燃煤电厂过滤材料选型思索

修鸿栋

摘要：目前燃煤电厂在除尘方面大多采用电袋复合除尘器或袋式除尘器，其核心是过滤材料。文章对燃烧电厂不同的工况条件如何选择适合实际运用的除尘滤袋进行了分析，并从安全性、排放精度、节能等方面阐明了正确选择滤料所带来的经济效益、社会效益、环境效益。

关键词：电袋复合除尘器；袋式除尘器；过滤材料；燃煤厂；节能环保 文献标识码：A

中图分类号：X701 文章编号：1009-2374（2017）11-0135-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.069

1 概述

在燃烧电厂，应环保要求的提升，脱硝系统、除尘系统、脱硫系统全面配套。目前燃煤电厂在除尘方面越来越多采用电袋复合除尘器或是袋式除尘器，核心是过滤材料。

目前燃煤电厂用过滤材料品种很多，主要有PPS、PTFE、P84、玻纤、高硅氧等材料，从织造工艺分有针刺毡和机织布。近年来，我国在滤料工业的发展突飞猛进，后处理工艺和织造技术有长足的发展。但在实际运用中，燃烧电厂由于对工况了解不足，对滤料选择有偏差，导致滤袋寿命短、排放精度低不达标、维护费用大等。本文针对各种滤料特性及实际燃煤电厂特性做些简单分析，希望对滤料正确选择应用有所帮助。

2 燃煤电厂滤袋使用现状

第一，滤袋使用寿命图表。基本上滤袋使用寿命为4年，部分使用寿命能达到6年及以上，特殊情况下1年半即失效（如滤袋选择不合适情况）。

第二，排放精度。经调查龙净环保电袋除尘器和袋式除尘器执行179个项目，根据第三方的测试统计，按排放等级划分如下：

以上是对龙净环保179台套电袋和袋式除尘设备进行排放数据统计，其中达到超净排放的17台套，由于早期环保标准较低，大多数按20mg/Nm3标准设计生产，加上一些欠发达地区环保标准为30mg/Nm3，极个别超出30mg/Nm3标准，有些是工况条件极差、维护不当造成。数据显示，电袋复合除尘器在选择合适滤袋条件下，要达到50355标准，实现超净粉尘排放。

第三，节能方面，主要体现在运行阻力。电袋除尘器的运行阻力在同比设计条件下，要比袋式除尘器低很多，过滤风速电袋除尘器一般为1.2～1.4m/min，运行阻力为800～1200Pa；纯袋式除尘器过滤风速一般为0.8～1.0m/min，运行阻力为1500～2500Pa。

3 燃烧电厂常用的几种滤料特性和处理工艺

3.1 按织造工艺分类

我国目前主要有两类机织布和针刺毡。机织工艺主要通过拉丝、膨化、纺纱、整经、过捻、机织、后处理酸洗防腐、浸泽、覆膜等几十种工序。针刺毡主要是在一层基布上，通过梳棉、针剌、热收缩、烧毛、扎光，后处理浸泽等工艺。

3.2 燃烧电厂主要用滤料按材质分类

3.2.1 聚苯硫醚（PPS）：比重1.38g/cm3，熔点285℃，断裂强度5g/d，极限氧指数34。是结晶性高性能热塑工程塑料，具有耐热、耐化学性、阻燃性等诸多特性。适合在190℃的温度条件下使用，建议长时使用160℃以内；在煤要求含硫量小于3.5%，SO2含量2600mg/Nm3下使用；氧化性较差，要求在14%或小于600mg/Nm3的含氧量下使用，温度越高受氧化影响越强。

3.2.2 聚四氟乙烯（Teflon或PTFE），俗称“塑料王”，密度：2.1～2.3g/cm3，熔点：327℃，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。聚四氟乙烯在-196℃～260℃的较大温度范围內均保持优良的力学性能，能长时间使用工作温度达250℃。对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂，有塑料中最佳的老化寿命；是固体材料中摩擦系数最低者，是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质，由于这种自滑性对纯PTFE针刺毡加工难度较大。利用PTFE高分子材料做成的膜，具有表层过滤性能、易清灰、低阻力、抗结露的特性。

3.2.3 聚酰亚胺（P84）：比重1.4g/cm3，呈不规则的三叶状，可提高过滤截面积89%，耐温性能好，达260℃下可连续使用；有一定水解性，建议在水含量小于35%Vol下使用。有一定抗氧化性，建议在O2含量小于16%或小于600mg/Nm3下使用；对SOX建议在含量小于700mg/Nm3下使用，建议在脱硫后使用。

