【來訊】袋式除塵器濾袋失效原因分析
2019-08-1218:41:54
隨著袋式除塵器適用范圍不斷擴大,作為核心部件的濾袋,過早的失效會造成設備維護量的增加,影響除塵器正常作業,增加運行成本等問題.本文通過對不同工程實例的總結,詳細分析了濾袋的破損失效、煙氣特性引起的濾袋化學失效、高溫煙氣引起的濾袋失效以及其他失效形式的原因.同時,提出了相應技術措施:①采用高溫保護措施,保護濾袋不被氧化腐蝕;②根據煙氣特性選擇合適的濾袋,避免水漏除塵器設備內;③控制煙氣溫度,延長濾袋壽命;④通過溫度、含濕量的控制,避免袋除塵器結露.
0引言
隨著我國“環保標準”的不斷修訂與提高，“超低排放”將從現在的電力行業擴展到所有的污染行業。在眾多的除塵設備中，只有的袋式除塵器才能滿足嚴格的排放要求，所以大量電除塵器、濕式除塵器被改造為脈沖袋式除塵器”。目前，袋式除塵器的數量約占各類除塵器總數量的60%一70%。濾袋作為袋式除塵器的核心部件，濾料約占設備造價的15%，換濾袋的費用占除塵器運行年成本的20%。所以通過對濾袋失效形式的分析、結合實際工程和檢測結果采取了改進措施，對提器的濾袋壽命，降低運行成本有著重要的意義。
1袋式除塵器結構特點與影響因素
含塵氣體由袋式除塵器進氣口進入氣體分配室，濾袋通過篩分、慣性、粘附、擴散和靜電等作用進行濾塵閉，并形成粉塵層。當其阻力值達到規定值時進行清灰，沉積在濾袋表面的粉塵落入灰斗內。濾袋由各種濾料纖維織造、縫制而成，按加工方法可分為織造濾料、非織造濾料和覆膜濾料三類。袋式除塵器按清灰方式可分為機械振動、氣流反吹和脈沖噴吹。根據濾袋過濾煙氣的溫度，把耐溫超過130oC的濾料稱為高溫濾料，把耐溫低于130oC稱為常溫濾料”。濾料纖維的發展經歷了從纖維、玻璃纖維、合成纖維到礦物與金屬纖維的過程闈。尤其表面過濾的覆膜濾料出現，提高了過濾效率，降低了運行阻力和清灰難度。
袋式除塵器在實際運行中常以出口氣體排放濃度和運行阻力作為主要的性能指標。其廣泛使用時也產生了許多問題，如濾袋失效、結露、運行阻力異常、清灰故障、灰斗卸灰不暢等。造成袋式除塵器運行出現問題的因素有很多，除了除塵器自身設計、安裝因素外，操作、維護不當也是造成其在運行中出現問題的重要原因。而濾袋失效造成的排放超標，設備阻力過高導致的除塵器正常運行不暢，是袋式除塵器在運行中主要失效方式。
2濾袋失效形式
濾袋是袋式除塵器的過濾核心部分，濾袋狀況的好壞直接決定著除塵性能的優劣。根據使用條件不同濾袋的正常使用壽命約1～5年。影響濾袋壽命的主要因素包括：濾料纖維物理性能、清灰方式、濾袋的迎面風速、過濾速度、清灰頻率、過濾煙氣的物理化學特性、濾袋的制作加工以及安裝工藝等因素的影響。實際應用表明，濾袋失效的主要因素是濾料選型不合理、加工不當、機械磨損、化學腐蝕、煙氣溫度過高、結露粘結等。常見的濾袋失效如濾袋磨損、濾袋燒毀、濾袋脆化、濾袋堵塞等現象。由于種種原因引起的濾袋破損失效，導致粉塵泄漏，給機組造成隱患以及引起排放濃度超標。例如濾袋破損后容易形成煙氣通道，加速相鄰濾袋、噴吹孔及花板的磨損;引起粉塵的堆積，堵塞濾袋造成濾袋過濾失效;排放粉塵的超標煙氣會磨蝕引風機葉片，造成引風機出現故障等危害。
