袋式除塵器的應(yīng)用已有百余年的歷史,其最大的優(yōu)點是除塵效率高(達99.99%以上),排放濃度可達到10mg/m?以下,且分級效率也很高,對2.5靘以下的微細顆粒物也有很好的捕集效率,因此得到廣泛的應(yīng)用。但袋式除塵器經(jīng)過多年的運行也暴露出一些問題,如濾袋易損壞、結(jié)露、運行阻力高、清灰失靈、灰斗卸灰不暢等。造成袋式除塵器運行出現(xiàn)問題的因素有很多,除了除塵器自身因素外,操作、管理不當(dāng)也是造成其在運行中出現(xiàn)問題的重要原因。本文對目前袋式除塵器在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題進行了分析討論。
1濾袋問題
袋式除塵器的進步主要表現(xiàn)在濾料的創(chuàng)新和清灰方式的變革上,而濾袋又是袋式除塵器的心臟,濾袋的維修費用在除塵器維修費用中所占比例是最大的,最高可達維修費用的70%以上。濾袋是決定除塵器性能的最關(guān)鍵因素。造成濾袋損壞的主要因素有:高溫?zé)龤?、腐蝕、機械損壞、安裝質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量、操作、管理等多方面原因。
1.1高溫?zé)煔鈱V袋的損壞
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高溫對濾袋的損害是致命的。如黑龍江某煤粉干燥窯,由于干燥后煤粉顆粒非常細小又特別粘,清灰不理想,使濾袋表面存留大量的干燥后的煤粉,而這種干燥后的煤粉,燃點又非常低,當(dāng)高溫?zé)煔膺M入除塵器后,會迅速點燃濾袋表面的煤粉,導(dǎo)致整臺除塵器的濾袋及骨架全部被燒毀(如圖1)。從圖1可以看出,濾袋表面殘留大量的干燥后的煤粉,從其左上角也可見箱體被燒毀。
?。?)火星燒穿
除了高溫?zé)龤?,煙氣中的火星對濾袋的損害也是非常嚴(yán)重的。如焦?fàn)t、干燥窯、鏈條爐、沖天爐、電爐、高爐、混鐵爐等在生產(chǎn)過程中會有大量的火星混入煙氣中,如對火星處理不及時,尤其是濾袋表面粉塵層較薄時,火星就會將濾袋燒穿,形成不規(guī)則的圓洞(如圖2)。但當(dāng)濾袋表面粉塵層較厚時,火星不會將濾袋直接燒穿,而會造成濾袋表面形成深顏色的烘烤痕跡。
?。?)高溫收縮
高溫?zé)煔鈱V袋的另外一種損害是高溫收縮,雖然每種濾料的使用溫度不同,但當(dāng)煙氣溫度超過其使用溫度后,如其經(jīng)向收縮率過大,會使濾袋在長度方向上尺寸變短,濾袋袋底緊托著骨架并受力而損壞(如圖3)。如果濾袋緯向熱收縮過大,將使濾袋在徑向尺寸變小,濾袋會緊緊箍在骨架上,甚至無法抽出骨架。從而使濾袋一直處于受力狀態(tài),造成濾袋的收縮變形、變硬、變脆,加快強度耗損、減短濾袋壽命。由于濾袋變形后會緊緊箍在骨架上,在清灰時濾袋難以變形而不利于噴吹清灰,導(dǎo)致濾袋阻力居高不下。
廣東某垃圾焚燒廠袋式除塵器,由于高溫收縮造成濾袋緊緊收縮在骨架上,從而形成深深的痕跡(如圖4)。而高溫又使得濾袋變得極其脆弱,強度降低,筆者只輕輕一拉,就能撕開一條長長的口子(如圖5)。
?。?)灰斗粉塵蓄熱燒毀濾袋
高溫粉塵被收入灰斗后,如果不能及時排出,粉塵會長期蓄積在灰斗里造成灰斗內(nèi)溫度不斷升高,濾袋長期在高溫烘烤下就會變脆、變硬,嚴(yán)重時則會燒毀,尤其是粉塵中含有的易燃物質(zhì),會在灰斗內(nèi)燃燒,從而燒毀濾袋(如圖6)。
