燃煤电厂袋式除尘器综述要点

燃煤电厂袋式除尘器应用综述 摘要：电力行业燃煤电厂近年来为达到烟尘更严格的减排指标，使说脱硫设备安全稳定运行，而电除尘器在某些煤种和烟尘物化特性很难满足达标要求，在性能价格比中袋式除尘器更有优势，所以，袋式除尘器得到迅速的发展，在应用中为使滤袋满足3万小时运行寿命的要求，本文对几种常用的袋式除尘器从设计、制造、运行中总结巳取得的经验和教训，特别对电-袋复合式除尘器发生的问题作出分析，建议釆用更合适的方法来达到虑袋更长应用寿命。关键词：袋式除尘器 电袋除尘器 运行寿命 分析1 袋式除尘器是今后发展的必然趋势 有以下几方面的原因，促使袋式除尘器成为今后发展的方向；1.1 超微细粉尘对大气质量和人体健康的影响 2008年底，燃煤装机容量6.132亿kW，发电量27793亿千瓦时,发电用原煤13.4亿t(16亿t)烟尘排放量446万t左右，其中约有379.4万t左右PM10及以下的超微细粉尘可长期在空气中漂浮，影响大气质量和能见度1。特别是PM2.5粉尘可吸入肺部颗粒物，危害人的呼吸系统和心脏等循环器官带来和加重疾病，已引起各国的重视，制定可吸入肺部颗粒物和重金属的相关环境标准。德国20mg/m3，日本10mg/m3，美国30mg/m3。袋式除尘能较好地收集更多的重金属和99.8%以上PM10以下的粉尘。1.2 烟尘治理环境标准要求越来越高 2010年全国都会实行小于50mg/m3的控制标准和准备出台新的标准，新机组控制在30mg/m3，老机组改造控制在50mg/m3以下，还准备增加臭氧、PM2.5细颗粒等指标。各省市根据本地的状况也制定出更严格的地方标准。使用4电场甚至5、6电场电除尘器很难达到此标准。老电厂改造由于场地所限，增加电场就更困难，只有采用袋式除尘器才有能达到新标准。1.3粉尘对脱硫塔安全稳定运行的危害 脱硫塔本身是有除尘作用，将脱硫塔一般考虑有50%除尘效率，有些甚至设计为80%除尘效率8。 一台300MW机组双室3电场电除尘器，按脱硫塔除尘效率50%设计，就有253kg/h掺入石灰石浆液系统循环，影响脱硫效率，也加剧了循环泵和喷淋系统的磨损，运行不到半年，循环泵及喷淋系统部件都因磨损更换。使除雾器和GGH结垢、堵塞、腐蚀、坍塌等。大量粉煤灰也影响石膏结晶、脱水和品质不利于销售。更重要的是PM10以下的粉尘不能去除，只有采用5电场或6电场的电除尘器才有可能得到改善，但在占用场地和技术经济比较方面电除尘就失去优势了。1.3.1 GGH结垢、堵塞、腐蚀、卡涩严重是故障率最高的设备 其结垢、堵塞物质的成分50%是粉煤灰中的SiO2、AI2O3、Fe2O3；35%是CaSO31/2H2O；10%是CaCO3。可看出粉煤灰占一半以上,是形成可溶性盐等硬垢的主要原因。在高压水冲洗过程中防腐层脱落造成腐蚀和表面冲毛糙更易结垢。 图1 GGH结垢堵塞情况 图2 GGH防腐层脱落腐蚀情况1.3.2 脱硫塔水除雾器的堵塞与坍塌 运行中由于无法使进入脱硫的补充水量和脱硫塔消耗的水量保持平衡，出现脱硫塔浆液溢流现象，且长期不对除雾器进行冲洗，使除雾器堵塞严重，下图示出郑州某电厂除雾器的严重堵塞情况。 图3 除雾器堵塞严重情况 图4 除雾器堵塞严重情况 某2660MW机组脱硫塔除雾器运行不到半年，发生严重堵塞，最后发生坍塌。 图5 除雾器堵塞坍塌情况 图6除雾器堵塞坍塌情况主要原因有以下几点： (1)电除尘器设计偏小。除尘效率只有98.9%，排放量为 564.48kg/h以上，大量粉尘进入脱硫塔； (2) 粘附在除雾器上飞灰与烟气中残余的SO3、SO2、浆液等互相作用，形成硅酸盐硬垢，很难清除造成部分变形坍塌； （3）塔内烟气流速达到4.6m/s以上，除雾器与喷淋层距离太近，大量浆液及微细粉尘被烟气带到除雾器中逐步沉积。