摘要：随着袋式除尘器适用范围不断扩大,作为核心部件的滤袋,过早的失效会造成设备维护量的增加,影响除尘器正常作业,增加运行成本等问题.本文通过对不同工程实例的总结,详细分析了滤袋的破损失效、烟气特性引起的滤袋化学失效、高温烟气引起的滤袋失效以及其他失效形式的原因.同时,提出了相应技术措施:①采用高温保护措施,保护滤袋不被氧化腐蚀;②根据烟气特性选择合适的滤袋,避免水漏除尘器设备内;③控制烟气温度,延长滤袋寿命;④通过温度、含湿量的控制,避免袋除尘器结露.
0引言
随着我国“环保标准”的不断修订与提高，“超低排放”将从现在的电力行业扩展到所有的污染行业。在众多的除尘设备中，只有高效的袋式除尘器才能满足严格的排放要求，所以大量电除尘器、湿式除尘器被改造为脉冲袋式除尘器”。目前，袋式除尘器的数量约占各类除尘器总数量的60%一70%。滤袋作为袋式除尘器的核心部件，滤料约占设备造价的15%，更换滤袋的费用占除尘器运行年成本的20%。所以通过对滤袋失效形式的分析、结合实际工程和检测结果采取了改进措施，对提高除尘器的滤袋寿命，降低运行成本有着重要的意义。
1袋式除尘器结构特点与影响因素
含尘气体由袋式除尘器进气口进入气体分配室，滤袋通过筛分、惯性、粘附、扩散和静电等作用进行滤尘闭，并形成粉尘层。当其阻力值达到规定值时进行清灰，沉积在滤袋表面的粉尘落入灰斗内。滤袋由各种滤料纤维织造、缝制而成，按加工方法可分为织造滤料、非织造滤料和覆膜滤料三类。袋式除尘器按清灰方式可分为机械振动、气流反吹和脉冲喷吹。根据滤袋过滤烟气的温度，把耐温超过130oC的滤料称为高温滤料，把耐温低于130oC称为常温滤料”。滤料纤维的发展经历了从天然纤维、玻璃纤维、合成纤维到矿物与金属纤维的过程闱。尤其表面过滤的覆膜滤料出现，提高了过滤效率，降低了运行阻力和清灰难度。
袋式除尘器在实际运行中常以出口气体排放浓度和运行阻力作为主要的性能指标。其广泛使用时也产生了许多问题，如滤袋失效、结露、运行阻力异常、清灰故障、灰斗卸灰不畅等。造成袋式除尘器运行出现问题的因素有很多，除了除尘器自身设计、安装因素外，操作、维护不当也是造成其在运行中出现问题的重要原因。而滤袋失效造成的排放超标，设备阻力过高导致的除尘器正常运行不畅，是袋式除尘器在运行中最主要失效方式。
2滤袋失效形式
滤袋是袋式除尘器的过滤核心部分，滤袋状况的好坏直接决定着除尘性能的优劣。根据使用条件不同滤袋的正常使用寿命约1～5年。影响滤袋寿命的主要因素包括：滤料纤维物理性能、清灰方式、滤袋的迎面风速、过滤速度、清灰频率、过滤烟气的物理化学特性、滤袋的制作加工以及安装工艺等因素的影响。实际应用表明，滤袋失效的主要因素是滤料选型不合理、加工不当、机械磨损、化学腐蚀、烟气温度过高、结露粘结等。常见的滤袋失效如滤袋磨损、滤袋烧毁、滤袋脆化、滤袋堵塞等现象。由于种种原因引起的滤袋破损失效，导致粉尘泄漏，给机组造成安全隐患以及引起排放浓度超标。例如滤袋破损后容易形成烟气通道，加速相邻滤袋、喷吹孔及花板的磨损;引起粉尘的堆积，堵塞滤袋造成滤袋过滤失效;排放粉尘的超标烟气会磨蚀引风机叶片，造成引风机出现故障等危害。
