袋式除塵器濾袋失效原因分析

隨著袋式除塵器適用范圍不斷擴(kuò)大,作為核心部件的濾袋,過(guò)早的失效會(huì)造成設(shè)備維護(hù)量的增加,影響除塵器正常作業(yè),增加運(yùn)行成本等問(wèn)題.本文通過(guò)對(duì)不同工程實(shí)例的總結(jié),詳細(xì)分析了濾袋的破損失效、煙氣特性引起的濾袋化學(xué)失效、高溫?zé)煔庖鸬臑V袋失效以及其他失效形式的原因.同時(shí),提出了相應(yīng)技術(shù)措施:①采用高溫保護(hù)措施,保護(hù)濾袋不被氧化腐蝕;②根據(jù)煙氣特性選擇合適的濾袋,避免水漏除塵器設(shè)備內(nèi);③控制煙氣溫度,延長(zhǎng)濾袋壽命;④通過(guò)溫度、含濕量的控制,避免袋除塵器結(jié)露.

0引言

隨著我國(guó)“環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”的不斷修訂與提高，“_低排放”將從現(xiàn)在的電力行業(yè)擴(kuò)展到所有的污染行業(yè)。在眾多的除塵設(shè)備中，只有_的袋式除塵器才能滿(mǎn)足嚴(yán)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(shù)量約占各類(lèi)除塵器總數(shù)量的60%一70%。濾袋作為袋式除塵器的核心部件，濾料約占設(shè)備造價(jià)的15%，更換濾袋的費(fèi)用占除塵器運(yùn)行年成本的20%。所以通過(guò)對(duì)濾袋失效形式的分析、結(jié)合實(shí)際工程和檢測(cè)結(jié)果采取了改進(jìn)措施，對(duì)提高除塵器的濾袋壽命，降低運(yùn)行成本有著重要的意義。

1袋式除塵器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與影響因素

含塵氣體由袋式除塵器進(jìn)氣口進(jìn)入氣體分配室，濾袋通過(guò)篩分、慣性、粘附、擴(kuò)散和靜電等作用進(jìn)行濾塵閉，并形成粉塵層。當(dāng)其阻力值達(dá)到規(guī)定值時(shí)進(jìn)行清灰，沉積在濾袋表面的粉塵落入灰斗內(nèi)。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(lèi)。袋式除塵器按清灰方式可分為機(jī)械振動(dòng)、氣流反吹和脈沖噴吹。根據(jù)濾袋過(guò)濾煙氣的溫度，把耐溫_過(guò)130oC的濾料稱(chēng)為高溫濾料，把耐溫低于130oC稱(chēng)為常溫濾料”。濾料纖維的發(fā)展經(jīng)歷了從_纖維、玻璃纖維、合成纖維到礦物與金屬纖維的過(guò)程闈。尤其表面過(guò)濾的覆膜濾料出現(xiàn)，提高了過(guò)濾效率，降低了運(yùn)行阻力和清灰難度。

袋式除塵器在實(shí)際運(yùn)行中常以出口氣體排放濃度和運(yùn)行阻力作為主要的性能指標(biāo)。其廣泛使用時(shí)也產(chǎn)生了許多問(wèn)題，如濾袋失效、結(jié)露、運(yùn)行阻力異常、清灰故障、灰斗卸灰不暢等。造成袋式除塵器運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題的因素有很多，除了除塵器自身設(shè)計(jì)、安裝因素外，操作、維護(hù)不當(dāng)也是造成其在運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題的重要原因。而濾袋失效造成的排放_(tái)標(biāo)，設(shè)備阻力過(guò)高導(dǎo)致的除塵器正常運(yùn)行不暢，是袋式除塵器在運(yùn)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(guò)濾核心部分，濾袋狀況的好壞直接決定著除塵性能的優(yōu)劣。根據(jù)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(fēng)速、過(guò)濾速度、清灰頻率、過(guò)濾煙氣的物理化學(xué)特性、濾袋的制作加工以及安裝工藝等因素的影響。實(shí)際應(yīng)用表明，濾袋失效的主要因素是濾料選型不合理、加工不當(dāng)、機(jī)械磨損、化學(xué)腐蝕、煙氣溫度過(guò)高、結(jié)露粘結(jié)等。常見(jiàn)的濾袋失效如濾袋磨損、濾袋燒毀、濾袋脆化、濾袋堵塞等現(xiàn)象。由于種種原因引起的濾袋破損失效，導(dǎo)致粉塵泄漏，給機(jī)組造成安全隱患以及引起排放濃度_標(biāo)。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(guò)濾失效;排放粉塵的_標(biāo)煙氣會(huì)磨蝕引風(fēng)機(jī)葉片，造成引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障等危害。