1.3.3 浆液循环泵的磨蚀 浆液循环泵磨蚀较为普遍，国内很多关于电厂循环泵磨蚀的报导，主要是磨损、气蚀和介质造成的化学腐蚀，损坏更换时间最短的有3个月，也有使用一年多的。在河南境内的某电厂，其300MW机组脱硫系统通过验收后3个月循环泵就损坏更换。 护板 图7、图8是河南某电厂某机组运行10个月后的循环泵的损坏情况。循环泵损坏情况具体分析（1）烟气含尘浓度过高： 四电场电除尘器配脱硫系统，含尘浓度一般都在100300mg/m3之间，约75%的飞灰留在浆液中与石灰石浆液一起在系统内经循环泵参加循环，而飞灰中约80%是AI2O3和SiO2，AI2O3就是刚玉，这2种材料，非常坚硬 ，比石灰石硬得多，而又是表面粗糙的不规则颗粒，在高速流动中对金属等材料磨损性很大。由于循环积累不断增多，加剧对石灰石浆液泵的冲刷磨损。（2）汽蚀及化学腐蚀： 磨蚀与汽蚀及浆液中的Cl-和F-等化学腐蚀有关，前者由设计不当造成，后者由运行控制不当所致。1. 3.4 石膏脱水系统的问题 河南某电厂2660MW机组脱硫装置均出现石膏脱水困难，石膏含水率高达52.61%，呈稀泥状淌出。经试验分析有几方面的原因。 烟尘浓度过高。实际运行已超过含尘浓度280mg/m3。清空1号塔时，塔内的部分地方积灰高达4m 以上，可见进入大量烟尘积聚在塔内；加上细小的飞灰会把真空脱水机滤布的细眼堵塞等原因造成脱硫石膏脱水困难和影响石膏品质。 1. 3.5降低脱硫效率和石膏结晶 飞灰中的F-、Cl-阻碍石灰石的消溶，导致浆液pH值降低，脱硫率下降；大量溶出的铁、铝等金属容易形成胶体，阻止SO2与CaCO3化学反应。沉淀性能大大降低，不利于石膏结晶且带水严重； 1.3.6 几点建议(1) 脱硫塔不应作除尘器使用 含尘过高的烟气进入脱硫塔影响脱硫效果和石膏结晶，降低石膏品质和脱水效率。加剧循环系统中循环泵、搅拌器、除雾器、GGH等设备的磨损、结垢和损坏，导致不能运行。(2) 脱硫塔只应作脱硫用，入口烟尘浓度应小于50mg/m3，使脱硫系统可用率高于95%长期稳定运行。(3)电除尘器对物化特性很敏感，在某些粉尘特性下用六电场除尘器也难达到50mg/m3的要求，设计时要对粉尘特性做分析。(4) 基础参数要选择合适，要有适当的余量,应考虑煤源越来越紧张的情况，设计参数要留余量。1.4 烟尘物化特性对电除尘器的影响2-4 电除尘器理论上除尘效率可达到99.5以上，但对烟气性质较为敏感，受烟尘的比电阻、浓度、粒径分布、温度、湿度和运行等因素影响，除尘器效率会显著下降，一年后大多运行在9699.5之间。最适合比电阻为1061011cm，比电阻低或高都造成电除尘器效率明显下降。含硫量和其他元素的影响很明显，某电厂燃标准烟煤含灰量约20%，含硫量分别为2.0%和0.5%，对应的除尘效率99.75和90%。飞灰中SiO2加Al2O3的含量超过85%时，除尘效率显著降低，这是因为SiO2、Al2O3是以极微细的粉体存在，不仅难收尘，Al2O3会在极板面上附成一层膜，难以清灰。而且还是极好的绝缘材料，比电阻也很高，导致粉尘粘附力相当大，其粒径微小对其荷电和收集都很难，还会形成所谓电气扬尘和造成电晕电流的急剧增加。微量的K2O和Na2O在有水汽的条件下对降低比电阻是很有效的，但当Al2O3和SiO2的含量较高而K2O和Na2O的含量低且灰很轻时，电除尘器难以收尘。由双室3电场改为双室4电场效果不明显，所以有一些电厂都改用了袋式除尘器。 电除尘器对微细粉尘捕捉能力有限，故大量的微细粉尘排入大气中。当含尘浓度达到某一极限时通过电场的电流趋近于零，极易发生电晕闭塞而降低除尘效率。 较低烟温和较高的湿度或调质可提高除尘效率，但也应考虑到烟气中含有SO3或氨导致除尘器出现糊板、腐蚀、破坏绝缘、影响电除尘器正常工作。1.5综合效益比较5-6 袋式除尘器与4电场电除尘器投资大体相当，当前滤袋价格略有下降，所以投资和运行费用比4电场电除尘略低一些。