袋式除尘器滤料详细介绍 

 

在袋式除尘器中，过滤材料及过滤袋的选择对于除尘效率、设备寿命及运行成本具有至关重要的影响。以下是对袋式除尘器用过滤材料及过滤袋的详细介绍。

一、滤料   

袋式除尘器的核心部件滤袋是用各种不同的织物滤料制成的。滤袋的性能直接关系到袋式除尘器的除尘效率以及除尘系统的阻力损失，它的使用寿命关系到除尘器的维护成本。袋式除尘器对滤料的要求是:捕集能力强，容尘量大，透气性好，容易清灰，尺寸稳定，能在各种不良条件下工作，使用寿命长造价又不高。具体要求包括以下几点。

①作为一种过滤材料，首先要保证它的过滤性能(即过滤效率)，这其中包含了对细微粉尘的过滤性能。

② 袋式除尘器的运行阻力包括结构阻力和过滤阻力，其中结构阻力与袋式除尘器的系统及结构布置有关，而过滤阻力则取决于滤料的结构和性能。在确保过滤效率的前提下，要求所选用的滤料具有良好的透气性。滤料的过滤阻力包括使用初期过滤阻力和寿命终期过滤阻力，这两者的过滤阻力越低越好，两者的差值也越低越好。

③ 滤料的使用寿命是一项涉及袋式除尘器使用经济性的指标，袋式除尘器的维护费用主要来自更换滤袋的费用，因此，滤袋的使用寿命越长，则袋式除尘器的使用经济性越好。从燃煤电厂的烟气特点来看，对滤料的耐久性具体要求包括:

a.燃煤电厂袋式除尘器所处理的烟气温度一般为120~170℃，因此，选用的滤料应是耐高温滤料;

b.从滤料的力学性能来看，它应具有抗折、抗拉、抗磨性能;

c.滤料必须具有良好的抗氧化、耐酸碱腐蚀性能。

④ 具有良好的耐吸湿性。由于锅炉烟气中含有一定量的水汽，如滤料的吸湿性过高，就会发生粉尘黏结在滤料表面，造成糊袋而堵塞滤袋。

⑤ 具有良好的尺寸稳定性。所谓尺寸稳定性是指滤袋受热和积灰后，滤袋经纬向的胀缩率。由于目前袋式除尘器为减少体积，其滤袋与滤袋之间的间隙相对较小，尤其在电除尘改袋除尘工程中，由于受到电除尘器本体空间的限制，要保证合理的气布比，滤袋的布置也非常紧凑。因而，对滤袋的尺寸稳定性要求也越来越高。可以用来作织物滤料的纤维材料可分为天然纤维和非天然纤维两大类，非天然纤维又可分为化学纤维(包括人造纤维和合成纤维)与无机纤维(包括玻璃纤维和金属纤维)两类，现在几乎已经没有用天然纤维滤料的了，大多采用合成纤维制造滤料。除合成纤维外，在处理高温气体时，使用玻璃纤维滤料的也不少。合成纤维是先将简单的化学物质用有机合成方法制得合成高分子化合物，然后经纺丝加工而制成。现在用于滤料的合成纤维主要有以下几种。

① 聚酯(PET--polyester)。可在不超过 130℃的温度下连续使用，在几分钟的短时间内能耐受 150℃的高温。化学稳定性好，但不耐水解。价格较便宜，性价比高。与其他合成纤维滤料相比，聚酯滤料产量最大，应用最广。

②聚丙烯(PP--polypropylene)。商品名称为丙纶。能在90℃以下连续使用，短时间内可达 100℃抗酸碱和溶剂腐蚀的性能好。吸湿性极低。软化点低(145~150℃)，有利于丙纶滤料的热轧光处理。黏附力弱，滤料易清灰。

③均聚丙烯晴(PAN homopolymer--ployacrylonitrile homopolymer)。商品名称为德拉纶 T(DrelonT)，是化学纯的丙烯腈。能在125℃以下连续使用，短时间内可达 135℃。能抗水解，耐磨性较差。

④ 偏芳族聚酰胺(m-AR--meta-aramide)。商品名称为诺梅克斯(Nomex)、康纳克斯(Conex)、凯美尔(Kermel)。这些产品性能有不同之处:在耐热性方面，Nomex优于Conex和 Kermel，Conex又优于Kermel:在化学稳定性方面，Nomex和Conex的耐碱性好，耐酸性稍差，Kermel则与之相反;生产成本则以 Kermel 为最低。

