燃煤电厂袋式除尘器滤料性能失效过程研究.pdf

。‘“独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。本论文除了文中特别加以标注和致谢的内容外，不包含其他人或其他 机构已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京信息工程大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。其他同志对本研究所做的贡献均已在 论文中作了声明并表示谢意。 学位论文作者签名二工1 畦 关于论文使用授权的说明 南京信息工程大学、国家图书馆、中国学术期刊 光盘版 杂志社、中国科 学技术信息研究所的中国学位论文全文数据库有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，并通 过网络向社会提供信息服务。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 包括刊登 论文的全部或部分内容。论文的公布 包括刊登 授权南京信息工程大学研究 生部办理。 口公开口保密年月 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 学位论文作者签名皿 指导教师签名 签字日期兰里 兰至里 签字日期 加| 1 ．J - ．枷 、奄j 。’、‘．。．弋 ～ ‘，、 ～ f ● ～，彳 摘要 目录 ／蝴卿必 ．I Ⅱ l第1 章绪论 1 ．1 课题研究背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。l 1 ．1 ．1 课题研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 ．2 课题研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。l 1 ．1 ．3 课题研究目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 1 ．1 ．4 课题研究的技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 1 ．2 袋式除尘技术的历史及发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．1 国外袋式除尘器的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 1 ．2 ．2 国内袋式除尘器的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3 1 ．3 滤料技术的历史及发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．3 ．1 国外滤料技术的历史及发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．3 ．2 国内滤料技术的历史及发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．4 滤料性能的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．4 ．1 燃煤电厂滤料要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 1 ．4 ．2 滤料耐腐蚀性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。7 1 ．4 ．3 滤料过滤机理及性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．4 ．4 滤料耐磨损性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。8 1 ．4 ．5 滤料清灰控制方式研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 1 ．5 造成滤料失效的因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。9 1 ．5 ．1 化学腐蚀⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．5 ．2 机械磨损⋯⋯⋯⋯⋯小⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．10 1 ．5 ．3 其他影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 第2 章滤料耐酸、碱腐蚀性能试验研究 2 ．1 试验装置及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 I 2 ．1 ．1 试验仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 3 2 ．1 ．2 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l3 2 ．1 ．3 试验步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 2 ．1 ．4 试验对象⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 4 2 ．2 试验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 2 ．2 ．1 强力测试结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 2 ．2 ．2 扫描电镜结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 9 2 ．2 ．3F T - I R 结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 2 ．2 A 差热结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 3 2 ．