但除尘效率比电除尘器高，袋式除尘器排放浓度低于30mg/Nm3，而电除尘器则在80150 mg/Nm3左右，甚至更高。1.6 采用袋式除尘器是发展的必然趋势 减少大气污染越来越严环保指标要求，要达到烟尘排放浓度低于50 mg/Nm3，电除尘要使用5电场甚至6电场，增加投资和场地，在维护工作量及费用和投资上均比袋式除尘器大得多。而且电除尘器对煤种、燃烧方式和烟尘物化特性很敏感而影响除尘效率。并且难以满足脱硫系统安全稳定运行的要求。袋式除尘器从技术经济分析也有明显优势，所以，近年来迅速的增加，特别是老电厂改造更为明显，成为今后燃煤电厂除尘应用的必然趋势。2 国内袋式除尘器发展现状 随着大型脉冲喷吹长袋式除尘器的出现，新型耐折、耐高温、耐腐蚀滤料开发应用，清灰和保护系统、自动化程度的提高，使得袋式除尘器应用于电厂的技术问题得到了较好解决。所以，目前袋式除尘器发展很快。目前100MW机组及以上正建和使用约234多台，己投运的大约128台，电袋复合除尘器约30多台。相当50MW的锅炉使用袋除大约已超过150台，合计约370台以上。其它35t/h以上工业锅炉约450台，总计大约超过820 台。袋式除尘器使用大多数都运行较好，含尘浓度都低于30 mg/m3。其中也有出现一些问题：锅炉爆管产生的水雾、启动点火用油雾化不好，使粉尘成粘性造成糊袋；当前电站锅炉大都采用性价比较高的聚苯硫醚(PPS)滤袋，但它应用中也有不足之处，主要是在烟气中O2和NO2作用下，随着温度越高，造成PPS氧化腐蚀越严重、阻力大等，运行不当时滤袋寿命在23年之间，只要运行得当国内也有相当一部分电厂使用超过5年以上。存在的问题，大多已经改进后得到解决，运行维护和可靠性都有很大提高。使用的技术有引进的ALSTHOM高粉尘浓度有内外沉降室低压脉冲行喷吹袋式除尘器、鲁奇的低压旋转喷吹袋式除尘器，其他大部分是国产自己设计开发的产品，其中包括反吹风袋式除尘器。目前有德国4家、澳大利亚1家、美国1家公司都在我国设厂生产各种滤袋，国内已有多家公司可以提供国产滤料的滤布和滤袋，或用国外滤料（纤维）生产滤布和滤袋。提供袋笼（笼架）的厂家也很多，达到国外质量要求的也有45家。这些公司对水泥、冶金、化工、电力等各行业提供各种规格的不同要求的滤袋和袋笼。电厂大机组所使用的脉冲阀使用澳大利亚的高原和ALSTHOM公司产品较多，国内已有几个公司的脉冲阀质量也很好，在许多行业中得到应用。总体来说，我国已具备了自行设计袋式除尘器的能力，配套的各种部件和加工在国内都很齐全，为燃煤电厂袋式除尘大发展创造了条件。2.1燃煤电厂袋式除尘器的几种工艺技术 (1)旋转式低压脉冲喷吹袋式除尘器； (2)固定式行喷吹脉冲袋式除尘器； (3)电-袋(串连式)复合型除尘器。 (4)反吹袋式除尘器(目前很少采用)。2.2旋转式低压脉喷吹袋式除尘器 (1)采用614大型脉冲阀，用阀少，喷吹压力低0.0800.12MPa； (2)1308000mm椭园形袋笼，间距小，不利于气流分布，对自平衡能力不利； (3)一般使用PPS面层掺15叶状不规则截面P84滤袋，有降阻利于收细粉尘效果； (4 )有边转边吹旋转驱动部件和带上千条滤袋的大型脉冲阀，发生故障影响较大； (5)要购买专利，不易隨便推广。2.3固定式行喷吹脉冲袋式除尘器(1)脉冲阀多，喷吹压力稍高0.20.3MPa，但脉冲阀故障只影响十多条滤袋运行 ；(2) 多采用PPS滤袋，也有采用PPS+P84滤袋；(3) 分室顶盖可打开的结构，便于在线检修；(3)便于推广应用，国内大多采用这种工艺技术。2.4两种工艺技术简要分析 两种工艺技术在火电厂都有3万小时以上(5年)的成功运行的案例，也有出现过这样或那样的问题，设计、应用得当都是可行的方案； 同是使用旋转喷吹袋式除尘器，一个厂应用较好，正常运行烟温大约在140左右，烟气含氧量低于9已运行72个月。