火力发电厂袋式除尘器滤料材质选型

火力发电厂袋式除尘器滤料材质选型

《火力发电厂大气污染物排放标准》(GB13223— 2011)于2012-01-01执行，其中对新建 电厂烟尘排放的限值由原来的 50 mg/Nm3调整为30 mg/Nm3此外，随着近年来我国环保形 势日益严峻，越来越多的火力发电厂建设伊始即以低于 式。据统计，在布袋除尘器总造价中，滤袋成本占

5 mg/Nm3乍为建设标准。烟尘排放浓

40%而滤袋的更换更达到了布

度限值的不断降低促使绝大多数火力发电企业采用“布袋除尘器+湿式静电除尘器”作为主要 的减排方袋除尘器日常检修费用的85%^上，因此，如何延长滤袋的使用寿命，从而降低电厂运行成 本是众多电厂共同关心的问题。本文以大唐清苑热电厂为例，对燃用中硫煤电厂除尘器滤袋 材质的选择进行分析，以期从滤袋材质选择层面尽量延长滤袋使用寿命，达到在减排的同时 有效降低运行费用的目的。

袋式除尘器是依据滤料固有的物理过滤特性以及附着在滤料表面粉尘层的过滤性来截留 烟气中具有一定颗粒度的粉。它依赖于滤料在厚度方向的纤维密度来决定过滤能力，成为深 层过滤技术。滤料是布袋除尘器中最关键、最易损和最昂贵的部件，是影响投资、运行成本 的主项。滤料的选择关系到除尘器能否长期、可靠、高效地使用。因此，滤料应根据生产实 际情况以及布袋除尘器的工作要求选择。

表1大唐淸苑热电厂煤质表

[ 「 名 称 单位「 设计煤种 |校核煤种 OlilS Car 收到基M Har 收到基氧Oar 收到基氮川办 收到基全繚助砒 全水分.W 收到基灰分月。厂 空气干燥基水分MG/ % % % % % % % % % MJ/kg 54.24 3,01 0.S3 L61 7.00 .58 2.81 0.98 1S2 8.8 1,21 14.21 1'-> 7 6S 29.35 0戈6 17.99 20.72 &3 2.47 P干燥无灰基挥发分Vd^f 收到基低位发热気0虬ar 可磨系数

冲刷磨损蓿数血 按照《中国煤中硫份等级划分标准》 划分，中硫煤系指硫分在1%-2%勺燃煤(其中，1%- 1.5%称“低中硫煤”)。当锅炉燃用较高硫份燃煤时，烟气中硫氧化物、氮氧化物浓度很高， 烟气中酸性气体的腐蚀会造成滤料的损坏，使滤袋寿命缩短。

大唐清苑热电厂地处保定市清苑县，装机规模为

2X 300 MV，选用上海锅炉厂生产的亚

临界1025 t/h中间再热自然循环锅炉，每台锅炉配 2台低压脉冲旋转喷吹布袋除尘器，除尘

器保证效率大于等于99.93%,出口烟尘浓度小于30 mg/Nm3煤源为山西阳泉、昔阳等地的 贫煤，煤质如表1所示。

表2布袋除尘器基本参数表 项目 保证效率 本体阴力 内客 A 99.93% 出口含尘浓度小于30 mg/Nn? 1 300 Pa 本怵漏风率 <2% 气布比 ^0.98 工作烟气温度 131 X 允许短时（不超过5 min次）”最高烟气爲度达到 最高工作烟气 温ISO 200匸在整批滤袋寿命时间范園内，不超过3次 度 过谑面积 约 33 176 m2 喷吹形式 滤袋 低压脖冲旋转喷吹 （P127 （当疑）x8000

布袋除尘器基本参数如表2所示

1布袋除尘器滤袋材质简述

用于袋式除尘器的滤料主要有机织物、非织造材料和复合材料。机织滤料作为传统的加 工方式，因其生产成本低廉而在滤料市场上仍然占有一席之地 ；非织造材料由于其复杂的三维 网络结构，在有限的材料空间内含有大量的微孔和弯曲通道，具有良好的过滤性能，是除尘 滤袋的理性材料；复合材料通过覆膜、涂层/层合、原料差别化、工艺差别化等技术手段使材 料的过滤性能更为优异，更加符合环保要求。