3.2.4 玻璃纤维及高硅氧材料：主要成分是SiO2，比重2.54g/cm3，熔点达1300℃～1600℃，抗拉强度160～275kg/mm2，目前加工工艺可达2.8～4?m，玻纤突出优点就是耐高温，长期使用于280℃，最高可达350℃；尺寸稳定性好，在280℃高温下，收缩率保持为0；抗拉强度高，达到3000N/25mm，强度是其他化学纤滤料的3倍以上；除了HF外具有极高的耐强酸强碱抗腐蚀性能，适合于高硫煤环境。目前加工艺提升，拉丝水平到达2.8～4?m，形成超细纤维，从而耐折性能提高近20倍，加上后处理工艺形成的高硅氧纤维材料，增加酸洗工艺，去除玻璃纤维中非金属氧化物成分，如Na2O、BO等，再通过二次燃烧改善纤维结构，全面提升强度，达到超高抗化学腐蚀性能，适用在工况条件极差的环境下，在一般锅炉环境下有较长的使用寿命，更具经济性。

4 过滤技术的提升

4.1 深层过滤

普通针刺毡的表面在高温下轧光，在其表面有15%～30%被热熔而堵塞，表面的孔径在100?m左右，无法达到表面膜过滤的目的，多数粉尘会深入到滤袋孔隙内部。

4.2 表层过滤

普通针刺毡经过改良，在迎尘面采面超细纤维，净气面多采用普通细度纤维制成。在上下纵横的几根纤维交叉形成的缝隙称之为空洞，在过滤粉尘时仍须将空洞填满，并形成过滤粉饼层后才能有效过滤，相比普通纤维，孔隙较小，拦截粉尘效率会更高。

4.3 表面过滤

采用PTFE膜过滤技术，一般可达到2～3?m的微孔结构，表面无直通孔，粉尘不能通过膜进入到滤袋内部基材中，只有气体可以通过，将粉尘截留在表面的过滤方式称为表面过滤。这样滤袋PTFE膜具有很好的不粘性，粉尘层不像传统滤料形成较厚的粉饼层，达到一定厚度会自然脱落，从而基本能保持启始压差状态，保持较低水平，具有很好的节能降阻效果，对目前脱硝工况有较好的抗结露效果。

5 滤料选择原则

5.1 安全性原则

主要考慮工况条件下的温度因素和化学腐蚀因素，这两点直接影响使用寿命或造成滤袋的破损。曾经有个别电厂选用PPS主要成分的滤袋，因预热或低温省煤器故障，除尘器入口烟温达到200℃～300℃，瞬间将除尘滤袋烧毁损坏。在中国的西南地区、印度等地，煤中的含硫量达到6%经上，烟气中的SOX含量超5000mg/Nm3下使用，这种情况下使用PPS为主材滤料往往在短时间内破袋。对于一些老旧的供热锅炉，排烟温度大夏天可能长期运行在170℃以上，对滤料选择也要慎重考虑。

5.2 排放达标原则

当前环保压力日益增大，我国加快了环境治理步伐，国家环境保护部2011年7月发布新的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011），各大发电集团积极响应新的国家环保政策，积极承担社会责任，为进一步大幅度削减燃煤电厂污染物排放总量，主动提出将燃煤电厂污染物排放标准向“燃气轮机排放标准”看齐，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物三项排放限值分别为5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。各地根据各自的环保要求对除尘器进行改造，尽可能选用排放精度高的电袋复合除尘器，降低过滤风速，同时选择高过滤性能滤料，达到超净排放要求。

5.3 经济效益原则

电除尘器阻力约为300Pa，超净电袋复合除尘器约为300～1000Pa，常规电袋复合除尘器约为800～1200Pa，纯袋式除尘器约为1200～2000Pa的运行阻力。从工况条件看影响运行阻力的因素主要有过滤风速的选择、烟气湿度影响、脱硝造成的氨逃逸影响、清灰机制和清灰气源品质影响、滤料亲水性和抗结露性能选择。选择好的除尘形式和选择合适的除尘滤料，对节能降耗、控制运行成本、提高市场盈利能力、增强企业竞争力有重大意义。

能耗计算公式：

引风机由于阻力变化能耗公式=烟气量×增加阻力÷3600÷0.85÷0.98（单位为W）

6 结语

滤袋作为袋式除尘器的心脏，是核心技术。滤袋的生产工艺已经得到日新月异的发展，新材料、新技术的运用，规模化的生产为我们提供了物美价廉的产品。但目前市场的技术宣传存在断层，如何选择适合自己工况条件滤料，保持长期的低排放、低阻力、长寿命，滤料的选择得当和正确使用将能起到意想不到的经济效益、社会效益和环境效益。我们只有一个地球，愿我们的未来有个美好的蓝天。

参考文献

[1] 张殿印，王纯.滤袋的材质与制作的研究[J].除尘器手册，2007，（9）.

[2] 王小兵，严荣楼.过滤材料用各种纤维的特性及其应用[A].袋式除尘技术文集[C].2004.

（责任编辑：王 波）