另一个厂则稍差，这个厂用旋转空气预热器，漏风率大(15)含氧量较高，易卡涩容易超温9，甚至达到25020多分钟(发生过2次)保护不当使布袋老化，在冬天易产生的酸结露，使布袋酸腐蚀更换部分滤袋。 同一个电厂两台炉都使用行喷吹袋除，一台气流分布较差、水冷壁爆管较多而点火油枪露化也不好，所以运行效果不理想，一台运行较好已运行了71个月。也是这个厂用NID半干法脱硫，行喷吹袋除器入口浓度高于1000g/m3，现已运行3年7个月。 关键是；设计时注意到热力系统状况、烟气参数、粉尘物化特性，运行中要规范，应急保护到位，两种工艺都会得到很好效果。2.5反吹风袋式除尘器在2008年5月份以前都因反吹风量、风压和大量玻纤滤袋损等原因进行改造，目前反吹风加了增压风机，改用常规滤袋，袋笼也不用长方形而用园形等一系列措施，已正常运行，由于运行时间较短，尚待考验。2.6电-袋复合式除尘器 在后面有专门分析。3. 袋式除尘器设计、制造、调试及运行的要点(1)改变观念对除尘脱硫设备不再作为附机将除尘脱硫设备纳入主机范围，要求配套设计时烟温在120160之间、除尘器入口O2量低于9的运行参数指标；(2)设计时基本参数要准确可靠 考虑到煤种多变的影响，要适当加大余量；要考虑气流分布，气流分布均匀性直接影响滤袋的使用寿命、除尘器的效率及设备磨损等情况，因此，每项工程要对气流分布分别做计算机模拟和101的物理模拟试验，验证进气方式、分室方式、排列方式等方面的合理性13。尽量利用袋式除尘器自平衡能力的特点，充分发挥烟气在箱体内均匀分布，对提高滤袋延长寿命起关链作用。 投运前要做冷态及热态气流分布检测和调试，避免中间两列烟气大，两外侧少，造成中间两列易破袋；喷吹系统要有除水、除油和干燥措施，运行时要维护这些设备，防止返烟造成酸腐蚀；(3) 滤袋的选择8-10 电厂烟气温度一般在120160，适合在这种温度段使用的只有Nomex、PPS、P84（聚酸亚铵）、PTFE。Nomex化学性能较后三种差，都不选用，P84、PTFE适宜高过200使用，而价格贵得很多，电厂一般选择性能价格比较好的PPS（聚苯硫醚），但其抗氧化性能较差，运行中要防止高含氧量运行。值得注意的是：其理化特性标明连续使用温度190，瞬时温度220，这种指标是在试验室做出的数据，与实际条件有一定差距。所以，目前制造厂家大都改为连续使用温度为180以下，瞬时高温200，甚至建议的使用温度已戏剧性地下降到160。因此，在运行使用时一定要留一定余量。实际运行中要求在160运行PPS的滤袋含氧量基于8%（Vol）、NO2小于15mg/Nm3左右长期使用，若含氧量达到12%建议温度降在140运行。总之，含氧量越高，使用的温度就要越低，因每增加10，化学反应成双倍的增加10。根据国内、外的使用经验，PPS滤料在以上的烟气条件下使用寿命可达30000h以上。PPS浸渍PTFE或V V处理可延长滤袋使用寿命，另一种观点认为浸渍和表面涂层不会起太大的作用，只对含湿量较高的粉尘防粘灰和利于清灰有一定作用，浸渍后使PPS表面光滑更易进入细粉尘，而在反复清灰过程也易将PTFE浸渍层折裂失效。如果选用表面具有混合P84纤维结构的OptivelPI的PPS等复合滤布，使用寿命会得到延长，这在我国已有2个电厂得到证实。考虑到滤袋物理特性、抗折和透气性及较长的使用寿命，滤布应选单位克重为600g/为宜。合理选择过滤风速是必要的4，11。根据国外和我国运行经验，使用PPS滤袋保证使用寿命30000h，过滤风速一般选择1.0m/min左右，电+布可以选用1.21.3m/min，高粉尘浓度的袋式除尘器选用0.8m/min以下，对气流均匀分布及延长滤袋寿命较为合理。(4)清灰方式电站锅炉应用袋式除尘器清灰大体有低压脉冲行喷吹、低压脉冲旋转喷吹以及在低粉尘浓度中使用的反吹风等方式。