除尘器

失效布袋除尘器的改造

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-01-30 16:49:38

浙江某水泥厂采用先进的新型干法工艺生产,拥有一条2500t/d熟料新型干法生产线,采用五级旋风预热器带CDC分解炉的水泥生产技术,2003年9月投入试生产。由于地处经济发达的长三角地区,因此在项目实施初期,有关方面就对该项目的环保提出相当高的指标要求,其用于环保设施方面的投资超过设备总投资的10%,其中窑尾烟气处理采用脉冲喷吹式布袋除尘器,滤袋则使用价位相对较高的进口P84滤料。

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投产初期,各项环保检测指标均符合当时的《水泥厂大气污染物排放标准》。但仅数月过后,窑尾废气排放烟囱就逐渐发生冒灰现象,为了尽快找出问题所在,设备厂商与用户多次进行协商处理,却一直难以阻止问题的继续恶化,导致生产直接受到影响。本文就该窑尾布袋除尘器的失效作一简单分析。

1烟气处理工艺流程

该水泥厂窑尾烟气处理工艺流程见下图1。从图中可见,窑尾烟气经过预热器后进入高温风机,然后分成两路,一路通向生料磨进行烘干,另一路进入增湿塔,经调质后进入布袋除尘器进行净化,然后经风机排入大气。

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该布袋除尘器使用直径较小的130mm×6000mm的滤袋,设计紧凑。26个净气分隔室,既可以采用在线清灰方式,也可以采用离线清灰方式。表1是该除尘器的技术条件参数。

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2除尘器滤袋失效分析

2.1 P84滤料的失效

除尘器中的布袋最初采用的是价位相对较高的进口P84滤料,足见各方对环保要求的重视。可系统投入运行仅仅数月就发生大面积的泄漏,使得各方不得不多方面查找问题的所在。从布袋破损的迹象发现,最初破损位于袋室两侧,但是在对滤袋的强度及透气率作进一步的检测分析时发现,其他位置的滤袋的胀破强度在使用仅仅数月之后也大幅度降低,因而出现布袋大面积的破损失效,与此同时除尘器的运行压差也在迅速升高,从最初的1500Pa,仅经过短短不到半年便逼近3000Pa,而且当时仍在保持上升势头。

为了进一步了解滤袋强度下降的真相,我们不妨对P84滤料的物理化学性能作一简单的了解。P84化学名称聚酰亚胺,实验室条件下连续工作温度235℃,瞬间耐温260℃。高温状态下易水解。容易受到烟气中的NOx,尤其是NO2的侵蚀。图2为P84在特定温度下受NOx侵蚀曲线图。

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在该窑尾烟气处理应用中,实际运行温度为180℃~220℃,烟气中含有大量氮氧化物和水气,因此P84滤袋的强度大幅下降,除了在高温应用中水解外,还受到烟气中NO2的侵蚀。对滤袋的化学分析结果再次证实了这一点。且滤料深层都充满粉尘,几乎将滤料的孔隙全部堵塞,这也就造成了除尘器压差高的运行状态。

2.2诺梅克斯(Nomex)滤料的失效

由于P84滤袋的全面失效,用户决定采用其他材料的滤料。当时正值浙江地区水泥市场比较低迷,各个水泥企业的经济状况都比较吃紧,因此诺梅克斯滤料由于价位相对比较有竞争力,很快被认定为替代产品。但使用仅3个月的时间,窑尾烟囱又开始冒灰,而且日趋严重,布袋除尘器维护相关人员不得不再次面临同样的窘境。从陆续拆下的破损滤袋发现,与以前P84滤袋破损规律比较接近,起初也是靠近袋室的两侧,同时全部滤料逐渐变成红褐色,强度也大幅度下降,随后便发生各位置滤袋的破损。常常由于排放超标不得不停窑检修除尘器。为了再次找出问题的原因,样品滤袋也多次送有关单位和机构进行检测。与上一次相同,布袋除尘器的压差也在急速上升,由于压差的升高,导致窑内没有足够的负压,严重影响了生产的产质量。

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诺梅克斯滤料的性能当然也再次成为分析滤袋失效的关键因素之一,我们不妨也对诺梅克斯作一些简单的了解。诺梅克斯在实验室条件下连续工作温度200℃,瞬时耐温220℃。易水解,抗酸性能较差。当酸性气体比如SOx或NOx等含量达到一定量时,诺梅克斯纤维就会急速退化,并且加速其水解。图3为诺梅克斯滤料在一定温度下受SO2侵蚀后的强度曲线图。

经多家单位及机构对失效诺梅克斯滤袋样品的分析发现,除最初有部分滤袋为机械磨损失效,大部分滤袋强度大幅下降,主要为水解,以及SO2侵蚀。由于滤料深层基本被粉尘堵死,其透气率也极低,因此造成除尘器系统压差居高不下。

3失效后的改造

为了尽快摆脱排放等问题对生产的影响,用户先后邀请了多家滤料供应厂商对该工况进行分析比较,同时也对各种不同材料的滤料进行了物理化学性能的比较。

为了解决除尘器压差高的问题,决定使用具有表面过滤功能的覆膜滤料,而不再使用以前易导致深层堵塞的普通滤料。普通滤料的深层过滤,由于主要依靠初始粉饼实现过滤,并且粉尘逐渐渗入滤料的深层难以清灰,极易造成滤料的堵塞。而覆膜滤料依靠的是表面一层极光滑的薄膜实现过滤,这层薄膜的孔隙连续均匀,而且非常致密,粉尘无法渗入深层,不会对透气率产生影响。由于其表面光滑憎水,粉尘很难粘附,清灰容易,因此在使用过程中能始终保持较低的运行压差。

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基料则选择耐温更高,抗化学性能佳的玻纤滤料。玻纤连续工作温度达260℃,瞬间耐温288℃,且耐水解,不氧化,抗酸性能好。

覆膜玻纤滤袋投入使用后,技术人员结合现场的运行条件,对喷吹系统参数进行了一些优化。现各方面的运行参数都很理想,除尘器压差比以前大幅度下降,在过滤风速达到1.19m/min的条件下,一直保持在1500~1600Pa。

尽管如此,以前袋室两侧部分的过早破损在某些袋室依旧发生,为了查出局部位置发生滤袋破损的真正原因,相关技术人员深入灰斗底部,观察发现问题所在,并提出局部整改方案。经过对所发现问题的整改,类似问题再也没有发生。同时对使用中的滤袋进行了分析检测,使用将近一年后强度和透气性均保持较好的状态。

如今排放污染的问题未再发生,而且布袋除尘器的运行阻力也很理想,从滤袋的检测分析结果推测其使用寿命完全可以超过预期。

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