1.1 PPS聚苯硫醚

PPS具有极佳的耐碱性和较好的耐酸性，但 PPS的抗氧化性能比较弱，在含氧量高或煤 质含硫量

较高的工况中均不适用。其耐温为

160?180 C,可在160 C的温度下连续工作运

行，瞬间可以承受190 C的高温。当运行温度超过190 C时，PPS的强力会急剧衰减；当被 处理的烟气中氧（02）含量超过8%寸，PPS会被氧化，即PPS大分子结构中的S和O结合，产 生SOX使原本PPS分子结构变化，不具有原本的耐酸、耐碱性能，从而失去强力，直接表 现就是“破袋”。当烟尘含氧量超过 15 %时，就不能使用该种滤料。

1.2芳香族聚酰胺合成纤维

此类纤维应用较多的主要是美塔斯耐高温纤维，其耐温

204 C，瞬间可达240 C。但其

耐酸性、抗水解性稍差，其主要应用于经彻底脱硫的循环流化床锅炉或含硫极低的烟气过滤 场合。

1.3聚四氟乙烯

PTFE即聚四氟乙烯，具有优异的耐化学腐蚀性能，不受烟气腐蚀，可为滤料提供强有 力的支架，

延长滤料的使用寿命。PTFE可以在240 C的连续运行温度，在瞬间260 C的温 度条件下，能耐全部

pH值范围内的酸碱侵蚀。PTFE基布自润性极佳，不吸潮，能承受紫外 线辐射。用非织造针刺法制作的

聚四氟乙烯纤维滤袋可以使袋式除尘器达到非常好的除尘效 果,无论除尘器进口烟气中粉尘的浓度有多高，除尘器出口烟气中的粉尘浓度均可降低到 20? 30 mg/m3,它是抗水解、抗腐蚀性最强的化学纤维。

1.4 P84 纤维（聚酰亚胺 ）滤料

P84纤维滤料可在260 C以下连续使用，瞬时温度可达 280 C。除此之外，P84纤维三 叶形横截

面形成了非常高的纤维表面积系数，与圆形或豆形截面纤维相比，具有较大的比表 面积，增大了捕集尘粒的机会，而且 P84纤维特殊的截面形态使得粉尘大部分被集中到滤料 的表面，很难渗透到滤料的内部堵塞孔隙，降低运行阻力。

1.5 玻璃纤维

玻璃纤维可以在260 C （中碱）/280 C （无碱）的温度条件下长期工作。瞬间温度可达

350 C。它具有突出的尺寸稳定性，拉伸断裂强度高，耐腐蚀性强，表面光滑，憎水透气， 容易清灰，

化学稳定性好，是环境保护行业的更新换代产品。但是它的缺点是耐折性差。

2 大唐清苑电厂布袋除尘器滤料方案

大唐清苑电厂燃用煤质含硫量在1.67%?1.82%之间，属中硫煤，烟气中较高的SOX含量 提升了酸露点温度，增加了烟气酸结露的风险。同时，该工程属于供热机组，机组负荷变化 较为较大，可能出现频繁起停炉的现象，造成滤袋多次穿越酸露点，使滤袋酸腐蚀破坏，滤 袋过早失效。如果机组在正常运行中发生大量破袋现象， 更换滤袋不仅将增加检修维护费用， 还为满足环保要求将迫使机组非计划停运，影响发电量和供热量。因此，滤袋材质的选择正 确与否将直接影响机组运行的可靠性。根据本工程煤质及烟气情况，初步拟定了滤料的两个 方案，即PPS纤维+PPSS布（表面PTFE浸渍）和PPS纤维+PTFES布。以下就两方案的优缺点 及经济性进行分析。