清灰方式对袋式除尘器使用寿命非常重要，清灰不足阻力增大；清灰过度（频繁喷吹）缩短滤袋使用寿命，而且导致较高的排放浓度11，设计时要加以重视。 清灰过程，一般认为喷吹时滤袋中部鼓胀后收缩，达到清灰的作用，其实从实验室喷吹过程的录波图和观察看到，脉冲气团冲向滤袋，使滤袋快速从上而下产生振动波型，将滤袋表面灰层振动下来，喷吹压力过大，产生振幅也大，形成粉尘飞扬，造成二次吸附，恰当的喷吹压力的振幅形成块状脱落为最佳。调整脉冲宽度，可调整振幅大小，达到最佳清灰效果。同时，振幅过大，滤袋疲劳寿命缩短；振幅过小不利清灰。其次是如何选用無油無水容量足夠的压缩空气机，气包大小要保证有足夠的储气量能喷吹后压力很快回升，喷吹管要校正到正好吹到袋口中心后牢靠固定。所用的控制设备灵活可靠，能夠调整脉冲宽度小于100ms和必要的喷吹间隔。喷吹管固定不好而吹偏造成大量破袋。最近发现行喷吹管两端在冷态时固定死的安装方式，热态运行时，受热膨胀不畅产生轻微上弯，造成吹坏滤袋的后果。看来一个很简单的细节都会影响滤袋安全运行。(5)烟气系统防止漏入空气除尘器本体、烟道以及锅炉本体、空气预热器等要进行检漏，热交换系统要提高效率，是降低烟温防止氧腐蚀的重要措施；(6)烟风系统要做好保温措施避免低于酸露点温度PPS滤袋，长期运行中除了烟气温度要低于170、含氧量低于9外，还要特别注意到N02小于15mg/m3和高于烟气酸露点温度20，才是滤袋长寿命运行的关链； (7) 袋式除尘器应用寿命与运行在我国煤种多变和运行操作不规范等情况下，袋式除尘器滤袋使用寿命比较合理的是2万多小时，但国内、外已有运行在30000h以上的事例。严格按上述设计要求，并遵循下面的运行操作，还是可以做得到的。1）降低烟温，防止漏凤，检修空气预热器和省煤器，提高其热交换效率，降低烟气温度在160以下。防止炉膛、空气预热器和烟道、除尘器的漏风，降低含氧量（小于8%）。除尘器保温要好，防止结露造成酸腐蚀。2）控制好喷吹压力，延长喷吹间隔。新投产设备阻力较低可以适当调低喷吹压力、脉冲宽度和延长喷吹间隔，对延长滤袋寿命非常有利。大约运行1a左右，滤袋阻力会逐步趋于稳定，根据需要可适当调大喷吹压力和缩短喷吹间隔。不要过份追求低阻力运行。3）启动前做好滤袋预喷涂直到布袋表面积存23mm厚的粉尘层(大约需3h以上)，并检查预喷涂效果锅炉方可投油点火。点火油枪要很好雾化、燃烧完全，防止大量油滴未燃尽而带到尾部，造成糊袋。新除尘器建成后第一次预喷涂时，最好使用达到一定细度的要求的45m以下的CaCo3、90m以下的Ca(OH)2，表面形成防护层又可防酸性物质的作用。4）正常运行时，滤袋差压12001500Pa之间，在1500Pa开始清灰，到1200Pa停止清灰较好。典型压差对新袋为1.0kPa，对接近寿命时为2.5kPa 11。5)煤质变差除核灰量和烟气量外，特别重要校核酸露点温度，不能低于酸露点温度运行，避免酸腐蚀重要措施；6) 排烟温度超过180应紧急启动应急预案或停炉。锅炉油枪雾化要好，爆管要有应急防护措施，避免出现糊袋。在空气预热器出口最好加装湿度计，检测烟气含湿量，以提早检测出爆管泄漏，提前采取应急措施。已经糊袋的滤袋可以在长水槽泡浸清洗，凉干后可继续使用。4 电-袋复合式除尘器不是最佳的组合袋式除尘器由于不受煤种和烟气成分等物化特性影响，除尘效率高，所以得到推广应用。运行不当时会产生PPS氧化腐蚀、阻力大等，滤袋寿命在23年间。针对袋式除尘器滤袋寿命较短的情况，出现了电-袋复合式除尘器，其构思也很简单，就是在原有的电除尘器保留一电场，二、三电场拆除加装袋式除尘器，这样一来大部分的粉尘由电除尘除去，其下游只有较少的细粉尘，减轻滤袋的负担。袋式除尘器则可选取较高的过滤风速，节省投资，由于荷电的粉尘相互排斥、迅速扩散，使得后级滤袋浓度均匀，粉尘排列有序、疏松，阻力低、清灰容易，清灰周期长，使滤袋寿命得到延长，充分发挥两种除尘器的长处，在上述简要分析中得出较多的优点，是电除尘器和袋式除尘器的“最佳组合”。