燃煤鍋爐袋式除塵器用新型濾料的研發及其應用

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摘 要 簡介燃煤電廠鍋爐袋式除塵器使用情況和國內外使用差異，重點介紹瞭PPS和PPS+P84纖維針刺氈濾料及其使用條件、新近研發的低阻高效PPS和PPS+P84梯度針刺氈濾料、高溫高硫系統使用的PTFE纖維復合梯度針刺氈濾料。給出瞭部分濾料的試驗測試結果和梯度針刺氈濾料使用工程示例名錄。 關鍵詞 燃煤鍋爐 袋式除塵器 梯度濾料 纖維復合 高溫濾料 1 前言 近年來采用袋式除塵器控制微細煙塵倍受關註，綜觀國內外電廠鍋爐袋式除塵器的應用情況，袋式除塵器出口煙塵排放濃度均低於50mg/mN3，甚至達到10mg/mN3以下。對於燃用低硫煤的電廠鍋爐，采用電除塵器要達到該濃度有相當難度。與靜電除塵器相比，袋式除塵器性能不受飛灰比電阻的影響，飛灰濃度和粒度的變化、鍋爐運行負荷的變化、煙氣量波動等情況下，對袋式除塵器出口排放濃度影響也極為有限。加之施工安裝快捷與運行管理簡便，袋式除塵器日漸成為火電廠用戶歡迎的除塵設備。 采用袋式除塵器實施燃煤鍋爐煙塵控制，國外已有30餘年的應用歷史。上一世紀，美國在70年代率先在燃煤鍋爐行業采用袋式除塵器；同期澳大利亞也在燃煤鍋爐上采用，而且到90年代初期，已在80%以上的電站鍋爐除塵項目中使用；70年代中後期開始，歐盟國傢以每10年10%的份額遞增速率增加袋式除塵器的使用。袋式除塵器已成為發達國傢控制大氣環境顆粒污染物必不可少的技術裝備。 上世紀80年代我國電力部門在多個電廠開始試用袋式除塵器，80年代中期鍋爐容量為260T/h（雲南巡檢司電廠2臺×130t/h，玻璃纖維濾袋，過濾風速0.49—0.53m/min，濾袋1080條10m×Φ300mm/臺，10袋室，凈化後煙氣反吹，清灰阻力1200Pa，煙塵排放濃度47—63 mg/mN3），後期已達到1080 t/h，由於采用的濾袋不能滿足電廠鍋爐長期穩定運行的使用壽命要求等問題，造成90年代初又回落到260t/h，之後10餘年無發展。由於袋式除塵器濾袋技術不成熟，電除塵器成為我國燃煤鍋爐煙塵控制配套使用的除塵設備。 2001年底，在內蒙古呼和浩特豐泰發電有限公司采用德國Lurgi公司低壓回轉脈沖袋式除塵器技術（進口PPS+P84復合濾料，過濾風速1.13m/min，扁圓濾袋長8m，過濾面積25600m2，羅茨風機，回轉反吹，清灰阻力900Pa，煙塵排放濃度低於30mg/mN3）首次使用在我國20MW機組配套鍋爐上。南環所、武漢天澄、南京龍源、新中環保、清華同方、哈工大環保科技、東華—博格等一批單位近年紛紛在全國各地電力行業建立瞭示范工程。 電廠鍋爐除塵使用的袋式除塵器要求與鍋爐設備大修期同步，30000小時成為火電廠要求的基本使用期。但是，同為燃煤電站鍋爐煙氣除塵，國內的應用條件與國外存在差異，主要表現在： （1）煤種：國外使用精煤與國內使用原煤，在熱值、灰份、含S量等存在差異；2 PPS及PPS+P84針刺氈濾料 PPS針刺氈是目前用於燃煤電廠鍋爐脈沖清灰袋式除塵器選用的主要濾料品種之一，PPS學名聚苯硫醚，英文名Poly Phenylene Snlfide（簡稱PPS）。 它主要適用於燃用低硫煤的煙氣處理。它選用美國、日本等國生產的聚苯硫醚（PPS）纖維，按照耐高溫過濾氈的生產工藝制造、加工的過濾材料。P84學名聚酰亞胺，P84纖維截面與PPS纖維棒狀相比呈多葉狀，它的不規則的纖維斷面使纖維表面積增大，針刺氈透氣性增加，具有降阻增效的效果，同時耐溫性可以適當提高。P84纖維系奧地利LENZING公司獨傢生產。P84纖維在高濕狀態下要謹慎使用，防止水解。 PPS及PPS+P84針刺氈使用之初主要靠國外進口，現在國內已有多傢公司可以大批量生產和提供產品。產品質量上國內外已差異不大，產品價格上國外略高於國內。