在工程实际中，当出现排烟浓度超标时，即也出现了滤袋的破损。应当及时通过人工排查法、花板积灰法或者荧光粉示踪法找出破损滤袋的位置进行更换。由于烟气特性引起的烧袋、化学腐蚀、结露、阻塞等现象也会引起滤袋的寿命过短和除尘器的运行阻力异常等问题。因此，有必要根据袋式除尘器的类型以及不同的烟气条件，结合滤袋失效形式分析实际工程潜在的问题并提出相应技术措施。
2.1滤袋破损失效
滤袋破损常见的位置在滤袋袋口、袋身、底部和滤袋缝线断裂，见图1。由于进气方式、滤袋过滤方式和清灰方式的不同，会对滤袋造成不同原因的磨损失效。各种形式的磨损归纳起来可分为机械磨损和气流冲刷两种。
2.1.1机械磨损
在滤袋出厂后由于设备加工、安装和使用过程中的不注意，会造成滤袋机械破损失效。同样由于设计不合理、使用引起的偏差也会造成滤袋机械磨损引起失效。实际工程中安装时滤袋和滤笼的混乱堆放常会引起滤笼变形、滤袋机械破损。而使用条件引起的花板变形或者花板孔偏差会引起袋口的机械磨损加剧。同时，滤笼不垂直会引起滤袋与滤袋(或与壳体)的机械磨损，使滤袋下部发生磨损失效，且能观察到磨损在滤袋外侧。滤袋与滤笼的安装过紧过松时，在清灰过程中由于滤袋的剧烈膨胀、收缩、扭曲、拉伸造成机械磨损。尤其是滤笼加工粗糙引起的生锈、焊疤、毛刺等表面不平整，都会加速滤袋的磨损失效，此类磨损在袋身内侧。比如水泥生产线的窑尾选用玻纤滤料，当滤笼与滤袋安装过松，过滤时滤袋不能固定在滤笼上，滤料很容易发生疲劳断裂，由于清灰时的反复磨损，引起破损失效。再者使用过程中因为清灰不及时、清灰方式引起的剧烈晃动造成的滤笼变形，也会加速滤袋的机械磨损失效。
2.1.2气流冲刷
气流冲刷引起的破损失效主要是由清灰时的高压气流直接喷吹到滤袋上部、烟气进风方式、烟气浓度过大、烟气过滤速度过大和烟气上升速度过大引起的。例如由于安装、花板变形引起的滤笼倾斜，不仅会带来机械磨损，也会使滤笼中心线偏移造成气流冲刷。清灰气体压力过大、喷嘴倾斜和喷嘴之间气流分布不均都是造成上部气流冲刷的常见原因。烟气进风方式引起的冲刷主要是进气引起的气流在袋室内分布不均，局部气流过大，造成粉尘冲击滤袋，加速了滤袋磨损失效。尤其对于研磨性气体局部烟气流速过大，滤袋破损失效问题更易频发。例如对于下部进风来说，由于烟气流动方向和粉尘的方向相反引起二次回流，造成袋底破损失效;侧送风方式具有更均匀的箱体气流分布，同时也容易引起迎风面流速过大，造成滤袋磨损和缝袋线断裂。
烟气的过滤速度和烟气的浓度是一对相关因素，当烟气浓度过大时过滤速度降低，反之同理。合理的过滤速度推荐值0.5～2.0m/min。处理较细、较轻、难清灰和研磨性差的粉尘通常过滤速度为1m/min左右。若是烟气浓度很高，会引起清灰次数频繁造成滤袋寿命过短。
2.2烟气特性引起的滤袋化学失效
当袋式除尘器应用于化工、燃煤电厂、钢铁和有色金属等行业时，因为工艺的原因导致烟气的特性复杂。当选用滤料考虑不全面时，滤袋将会迅速失效。滤袋由化学作用造成的失效为化学失效，主要为水解反应、氧化腐蚀和酸碱腐蚀。
化纤滤料中常用的聚酯、聚丙烯与诺梅克斯滤料最易发生水解反应。发生水解反应后的滤料纤维抗拉强度降低，更易发生磨损。来自除尘器顶部的漏水、烟气结露产生水蒸汽，高温环境下使滤料发送水解，其中气体中的水分含量越高、温度越高，水解就越快。同时在酸碱环境中会增强水解反应.