但实际应用中发现，其中隐含着更为难以解决的问题。欧洲未见有应用的报导，在日本据一位专家称只有一台相当25t/h的小锅炉在应用。美国试验过各种形式的电袋除尘器，其试验用的滤袋是PTFE、有些用导电滤袋，但工业实际应用也未见报道。4.1 电-袋复合式除尘器存在的问题由于电-袋复合式除尘器有诸多的特点，在50MW及以下机组也有运行几年的业绩，但这些机组容量小，每年运行时间短，而且运行负荷低，特别是这些机组都运行1020年以上，电除尘效率都很低，保留一电场相当于沉降室，有些除尘作用。所以，不能简单放大使用。下面就对200MW及以上机组的电-袋复合式除尘器存在问题提出分析讨论。4.1.1 气流分布很难满足要求静电除尘器和袋式除尘器不是简单的结合，烟气均布很重要，气流均布影响电除尘效率，也会影响滤袋的使用寿命，大型电除尘最佳是烟气流动平进平出的方式，而袋式除尘器最佳是下进风方式。为了满足两者之间的要求，在两者之间加上两层或一层有均流孔的均布板，电除尘部分烟气由均布板孔流向下游的袋式除尘区，部分由均布板从下方以下进风方式进入下单元，这种方式对于两者都达不到最佳，只能是一种折中方案；另外带电荷的粉尘流过接地的阳极均布板孔经过碰撞，将失去电荷，也失去电袋均匀扩散附着到滤袋松散易清灰的特性。在某电厂看到大量的粉尘堵塞均布板孔，均布板成为收尘极，将带有粘性的粉尘积聚的结果。见图9 图9 均布板孔堵塞情况 Fig.9 The blockage situation of the distribution board hole 不设均布板，烟气直冲布袋而没有下进风的作用，可能还会损伤前排滤袋。设均布板可能使电除尘效率和布袋收尘效果、清灰效果都受到影响。所以，电-袋复合除尘器气流分布还待深入的分析研究。4.1.2 臭氧（O3）对PPS（聚苯硫醚）滤袋的腐蚀4.1.2.1 臭氧的产生与测量电除尘是利用强电场使气体电离，即产生电晕放电，使粉尘荷电，将荷电粉尘驱进到收尘极收尘。电晕放电必定会产生臭氧，特别是火花放电时更为严重。设计时会用最佳火花放电频率和最佳电压控制，但每分钟火花放电3070次，产生较多的臭氧。臭氧很不稳定，在高温和一定湿度下易与烟气中其它成分迅速反应，特别与NO、SO2反应生成NO2、S03，NO2、S03是侵蚀性氧化剂对PPS滤袋有很强的腐蚀性，O3因与其它成份反应迅速，很难单独测到O3的存在，可测量电除尘入口的NO和出口的NO2来折算O3的含量。PPS不会水解，但会因氧化而降解，以致变色发脆，严重时毡体的纤网会破碎而脱离基布。温度一旦超过100，PPS能够承受的氧含量就要随着温度的上升而减小15。见图10 图10 PPS能承受的氧含量与温度的关系 Fig.10 The relation between oxygen and temperature which PPS can endure除氧外，另一个危害PPS的因素是烟气中的NO2。因为燃烧时空气中的氮和燃料中的氮化物在高温下会氧化成NOX，其中既有NO，也有NO2，主要为NO，大约占总NOX的95%。通常NO通过下式反应转化为NO2；NO+O3N02+O2NO对PPS是无害的，有害的是侵蚀性氧化剂NO2，NO2对PPS的氧化作用见下式； 温度越高，烟气中允许的NO2含量越低；NO2含量越高，温度就必须越低。图11为PPS能承受的NO2浓度与温度的关系15。 图11 PPS能承受的NO2浓度与温度的关系 Fig.11 The relation between NO2 concentration and temperature which PPS can endur所以某环境技术有限公司提出，要确保PPS的使用寿命不低于24个月，就应当经常在烟气温度不超过150，含氧量不超过8%，含NO2不超过15mg/Nm3的条件下使用。