⑤ 聚酰亚胺(PI--polyimide)。商品名称为P84。用它作成的针刺毡捕尘性能很好，粉尘不易渗入滤料内部。关于使用温度，根据德国BWF公司的经验，虽然P84滤料在实验室条件下，连续使用的温度可达240℃，短时间可达260℃，但在实际处理烟气时，由于烟气化学成分的影响，如果要达到2年以上的使用寿命，则应在不超过180℃环境下持续工作。另据日本AMBIC公司资料，P84的长期使用最高温度为200℃，短时间最高温度为240℃。P84滤料的使用温度如果超过140℃，再有一定量的水汽，就会出现水解问题。

⑥ 聚苯硫醚(PPS--polyphenylensulfide)。商品名称是赖登(Ryton)。化学稳定性好，在温度200℃或低于 200℃时，它对有机溶剂、碱和大部分酸(除了某些氧化剂，如浓硝酸)都保持稳定的化学抵抗性。但不耐氧化。在化学性能方面，其强度、拉伸与弹性都和聚酯差不多。根据德国BWF公司的经验，虽然PPS 滤料在实验室条件下，连续使用的温度可达190℃，短时间可达200℃，但在实际处理烟气时，如果要达到2年以上的使用寿命，则应在150℃以下持续工作，短时间可达190℃。另据日本AMBIC公司资料，P84长期使用的最高温度为170℃，短时间最高温度为190℃。

⑦ 聚四氟乙烯(PTFE--polytetrafluoroethylene)。商品名称为特氟隆(Teflon)、普罗菲纶(Profilen)。化学稳定性极好，不老化。物理强度较差。在高温下的尺寸稳定性不够好。可在 240℃以下连续使用，短时间可达260℃。其价格昂贵。

表1是以上几种纤维理化性能比较。

表1 合成纤维理化性能比较

 

注:表中1、2、3、4代表从优至劣的顺序。

玻璃纤维是由熔融的玻璃液拉制而成的，用于制造滤料的玻璃纤维有两类:一类是铝硼硅酸盐玻璃纤即无碱玻璃纤维;另一类是钠钙硅酸盐玻璃纤维，即中碱玻璃纤维。目前，我国多用无碱12.5tex维，(1tex=10-6kg/m)玻璃纤维纱(即玻璃纤维单丝直径在5.5um左右)和中碱12.5tex玻璃纤维纱(即玻璃纤维单丝直径在8um左右)制作玻璃纤维滤料。表2是两种玻璃纤维理化特性的比较。

① HF 除外。

② 苯酚、草酸除外。

注:表中1、2、3、4代表从优至劣的顺序。

二、电站锅炉常用的滤布材料

①PPS及 PPS+P84针刺毡滤料。PPS针刺毡是目前用于燃煤电厂锅炉脉冲清灰袋式除尘器选用的主要滤料品种之一，主要适用于燃用低硫煤的烟气处理，它是选用美国、日本等国生产的聚苯硫醚(PPS)纤维，按照耐高温过滤毡的生产工艺制造、加工的过滤材料。PPS针刺毡的应用条件主要取决于PPS纤维性能，燃煤电厂锅炉烟气除尘比较适宜使用的条件为:烟气温度为 120~160℃，烟气中SO2小于800mg/m3，NOX小于700mg/m3，w(O2)小于8%，燃煤灰分小于30%;锅炉运行启动前需要进行预涂灰;喷油点炉、锅炉爆管、烟气超温时不宜直接进入袋式除尘器，需要设旁路烟道;袋式除尘器设计过滤风速为1.0m/min左右，除尘器阻力为1300~1500Pa。在这些条件下，正常运转的袋式除尘器滤袋保障使用寿命为30000h。

为了防止PPS针刺毡长期使用后阻力升高并增加耐混能力，采用PPS+P84复合纤维制作针刺，P84纤维含量20%左右。P84纤维截面与PPS纤维棒状相比呈多叶状，它的不规则的纤维断面使纤维表面积增大，针刺毡透气性增加，具有降阻增效的效果，同时耐温性可以适当提高。P84纤维是奥地利LENZING公司独家生产。P84纤维在高湿状态下要谨慎使用，防止水解。PPS及PPS+P84针刺毡使用之初主要靠国外进口，现在国内已有多家公司可以大批量生产和提供。目前，国内新建机组配套的燃煤(低硫煤)电厂锅炉袋式除尘器大多选用这些滤料。

②PPS及PPS+P84梯度针刺毡滤料。在大量生产和推广使用PPS针刺毡的经验基础上，对目前使用的PPS及PPS+P84针刺毡作了进一步改进，由国电环境保护研究院与上海华东大学联合研发出新型结构的梯度针刺毡滤料，并在200MW等级燃煤(低硫煤)电厂锅炉袋式除尘器中使用。其主要技术特点为:

a. 对传统针刺毡引入覆膜表面过滤技术，滤料采用多层复合结构，表面采用致密的超细纤维层，产生表层过滤效果;把传统针刺毡的“表面过滤和单一纤维滤料的深层过滤”方式转变为梯度针刺毡“表层”过滤;通过采用超细面层使针刺毡表面更致密，阻挡细微尘粒能力提高，同时表面也易清灰;

b.针刺毡截面沿滤料厚度方向纤维的细度依次增粗，滤料的空隙依次变大，形成梯度层次结构，它由表面超细纤维层、细纤维层、基布、粗纤维层四层组成;流体通道由传统针刺毡的相当等宽绕形通道变为相当前窄后宽的绕形通道。这样，在提高了滤料厚度的同时又保证了透气性;其次，即使部分超细粉尘进入滤料内部，也能顺利排出，内层不易集尘，可以保持滤料长期稳定运行而阻力上升变化速度减缓。