在工程實(shí)際中，當(dāng)出現(xiàn)排煙濃度_標(biāo)時(shí)，即也出現(xiàn)了濾袋的破損。應(yīng)當(dāng)及時(shí)通過(guò)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(jìn)行更換。由于煙氣特性引起的燒袋、化學(xué)腐蝕、結(jié)露、阻塞等現(xiàn)象也會(huì)引起濾袋的壽命過(guò)短和除塵器的運(yùn)行阻力異常等問(wèn)題。因此，有必要根據(jù)袋式除塵器的類(lèi)型以及不同的煙氣條件，結(jié)合濾袋失效形式分析實(shí)際工程潛在的問(wèn)題并提出相應(yīng)技術(shù)措施。

2.1濾袋破損失效

濾袋破損常見(jiàn)的位置在濾袋袋口、袋身、底部和濾袋縫線斷裂，見(jiàn)圖1。由于進(jìn)氣方式、濾袋過(guò)濾方式和清灰方式的不同，會(huì)對(duì)濾袋造成不同原因的磨損失效。各種形式的磨損歸納起來(lái)可分為機(jī)械磨損和氣流沖刷兩種。

2.1.1機(jī)械磨損

在濾袋出廠后由于設(shè)備加工、安裝和使用過(guò)程中的不注意，會(huì)造成濾袋機(jī)械破損失效。同樣由于設(shè)計(jì)不合理、使用引起的偏差也會(huì)造成濾袋機(jī)械磨損引起失效。實(shí)際工程中安裝時(shí)濾袋和濾籠的混亂堆放常會(huì)引起濾籠變形、濾袋機(jī)械破損。而使用條件引起的花板變形或者花板孔偏差會(huì)引起袋口的機(jī)械磨損加劇。同時(shí)，濾籠不垂直會(huì)引起濾袋與濾袋(或與殼體)的機(jī)械磨損，使濾袋下部發(fā)生磨損失效，且能觀察到磨損在濾袋外側(cè)。濾袋與濾籠的安裝過(guò)緊過(guò)松時(shí)，在清灰過(guò)程中由于濾袋的劇烈膨脹、收縮、扭曲、拉伸造成機(jī)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(huì)加速濾袋的磨損失效，此類(lèi)磨損在袋身內(nèi)側(cè)。比如水泥生產(chǎn)線的窯尾選用玻纖濾料，當(dāng)濾籠與濾袋安裝過(guò)松，過(guò)濾時(shí)濾袋不能固定在濾籠上，濾料很容易發(fā)生疲勞斷裂，由于清灰時(shí)的反復(fù)磨損，引起破損失效。再者使用過(guò)程中因?yàn)榍寤也患皶r(shí)、清灰方式引起的劇烈晃動(dòng)造成的濾籠變形，也會(huì)加速濾袋的機(jī)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(shí)的高壓氣流直接噴吹到濾袋上部、煙氣進(jìn)風(fēng)方式、煙氣濃度過(guò)大、煙氣過(guò)濾速度過(guò)大和煙氣上升速度過(guò)大引起的。例如由于安裝、花板變形引起的濾籠傾斜，不僅會(huì)帶來(lái)機(jī)械磨損，也會(huì)使濾籠中心線偏移造成氣流沖刷。清灰氣體壓力過(guò)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(jiàn)原因。煙氣進(jìn)風(fēng)方式引起的沖刷主要是進(jìn)氣引起的氣流在袋室內(nèi)分布不均，局部氣流過(guò)大，造成粉塵沖擊濾袋，加速了濾袋磨損失效。尤其對(duì)于研磨性氣體局部煙氣流速過(guò)大，濾袋破損失效問(wèn)題更易頻發(fā)。例如對(duì)于下部進(jìn)風(fēng)來(lái)說(shuō)，由于煙氣流動(dòng)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(cè)送風(fēng)方式具有更均勻的箱體氣流分布，同時(shí)也容易引起迎風(fēng)面流速過(guò)大，造成濾袋磨損和縫袋線斷裂。