在工程實際中，當出現排煙濃度超標時，即也出現了濾袋的破損。應當及時通過人工排查法、花板積灰法或者熒光粉示蹤法找出破損濾袋的位置進行換。由于煙氣特性引起的燒袋、化學腐蝕、結露、阻塞等現象也會引起濾袋的壽命過短和除塵器的運行阻力異常等問題。因此，有根據袋式除塵器的類型以及不同的煙氣條件，結合濾袋失效形式分析實際工程潛在的問題并提出相應技術措施。
2.1濾袋破損失效
濾袋破損常見的位置在濾袋袋口、袋身、底部和濾袋縫線斷裂，見圖1。由于進氣方式、濾袋過濾方式和清灰方式的不同，會對濾袋造成不同原因的磨損失效。各種形式的磨損歸納起來可分為機械磨損和氣流沖刷兩種。
2.1.1機械磨損
在濾袋出廠后由于設備加工、安裝和使用過程中的不注意，會造成濾袋機械破損失效。同樣由于設計不合理、使用引起的偏差也會造成濾袋機械磨損引起失效。實際工程中安裝時濾袋和濾籠的混亂堆放常會引起濾籠變形、濾袋機械破損。而使用條件引起的花板變形或者花板孔偏差會引起袋口的機械磨損加劇。同時，濾籠不垂直會引起濾袋與濾袋(或與殼體)的機械磨損，使濾袋下部發生磨損失效，且能觀察到磨損在濾袋外側。濾袋與濾籠的安裝過緊過松時，在清灰過程中由于濾袋的劇烈膨脹、收縮、扭曲、拉伸造成機械磨損。尤其是濾籠加工粗糙引起的生銹、焊疤、毛刺等表面不平整，都會加速濾袋的磨損失效，此類磨損在袋身內側。比如水泥生產線的窯尾選用玻纖濾料，當濾籠與濾袋安裝過松，過濾時濾袋不能固定在濾籠上，濾料很容易發生疲勞斷裂，由于清灰時的反復磨損，引起破損失效。再者使用過程中因為清灰不及時、清灰方式引起的劇烈晃動造成的濾籠變形，也會加速濾袋的機械磨損失效。
2.1.2氣流沖刷
氣流沖刷引起的破損失效主要是由清灰時的高壓氣流直接噴吹到濾袋上部、煙氣進風方式、煙氣濃度過大、煙氣過濾速度過大和煙氣上升速度過大引起的。例如由于安裝、花板變形引起的濾籠傾斜，不僅會帶來機械磨損，也會使濾籠線偏移造成氣流沖刷。清灰氣體壓力過大、噴嘴傾斜和噴嘴之間氣流分布不均都是造成上部氣流沖刷的常見原因。煙氣進風方式引起的沖刷主要是進氣引起的氣流在袋室內分布不均，局部氣流過大，造成粉塵沖擊濾袋，加速了濾袋磨損失效。尤其對于研磨性氣體局部煙氣流速過大，濾袋破損失效問題易頻發。例如對于下部進風來說，由于煙氣流動方向和粉塵的方向相反引起二次回流，造成袋底破損失效;側送風方式具有均勻的箱體氣流分布，同時也容易引起迎風面流速過大，造成濾袋磨損和縫袋線斷裂。
煙氣的過濾速度和煙氣的濃度是一對相關因素，當煙氣濃度過大時過濾速度降低，反之同理。合理的過濾速度推薦值0.5～2.0m/min。處理較細、較輕、難清灰和研磨性差的粉塵通常過濾速度為1m/min左右。若是煙氣濃度很高，會引起清灰次數頻繁造成濾袋壽命過短。
2.2煙氣特性引起的濾袋化學失效
當袋式除塵器應用于化工、燃煤電廠、鋼鐵和有色金屬等行業時，因為工藝的原因導致煙氣的特性復雜。當選用濾料考慮不時，濾袋將會失效。濾袋由化學作用造成的失效為化學失效，主要為水解反應、氧化腐蝕和酸堿腐蝕。
化纖濾料中常用的聚酯、聚丙烯與諾梅克斯濾料易發生水解反應。發生水解反應后的濾料纖維抗拉強度降低，易發生磨損。來自除塵器頂部的漏水、煙氣結露產生水蒸汽，高溫環境下使濾料發送水解，其中氣體中的水分含量越高、溫度越高，水解就越快。同時在酸堿環境中會增強水解反應.