3 增强滤料耐酸、碱腐蚀性能的措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 8 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 第3 章滤料过滤性能试验研究 2 9 3 ．1 试验装置及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 3 ．1 ．1 试验仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．1 ．2 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 0 3 ．1 ．3 试验对象⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l 3 ．2 试验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 l 3 ．2 ．1 试运行阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l 3 ．2 ．2 恢复阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 3 ．2 ．3 性能测试期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 4 3 - 3 提高滤料过滤性能的措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 7 第4 章滤料机械性能试验研究 4 ．1 滤料耐磨损性能试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．1 ．1 试验仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．1 ．2 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 4 ．1 ．3 试验步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．1 ．4 试验对象⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 4 ．1 ．5 试验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 Ⅱ 4 ．1 ．6 加强滤料耐磨损性能的措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 4 ．1 ．7 改进试验方法的建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 1 4 ．2 滤料清灰周期研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 4 ．2 ．1 滤料压力损失理论分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 4 ．2 ．2 降低过滤层阻力的措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 2 4 ．2 ．3 滤料清灰周期的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 4 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 第5 章滤料失效的表现、原因分析4 5 5 ．1 滤料失效的表现及原因⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 5 ．1 ．1 滤袋的磨损⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 5 ．1 ．2 滤袋热损伤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 5 ．1 - 3 化学腐蚀⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 5 ．1 ．4 阻力高⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 5 ．1 ．5 气流分布不均⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 5 ．2 滤料失效的过程分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 8 5 ．3 工程实例分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5l 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 第6 章结论与建议 6 ．1 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 6 ．2 创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 7 6 ．3 ；枣议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ；7 参考文献 l I l 摘要 修订中的燃煤电厂烟尘排放标准拟将最高允许排放浓度限制在3 0 m g ／m 3 以 下，由此预计配以合适滤料的袋式除尘器将会得到快速应用发展。滤料是袋式 除尘器的核心部件之一，但目前国内大型燃煤机组袋式除尘器的滤料寿命普遍 达不到3 万小时。滤料失效通常是由多种因素综合作用的结果，主要影响因素 为空气动力损伤、机械损伤、化学损伤和热损伤四大类。本课题为国内首次针 对滤料失效过程进行综合性的试验研究，并结合实例进行分析，提出应对措施。 滤料耐化学腐蚀性能方面，在酸性条件下，H N 0 3 对P P S 、P T F E 两种纤维 的腐蚀性要强于H 2 S 0 4 ，且对P P S 的腐蚀性更为严重。