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)行成本等問題.本文通過對(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,延長濾袋壽命;④通過溫度、含濕量的控制,避免袋除塵器結(jié)露.

0引言

隨著我國“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。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)濾袋過濾煙氣的溫度，把耐溫_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(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程闈。尤其表面過濾的覆膜濾料出現(xiàn)，提高了過濾效率，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、過濾速度、清灰頻率、過濾煙氣的物理化學(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、煙氣溫度過高、結(jié)露粘結(jié)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(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)引起濾袋的壽命過短和除塵器的運(yùn)行阻力異常等問題。因此，有必要根據(jù)袋式除塵器的類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(jìn)氣方式、濾袋過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緊過松時(shí)，在清灰過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)濾籠與濾袋安裝過松，過濾時(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(huì)帶來機(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(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大，濾袋破損失效問題更易頻發(fā)。例如對(duì)于下部進(jìn)風(fēng)來說，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(duì)相關(guān)因素，當(dāng)煙氣濃度過大時(shí)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(xì)、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(huì)引起清灰次數(shù)頻繁造成濾袋壽命過短。

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，瞬間高溫和過高的使用溫度都會(huì)使纖維產(chǎn)生氧化過程。通過高溫保護(hù)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?dú)?，來保護(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_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

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

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_過設(shè)定值時(shí)，通過噴霧冷卻和冷風(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。通過對(duì)壓縮空氣加熱、除濕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(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(yùn)行阻力也越高。當(dāng)運(yùn)行阻力_過限定值時(shí)，通過機(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)煔狻⒏邼駸煔饣蛘哌\(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。總之，預(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

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壽命運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)都需避免濾袋的過早失效。隨著新型濾料纖維的開發(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。