氧化反應是指在的條件下濾料纖維與煙氣中含O2，O3，，NO，NO2，Br2，C12等強氧化劑接觸而發生的失電子反應。在化纖濾料中PP纖維、PPS纖維易被氧化，多數情況下PP會因氧化而降解，PPS會變為深棕色和變脆。較高的溫度是氧化反應的條件，瞬間高溫和過高的使用溫度都會使纖維產生氧化過程。通過高溫保護措施，文丘里管噴嘴增加引流量減少壓縮空氣或者采用壓縮氮氣，來保護濾料不受氧化腐蝕。
酸堿腐蝕是指濾料遇到酸、堿物質產生化學反應而造成的損傷。超過限度濾料的強度和壽命都會出現下降的情況。例如：燃煤煙氣中含有SO2，酸露點溫度高，當燃燒空氣剩余量過大時SO2會轉化成SO3，酸露點溫度會進一步升高。當除塵設備冷開機或者冷空氣吹掃時，就會造成結露而形成酸霧，對濾袋造成大損傷，同時也會腐蝕設備煙道、外殼。
根據煙氣特性選擇出合適的濾袋是袋式除塵器設計的核心，但是由于實際運行工況會出現與設計工況不符的問題。在實際運行時應當加強管理避免水漏除塵器設備內，引起水解、酸堿物質的生成腐蝕濾袋和除塵設備。
2.3高溫煙氣引發的濾袋失效
煙氣溫度過高分為瞬間高溫和持續運行溫度過高。過高的溫度會引起濾袋不可逆的失效，如燒袋、氧化腐蝕、爆燃和高溫收縮等問題。由水解、氧化腐蝕過程影響因素可知，當煙氣持續運行在高溫狀態下，會加速水解、氧化腐蝕的過程。所以需要對煙氣進行降溫，以利于延長濾袋壽命。
2.3.1燒袋
每種濾袋都有對應的使用溫度上限，當溫度高于上限時會對濾袋的基布、覆膜和濾袋縫線造成損失。以煤粉為例的可燃性粉塵，或者煙氣中還有CO等可燃性氣體，由于燃點很低，當高溫煙氣進入袋室時易引起濾布著火，引發事故。燒結機尾部粉塵具有粒徑大、溫度高、研磨性強等特點，隨高溫煙氣進入袋室也很容易引起濾袋燒穿，甚至引起爆燃等事故。因此對于有可爆燃性質的煙氣，應當通過設置除塵器、冷卻噴霧塔、火星捕集裝置等措施防止火星進入，同時采用濾袋或者金屬網線等措施。對于由于工藝原因而引起煙氣溫度波動的工況，應該關注除塵器入口煙氣溫度，設立高溫報警的控制系統。當出現煙氣溫度超過設定值時，通過噴霧冷卻和冷風閥吸風冷卻等方式降低煙氣溫度。值得一提的是，根據工藝煙氣的特點，通過熱交換器、余熱鍋爐等方式回收煙氣廢熱并降低處理煙氣溫度，是一種既節能又行之的途徑。
2.3.2高溫收縮
當煙氣溫度持續使用溫度或者瞬間溫度超過濾袋的正常使用溫度時，由于濾料纖維的溫度特性，會出現經向、緯向的熱收縮率變大。當出現熱收縮率過大時，在濾袋經向上變小而緊緊包裹在濾籠上，容易影響清灰效果和無法從濾袋中抽出濾籠。同時在垂直方向上濾袋變短，容易出現袋低被濾籠頂破現象。
2.4濾袋的其它失效
2.4.1結露
對于壓力的煙氣，當其溫度低于露點溫度時，煙氣中的水蒸氣將產生結露現象。對于高溫高濕煙氣，例如化工行業中的復合肥廠的煙氣，具有較大的含濕量且煙氣中的氯化鉀、硫化鉀等成分又易潮解。如果設計運行不善將發生結露、結塊現象，為了袋式除塵器在露點溫度以上穩定運行，通常采用覆膜濾料、殼體保溫和混入熱風等措施。在較冷的條件下，除塵器設備的冷開機、冷關機，也會造成高溫煙氣中的水蒸氣結露造成濾袋失效。所以根據使用環境和煙氣性質，對應需要輔熱的袋式除塵器當停機時輔熱不能停。對于需要重新開啟的袋式除塵器設備根據需要，時應充分預熱后才能投入使用。