在碱性条件下，滤料强 力随着P T F E 纤维含量的增加而增加；P T F E 的熔化温度降低对其热稳定性的影 响大于酸性环境。保证袋式除尘器运行烟气温度高于烟气露点温度以防结露、 糊袋，根据烟气成分、粉尘性质等优选袋式除尘器的类型及滤料材质等措施， 可有效提高滤料耐腐性能。 滤料动态过滤性能方面，同等条件下P P S 、P T F E 两种纤维混合面层滤料的 残余阻力、排放浓度较之单一纤维面层的滤料要低，相同时间内清灰次数也低。 清灰过程对复合滤料造成的损伤要低于单一滤料，更有利于延长复合滤料的使 用寿命。较低的过滤风速可延长滤料使用寿命，复合或覆膜滤料、滤料纤维比 表面积大、滤料后处理等均可改善滤料过滤性能。 耐磨损性能方面，除尘器运行时间越长，滤袋阻力、过滤风速、滤袋冲刷 程度就越高。P T F E 的抗磨损性能优于P P S 。P T F E 含量与抗磨损性成正比。P P S 和P 盯E 优化混合后具有更好的摩擦和磨损性能，经后处理后其抗磨损性能更 优。合理确定滤袋间距、选择合适的清灰方式及时间，减少相互摩擦和碰撞， 优化气流分布、提高除尘器密封性等措施，均可以有效提高滤料的机械性能。 本课题以东北某电厂2 x 3 0 0 M W 机组除尘器实际运行工况为实例，从袋头、 袋身、袋底三部分深入分析滤料损坏的形式，分析造成滤料失效的过程原因， 袋头的损伤主要由清灰过程中的机械运动造成，袋身的破损和气流分布不均匀、 过滤风速过高、清灰压力有关，袋底的损伤是由于气流分布不均匀、清灰压力 过高和灰斗设计不合理等。该结论为国内燃煤电厂袋式除尘器滤料选择、新型 滤料的研发提供了有益参考。 关键词燃煤电厂；袋式除尘器；滤料；失效 I A b s t r a c t S i n c et h en e we m i s s i o nl i m i to ff i n ep a r t i c u l a t ei nE m i s s i o nS t a n d a r do f A i rP o l l u t a n t s f o rT h e r m a lP o w e rP l a n t su n d e rr e v i s i o nw i l lb ep o s s i b l yc o n t r o l l e du n d e r3 0 m g ／m 3 ，i t i se x p e c t e dt h a tt h eb a gf i l t e rw i t hs u i t a b l ef i l t e r - b a g si sg o i n gt ob eu s e da n dd e v e l o p e d r a p i d l y ．即硷f i l t e r - b a gi so n eo f t h eC O l ep a r t sf o rb a gf i l t e r s ．B u tt h ew o r k i n gl i f eo ft h e f i l t e r - b a gi ss h o r t e rt h a n3 0t h o u s a n dh o u r sp o p u l a r l yi nl a r g e - s c a l ec o a l - f i r e dp o w e r p l a n t si nC h i n a ．F a i l u r eo ff i l t e r - b a gi su s u a l l yr e s u l t e df r o mc o m b i n e da c t i o no fm a n y f a g t O l S ．啊1 em a i nf a C l C O I Si n c l u d ea e r o d y n a m i cd a m a g e ，m e c h a n i c a ld a m a g e ，c h e m i c a l d a m a g ea n dt h e r m a ld a m a g e ．’n l i sp a p e rp r o v i d e sc o m p r e h e n s i v ee x p e r i m e n t a ls t u d yo f f a i l u r em e c h a n i s mo f t h ef i l t e r - b a gf o rt h ef i r s tt i m ei nC h i n aa n dg i v e sc o u n t e rm e a s u r 鹊 t t l r o u g ha n a l y s i si n t e g v 锄甜w i t hp r a c t i c e s ． 田kf i r s ta s p e c ti sc h e m i c a le o r r o s i 0 1 1r e s i s t a n c eo ff i l t e r - b a g ．I na c i d i cc o n d i t i o n s ．t h e C o l r o d i b i l j 锣0 fn i t r i ca c i di ss t r o n g e rt h a nt h a to fv i t r i o lt ot h ef i l t e rP P Sa n dP T F E , e s p e c i a l l yt oP P S ．I na l k a l i n ec o n d i t i o n s ，t h ei n t e n s i t yo ff a b r i cm a t e r i a lb e c o m e sh i g h e r w i t ht h ei n c r e a s eo ft h ep e r c e n t a g eo fP T F E ．F u s i o nt e m p e r a t u r ed r o po fP Ⅱ吧m a y p r o d u c en l ，r ei m p a c t sO i lt h e r m a ls t a b i l i t yo f i t s e l f t h a nt h a ti na c i d i cc o n d i t i o n s ．