FE型电袋除尘器效率降低原因分析和对策

曹庆国

摘 要：分析了林州热电公司350MW机组电袋除尘器除尘效率降低原因。通过严格控制入炉煤硫分，加强脱硝装置、电袋除尘器的管理和改进滤袋材质等措施使电袋除尘器除尘器效率和可靠性大幅度提高，烟尘排放浓度小于30 mg/Nm3，符合排放标准。

关键词：电袋除尘 高硫煤 氨逃逸 措施

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-02

大唐林州热电有限责任公司2台350MW汽轮发电机组分别于2011年8月和11月投入运行，每台SG-1139/25.4-M4401型锅炉各配2台龙净环保公司设计制造的FE电袋复合式除尘器。电袋除尘器规格及设计参数见表1.

表1 电袋除尘器主要规格及设计参数

项目 数值

除尘效率（%） ≥99.90

有效断面积（m2） 271

最高烟尘排放浓度（mg/Nm3） 50

本体漏风率（%） <2

烟气流速（m/sec） 0.99

烟气停留时间（sec） 8.22

除尘器烟气量（m3/h） ≤2155092

室数/电场数 2/1

通道数个 52

电场的总有效长度（m） 4.275

阳极板型式及材质 BE型/SPCC

阳极板规格：（m×mm×mm） 13×475×1.5

单个电场阳极板块数 243

滤袋数量 7600

过滤面积（m2） 33092

滤袋规格（mm） Φ168×8250

滤袋材质 PPS+P84

滤袋允许连续正常使用温度℃ 160

投产初期电袋除尘器运行状况良好，实际除尘效率≥ 99.90%、烟尘排放浓度40 mg/Nm3，优于设计值。随着投运时间的增加，电袋除尘器除尘效率下降较快，除尘效率仅仅达到98%，烟尘排放浓度维持在92 mg/Nm3，对电厂及周边环境造成较大的污染。

1 存在问题

1.1 阳极板结灰严重

阳极板上多处积灰，局部厚度达20 mm以上。这是由于大唐林州热电公司采用选择性催化还原法（SCR）脱硝系统，脱硝还原剂为液氨，设计烟气温度420～320℃。脱硝装置投运时发生的氨逃逸不仅会影响烟气酸露点，而且会生成NH4HSO4，而NH4HSO4是一种粘性很强的物质，并具有吸湿性，会粘附在电袋除尘器极板、极线上造成积灰。另外，当机组低负荷运行，烟气温度低于320 ℃投运脱硝装置时，烟气中SO2氧化生成SO3，氨的分解氧化在低温条件下（<320 ℃）SO3与氨反应生成NH4HSO4。造成下游设备主要是空预器堵塞和电袋除尘器极板和滤袋板结。

1.2 滤袋破损较多

2012年6月在1号机组停炉检查时，发现电袋除尘器滤袋大面积破损。破损滤袋主要集中在电袋除尘器中间两列（该除尘器共分四列）。大部分破损滤袋裂口在袋笼竖筋的沿线上，破损滤袋手感较硬，表面积灰很多，滤袋沿竖筋方向出现破损，在滤袋横纵筋交界处有裂纹，滤袋底部有粉尘状小球凝聚，个别滤袋有断裂半截现象。现场检测用手可将滤袋轻易撕破，说明滤袋强力严重下降。另外，人孔门上发现酸结露痕迹，净气室有少量积灰，滤袋喷吹管局部发生磨损。为了进一步分析滤袋失效原因，大唐林州热电公司对破损滤袋进行抽样检测，结果如下：

1.2.1 取滤袋上附着粉尘少量与玻璃皿中，用水完全润湿，用PH试纸测试粉尘酸碱度。检测结果粉尘呈强酸性，pH值为1～2。滤袋的常规性能测试（表2）

表2 滤袋常规性能测试表

检查项目 检测结果

透气量

（L/dm2.min） 清灰前 39.82

清灰后 77.35

厚度（mm） 2.82

强力（N/5cm） 经向 750.49

纬向 550.04

断裂伸长率（%） 经向 17.80

纬向 9.95

克重（g/m2） 680

由以上检测结果可知，滤袋纬向平均断裂强力为550.04 N，局部低至462.72 N，滤袋强力衰减严重导致滤袋破损。结合现场情况和分析，破袋的主要原因为烟气中SO2、NOX等含量高引起酸腐蚀氧化，进而导致破袋。现场收集烟气的数据显示，SO2含量为5989.54 mg/m3（最高超过8000 mg/m3）NOX含量为868.18 mg/m3。

1.2.2 SO2、NOX对滤袋的影响 从现场收集的煤质报告可知燃煤中硫分含量高，混煤平均硫分St，d%一般都在2.7%以上，最大达到3.35%，其中单种煤硫分最高到4.56%，为高硫煤。高硫煤在锅炉中燃烧后产生高浓度SO2，现场收集的烟气数据中SO2含量为6989.54 mg/m3，而PPS滤袋允许的SO2最大含量仅为1500 mg/m3。高浓度的SO2含量会使烟气酸露点升高。根据Muller曲线（图2）可以拟合回归方程式计算出烟气酸露点。

tsld=116.5515+16.06329lgVso3+

1.05377（lgV so3）2

式中Vso3—烟气中（体积）百万分率；

tsld—烟气的酸露点 ℃。

由于烟气中SO2转化成SO3受工况条件影响，转化率也不尽相同，一般SO2转化成SO3的比率介于0.15%～3%之间。当采用该范围的平均值1.55%计算时，烟气酸露点为141.21 ℃；当采用最低转化率0.1%计算时，此时酸露点达120.05 ℃。

如果SO2含量按8000 mg/m3计算，当SO2转化成SO3的的比率为1.55%时，酸露点为145.68 ℃；当采用最低转换率0.1%时酸露点为123.95 ℃。