?。?)爆炸
隨著袋式除塵器的普及,袋式除塵器粉塵爆炸事故也呈上升趨勢。如上海某鋼廠的干熄焦除塵系統(tǒng),由于前部阻火墻制造的問題,造成火星進入除塵器內(nèi)從而引起爆炸,將除塵器進口管道盲板炸出幾十米遠,除塵器箱體嚴(yán)重變形。又如沈陽某機制炭廠,由于鋸末在炭化過程中產(chǎn)生大量的焦油和碳氫化合物等易燃、易爆物質(zhì),而且焦油粘在濾袋上隨著時間推移越積越多,當(dāng)有火星進入除塵器后就引起了除塵器爆炸。除塵器爆炸瞬間所產(chǎn)生的能量可使花板嚴(yán)重變形,濾袋爆裂情況見圖7。
1.2濾袋腐蝕
腐蝕是濾袋損壞的最常見的原因之一,由于煙氣中含有多種腐蝕性物質(zhì),且在高溫環(huán)境下腐蝕作用更大,從而會造成濾袋損壞。產(chǎn)生腐蝕的主要原因有水解、氧化、酸、堿腐蝕。其中主要以水解、氧化原因造成損壞較多,而酸腐蝕較少,堿腐蝕則更少。
?。?)酸、堿腐蝕
腐蝕的主要原因是煙氣中含有酸、堿性成分,隨著這些化學(xué)物質(zhì)氣體的濃度變化而改變露點,如果除塵器在露點以下開機或停機時,廢氣中的SO2遇水形成H2SO4,就會造成濾袋纖維發(fā)生硬化、變形從而失去強度而損壞。
腐蝕損壞的痕跡多為放射狀,并在濾袋表面形成大面積變色,造成濾袋變硬、變脆并出現(xiàn)少量不規(guī)則圓周洞,但與火星燒穿濾袋產(chǎn)生的不規(guī)則圓周洞不同,是可用肉眼分辨出來的。圖8為河南某氧化鎂廠氯化工段的煙氣中的HCl含量非常高,PTFE濾袋平均使用壽命不到3個月,就被腐蝕得千瘡百孔無法繼續(xù)使用。所以,如果在此條件下進行脈沖清洗濾袋,將會加速濾袋的損壞。
除了酸、堿腐蝕外,有機溶劑等對濾袋的腐蝕也是不容忽視的,如垃圾焚燒尾氣中某些微含量物質(zhì)對濾袋的損害,目前還無法對其作出合理的解釋,因為這些物質(zhì)的含量實在是太低了,低到甚至無法檢測到,但它們是實實在在地存在于尾氣中,造成的危害是極大的。如溴蒸氣(Br2)雖然其含量極微,但對濾袋造成的損害是致命的。
?。?)水解
纖維水解是水分子進入到纖維中并與高分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使其分子鏈斷裂生成新的小分子物質(zhì)的過程。由于分子量變小,纖維抗拉強度減弱而損壞。以縮聚型聚合體生產(chǎn)的合成纖維是不耐水解的。如常用的聚酯類、諾梅克斯等濾料是很容易發(fā)生水解的。
只有在高溫、濕度、化學(xué)品這三個因素共同作用下,才能激活分子,發(fā)生水解現(xiàn)象。煙氣中水分子含量和溫度越高,濾袋水解越嚴(yán)重。不同的濾料其水解溫度也不相同。其中P84是目前所用濾袋中抗水解性較差的一種。
水解痕跡為顏色混濁,濾袋強度嚴(yán)重下降,易破損??p紉線發(fā)生水解后,濾袋從縫紉線處開裂,使濾袋不再是筒狀。濾袋縫紉線斷裂如圖9。
(3)氧化
纖維氧化是纖維中分子失去(或離解)電子的過程,如PPS纖維,在高溫(150℃)條件下氧分子攻擊分子中的“S”,并與之結(jié)合。造成PPS纖維變色、變硬、變脆,強度降低而破損,嚴(yán)重時纖網(wǎng)會破碎而脫離基布(如圖10)。氧化是濾袋損壞的又一主要因素??寡趸阅茌^差的濾料主要有:聚丙烯、聚苯硫醚(PPS)等。
1.3機械損壞