虽然PPS耐化学腐蚀好，但不耐氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、王水、等，在应用中和在样袋检测中要注意这些物质是否存在。4.1.2.2 臭氧对PPS的影响试验室检测结果16制成的PPS针刺毡滤料，由于其优越的性能被认为是电厂锅炉烟尘捕集的首选滤料。同时指出现场应用表明其抗氧化性欠佳，需要在低氧环境下使用。电厂应用时，过高的氧含量会使滤料的强力降低较快，减少其使用寿命，通常建议烟气中氧量要在9%以下。实验主要研究不同臭氧浓度、时间和温度条件对PPS滤料强力的影响，其结论如下：（1）经臭氧氧化后PPS滤料的机械强力变化明显，随着臭氧浓度增高、温度上升、作用时间的延长，PPS滤料的断裂强度呈现明显的下降趋势。（2）扫描电镜显示，经过臭氧化后的PPS纤维表面变得粗糙，部分纤维出现断裂，从而导致了PPS滤料整体断裂强度的降低，见图12。 图12 2.4mg/LO3 190 72h O3氧化后图像 Fig.12 The image after oxidized by ozone (2.4mg/LO3 190 72h)（3）臭氧与PPS的反应主要发生在带负电性原子（S原子）上，分子链上氧的加入导致纤维强力下降、颜色的加深和脆性增加。（4）在工业实际应用中，要尽可能的降低氧含量，避免和减少PPS滤料与臭氧等氧化介质接触，才能延长滤料的使用寿命。(5)PPS的经、纬强力随NOX和SO2浓度增加而有一定影响，NOX作用稍强。在工业实际应用中更为复杂，在烟气中同时有O3、NO、NO2、SO2、SO3、Cl、水等物质存在，综合对PPS作用，强力下降的结果可能更为严重。特别是SO2在O3作用下生成SO3，在水份较大时，对PPS影响会更大。下面三个电厂检测报告分别提到酸腐蚀、硫酸气溶胶、硫酸磺化等，是值得注意的重要信息。4.1.3 燃煤电厂应用中滤袋失效的分析（1）某电厂2125MW机组电-袋复合式除尘器运行情况 某电厂2125MW机组双室三电场电除尘器作预除尘，下游为NID脱硫除尘一体化设备，使用纯PPS加V V浸渍处理滤袋的袋式除尘器，使用不到8个月，2008年5月21日进行常规抽样返厂检测，结果：1) 滤袋强力的损失显示了聚合体的降解，强力损失经、纬向都十分明显（经向损失大约25%，纬向损失大约50%），而且袋口和中部强力损失比底部更大。2) 滤袋的PH酸碱度测试为中性，颜色比运行不到一年所预计要深。显示滤袋运行期间曾经暴露在高于正常运行的温度下，或者非正常的氧化环境。布袋内部有龙骨的痕迹。经了解该厂多年来没有过超温运行情况，“暴露在非正常的氧化环境”的可能性更确切。另一个电厂一台200MW机组，燃用无烟煤同样使用半干法NID袋式除尘脱硫一体化工艺，没有电除尘器作预除尘，而且袋式除尘器入口浓度高达1000g/m3以上，已经运行三年多，没有发生上述强力严重下降的情况。另一个电厂2135MW机组，用双室4电场电除尘作预除尘，其后是使用电石渣的半干法旋转喷雾脱硫工艺，烟气最后经袋式除尘器排到烟囱，运行参数与第一个电厂相同，运行不到8个月，大量破袋而更换，滤袋基本没有强力，用手就可撕裂。其脱硫装置投用率很低(约30左右)，大部分运行时间仍属于电-袋复合除尘器方式运行，滤袋失效的原因应与臭氧有关联的氧化腐蚀。（2）国内某200MW机组电-袋复合式除尘器运行情况该厂分别在2007年9月和10月分别投运2台电-袋复合式除尘器，4个月后开始出现滤袋破损并逐步更换，到2008年11月中旬全部更换完。于同年11月再改造第3台炉为电-袋复合式除尘器投入运行，4个月后这台炉发现滤袋破损，到现在已更换新袋。