出氣口位置不精準造成袋口的破損。


                  濾袋袋身的磨損,常見濾袋中部豎向條狀磨損痕跡,分幾種情況:


                  如果破損痕跡由內向外,破損在袋籠豎筋接觸處,多是袋籠豎筋脫焊或銹蝕,將濾袋磨斷或噴吹壓力過高、噴吹過于頻繁,使濾袋與袋籠接觸位置折疊斷裂造成破損。通過更換袋籠或調整噴吹可解決此類磨損問題。


                  如果破損痕跡由外向內,破損在袋籠豎筋接觸處。往往可見濾袋外部(相鄰濾袋或箱體構件)有與濾袋磨碰的痕跡。這類磨損是袋籠變形或濾袋直徑偏大,引起濾袋與濾袋、濾袋與除塵器箱體構件之間,在反吹過程中相互磨擦使其磨損。一般需更換袋籠,并保證安裝質量。袋式除塵器設計過程中,應避免濾袋間距及濾袋與箱體結構間的距離過小。


                  濾袋內側破損有時是因袋籠外徑和濾袋內徑相差過大,造成濾袋清灰和過濾切換時擺動幅度過大,濾袋內側與袋籠摩檫,造成濾袋內側磨損。袋籠與濾袋匹配是十分重要的。


                  濾袋下部磨損:濾袋下部外側磨損多見于濾袋底部300mm以內,磨損多在一側,下部最為嚴重,向上逐步減輕。局部縫紉線會被磨斷,沒有受到磨損的位置縫紉線強力良好。此類磨損多由于花板變形、孔間距過小、袋籠變形、濾袋過長等原因造成。個別有濾袋和除塵器箱壁磨擦破損的。此類破損需嚴格檢查花板水平度,且應使用制作精良的袋籠。濾袋下部內側磨損:多見于與袋籠底接觸位置,多是袋籠和袋籠底直徑相差太大,造成濾袋清灰和過濾時變換幅度過大,和袋籠磨擦破損,更換優質袋籠即可解決。


                  濾袋底部磨損:濾袋底部外側磨損:破損表面有明顯磨損痕跡,底部縫紉線、濾料基布被磨斷,嚴重時袋底破損或整體脫落。這類磨損是由于灰斗內料位過高,氣流揚起塵粒直接沖刷袋底,造成磨損。通過加大灰斗卸灰量、調整除塵器灰斗卸灰工作制度,避免粉塵堆積過高,可避免灰斗內形成渦流磨損濾袋。

                                                     


                  濾袋無論是有無機材料包括玻纖和玄武巖纖維,還是合成纖維,包括聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺、聚四氟乙烯等都有一定的適用溫度,既有適于長時使用的溫度,也有極限溫度。在長時使用溫度下,濾袋可以維持相當長的使用時間(壽命),一旦超過該溫度,纖維在熱作用下就會快速老化,甚至破壞。大型燃煤電廠袋除塵器濾袋因熱致損壞的現象有兩類情況,一類是煙氣溫度過高。通常,為提高燃煤鍋爐的熱效率,燃煤鍋爐空氣預熱器出口溫度一般都設計在140~150℃左右。目前燃煤電廠用過濾材料都能滿足在這個溫度下長期使用,即按普通要求使用30000小時。但是煙氣溫度超過這個溫度范圍,也多有發生,在大多數情況下,是由于過熱器和空預器壁管積灰,甚至積垢,嚴重了阻礙過熱器和空預器的換熱,導致煙溫升高。這種積灰或積垢大多是由于清灰不及時或清理不徹底所致。對于回轉式空預器,一旦發生卡澀,由于失去了換熱功能,煙氣溫度會升得很高,如果沒有及時采取得當措施,通常濾袋會燒毀。所以對于使用回轉式空預器的鍋爐,一定要有檢測空預器是否卡澀的設備,并有防止因空預器卡澀導致煙溫升高,燒毀濾袋的應急措施和設備,例如設備自動噴水降溫設備,設置自動摻冷風的進風閥門等。