I no r d e r t oa v o i dc o n d e n s a t i o nt r o u b l e , t h et e m p e r a t u r eo ff l u eg a sa c c e s s i n gf t l t e r - b a g sh a st ob e c o n t r o l l e de x c e e d e di t sd e w - p o i n tt e m I m a t u r e ．r n l ea c i dr e s i s t a n c eo ff a b r i cm a t e r i a l s c o u l db ee f f e c t i v e l ye n h a n c e db yt a k i n gs u c hm e a s u r e sa so p t i m i z i n gt h et y p eo fb a g f i l t e r sa n df a b r i cm a t e r i a la c c o r d i n gt of l u eg a sc o m p o s i t i o na n dd u s tp r o p e r t i e s ． T h es e c o n da s p e c ti sd y n a m i c a lf i l t e rp e r f o r m a n c eo ff i l t e r - b a g ．T h er e s i d u a lr e s i s t a n c e a n dt h ed u s te m i s s i o nc o n c e n t r a t i o no ft h ec o m p o s i t eP P Sa n dP n l Em a t e r i a li sl o w e r t h a nt 1 1 a to fe i t h e rP P So rP T F Em a t e r i a lu n d e rt h eS E t l l 3 3 ee i r e t m l s t a n e e sa n dd u s tc l e a n i n g f r e q u e n c yo ft h ec o m p o s i t e m a t e r i a li sa l s ol o w e rd u r i n gt h es a m ep e r i o d ．F u r t h e r m o r e ， t h ec o m p o s i t ef a b r i cm a t e r i a ls u 鼢l e s sd a m a g ef r o md u s t - c l e a n i n gp r o c e s st h a ns i n g l e f a b r i cm a t e r i a l ，w h i c hh e l p si ne x t e n a i n gw o r k i n gl i f eo ft h ec o m p o s i t ef a b r i cm a t e r i a l ． T h el o w e rg a sf l o wr a t ec o u l dl e n g t h e nw o r k i n gl i f eo f 丘l t e r - b a g s ．F i l t e r i n gp e r f o r m a n c e o ff a b r i cm a t e r i a lc o u l da l s ob ei m p r o v e db yt h ef o l l o w i n gm e t h o d si n c l u d i n gc o m p o s i t e f a b r i cm a t e r i a l , m e m b r a n a ec o v e r e df a b r i cm a t e r i a l , b i g g e rs p e c i f i cs u r f a c ea r e ao f f a b r i c m a t e r i a la n dp o s t - t r e a t m e n to ff a b r i cm a t e r i a l ． T h et h i r d 嬲p c c ti sa n l i - f r i e t i o np r o p e r t yo ff i l t e r - b a g ．T h el o n g e rt h eb a gf i l t e rm n s ，t h e h i g h e rt h eb a g 托 s i s t a n C e ，t h ef i l t e r i n gf l o ws p e e da n dt h eb a gs c o u r i n gb e c o m e s ．T h e n a n t i - f r i c t i o np r o p e r t yo fP T F Ei ss u p e r i o rt oP P S ．T h ea n t i - f i i c t i o np r o p e r t yo ff i l t e r - b a g s i si np r o p o r t i o nt ot h ec o n t e n to fP T F E ．T h eo p t i m i z e dc o m p o u n do fP T F Ea n dP P Sh a s b e t t e ra n t i f r i c t i o np r o p e r t ye s p e c i a l l ya f t e rp o s t - t r 既t m c n t ．T h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f f a b r i cm a t e r i a lc o u l db ee f f e c t i v e l yi m p r o v e db yt h ef o l l o w i n gm e a s m ℃Ss u c hi l l s r e a s o n a b l ed a e n n i n a f i o no fs p a c eb c t w e e nb a g s ，p r o p e ro p t i o no fd u s t - c l e a n i n gw a y s a n dt i m e ，d e c r e a s eo f b a gf r i c t i o na n dc o l l i s i o n , o p t i m i z a t i o no f g a s ．