煙氣的過(guò)濾速度和煙氣的濃度是一對(duì)相關(guān)因素，當(dāng)煙氣濃度過(guò)大時(shí)過(guò)濾速度降低，反之同理。合理的過(guò)濾速度推薦值0.5～2.0m/min。處理較細(xì)、較輕、難清灰和研磨性差的粉塵通常過(guò)濾速度為1m/min左右。若是煙氣濃度很高，會(huì)引起清灰次數(shù)頻繁造成濾袋壽命過(guò)短。

2.2煙氣特性引起的濾袋化學(xué)失效

當(dāng)袋式除塵器應(yīng)用于化工、燃煤電廠、鋼鐵和有色金屬等行業(yè)時(shí)，因?yàn)楣に嚨脑驅(qū)е聼煔獾奶匦詮?fù)雜。當(dāng)選用濾料考慮不全面時(shí)，濾袋將會(huì)迅速失效。濾袋由化學(xué)作用造成的失效為化學(xué)失效，主要為水解反應(yīng)、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(fā)生水解反應(yīng)。發(fā)生水解反應(yīng)后的濾料纖維抗拉強(qiáng)度降低，更易發(fā)生磨損。來(lái)自除塵器頂部的漏水、煙氣結(jié)露產(chǎn)生水蒸汽，高溫環(huán)境下使濾料發(fā)送水解，其中氣體中的水分含量越高、溫度越高，水解_越快。同時(shí)在酸堿環(huán)境中會(huì)增強(qiáng)水解反應(yīng).

氧化反應(yīng)是指在_的條件下濾料纖維與煙氣中含O2，O3，，NO，NO2，Br2，C12等強(qiáng)氧化劑接觸而發(fā)生的失電子反應(yīng)。在化纖濾料中PP纖維、PPS纖維易被氧化，多數(shù)情況下PP會(huì)因氧化而降解，PPS會(huì)變?yōu)樯钭厣妥兇?。較高的溫度是氧化反應(yīng)的條件，瞬間高溫和過(guò)高的使用溫度都會(huì)使纖維產(chǎn)生氧化過(guò)程。通過(guò)高溫保護(hù)措施，文丘里管?chē)娮煸黾右髁繙p少壓縮空氣或者采用壓縮氮?dú)猓瑏?lái)保護(hù)濾料不受氧化腐蝕。

酸堿腐蝕是指濾料遇到酸、堿物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而造成的損傷。_過(guò)_限度濾料的強(qiáng)度和壽命都會(huì)出現(xiàn)下降的情況。例如：燃煤煙氣中含有SO2，酸露點(diǎn)溫度高，當(dāng)燃燒空氣剩余量過(guò)大時(shí)SO2會(huì)轉(zhuǎn)化成SO3，酸露點(diǎn)溫度會(huì)進(jìn)一步升高。當(dāng)除塵設(shè)備冷開(kāi)機(jī)或者冷空氣吹掃時(shí)，_會(huì)造成結(jié)露而形成酸霧，對(duì)濾袋造成_大損傷，同時(shí)也會(huì)腐蝕設(shè)備煙道、外殼。

根據(jù)煙氣特性選擇出合適的濾袋是袋式除塵器設(shè)計(jì)的首要核心，但是由于實(shí)際運(yùn)行工況會(huì)出現(xiàn)與設(shè)計(jì)工況不符的問(wèn)題。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)管理避免水漏除塵器設(shè)備內(nèi)，引起水解、酸堿物質(zhì)的生成腐蝕濾袋和除塵設(shè)備。

