超净电袋复合除尘器滤料的选择与分析

彭歌亮，王钧为，谈志林，李连军

(湖北华电襄阳发电有限公司，湖北 襄阳 441021)

0 引言

近年来环保排放限值日益严格，国家相关政策对燃煤机组提出了更高的烟尘排放要求[1-4]。严格的烟尘排放限值对除尘装置的除尘效率与稳定运行能力有较高要求，而烟气除尘技术路线较为复杂，各种新型除尘技术层出不穷，实际应用结果参差不齐。

超净电袋复合除尘器是在常规电袋复合除尘器的基础上发展而来的，其原理为通过滤袋的高精过滤有效降低烟尘的质量浓度[5-8]。目前超净电袋除尘技术与高效脱硫协同洗尘技术相结合，成为一种实现烟尘超低排放的有效技术路线。

本文通过研究当前火电厂超净电袋除尘技术的实际应用情况，为火电厂烟尘超低排放改造方案提供决策依据。

1 研究对象

超净电袋复合除尘器在国内主要应用于300 MW和600 MW级燃煤机组，其滤袋主要由聚苯硫醚(PPS)和聚四氟乙烯(PTFE)混纺而成，其中PTFE为基布，PPS纤维为主要过滤材料。PPS纤维有常规纤维和超细纤维等2种，可根据入口烟气条件确定PPS和PTFE组分比例。

本文以10台已投运机组的超净电袋复合除尘器为研究对象，机组类型与滤袋材料见表1。为达到更好的过滤效果，10台机组的超净电袋复合除尘器滤袋均含有一定比例的超细纤维。

2 影响除尘效率的因素效果

2.1 滤袋材料

滤袋是决定电袋复合除尘器出口排放值最关键的部件，其过滤精度直接关系到烟尘的排放[9-11]。

表1 机组与滤袋参数Tab.1 Parameters of units and filter bags

在相同条件下，常见滤料的过滤精度：覆膜滤料>超细纤维滤料>普通纤维滤料[12]。覆膜滤料和超细纤维滤料均属于高精度滤料，是超净电袋复合除尘器滤料的首选。覆膜滤料是在滤袋迎尘面上覆的一层微孔膜，其可靠性取决于膜与滤袋基体的黏附强度。在滤袋迎尘面表面附一定厚度的超细纤维滤料，里层使用常规纤维，从而形成“外小内大”的梯度孔隙结构，可有效阻挡粉尘的渗透。提高滤袋的过滤精度往往会增加超净滤袋单位面积质量(一般大于670 g/m2)。10台机组的滤袋单位面积质量如图1所示。

图1 滤袋单位面积质量Fig.1 Filter bag weight per unit area

2.2 除尘效果

滤袋工作时，维持在一定厚度的粉尘层可提高滤袋过滤精度，即滤袋表面越干净则颗粒越容易穿透微孔逃逸[7,11]。所以滤袋区的清灰频率要适度、均匀，滤袋表面粉尘层保持一定的厚度，当滤袋阻力达到设定值时开始清灰，这样既可提高滤袋过滤精度，又可延长滤袋使用寿命、节省压缩空气、降低能耗。

10台机组超净电袋复合除尘器入口的烟尘质量浓度在20～40 g/m3时，出口烟尘质量浓度和除尘效率如图2所示。此时，除尘器出口烟尘质量浓度<10 mg/m3(标态、干基、6% O2)，除尘效率均可以达到99.96%以上，满足超低排放的要求。

图2 出口烟尘质量浓度和除尘效率Fig.2 Analysis of oulet dust concentration and dust removal efficiency

2.3 过滤风速

采用超净电袋复合除尘器进行粉尘脱除时，过滤风速是设计中的一项重要参数。过滤风速增大时粉尘更容易穿透滤袋，造成烟尘质量浓度的增加，如图3所示。超净电袋复合除尘器实际运行过程中过滤风速一般小于0.8 m/min，常规电袋复合除尘器过滤风速设计值约为1.2 m/min，根据排放的具体要求和滤料的选取，可适当降低该值，以确保除尘器长期、稳定的运行。

图3 出口烟尘质量浓度与过滤风速的关系Fig.3 Relationship between mass concentration of dust at outlet and filteration wind speed

复合除尘器在采用超净电袋进行粉尘脱除时，整体除尘效率随过滤风速的增加而降低，如图4所示。过滤风速与滤袋过滤面积和滤袋数量有着直接关系，烟气量一定时，滤袋过滤面积和滤袋数量越大，过滤风速越小。因此，在进行超低排放改造时需充分考虑滤袋的布置空间及数量，以保障改造后排放的稳定。

2.4 本体阻力与过滤风速的关系

超净电袋复合除尘器本体阻力主要来源于滤袋本体和粉尘层，与过滤风速、清灰方式、滤料的结构、过滤时间等因素有关，其中最主要的影响因素为过滤风速。电袋复合除尘器本体阻力随过滤风速的增加而增大，如图5所示。超净电袋复合除尘器本体阻力为500～700 Pa，较常规电袋复合除尘器本体阻力(900～1 100 Pa)略低。另外，合理增加清灰频率、降低过滤风速、加大过滤面积也可以有效降低除尘器本体阻力。

图4 除尘效率与过滤风速的关系Fig.4 Relationship between dust removal efficiency and filtered wind speed

图5 本体阻力与过滤风速的关系Fig.5 Relationship between equipment resistance and filteration wind speed

超净电袋本体阻力随着使用时间的延长而增加。阻力的增幅大小与滤料形式有关，滤袋越容易黏附残余粉尘则阻力上升越快。由于覆膜和超细纤维滤料的面层孔隙结构更优，抗烟尘颗粒渗入、黏附、残留的性能也优于普通滤料，故其长期运行时的本体阻力更低。

3 结论

本文通过对已投入运行的超净电袋复合除尘器的运行效果进行分析，得出以下结论。

(1)滤料作为超净电袋复合除尘器的核心部件，需注重滤料材质的选择。

(2)通过降低滤袋过滤风速，可以有效地控制超净电袋复合除尘器本体阻力。

(3)超低排放改造时，需充分考虑滤袋的布置空间及数量，保证滤袋的过滤风速，以保障改造后的粉尘稳定排放。

(4)合理控制清灰频率，保证滤料的过滤精度和使用寿命。