③针刺毡整体采用聚四氟乙烯(PTFE)溶液浸渗处理，使纤维表面涂有PTFE膜。从而有效改善了纤维的各项性能，延长了使用寿命。

通过各项技术改进后，PPS及PPS+P84针刺毡滤料性能得到显著改善，改进后滤料的主要使用技术指标为:烟气温度为120~180℃，SO2小于1200mg/m3，NOx小于1000mg/m3，w(O2)小于10%，除尘器阻力为 1100~1300Pa。

④ PTFE梯度复合针刺毡滤料，袋式除尘器要进一步扩大在燃煤电厂锅炉的使用，需要解决滤料适用范围:高硫煤;锅炉频繁启动(出现低温60~120℃，酸结露腐蚀);锅炉排烟温度达到190~200℃(夏季):锅炉过量送风、空气预热器漏风造成含氧量升高等问题。如果继续使用PPS或PPS+P84针刺毡，滤料使用寿命势必将不能得到保证。因此需要采用PTFE纤维替换PPS、P84纤维制作针刺毡滤料。聚四氟乙烯(PTFE)是目前耐腐蚀性能最佳的材料之一，具有“塑料王”之称。它具有高度的化学稳定性和卓越的耐化学腐蚀能力，如耐强酸、强碱、强氧化剂等，有突出的耐热、耐寒及耐磨性，具有不黏着、不吸水、不燃烧等特点。PTFE纤维目前在全球仅有极少数公司生产。国内已生产出PTFE梯度针刺毡复合滤料，并在 50MW燃煤(高硫煤)电厂锅炉使用。PTFE梯度复合滤料具有满足不同煤种和各种运转条件的特点，由于受PTFE纤维生产量和价格的限制，滤料应用总量还比较有限。在前述复杂运行条件时，PPS针刺毡难以满足使用条件，可以考虑选用PTFE梯度复合针刺滤料。

三、滤滤袋的形式有圆形、椭圆形、扁圆形、四菱形等多种，在实际工程中，对于固定进行喷吹袋式除尘器来说，一般采用圆形滤袋，因为圆形滤袋的支撑及支撑骨架(袋笼)的连接比较简单，滤袋所受的袋笼的支撑力比较均匀，所需的清灰力也相对较小，袋间也不易被粉尘堵塞。而对于旋转喷吹袋式除尘器来说，针对清灰喷嘴边旋转边清灰的特点，为使更多的清灰压缩空气能进入滤袋，一般采用椭圆形滤袋。目前国内外用于燃煤电厂锅炉烟气除尘的袋式除尘器，滤袋的长度一般采用6~8m的长滤袋，长袋脉冲袋式除尘器的显著特点是，由于脉冲清灰方式保证了长滤袋的清灰效果，使得除尘器的体积较小。但滤袋的长度一般不宜超过10m，因为过长的滤袋虽然可使除尘器的体积更小，但会影响清灰效果，而且滤袋过长时，会使其顶部所受的张力过大，袋口容易破损。滤袋的排列对除尘器内的气流分布影响较大，袋间距过大会使除尘器体积增大，投资也会增加，而袋间距过小，会使袋间烟气流速增大，不仅会造成系统阻力增加，还会造成滤袋间的相互摩擦，对过滤效果也会有一定的影响。滤袋的袋间距要根据袋长、滤袋的口径、所选取的过滤风速等因素综合考虑。另外，滤袋的安装质量，特别是滤袋安装时的垂直度，对除尘器内的气流分布影响也较大，在滤袋安装时一定要确保滤袋的垂直度误差在允许的范围内，确保袋间间隔均匀，使烟气在整个除尘单元内能均匀分布，同时也可避免袋间的摩擦而影响滤袋的使用寿命。

      总之，袋式除尘器的气流组织是一项十分关键的技术，特别是对于300MW以上大容量机组，由于风量大，袋式除尘器的气流组织更是十分关键。这也是我国大型燃煤发电锅炉袋式除尘器技术与国际先进技术存在的差距之一。袋式除尘器良好的气流组织在早期需要通过大量模型试验，并结合计算机数值模拟，再结合工程实践经验，才能取得比较好的效果。