f l o wd i s t r i b u t i o na n d i m p r o v e m e n to f t h eb a gf i l t e rs e a l i n g ． I nc o m b i n a t i o no f 也eb a gf a l t e rp r a c t i c ei no n e2 x 3 0 0 M Wp o w e rp l a n ti nn o r t h e a s t C h i n a , b a gd a m a g ef o r m sh a v eb e e na n a l y z e dd e e p l yf r o mt h eh e a d , b o d ya n db o t t o mo f b a g si nt h i sp a p e r ．R e a s o n so ff a b r i cm a t 威a lf a i l u r eh a v ea l s ob e e nw o r k e do u t ．D a m a g e o nt h eb a gh e a dW a Sm a i n l yc a u s e db ym e c h a n i c a lm o t i o nd u r i n ga S h - r e m o v a lp r o c e s s ． B r e a k a g eo ft h eb a gb o d yh a ds o m e t h i n gt od ow i t hu n u n i f o r mo fg a S - f l o wd i s t r i b u t i o n , a n do v e r h i g hf i l t e r h gf l o wr a t ea n da S h - r e m o v a lp r e s s u r e ．D a m a g eo ft h eb a gb o t t o m W a Si n c u r r e db yt h eu n u n i f o r mo fg a s - f l o wd i s t r i b u t i o n ，o v e r h i g ha s h - r e m o v a lp r e s s u r e a n d 糊n a b l ed e s i g no fa S hh o p p e r s ．T h a tc o n c l u s i o np r o v i d e sr e f e r e n c ef o rt h e r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f n e wf a b r i cm a t e r i a la n do p t i o no f b a gm a t e r i a li nc o a l - f i r e d p o w e rp l a n t si nC h i n a ． K e yW o r d s c o a l - f i r e dp o w e rp l a n t ；b a gf i l t e r ；f a b r i cm a t e r i a l ；f a i l u r n l 第1 章绪论 第1 章绪论 1 ．1 课题研究背景及意义 1 ．1 ．1 课题研究背景 随着人们生活品质的提高，环保标准也日趋严格。在火电厂大气污染物 排放标准 G B l 3 2 2 3 - 2 0 0 3 0 1 2 0 0 9 年修订征求意见稿中，最高允许排放浓度拟 定为3 0m g ／m 3 。部分省市出台了更严格的地方标准，如锅炉大气污染物排放 标准 D B l1 ／1 3 9 ．2 0 0 7 对北京新建、扩建、改建锅炉大气污染物烟尘的排放 限值在1 0 m g ／N m s 以下1 2 ] 。 近十年来，火电发电量稳步上升，火电结构不断优化，机组规模发展趋势 是大容量、高参数。截止2 0 1 0 年底，全国火电装机容量达到7 ．0 6 亿千瓦，占总 装机容量的7 5 ％t 3 1 。同时，由于各燃煤电厂的锅炉运行条件差异很大，电除尘 器已难以适应大部分工况及严格的排放要求。袋式除尘器与电除尘器同属高效 除尘器，但袋式除尘器对粉尘性质不敏感，不受粉尘比电阻影响，对P M 2 ．5 这 样的微细粉尘粒子具有极高的捕集效率。在排放标准日益严格的情况下，袋式 除尘器存在很大的发展空间及前景。 1 ．1 ．2 课题研究意义 滤料失效成为袋式除尘器工程应用的热点问题，影响因素很多，是袋式除 尘器的设计、安装和滤料本身综合作用的集中反映。本课题在研究总结当前实 际工程使用的代表性滤料性能的基础上，探索滤料失效过程、机理和主要影响 因素，并找到延长滤料寿命的技术措施，为今后推广袋式除尘器的工程应用提 供实际参考。 1 ．1 ．3 课题研究目的 通过研究滤料的性能、选用、失效及对策措施，达到以下研究目的 1 分析常用滤料的各项性能，为袋式除尘器用滤料的选用提供参考； 2 研究袋式除尘器滤料的失效形式、过程和机理，提出避免滤料过早失效、 延长使用寿命的方法和措施。 1 ．1 ．4 课题研究的技术路线 南京信息工程大学硕士学位论文 1 ．2 袋式除尘技术的历史及发展现状 1 ．2 ．1 国外袋式除尘器的发展 1 8 8 1 年，贝特 B e t h 工厂的机械振打清灰滤袋除尘器取得德国专利权， 开始应用于商业化生产实践中【4 】。1 9 2 0 年，反吹风清灰方式出现，随后就有了 机械振打和反吹风结合的清灰方式【5 】。2 0 世纪4 0 年代，逆气反吹清灰袋式除尘 器出现。5 0 年代初，气环逆喷清灰实现了袋式除尘器的连续操作，稳定的运行 阻力使过滤风速提高了几倍嘲。1 9 5 7 年，美国粉碎机公司T ．V 利奥尔 R e i n a u e r 发明的脉冲袋式除尘器，被认为是袋式除尘技术的一次革命，除尘器内部无运 动部件，滤袋压力损失更稳定，处理气量更爹7 】。