目前國內新建機組配套的燃煤（低硫煤）電廠鍋爐袋式除塵器大多選用這些濾料。 3 PPS及PPS+P84梯度針刺氈濾料 在大量生產和推廣使用PPS針刺氈的經驗基礎上，東華—博格技術研究中心對目前使用的PPS及PPS+P84 針刺氈做瞭進一步改進，研發出新型結構的梯度針刺氈濾料，並在200MW等燃煤（低硫煤）電廠鍋爐袋式除塵器中使用。主要技術特點為： ⑴ 對傳統針刺氈引入覆膜表面過濾技術，引入表面超細纖維層，產生表層過濾效果。把傳統針刺氈“表層+深層”過濾方式轉變為梯度針刺氈“表層”過濾。通過采用超細面層使針刺氈表面更致密，阻擋微細塵粒能力提高，同時表面易清灰。⑵ 針刺氈截面結構上采用纖維細度逐層加大的梯度層次結構，流體通道由傳統針刺氈的相當等寬繞形通道改變為相當前窄後寬的繞形通道。它由表層超細纖維層、細纖維層、基佈、粗纖維層4層構成。 采用超細面層後阻擋微細塵粒能力提高，通道前窄後寬濾料內層不易集塵，保持濾料長期穩定運行而阻力上升變化速度減緩。⑶ 針刺氈整體采用PTFE（聚四氟乙烯）浸滲處理，使纖維表面塗有PTFE膜。通過各項技術改進後，PPS及PPS+P84針刺氈濾料性能得到顯著改善，改進後濾料的主要使用技術指標為： 煙氣溫度120—180℃，煙氣中SO2含量<1200mg/m3、NOx含量<1000mg/m3，含氧量<10%，除塵器阻力1100—1300Pa。 4 PTFE梯度復合針刺氈濾料 袋式除塵器進一步擴大在燃煤的電廠鍋爐使用，需要解決濾料適用范圍：高硫煤；鍋爐頻繁啟停（出現低溫60—120℃，酸結露腐蝕）；鍋爐排煙溫度達到190—200℃（夏季）；鍋爐過量鼓風、空氣預熱器漏風，造成含氧量升高等問題。如果繼續使用PPS或PPS+P84針刺氈，勢必濾料使用壽命不能得到保證。因此需要采用PTFE纖維替換PPS、P84纖維制作針刺氈濾料。 PTFE是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，具有“塑料王”之稱，學名聚四氟乙烯。它具有高度的化學穩定性和卓越的耐化學腐蝕能力，如耐強酸、強堿、強氧化劑等，有突出的耐熱、耐寒及耐摩性，具有不沾著、不吸水、不燃燒等特點。PTFE纖維目前全球僅有極少數公司生產。國內上海博格工業用佈有限公司業已生產出PTFE梯度針刺氈復合濾料，並在50MW燃煤（高硫煤）電廠鍋爐使用。PTFE梯度復合濾料具有滿足不同煤種和各種運轉條件的特點，由於受PTFE纖維生產量和價格的限制，濾料應用總量還比較有限。在前述復雜運行條件時，PPS針刺氈難以滿足使用條件，可以考慮選用PTFE梯度復合針刺氈濾料。需註意以下幾點：⑴ 對PTFE纖維進行分級，生成不同細度纖維用於生產梯度復合針刺氈濾料。 ⑵ 對180—200℃高溫煙氣時抗化學腐蝕能力下降和對於60—120℃低溫煙氣中氣體結露損害，使用P84纖維、PPS纖維需註意工況參數變化。 ⑶ 針對180—200℃高溫煙氣，作為降低成本的措施可以適量采用玻璃纖維，但不得用於濾料表層。 ⑷ 可以采用PTFE纖維與其它耐高溫耐腐蝕纖維組成復合過濾層，但要註意PTFE濾袋廢棄物回收處理。5 典型應用工程示例特點：高硫煤；采用“PPS+PTFE”纖維復合，梯度結構，濾料整體PTFE浸滲。已投運。⑶ 內蒙古豐泰發電有限公司200MW袋式除塵器濾袋整體更換項目 特點：國內首臺200MW以上火電機組袋式除塵器，進行袋式除塵濾料更換；采用“PPS+P84”纖維復合，梯度結構，濾料整體PTFE浸滲。⑷ 陜西戶縣熱電有限公司燃煤粉鍋爐（3×170t/h）袋式除塵器改造工程項目。 特點：高硫煤；采用“PTFE+PPS+適量玻纖”纖維復合，梯度結構，濾料整體PTFE浸滲。 提供：沈恒根 劉書平單位：東華大學環境科學與工程學院 上海博格工業佈有限公司 Tags:禮品,souvenir,贈品,文具,紀念品,環保,環保袋批發,禮品訂造,筆,餐具,帆布袋,canvas bag,獎座,毛巾,水樽