下面是对第一台投运的电-袋复合式除尘器破袋原因分析；经现场检查、电镜(SEM) 、红外谱图分析等测试结果，其结论：1）电镜分析表明(见图13、14)，滤料纤维受腐蚀严重，纤维表面出现裂痕，甚至开裂；2）红外光谱分析表明，滤料材质PPS分子结构发生变化，主要是氧化与硫酸磺化所至，由此推断工况烟气含硫气体、氧气浓度较高，且有结露。 图13 电镜显示裂痕或开裂 Fig.13 The SEM photo shows cracks of PPS 图14 新样品照片 Fig.14 The photo of new sample（3）国内某电厂300MW机组电-袋复合式除尘器滤袋失效分析在最近停机大修中，发现有1000多条滤袋破损，由于有后置湿法脱硫系统，在运行中没有发现烟尘排放超标。经检查大部分破损滤袋裂口沿框架竖筋线上，初步分析认为与滤料强力下降有关，滤袋破损经差示扫描量热法(DSC)和傅立叶变换红外光谱分析法(FTIR)等方法进一步检测得出如下结果： 被测滤袋的PPS 纤维因为受到高的烟气氧化成份如NO2 以及H2SO4 气溶胶造成酸损伤的共同作用影响而发生了强烈的化学损伤。样本滤袋上未发现酸结露的斑点，但是从滤袋头部至底部有完全一致的受损表现。（4）600MW机组电-袋复合式除尘器运行状况这是一台2008年6月由四电场电除尘器改造为电-袋复合式除尘器。第1电场保留，后三电场改为阶梯布置袋式除尘器，电、袋两单位间不设均布板，于2009年4月底发现大面积破袋，现场检测用手可将滤袋轻易撕裂，说明强力严重下降。沿经向、横断面附近的强力大大低于30daN的临界值，纬向撕毁滤料时，沿笼骨的经向出现破损，均值为15,3N的力可以撕毁经向接缝。电镜看到纤维受损照片如图15、16：可看到纤维的裂痕和断裂，说明严重氧化。 图15 SEM - 受损纤维照片 (放大3000倍) 图16 SEM - 受损纤维照片 (放大700倍) Fig.15 SEM-the photo of damaged fibre(3000) Fig. 16 SEM-the photo of damaged fibre(700)化学分析显示纤维网和基布里纤维为PPS。光谱分析表明PPS聚合物严重氧化损坏。滤料水溶液PH值2.3，说明工况环境为酸性。经电子能谱仪检测表面全谱分析，碳、硫分谱分析。表1 各元素的表面原子百分含量ElementAareaQfactorA/QAt%Cls13482.10.49327347.177.4Ols4961.20.9145428.015.4Nls338.60.813416.51.2S2p735.51.62454.01.3Fls1709.311709.34.8-35354.9100.0从以上所得数据分析得出如下结论： 1)、聚苯硫醚S 的原子比例可以看到是没有氧原子的，从图谱检测中得知现有材料中氧原子的比例是15.4%，所以其现有材料中一定含有O2由于O2 只存在于分子 中，可以得出聚苯硫醚已被氧化。更有可能其生成物与烟气中的SO3磺化剂共同作用取代苯环中的H的结果。2)、聚苯硫醚中的S原子比例是14.3%，但现有材料S原子的比例是1.3%，说明原聚苯硫醚中S大多已不存在于分子中，可能已被脱掉，说明烟气中有很强的脱硫物质，烟气中可能含有O3或其它很强的脱硫物质，使PPS中的S被氧化。3) 、聚苯硫醚中是不含有N元素的，现有材料中含有N元素，说明PPS被硝化了，而硝化反应的发生必须具备有浓H2SO4的存在的条件下才能与NO2发生硝化反应，说明烟气中不仅有NO2还有浓H2SO4 。4)、聚苯硫醚中是不含有F元素的，现有材料中含较高的F元素，由于聚苯硫醚不能与HF直接发生反应（烟气中也不可能含有F），且聚苯硫醚被氧化后很容易断键，所以可能是聚苯硫醚被氧化后与HF的反应产物也再次证明聚苯硫醚已被氧化。5)、光谱分析表明PPS聚合物严重氧化和酸腐蚀损坏，滤料水溶液PH值2.3，说明工况环境为酸性。6) 、从受损纤维电镜照片看到PPS断裂严重，及以上分析，认为严重的氧化损