燃煤电厂锅炉袋除尘器用PPS滤料失效原因分析.doc

燃煤电厂锅炉袋除尘器用PPS滤料失效原因分析作者: 蔡伟龙，罗祥波，洪丽美，郑锦森，郑智宏 摘要:分析了燃煤电厂锅炉袋式除尘器用聚苯硫醚（PPS）破损滤袋样品的性能，并与新袋样品进行对比，得出工况含氧量、SOX浓度偏高，且有结露现象为滤袋破损的主要原因。关键词:聚苯硫醚,失效分析,扫描电镜,傅立叶红外光谱袋式除尘器是高效控制烟尘污染的设备之一。它具有很高的除尘效率，出口粉尘排放浓度可控制在50mg/m3，甚至10mg/m3以下，特别对PM5、PM2.5等微细颗粒物的去除有显著效果。而滤料是袋式除尘器的核心，其性能优劣与寿命长短决定了袋式除尘器的整体使用效果。聚苯硫醚滤料是一种广泛应用于燃煤电厂锅炉袋式除尘器中的典型材料，有着诸多成功的示范工程，然而也不乏存在一些失效的工程案例，本文旨对某电厂除尘器破损的PPS滤袋进行测试分析，推断PPS（聚苯硫醚）滤料失效的可能原因。1 实验部分1.1 样品P P S 滤袋（ P T F E 覆膜处理） ， 某电厂除尘器 300MV，使用1年破袋。1.2 主要测试仪器YG461E-数字式透气量仪、YG026C电子织物强力机、DXS-10A扫描电子显微镜、WQF-510型FTIR 分析仪。2 结果与讨论2.1 现场检查现场检查滤袋破损严重，净气室的积灰与腐蚀情况严重，箱体周围也受到很严重的腐蚀。带锈的灰块有的直接脱落下来，且喷吹管上的油污也很多，安装和拆除喷吹管时，由于喷吹管上的螺丝都已经被腐蚀，无法正常拆除，只能用切割焊全部切割开。电极板上粉尘粘性大，无法正常清洁。失效除尘器现场情况（局部）见图1 。2.2 样品滤袋强力与透气量（见表1）由表1可知，相对新袋而言，样品滤袋强力保持率不足15，而透气量保持良好（表面覆膜完好），可以初步推断为滤料纤维受化学腐蚀而失效。2.3 粉尘酸碱度分析（见表2）由表2数据可以看出，粉尘呈酸性且带油，粘性较大，由此推断该工况烟气中酸性气体浓度高，且经常掺烧油性燃料。2.4 样品SEM分析（见图2、图3）由图2SEM照片可以看出，表面覆膜基本完好，没有受到严重损伤，说明滤袋破损与覆膜无关。由图3SEM照片可知，迎尘面纤维表面受到严重化学腐蚀，纤维表面变得粗糙，出现裂痕甚至开裂。2.5 样品FT-IR分析各样品FT-IR光谱分析见图4。从图4可知，新滤袋P P S纤维的F T - I R主要振动吸收峰为3 0 6 6 c m - 1处苯环上的C - H伸缩振动， 1386cm-1、1471cm-1、1571cm-1处苯环骨架上C=C伸缩振动，1 1 8 0 cm-1处C-S振动吸收峰（较弱）以及 742.5cm-1、703.9cm-1主链上-Ar-S-Ar（芳烃的苯环上去掉一个氢原子所剩下的基团叫芳基，通常用 Ar-表示1）吸收振动。破袋样品过滤面（迎尘面）纤维、基布、净气面纤维的FT-IR谱图与新袋PPS纤维谱对比，有较明显的变化，主要表现在高频区出现宽峰3425cm-1（基布、净气面为3440cm-1），表明存在-OH，可能滤料含水率较高或苯环上有OH取代，说明滤料使用环境湿度较大（或有结露），3066cm-1苯环上的C-H伸缩振动峰变宽，1905cm-1为苯环上C-H面外弯曲振动峰消失， 1386cm-1、1471cm-1、1571cm-1、处苯环骨架上C=C伸缩振动明显变弱且发生偏移（特别是过滤面吸收峰变为 1444cm-1、1562cm-1，低频峰1386cm-1消失），表明苯环结构出现交联反应或断链，出现1159cm-1、1319cm-1 砜基-SO2-对称与反对称伸缩振动峰、1035cm-1亚砜基-SO-伸缩振动峰、644cm-1磺酸基-OSO2H伸缩振动峰，表明PPS发生明显氧化与硫酸磺化。2.6 实际工况分析及解决办法为进一步分析滤袋失效原因，采用Testo 350Pro烟气分析仪对该布袋除尘器进口烟气进行检测分析，结果如表3所示。按SO2转化率为0.1%计算SO3含量，查MULLER曲线图，可得烟气酸露点温度最低为118。而工况运行温度为109，说明该除尘器长期在低于酸露点温度下运行，结露产生的浓H2SO4是常见的一种强氧化性酸，浓硫酸中存在的是大量硫酸分子，它的对称性比硫酸根差，因此 +6价的硫易得电子（比氢离子得电子能力强得多），表现出强氧化性。这与FT-IR光谱分析相符。综上分析，该工况失效主要原因为酸结露导致滤袋氧化，在这种工况下，纯的PPS滤袋已经不适用了，应该选择如100PTFE（聚四氟乙烯）针刺毡滤料、PTFE与 P84（聚酰亚胺）混纺滤料、PTFE与PPS混纺滤料等耐腐蚀性更强的滤料。3 结语燃煤电厂布袋除尘器用滤料的选择需要全面考虑煤质含硫量、烟气成分、烟气温度，特