图1 Muller曲线酸露点曲线图

高硫煤燃烧产生高浓度的SO2引起烟气酸露点提高，当烟气温度较低时，烟气易结露。从运行记录发现电袋除尘器的入口温度在120 ℃左右，可见存在烟气结露现象，滤袋长期在酸露点以下使用，受酸腐蚀影响，强力下降最后导致滤袋破损。

NOX中的NO2对PPS滤袋有严重的氧化作用，同时NO2溶于水后生成硝酸，硝酸具有酸性和强氧化性，也会对滤袋造成酸腐蚀氧化。现场收集的数据显示NOX含量为868.18 mg/m3而PPS滤料允许的最大NOX含量为400 mg/m3。高浓度的NOX提高酸露点，并使滤袋氧化、劣化，滤袋强力降低最终导致破袋。滤袋破损情况如下图1：

图1 滤袋破损图片

2 改进措施

2.1 严格控制入炉煤硫分

除尘器处理的烟气参数性质是影响滤袋寿命的主要因素。严格控制入炉煤煤质含硫量在2.0%以下，以减少滤袋的氧化及腐蚀，提高滤袋使用寿命；

2.2 加强脱硝装置的管理

在提高脱硝效率的同时还需要防止脱硝装置的氨逃逸，采取针对性措施控制氨的过量和逃逸，在SCR进口设置NOx、O2、温度监视分析仪，在SCR出口设置NOx、O2、NH3监视分析仪。NH3监视分析仪监视NH3的逃逸浓度小于3 ppm。脱硝装置投运时，当出现320～420 ℃温度范围以外的情况时，及时关闭氨进入氨/空气混合器的快速切断阀；

2.3 加强电袋除尘器的运行管理

由于滤袋为电袋除尘器中的核心部件，又是最为脆弱的部件，需要精心的维护，为此应高度重视电袋除尘器的运行情况。做到以下几点：

1）停炉超过15 d时间，停炉后立即对滤袋进行彻底的清灰，然后用干燥的灰重新预涂灰，并在锅炉点火启动的前再次进行彻底的清灰和做好预涂灰工作，预涂灰最好采用石灰石粉有效中和烟气酸成分，进出口压差增加200～300 Pa左右，预涂灰结束后必须关闭脉冲阀停止喷吹；在锅炉点火烧油期间将烟气给予旁路，避免油烟粘接在滤袋表面，造成糊袋及氧化滤袋。

2）针对选用PPS+P84滤料材质，受烟气参数影响很大，需严格控制进入除尘器的烟气含氧量控制在6%以下，严格控制进入除尘器烟气温度设计范围内，即120～150 ℃之间（烟气酸露点以上，滤袋耐受高温值以下），超过除尘器使用温度时停止脉冲阀喷吹并将烟气切换旁路；脉冲阀喷吹压力控制在0.25～0.3 MPa，避免喷吹压力过大损坏滤袋或喷吹压力过小喷吹压力过小喷吹清灰效果不理想，并提高压缩空气品质，减少进入除尘器内水分。每班检查清灰系统气包是否积存冷凝水，检查时必须打开各个气包底部排污阀，有积水要及时排空。

3）严格按以下要求设定旁路烟道的工作温度点

A.当烟气温度≤160 ℃时为正常状态，旁路烟道关闭；

B.当烟气温度时＞170 ℃为报警状态，须向中控职长汇报及准备应对措施；

C.当烟气温度＞175 ℃时，烟温将对滤袋造成危害，控制系统打开旁路阀，关闭袋区提升阀。此时烟气将直接排到除尘器出口；

D.当烟气温度恢复到≤160 ℃以下时，控制系统打开袋区提升阀，关闭旁路阀。此时烟气进入除尘器为正常状态。

2.4 改进滤袋材质

随着环保要求的提高而采用电袋除尘器、布袋除尘器越来越多，电袋、布袋除尘器滤袋破损问题时有发生，对PPS+P84滤袋可以满足所有工况、所有煤质条件的说法提出异议。随着对电袋技术完善以及对烟气成分、工况条件对滤袋的认识不断加深，推出一种以PTFE为主材料的滤袋型式，可以使用不同烟气条件确保滤袋使用寿命。

建议在现有燃煤条件下，针对现有的工况烟气成分，滤袋材质更换成基布为PTFE主材的滤袋，以满足工况烟气的使用。

3 改进效果

从2012年6月到2012年8月间，利用停机临修机会，在1号机组脱硝系统SCR出口设置NOx、O2、NH3监视分析仪，当监视氨逃逸浓度大于3 ppm时，及时调整运行方式避免NH4HSO3对SCR区下游设备的影响；对电袋除尘器滤袋更换成基布为PTFE主材的滤袋，机组运行期间，在加强燃煤掺配，严格控制入炉煤硫分的同时加强电袋除尘器的运行管理。改进后整个电袋除尘器没有出现过大故障，除尘效率由98 %提高至99.9 %；烟尘排放浓度小于30 mmg/m3，符合排放标准。

4 结语

随着国家对烟尘排放要求不断提高，新的粉尘排放标准已经提高到30 mg/Nm3以下甚至更低的排放要求。电袋复合除尘器有机结合了电除尘器与袋除尘器的除尘优点，在满足高标准排放，适应各种工况变化的条件下，具有很高的技术先进性和很好经济性。做好电袋除尘器日常的正确操作和维护，提高除尘效率和可靠性，对改善周边环境及空气质量具有十分重要的

意义。

参考文献

[1] 大唐林州热电公司电袋除尘器性能试验报告.GL11-SBG082-C.

[2] 燃煤电厂电除尘器运行维护导则.DL/T461-2004.