由于濾料生產(chǎn)廠對產(chǎn)品質(zhì)量比較注意,所以濾料一般在出廠前不會出現(xiàn)機械損壞等質(zhì)量問題。機械損壞主要是在運輸、安裝、運行時磨損所造成的。
?。?)磨損
過高的過濾氣速會使粉塵沖擊、磨損濾袋,也會使濾袋的織物纖維張力受損。除塵器的進氣分布不均,容易使高含量的大顆粒粉塵直接沖擊局部濾袋,造成廢氣進口處部分濾袋穿孔(如圖11)。
濾袋間的距離過小、除塵骨架彎曲容易造成濾袋間的磨損,例如玻璃纖維彼此之間的磨損就很敏感,應(yīng)調(diào)整、安裝牢固濾袋并更換彎曲的骨架。濾袋與骨架的直徑相差太小時,清洗效果不佳,應(yīng)提高清洗周期和提高噴吹空氣的壓力;直徑相差太大時,濾袋與骨架的摩擦?xí)铀贋V袋磨損。較佳的配合為,濾袋比骨架的周長大10mm左右,長度應(yīng)該一致,對某些濾布隨溫度變化較大而且有伸長的特性時,需特別注意。
如遼寧丹東某鐵合金廠的硅鐵電爐采用側(cè)裝振打玻纖扁袋除塵器,運行后發(fā)現(xiàn)硅粉又粘又細,單靠振打根本清不下來灰,阻力居高不下。后又增加反吹風(fēng)措施,但濾袋與骨架產(chǎn)生錯動磨擦,一個月左右濾袋全部損壞。
除在運輸、安裝、運行時濾袋與袋籠間相互磨擦及粉塵沖刷會造成機械損壞外,長期以來易被忽視的骨架因腐蝕產(chǎn)生的粗糙表面亦會加速濾袋的磨損。如鐵銹對濾袋的損害,由于上部箱體(凈風(fēng)室)頂部鋼板銹蝕,氧化鐵皮落入濾袋內(nèi),落入袋底尚沒有問題,若是卡在袋籠上,在過濾、噴吹時,鐵銹的尖角對濾袋的磨損會是非常嚴(yán)重的。
另外,骨架焊接處有破洞或毛刺時,濾袋與多孔板密封就會不嚴(yán),也會造成濾袋頂端反褶處磨損。
?。?)清灰噴吹損壞
由于噴吹管內(nèi)的氣流為橫向運行,當(dāng)導(dǎo)流管設(shè)置不當(dāng)時,產(chǎn)生的噴吹管氣流就不是垂直而是傾斜向下噴入濾袋,就會造成袋口部位下方約300mm處產(chǎn)生由內(nèi)向外的破損(如圖12、13所示)。
1.4設(shè)計問題
合理的設(shè)計是保證濾袋壽命的前提,但在袋式除塵器設(shè)計過程中往往過分注重各項經(jīng)濟指標(biāo),而易忽視過濾室箱體內(nèi)氣流流場分布的合理性。由于氣流分布不合理,會導(dǎo)致袋間速度過快,造成濾袋損壞的現(xiàn)象時有發(fā)生。最典型的是早期機械回轉(zhuǎn)扁袋除塵器,其過濾箱體內(nèi)濾袋布置密集度是現(xiàn)有除塵器中最大的,由此造成氣流對濾袋的沖刷損壞(如圖14)。濾袋的長徑比選擇不合理,也會造成袋口速度過快而磨損濾袋。
1.5質(zhì)量問題
1.5.1生產(chǎn)質(zhì)量
?。?)濾袋產(chǎn)品質(zhì)量
濾袋生產(chǎn)從原料到成品需要多道工序,濾袋的質(zhì)量問題多數(shù)出現(xiàn)在原料錯誤、袋口直徑、濾袋長度、袋口彈簧圈、縫紉線等。
袋口彈簧圈是關(guān)系到濾袋密封、承重的關(guān)鍵部位,彈簧片斷裂一般是由兩個原因造成的,一是用戶儲存不當(dāng),使彈簧圈受壓變形;二是彈簧片材質(zhì)太硬太脆。
縫紉線一般來說應(yīng)與濾袋材質(zhì)相同,也可用高檔材料代替,但不能用低檔材料代替,如P84可用PTFE縫紉線,但不能用玻纖線代替??p紉線斷裂一般由三種情況造成的,一種是水解;另一種是磨損;還有是由于縫紉線與濾袋材質(zhì)不同造成的。