2.1 两种滤料方案性能对比及分析

PPS纤维+PPSS布（表面PTFE浸渍）是PPS针刺毡后处理的一种工艺，是针刺好的PPS滤

布在含有PTFE的乳液里浸渍后，再通过高温烘焙，使滤料表面形成一种含有 护层，达到滤料具有拒水防油的效果，并且能提高 光滑，更容易清灰，从而延长滤料的使用寿命。

PTFE材料的保

PPS滤料的抗氧化性能，使滤料表面更加

PPS纤维+PTFE基布由上下两层PPS针刺毡和中间一层PTFE基布组成，针刺毡强力60% 靠基

布提供，强力是寿命的最重要体现，采用 升，延长使用寿命。

表3两种滤料方案的性能对比表

序号 PTFE基布，滤袋整体强力衰减更慢（PPS基布

强力衰减50%勺情况下，PTFE基布强力衰减只有10%）,抗化学腐蚀能力和耐瞬间高温的能力 大幅提

2 3 项目 履鬲允许连 漠祗用质度 瞬间允许最 高使用温度 单垃面积康量 单位 PPS纤维+PPS星布 PPS 纤维+PTFEJS布 0L * 190 °C g;nr 190 550 210 580 垣度 经向 5 断裂彌力 盘向 4 nini 19 >900 >1 300 较好 LS >800 >J 100 优 优 优 忧 好 好 6 7 斛酸性 抗蛊化住 抗二氧化氮性 耐層性 g 10 抗折叠性（脆 尺寸安定性 ii 性） —般 好 12 对锅炉运行稳 定性的适应 不同煤种 的适应 _般

14 两种滤料方案的性能对比如表 3所示。

好 由表3可以看出，无论是PPS纤维+PPS基布方案，还是PPS纤维+PTFE基布，均具有良 好的应用效果。方案二相对于方案一有以下优点：① PTFE具有优异的耐化学腐蚀性能，在运 行温度范围内，能承受所有的化学腐蚀。

PPS的抗氧化性能比较弱，在含氧量高或煤质含硫

量较高的工况中均不适用。PTFES布不受烟气腐蚀，可为滤料提供强有力的支架，延长使用 寿命，对煤种变化的适应性更强。②针刺毡强力60%靠基布提供，强力是寿命的最重要体现， 采用PTFE基布，滤袋整体强力衰减更慢。

结合上述分析，考虑清苑电厂燃用中硫煤，烟气腐蚀性较强，且供热电厂的性质决定了

机组负荷变动较大，因此本项目滤袋采用方案二：PPS纤维+PTFE基布可以有效提高除尘器滤 袋的寿命，规避因机组简短时期运行工况变化大带来的不利因素，提高机组运行的可靠性。

2.2国内电厂采用两种滤料方案的统计

PPS纤维+PPS基布（表面PTFE浸渍）和PPS纤维+PTFE基布两种滤料方案在国内新建电厂

中均有应用，两方案应用于电厂的情况统计如表

4所示。

从表4的不完全统计可以看出：①国内机组，含硫量小于1%勺机组基本采用PPS纤维+PPS 基布，含硫量大于2%的机组基本采用PPS纤维+PTFE基布，含硫量1%-2%的机组两种都有应 用；②随着含硫量的上升，PPS纤维+PPS基布的使用越来越少；③目前，国内采用PPS纤维+PTFE 基布是提高滤袋抗高硫煤主要措施，可以提高机组运行的可靠性，特别是含硫量为 机组。

2%左右的

2.3 两方案技术经济比较

根据国内电厂布袋除尘器运行情况及与各除尘器厂家沟通， 结合本工程煤质及烟气特性， 采用

PPS千维+PPS基布（表面PTFE浸渍）方案滤袋寿命为2.5年，采用PPS千维+PTFES布方 案滤袋

寿命可达 4年。但两方案初投资相差较大，具体数据如表 5所示。

说明：为简化起见，按照滤袋到达使用年限后全部更换计算检修费用。

从上表可以看出，采用方案二PPS千维+PTFE基布比方案一 PPS千维+PPSS布（表面PTFE 浸渍）年检修费用低73.69万元，但对于初投资，方案二比方案一多 230万元。假定丫年后两 者费用持平，则解方程 874.84+349Y=1 104.84+276.21Y，得丫=6.71年，即6.71年时，两方 案总费用

（初投资+检修）相当。此后，方案二具有明显效益。以电厂

用方案二比方案一可节省 1 980.44 万元，经济效益明显。

30年设计寿命计算，采