2.3高溫?zé)煔庖l(fā)的濾袋失效

煙氣溫度過(guò)高分為瞬間高溫和持續(xù)運(yùn)行溫度過(guò)高。過(guò)高的溫度會(huì)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(wèn)題。由水解、氧化腐蝕過(guò)程影響因素可知，當(dāng)煙氣持續(xù)運(yùn)行在高溫狀態(tài)下，會(huì)加速水解、氧化腐蝕的過(guò)程。所以需要對(duì)煙氣進(jìn)行降溫，以利于延長(zhǎng)濾袋壽命。

2.3.1燒袋

每種濾袋都有對(duì)應(yīng)的使用溫度上限，當(dāng)溫度高于上限時(shí)會(huì)對(duì)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(diǎn)很低，當(dāng)高溫?zé)煔膺M(jìn)入袋室時(shí)易引起濾布著火，引發(fā)事故。燒結(jié)機(jī)尾部粉塵具有粒徑大、溫度高、研磨性強(qiáng)等特點(diǎn)，隨高溫?zé)煔膺M(jìn)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(duì)于有可爆燃性質(zhì)的煙氣，應(yīng)當(dāng)通過(guò)設(shè)置除塵器、冷卻噴霧塔、火星捕集裝置等措施防止火星進(jìn)入，同時(shí)采用_濾袋或者金屬網(wǎng)線等_措施。對(duì)于由于工藝原因而引起煙氣溫度波動(dòng)的工況，應(yīng)該關(guān)注除塵器入口煙氣溫度，設(shè)立高溫報(bào)警的控制系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)煙氣溫度_過(guò)設(shè)定值時(shí)，通過(guò)噴霧冷卻和冷風(fēng)閥吸風(fēng)冷卻等方式降低煙氣溫度。值得一提的是，根據(jù)工藝煙氣的特點(diǎn)，通過(guò)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(jié)能又行之有效的途徑。

2.3.2高溫收縮

當(dāng)煙氣溫度持續(xù)使用溫度或者瞬間溫度_過(guò)濾袋的正常使用溫度時(shí)，由于濾料纖維的溫度特性，會(huì)出現(xiàn)經(jīng)向、緯向的熱收縮率變大。當(dāng)出現(xiàn)熱收縮率過(guò)大時(shí)，在濾袋經(jīng)向上變小而緊緊包裹在濾籠上，容易影響清灰效果和無(wú)法從濾袋中抽出濾籠。同時(shí)在垂直方向上濾袋變短，容易出現(xiàn)袋低被濾籠頂破現(xiàn)象。

2.4濾袋的其它失效

2.4.1結(jié)露

對(duì)于壓力_的煙氣，當(dāng)其溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)，煙氣中的水蒸氣將產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。對(duì)于高溫高濕煙氣，例如化工行業(yè)中的復(fù)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(shè)計(jì)運(yùn)行不善將發(fā)生結(jié)露、結(jié)塊現(xiàn)象，為了_袋式除塵器在露點(diǎn)溫度以上穩(wěn)定運(yùn)行，通常采用覆膜濾料、殼體保溫和混入熱風(fēng)等措施。在較冷的條件下，除塵器設(shè)備的冷開(kāi)機(jī)、冷關(guān)機(jī)，也會(huì)造成高溫?zé)煔庵械乃魵饨Y(jié)露造成濾袋失效。所以根據(jù)使用環(huán)境和煙氣性質(zhì)，對(duì)應(yīng)需要輔熱的袋式除塵器當(dāng)停機(jī)時(shí)輔熱不能停。對(duì)于需要重新開(kāi)啟的袋式除塵器設(shè)備根據(jù)需要，必要時(shí)應(yīng)充分預(yù)熱后才能投入使用。

此外，當(dāng)采用噴霧冷卻和冷風(fēng)閥吸風(fēng)冷卻等方式降低煙氣溫度，可能會(huì)引起在除塵器煙氣入口處產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。所以在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該充分了解工藝煙氣的特點(diǎn)和所在地的環(huán)境特點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況做出合理方案。再者袋式除塵器的濾袋人口處的結(jié)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(dāng)采用壓縮氣體清灰時(shí)，也造成濾袋人口處結(jié)露現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)壓縮空氣加熱、除濕處理或者采用文丘里管?chē)娮煸黾右鳉饬縼?lái)減少空氣的量，都可達(dá)到避免濾袋入口結(jié)露現(xiàn)象。