                              

                 


                      另一類使濾料受過高溫度作用,造成破損失效的情況發生在除塵器灰斗。當灰斗積灰過高,甚至掩埋了濾袋底部,致使濾袋底部長時間受高熱炙烤,就會造成濾袋破損。灰斗積灰過高通常發生在輸灰系統故障時,也包括灰斗下灰閥失效、灰斗內的灰無法下落、或者灰斗積灰棚架不能下落。但是如果灰斗設有高位料位計,并料位計工作正常,這種狀況完全可以及時發現并處理,不會導致濾袋受損。但部分企業,為了節省費用,往往忽略了高位料位計的設置,也有的企業由于忽略了對料位計的定期校驗,造成料位計失效并且未及時發現處理,這些往往為灰斗高位積灰埋下隱患。


                  因熱導致濾料破損失效,通過加強運行管理,基本上是可以避免的,但是企業也尚需在采購濾袋環節加強管理,特別要防止濾料中混入常溫纖維。  三、濾袋化學致因破損


                  燃煤電廠濾料破損的第二類原因是化學致因?;瘜W致因是煙氣中的化學成分對濾料纖維產生腐蝕、水解、氧化等作用,使濾料纖維產生化學變化,而導致濾料(袋)破損?;瘜W致因是燃煤電廠濾料破損失效的重要方面。燃煤電廠煙氣中含有SOx、NOx、O2等,同時還含有溫度相當高的水蒸氣,在這些物質的作用下,濾料纖維不可避免會發生這種或那種的化學反應。當然。反應的強度視煙氣中所含物質的種類、溫度及濕度的狀況而異,這些反應會對濾料纖維造成強烈破壞,促使或加速濾料的老化,甚至導致濾料早期破損.


                  實踐表明,在對煙氣溫度條件監控得當的情況下,濾料的老化速度是比較慢的,不僅可滿足一個大修周期即30000小時的要求,甚至可以超過該限定值很多。國內多個機組濾袋運行時間達到5年以上,即可說明此問題。也就是說,在各種條件管控得當時,濾料本身老化速度是完全可以滿足燃煤電廠除塵的經濟性要求。


                  早年,袋除塵器進入大型電廠之初,燃煤電廠除塵器濾袋由化學致因,發生早期破損的情況多有發生。這主要是作為新生事物,無論是設計部門與電廠方、除塵器制造方、還是濾料(袋)生產廠,都處于探索階段。通過多年的摸索,無論是設計部門及電廠方,還是除塵器制造方及濾袋生產方都已積累了相當的經驗,基本上對在全國各不同地區、不同煤種、不同鍋爐形式及不同排放要求等基本環境及技術要求,就如何設計、選用、制造相適用的過濾材料,及如何使用、管理,都有了較豐富、充分的認識和理解。從除塵系統的設計、制造、安裝及運行管理,到濾料設計、制造、選用、檢測都積累了一定經驗,從而使得濾袋早期破損情況發生的情況大大減少。但是對燃煤電廠袋除塵器因化學致因使濾袋老化及破損的進一步認識和相應對策的提出和實施仍是今后一段長時間的重要課題。


                  某燃煤熱電廠袋除塵器2013年3月開始運行,2014年1月發現大面積漏袋。東北大學濾料檢測中心通過對現場觀察、測試,并對現場采樣的濾袋進行實驗室測試,經一系列工作后,發現濾袋損壞主要是煙氣腐蝕所致。濾袋強力測試如下表:

                                      


                  根據表中數據可知,無論經向還是緯向,其斷裂強力基本喪失殆盡,緯向斷裂伸長率大幅度降低,這表明濾料纖維的分子結構已經變化。


                  濾袋測試顯示PH值為5.64,呈較強的酸性,對除塵器煙氣進行測試,煙氣中硫氧化物含量達1247mg/m3。進一步了解到該除塵器運行初期進風溫度波動較大,有時溫度低到80~90℃。也就是說有時在遠低于酸露點的溫度下工作,所以濾袋受到了強烈的酸腐蝕作用,使得強力迅速降低,或者說濾料在酸露點上、下反復穿梭,往往進一步加快了濾料破損的過程,見照片。