1 9 6 2 年，日本首先研发成功 2 第1 章绪论 了适合处理中、小风量废气的回转反吹式袋式除尘器，美国也于同期推出了R J 、 R F 、P N 等型号系列产品【s 】。7 0 年代初，美国率先在燃煤锅炉行业采用袋式除 尘器；同期澳大利亚也在燃煤锅炉上采用该种除尘方式；7 0 年代中后期开始， 欧盟国家以每1 0 年1 0 ％的份额递增速率增加袋式除尘器的使用，除尘技术向大 型化发展。美、日、澳及欧洲等国家，结合大规模工业生产，应用于燃煤电站、 干法水泥回转窑窑尾和电炉除尘，很多除尘器单台过滤面积超过1 0 0 0 0 平方米 例，但那时的电除尘仍占主导地位。到8 0 年代，澳大利贬开始实施“电改袋”工 程，其他国家纷纷加入电除尘器改造成“电一袋”复合除尘器或袋式除尘器的行列。 1 ．2 ．2 国内袋式除尘器的发展 2 0 世纪5 0 年代初期，中国主要从苏联整机引进机械振动结合反吹风袋式除 尘器，国内开始有专业生产袋式除尘器的设备厂。6 0 年代因其技术缺陷而逐渐 被淘汰。6 0 年代中期，北京建材研究院研究出吹气环袋式除尘器，但未用于实 际工程中。6 0 年代后期，鞍山焦耐院研制出M C 型脉冲喷吹袋式除尘器，利用 压缩空气向每排滤袋定期喷吹，产生与过滤气流相反的逆气流，加上振动作用， 达到清除滤袋表面粉尘的效果【l o l 。7 0 年代初，我国用于立窑除尘的反吹风玻纤 袋式除尘器，以后几乎全部停用。1 9 7 4 年，湖南辰溪水泥厂立筒预热器窑尾烟 气除尘，使用的新一代反吹风玻纤袋式除尘器首次获得成功后，反吹风技术在 水泥行业得以迅速发展。1 9 7 5 年，机械部第一设计院首次研发出回转反吹扁袋 式除尘器，1 9 7 9 年编制了回转反吹圆袋式除尘器系列化设计，有Z C 、L M F 、 F D 、L D B 等十六个系列，在国内获得广泛应用。而燃煤电厂中袋式除尘器的应 用最早是从上世纪八十年代初开始，当时电力部门在五个电厂试验运行了袋式 除尘器，分别为淮南发电厂，南定热电厂，内江电力修造厂，普坪村电厂和巡 检司电厂。由于当时对反吹清灰玻纤滤袋的气布比选的过高，没有考虑到煤种 的变化，漏气量的增加，反吹风形式和风量大小不当，没有做好超高温的控制、 花板积灰的清理和防止再燃，以及滤袋材质和制造工艺水平等因素的影响，基 本均以失败告终，之后1 0 余年无大的发展。迄今为止，大型袋式除尘器 3 0 0 M W 及以上 在我国还没有成功运行超过3 万小时的例子。因此，通过国际合作， 充分掌握袋式除尘技术，并通过模拟试验的方法研究其关键性技术，为工程设 计提供试验依据，确保实际工程的高可靠性，就显得非常必要和紧迫。 二十世纪九十年代以后，随着袋式除尘技术的进步和多种耐高温滤料的问 世，袋式除尘器在我国燃煤电厂烟气净化方面才开始有了一定的应用。2 0 0 1 年 年底由国电环境保护研究院总包的内蒙古呼和浩特丰泰发电有限公司 3 南京信息工程大学硕士学位论文 2 x 2 0 0 M W 发电机组，采用德国鲁奇 L u r g i 公司低压回转脉冲袋式除尘器技 术 进口P P S P 8 4 复合滤料，过滤风速1 ．1 3 m ／m i n ，扁圆滤袋长8 m ，过滤面积 2 5 6 0 0 m 2 ，罗茨风机，回转反吹，清灰阻力9 0 0 P a ，烟尘排放浓度低于3 0 m g ／m 3 运行成功，成为我国第一台在电厂领域成功运行的袋式除尘器。从此，袋式除 尘技术的工程应用快速发展，尤其是大型低压脉冲袋式除尘器、新的滤料和新 的脉冲阀逐渐问世，使袋式除尘器工况的稳定性和可靠性有了充分的保证。如 今，中国燃煤锅炉烟气除尘采用袋式除尘器的比例还很低，不足燃煤发电机组 总容量的1 0 ％，9 0 ％以上的燃煤发电锅炉烟气除尘仍采用静电除尘器。从机组 容量来看，目前采用袋式除尘器的主要是3 0 0 M W 及以下机组。首台采用袋式 除尘器的6 0 0 M W 机组是山西漳山电厂二期工程，于2 0 0 8 年3 月投产。到目前 为止，6 0 0 M W 机组采用袋式除尘器的不超过3 0 台。1 0 0 0 M W 机组至今还没有 实际运行的袋式除尘器工程案例，仅有2 台1 0 0 0 M W 机组袋式除尘器工程目前 正在实施。这也是全世界1 0 0 0 M W 机组首次采用袋式除尘器的工程案例。 目前在国内燃煤电厂中采用的技术大致有以下五种①低压脉冲回转袋式 除尘器；②低压长袋脉冲袋式除尘器；③定位反吹袋式除尘器；④“直通式”端 迸端出袋式除尘器；⑤“电．袋”复合除尘器[ I H 。 1 ．3 滤料技术的历史及发展现状 1 ．3 ．1 国外滤料技术的历史及发展现状 非织造工业的飞速发展始于上世纪5 0 年代，特别是化纤工业的发展奠定了 丰富的基础。世界上生产与应用非织造滤料最多的是美国，大多数滤料公司也 集中在美国，其次是西欧和日本。美洲在滤料市场上占的份额为4 1 ％，欧洲 主 要是西欧 占3 5 ％，亚洲为2 4 ％。非织造滤料的主要原料是聚酯、粘胶、聚丙 烯及各种高性能纤维，如聚四氟乙烯 P T F E 、聚苯硫醚 P P S 、聚醚密酮 P E E K 、芳香族聚酰胺 对位型或间位型 等，以及一些无机纤维，其中玻 璃纤维使用较早，较新开发的有陶瓷纤维、金属纤维等【1 2 1 。玻璃纤维是滤料中 使用最广的无机纤维，但较脆、抗弯性差、不耐磨、不能处理含H F 气体的烟 尘，在使用上有一定的局限性，而陶瓷纤维虽能克服玻纤滤料一些致命弱点， 但尚处于研发阶段。随着技术的成熟，陶瓷纤维将会取代玻璃纤维成为无机滤 料的主流I J 引。 国外P P S 的合成研究，最早于1 8 8 8 年由G r e nV e s s e 用苯和硫在A I C l 催化 条件下利用F f i e d e l - C r a f i s 反应合成。美国菲利浦石油公司最早商业化生产P P S 4 第1 苹绪论 纤维，在1 9 6 7 年取得以对二氯苯和硫化钠为原料在N ．甲基毗咯烷酮极性溶剂中 合成P P S 的专利，19 7 1 年实现工业化生产，19 7 3 年建成2 ．6 k t ／a 规模生产装置， 实现P P S 树脂的工业化生产；1 9 7 9 年合成出适于纺丝的高分子质量线性P P S 树 脂并实现了工业化生产，生产出商标名“R y t o n ’ ‘‘莱登” 的P P S 纤维投放市场， 受到各国的高度重视；在1 9 8 5 年以前，美国P h i l l i p s 公司一直垄断着P P S 的生 产和市场，其后短短几年时间里，日本的东丽公司、东洋纺公司、吴羽公司相 续进行了P P S 纤维的开发，