2.4.2堵塞

袋式除塵器_是當(dāng)含塵煙氣流過(guò)濾袋時(shí)粉塵留在濾袋上形成粉塵層，粉塵層的存在會(huì)提高過(guò)濾效率，隨著粉塵層的厚度增加，過(guò)濾效率越來(lái)越高，但是除塵器的運(yùn)行阻力也越高。當(dāng)運(yùn)行阻力_過(guò)限定值時(shí)，通過(guò)機(jī)械振動(dòng)、反吹或脈沖等方式進(jìn)行清灰。然而煙氣中含有焦油、水蒸氣，或者_(dá)細(xì)粉塵進(jìn)入濾料中，會(huì)發(fā)生粉塵堵塞濾袋造成運(yùn)行阻力大、濾袋失效的現(xiàn)象。

當(dāng)使用袋式除塵器處理高溫?zé)煔?、高濕煙氣或者運(yùn)行環(huán)境溫度較低時(shí)，避免結(jié)露引起易潮解粉塵粘附在濾袋表面造成堵塞，甚至糊袋問(wèn)題引起濾袋失效。處理的煙氣粉塵顆粒較細(xì)如橡膠行業(yè)在煉膠中加入的炭黑與藥品，粒徑小、密度輕且吸附力_強(qiáng)，很容易引起粉塵進(jìn)入濾料問(wèn)題。一般這種情況下，采用覆膜濾料或者在正式除塵運(yùn)行前先在濾袋表面人工制作預(yù)涂層，預(yù)涂層可以在保護(hù)濾料的同時(shí)提高袋式除塵器效率、降低運(yùn)行阻力。

預(yù)涂層技術(shù)的另一用途_是處理氣體污染物，對(duì)于含有害氣體、焦油、油霧、酸霧等成分的污染物，采用助濾劑作為預(yù)涂層能夠同時(shí)除去氣態(tài)、液態(tài)污染物。如瀝青煙氣中含有大量焦油，采用焦粉進(jìn)行吸附，效果理想;采用消石灰干粉作助濾劑，可l芡實(shí)現(xiàn)吸附SO2達(dá)到脫硫的目的?？傊A(yù)涂層技術(shù)的出現(xiàn)克服了常規(guī)的不足、擴(kuò)大了袋式除塵氣的適用范圍，消除了由于_細(xì)強(qiáng)附著力粉塵、焦油、油霧、酸霧煙氣引起的濾袋堵塞失效。

3結(jié)語(yǔ)

濾袋作為袋式除塵器的核心部件，煙氣排放濃度的達(dá)標(biāo)，除塵器設(shè)備運(yùn)行在較低的阻力條件下以及濾袋的長(zhǎng)壽命運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)都需避免濾袋的過(guò)早失效。隨著新型濾料纖維的開(kāi)發(fā)應(yīng)用、更多新型覆膜濾料的出現(xiàn)以及更完善的加工制作方法都會(huì)拓展濾料的使用范圍、延長(zhǎng)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(xué)失效、高溫引起的失效、結(jié)露以及堵塞等問(wèn)題的原因，并提出了相關(guān)的建議。對(duì)于濾袋的使用壽命可以說(shuō)是設(shè)計(jì)選型、安裝水平以及運(yùn)行維護(hù)的綜合體現(xiàn)，而設(shè)計(jì)階段的濾袋選擇、過(guò)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(jìn)氣方式等因素相互影響，因此應(yīng)該做到全面的分析和考慮。在實(shí)際袋式除塵器運(yùn)行時(shí)，實(shí)際負(fù)荷是動(dòng)態(tài)變化的，因此嚴(yán)密的監(jiān)控系統(tǒng)的變化并作出合理的調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)_負(fù)荷運(yùn)行，并在試運(yùn)行階段尋找出處實(shí)際工況與設(shè)計(jì)不符合的地方及時(shí)改正。