此外，當采用噴霧冷卻和冷風閥吸風冷卻等方式降低煙氣溫度，可能會引起在除塵器煙氣入口處產生結露現象。所以在設計階段應該充分了解工藝煙氣的特點和所在地的環境特點，并根據實際情況做出合理方案。再者袋式除塵器的濾袋人口處的結露，是由于采用的壓縮氣體溫度較低或者濕度較大，或者兩者都有之。當采用壓縮氣體清灰時，也造成濾袋人口處結露現象。通過對壓縮空氣加熱、處理或者采用文丘里管噴嘴增加引流氣量來減少空氣的量，都可達到避免濾袋入口結露現象。
2.4.2堵塞
袋式除塵器就是當含塵煙氣流過濾袋時粉塵留在濾袋上形成粉塵層，粉塵層的存在會提高過濾效率，隨著粉塵層的厚度增加，過濾效率越來越高，但是除塵器的運行阻力也越高。當運行阻力超過限定值時，通過機械振動、反吹或脈沖等方式進行清灰。然而煙氣中含有焦油、水蒸氣，或者粉塵進入濾料中，會發生粉塵堵塞濾袋造成運行阻力大、濾袋失效的現象。
當使用袋式除塵器處理高溫煙氣、高濕煙氣或者運行環境溫度較低時，避免結露引起易潮解粉塵粘附在濾袋表面造成堵塞，甚至糊袋問題引起濾袋失效。處理的煙氣粉塵顆粒較細如橡膠行業在煉膠中加入的炭黑與藥品，粒徑小、密度輕且吸附力強，很容易引起粉塵進入濾料問題。一般這種情況下，采用覆膜濾料或者在正式除塵運行前先在濾袋表面人工制作預涂層，預涂層可以在保護濾料的同時提高袋式除塵器效率、降低運行阻力。
預涂層技術的另一用途就是處體污染物，對于含氣體、焦油、油霧、酸霧等成分的污染物，采用助濾劑作為預涂層能夠同時除去氣態、液態污染物。如瀝青煙氣中含有大量焦油，采用焦粉進行吸附，效果理想;采用消石灰干粉作助濾劑，可l芡實現吸附SO2達到脫硫的目的。總之，預涂層技術的出現克服了常規的不足、擴大了袋式除塵氣的適用范圍，了由于強附著力粉塵、焦油、油霧、酸霧煙氣引起的濾袋堵塞失效。
3結語
濾袋作為袋式除塵器的核心部件，煙氣排放濃度的達標，除塵器設備運行在較低的阻力條件下以及濾袋的長壽命運行的實現都需避免濾袋的過早失效。隨著新型濾料纖維的應用、多新型覆膜濾料的出現以及完善的加工制作方法都會拓展濾料的使用范圍、延長濾袋的使用壽命。本文分析了濾袋破損失效、煙氣特性引起的化學失效、高溫引起的失效、結露以及堵塞等問題的原因，并提出了相關的建議。對于濾袋的使用壽命可以說是設計選型、安裝水平以及運行維護的綜合體現，而設計階段的濾袋選擇、過濾速度的選取、煙氣粉塵濃度、上升氣流速度和煙氣溫度的控制以及清灰進氣方式等因素相互影響，因此應該做到的分析和考慮。在實際袋式除塵器運行時，實際負荷是動態變化的，因此嚴密的監控系統的變化并作出合理的調節，避免出現超負荷運行，并在試運行階段尋找出處實際工況與設計不符合的地方及時改正。