?。?)骨架制作質(zhì)量
骨架整體制作質(zhì)量較差,尤其是兩節(jié)聯(lián)接處聯(lián)接方式不合理,聯(lián)接處脫落。骨架加工粗糙,生銹、筋條有焊疤、毛刺、開焊等。骨架與濾袋配合尺寸不合理,濾袋就難以從骨架上拆卸。這些都會加快濾袋的機械損壞。
?。?)花板制作質(zhì)量
花板變形嚴(yán)重,達不到2/1000的平面度要求,甚至存在撓曲、凹凸不平的現(xiàn)象,由于花板變形會直接影響到骨架相對于花板間的穩(wěn)定,骨架的垂直度也得不到保證,這樣就會造成濾袋底部相互碰撞、磨擦,造成濾袋底部磨損。同時由于花板變形使濾袋袋口和花板孔的配合出現(xiàn)偏差,首先造成濾袋安裝難度加大,其次由于無法順利地將濾袋袋口裝入花板口,以至出現(xiàn)了生拉硬敲的情況,導(dǎo)致濾袋袋口內(nèi)的彈簧圈受到損壞,袋口的密封得不到保證,粉塵從袋口處泄漏。
1.5.2安裝質(zhì)量
?。?)安裝過程混亂
骨架隨意堆放,相互疊放,會造成骨架嚴(yán)重變形,而變形的骨架又會造成濾袋的損壞。在濾袋安裝過程中,工作人員若把濾袋在梯子、平臺上隨意拖拉,或者隨意坐在濾袋包裝箱上,會造成濾袋和濾袋袋口彈簧圈或防癟環(huán)受損。
(2)濾袋安裝不良
濾袋安裝不良,會由于花板、骨架等原因不與花板相垂直(如圖15);如果過于偏斜就會造成濾袋底部相互磨擦而損壞(如圖16);濾袋與壁板及濾袋與箱體橫梁間也會由于磨擦而造成濾袋損壞(如圖17)。
?。?)安裝質(zhì)量不符合要求
未按規(guī)定的方法與要求安裝濾袋,濾袋口未完全卡入花板孔內(nèi)或濾袋被敷衍地擺放在花板上,使用時濾袋就會掉落或粉塵經(jīng)由花板孔進入箱體,從而造成除塵器失去作用。
?。?)其他
制作濾袋的材質(zhì)不統(tǒng)一,備用濾袋的來源不一,不能保證濾袋的質(zhì)量。
1.6結(jié)露
結(jié)露是袋式除塵器運行中最常見問題(如圖18),水分是濾袋結(jié)露的最大原因,造成濾袋含有水分的原因通常是低溫發(fā)生凝露,尤其在處理燃燒或高溫?zé)煔鈺r,當(dāng)濾袋表面的初始粉塵層含有水分,干燥后就會使粉塵凝結(jié)、板結(jié)(如圖19)。
濾袋結(jié)露會造成粉塵在濾袋表面粘結(jié)、板結(jié),從而導(dǎo)致濾袋失去彈性,不能正常過濾造成停機,加速濾袋的腐蝕、損壞。防止濾袋結(jié)露可采用以下方法:
?。?)避免不當(dāng)開機;
(2)避免在除塵器阻力大時開機;在低于露點時,或在除塵器停機后濾袋表面有冷凝水重新開機時,應(yīng)預(yù)熱除塵器進口的含塵空氣或預(yù)覆粉塵層。
?。?)在低于露點時開機或除塵器在低于露點的情況運行時,如果進氣分布不勻,容易造成除塵器殼體局部的腐蝕,因此,應(yīng)避免除塵器在露點以下工作,或使用保溫裝置。
?。?)除塵器的法蘭、檢修門或除塵器的活動裝置如果密封不嚴(yán),就會使外部空氣滲入,從而在除塵器內(nèi)部產(chǎn)生低溫區(qū),當(dāng)處理高溫廢氣時,就會導(dǎo)致低溫處結(jié)露,腐蝕除塵器,造成濾袋受潮。采用除塵器停機后再脈沖反吹清洗濾袋若干次的方法,對保護濾袋有益。
2運行阻力高
運行阻力是除塵器的一項重要性能指標(biāo)。一臺高性能、運轉(zhuǎn)良好的脈沖袋式除塵器,不僅除塵效率高,而且運行阻