                                       


                  根據對國內多臺袋除塵器的技術診斷,發現濾袋出現早期失效問題,特別是破損問題,往往不是單一原因,常常是多種問題并存。


                  四、濾料選用監控與失效處理。


                  袋除塵器的核心是濾袋,濾袋的效率關系到排放的高低,濾袋的阻力影響到系統的能耗,濾袋的壽命影響系統的可靠性,即無故障運行時間。


                  濾料的效率、阻力、壽命,即與濾料本身的性能、質量有直接關系,也與運行密不可分。只有對濾料本身的性能、質量及其運行進行有效、嚴密的掌控,才能充分提高袋除塵的技術性能與經濟性能。本文就一些電廠的做法予以介紹。


                  一、采購時,明確提出濾袋、濾料技術要求應達到國家標準GB/T 6719-2008袋式除塵器技術要求中有關濾料的要求。


                  濾料的制造是一個復雜的工藝過程,該過程的每一個細節都影響到產品的技術含量及產品質量。國內各濾料企業濾料生產的裝備水平、工藝水平、管理水平不盡相同,產品的水平也截然不同,產品的穩定性也時有變化。按照此條件可以將達不到國際要求的低水平產品拒之門外。


                  二、招標過程優選濾料生產廠。在招標過程中將投標的濾袋樣品送到專業的檢測機構進行檢測,將檢測結果作為評價技術標準是否入圍的基礎依據,確保優良產品得到高分而被選中;在中標企業將制作的濾袋運抵廠后,按抽樣方法,抽取適量濾袋,再次的抽檢,以檢驗濾料生產產品的質量穩定性和可靠性。這種程序本應是企業采購的基本程序,但往往被一些企業忽略,而因此一些企業蒙受了巨大損失。東北大學濾料檢測中心每年至少處理數十起涉及濾料質量糾紛的檢測,殊不知,如果在招標和采購中先行把握住產品質量這一關,會給日后增加多少經濟效益,會給日后的管理工作減少多少麻煩。


                  三、對運行濾袋運行定期監測、評估。其做法是濾袋運行后每年定期抽取1~2條濾袋,送到專業檢測機構,由其對濾袋做系列檢測,并通過系列檢測,對濾袋的現行狀態做出評估,提出相關建設性意見,提高袋除塵器的運行效果,并且對濾袋壽命做出預測。在這種意見指導下,企業可以有條不紊的安排生產計劃,提前做出更換濾袋的系列安排,減少或避免因濾袋失效臨時仃機造成的違規超排等一系列問題。無準備的臨時仃機換袋通常容易造成不能優選濾袋生產廠商,生產商由于臨時安排生產,容易產生質量問題,現場更換濾袋的操作常常會粗糙。這一系列的弊端往往會導致之后濾袋壽命大大降低,甚至有些企業每一、二個月就不得不仃機,檢查更換濾袋。


                  使用袋除塵器的企業,通過對濾袋的定期監測評估,可使相關人員盡快了解、掌握袋除塵中濾袋的特性及失效漸變的過程與規律,從而使袋除塵器系統科學地運行,達到節能減排的目的。


                  下表是某電廠濾袋使用二、三、四年后,濾袋的監測數據。

                                        



                  上述表明該電廠濾料經向變化很小,且使用4年后強力性能基本沒有下降。


                  濾料非正常失效處理。


                  所謂濾料非正常失效是指濾料在沒有達到預期壽命指標前,就發生失效。

                當發生這種情況時,多數用戶要求濾袋供應商予以部分甚至全部賠償,多數情況下,雙方往往更注意經濟層面上的東西,而忽略技術層面的工作。但常常由于忽略技術層面上的工作,不僅失效原因難以深層次挖掘,且導致這種糾紛難以得到科學、公正的合理解決。東北大學濾料檢測中心通過多年的除塵器失效檢測與評估總結以下幾點可供企業參考。


                  1企業在購進濾袋時應在所購濾袋中隨機抽取一至兩條濾袋,由供需雙方簽字封存,直至此次合同解除。此封存濾袋供日后發生非正常失效時,作為雙方向檢測機構提供檢測的初始濾料樣品。當然,濾料非正常失效時間若距初始工作時間較長(例如2年),這時的檢測數據有時會較初始狀態略有降低,這是由于濾料存在自然老化的現象。若保存不當還會加速這種自然老化,所以如前所述,最穩妥的是同時在所購濾袋中隨機抽取一條送檢測機構做全面檢測,并將所測結果雙方簽字存檔。


                  2.袋式除塵器一旦出現排放濃度增高,基本上表明有濾袋破損。發生這種情況,必須盡早將破損濾袋找出并更換,同時務必找出破損原因,防止之后濾袋發生大面積破損。


                  大多數用戶由于各種原因,沒有及降負荷,查找并更換破塤濾袋,之后就發生成片濾袋破損的情況,所謂一針不補,十針難縫。這主要是一旦有濾袋破損,就會發生如本文前面所述的情景,即大量粉塵沉積到花板上,并進而導致濾袋成片成片的破損,因此盡早發現濾袋破損并盡快更換是企業必須做到的,企業應當做到每個班次都認真觀察、發現問題及時處理。


                  如果濾袋發生破損,應當對除塵器及濾袋實時狀態予以全面記錄。當發現有一條乃至數條濾袋破損時,應按如下方法處置,否則和沒有進行處置幾乎是同樣的,處置方法如下。


                  在凈氣側逐室查看,如有濾袋破損,袋口花板上必有粉塵沉積。這時首先要用工業吸塵器將該室花板內粉塵全部清除,然后將破損濾袋以外的花板全部嚴密覆蓋。上述工作的目的是防止人員進入凈氣室抽取破損濾袋過程中,將凈氣室花板及破損濾袋外側上的粉塵掉落到其他濾袋中,或將袋內粉塵掉落到周邊濾袋中。當把所有破損濾袋及接近破損濾袋全部取出,并將凈氣室內掉落的粉塵全部清除后。需要將該室所有完好濾袋內的粉塵全部清除干凈。比較簡單的做法是用工業吸塵器通過一長吸管伸到袋內,從上到袋底抽吸,從而清除附于袋內,特別是袋底的粉塵。做完之后,再把破損濾袋補換上新濾袋,這個工作雖然費時費力,但能保證破損濾袋更換之后能長時間穩定工作。


                  目前,我國各企業基本上破袋后沒有按照上述程序操作,大多數是打開凈氣室,發現破袋,直接抽出,然后換新袋。其結果就是基本上不會出一個月就會再次發生更多濾袋破損,如此循環往復。


                  再一點就是原因分析,如果企業有能力,可以自行處置。如果涉及多方面問題,最好請具有經驗的專業機構檢測分析。為了使專業分析人員能完整真實了解濾袋破損時的狀態,應當全面完整的記錄破損相關信息。并取袋后將濾袋盡可能在完全保持原來狀態下,用塑料袋密封寄送到專業機構。很多單位將放置在外面多日,受日光暴曬,或風吹雨淋的濾袋再送到專業檢測機構分析,就很難取得科學準確的結果。


                  五、結束語


                  濾料(濾袋)是關乎燃煤電廠長期穩定工作的重中之重,本文僅就濾袋選用與監控管理方面的一些問題做一些介紹。因篇幅所限,其他相關問題待以后討論。應當說只有文中所述問題引起企業有關人員重視后,才能使袋除塵器在電力行業應用的愈來愈廣。


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