氧化反应是指在一定的条件下滤料纤维与烟气中含O2，O3，，NO，NO2，Br2，C12等强氧化剂接触而发生的失电子反应。在化纤滤料中PP纤维、PPS纤维易被氧化，多数情况下PP会因氧化而降解，PPS会变为深棕色和变脆。较高的温度是氧化反应的条件，瞬间高温和过高的使用温度都会使纤维产生氧化过程。通过高温保护措施，文丘里管喷嘴增加引流量减少压缩空气或者采用压缩氮气，来保护滤料不受氧化腐蚀。
酸碱腐蚀是指滤料遇到酸、碱物质产生化学反应而造成的损伤。超过一定限度滤料的强度和寿命都会出现下降的情况。例如：燃煤烟气中含有SO2，酸露点温度高，当燃烧空气剩余量过大时SO2会转化成SO3，酸露点温度会进一步升高。当除尘设备冷开机或者冷空气吹扫时，就会造成结露而形成酸雾，对滤袋造成极大损伤，同时也会腐蚀设备烟道、外壳。
根据烟气特性选择出合适的滤袋是袋式除尘器设计的首要核心，但是由于实际运行工况会出现与设计工况不符的问题。在实际运行时应当加强管理避免水漏除尘器设备内，引起水解、酸碱物质的生成腐蚀滤袋和除尘设备。
2.3高温烟气引发的滤袋失效
烟气温度过高分为瞬间高温和持续运行温度过高。过高的温度会引起滤袋不可逆的失效，如烧袋、氧化腐蚀、爆燃和高温收缩等问题。由水解、氧化腐蚀过程影响因素可知，当烟气持续运行在高温状态下，会加速水解、氧化腐蚀的过程。所以需要对烟气进行降温，以利于延长滤袋寿命。
2.3.1烧袋
每种滤袋都有对应的使用温度上限，当温度高于上限时会对滤袋的基布、覆膜和滤袋缝线造成损失。以煤粉为例的可燃性粉尘，或者烟气中还有CO等可燃性气体，由于燃点很低，当高温烟气进入袋室时易引起滤布着火，引发事故。烧结机尾部粉尘具有粒径大、温度高、研磨性强等特点，随高温烟气进入袋室也很容易引起滤袋烧穿，甚至引起爆燃等事故。因此对于有可爆燃性质的烟气，应当通过设置除尘器、冷却喷雾塔、火星捕集装置等措施防止火星进入，同时采用防静电滤袋或者金属网线等防静电措施。对于由于工艺原因而引起烟气温度波动的工况，应该关注除尘器入口烟气温度，设立高温报警的控制系统。当出现烟气温度超过设定值时，通过喷雾冷却和冷风阀吸风冷却等方式降低烟气温度。值得一提的是，根据工艺烟气的特点，通过热交换器、余热锅炉等方式回收烟气废热并降低处理烟气温度，是一种既节能又行之有效的途径。
2.3.2高温收缩
当烟气温度持续使用温度或者瞬间温度超过滤袋的正常使用温度时，由于滤料纤维的温度特性，会出现经向、纬向的热收缩率变大。当出现热收缩率过大时，在滤袋经向上变小而紧紧包裹在滤笼上，容易影响清灰效果和无法从滤袋中抽出滤笼。同时在垂直方向上滤袋变短，容易出现袋低被滤笼顶破现象。
2.4滤袋的其它失效
2.4.1结露
对于压力一定的烟气，当其温度低于露点温度时，烟气中的水蒸气将产生结露现象。对于高温高湿烟气，例如化工行业中的复合肥厂的烟气，具有较大的含湿量且烟气中的氯化钾、硫化钾等成分又极易潮解。如果设计运行不善将发生结露、结块现象，为了保证袋式除尘器在露点温度以上稳定运行，通常采用覆膜滤料、壳体保温和混入热风等措施。在较冷的条件下，除尘器设备的冷开机、冷关机，也会造成高温烟气中的水蒸气结露造成滤袋失效。所以根据使用环境和烟气性质，对应需要辅热的袋式除尘器当停机时辅热不能停。对于需要重新开启的袋式除尘器设备根据需要，必要时应充分预热后才能投入使用。
此外，当采用喷雾冷却和冷风阀吸风冷却等方式降低烟气温度，可能会引起在除尘器烟气入口处产生结露现象。所以在设计阶段应该充分了解工艺烟气的特点和所在地的环境特点，并根据实际情况做出合理方案。再者袋式除尘器的滤袋人口处的结露，是由于采用的压缩气体温度较低或者湿度较大，或者两者都有之。当采用压缩气体清灰时，也造成滤袋人口处结露现象。通过对压缩空气加热、除湿处理或者采用文丘里管喷嘴增加引流气量来减少空气的量，都可达到避免滤袋入口结露现象。
2.4.2堵塞
袋式除尘器就是当含尘烟气流过滤袋时粉尘留在滤袋上形成粉尘层，粉尘层的存在会提高过滤效率，随着粉尘层的厚度增加，过滤效率越来越高，但是除尘器的运行阻力也越高。当运行阻力超过限定值时，通过机械振动、反吹或脉冲等方式进行清灰。然而烟气中含有焦油、水蒸气，或者超细粉尘进入滤料中，会发生粉尘堵塞滤袋造成运行阻力大、滤袋失效的现象。
当使用袋式除尘器处理高温烟气、高湿烟气或者运行环境温度较低时，避免结露引起易潮解粉尘粘附在滤袋表面造成堵塞，甚至糊袋问题引起滤袋失效。处理的烟气粉尘颗粒较细如橡胶行业在炼胶中加入的炭黑与药品，粒径小、密度轻且吸附力极强，很容易引起粉尘进入滤料问题。一般这种情况下，采用覆膜滤料或者在正式除尘运行前先在滤袋表面人工制作预涂层，预涂层可以在保护滤料的同时提高袋式除尘器效率、降低运行阻力。
预涂层技术的另一用途就是处理气体污染物，对于含有害气体、焦油、油雾、酸雾等成分的污染物，采用助滤剂作为预涂层能够同时除去气态、液态污染物。如沥青烟气中含有大量焦油，采用焦粉进行吸附，效果理想;采用消石灰干粉作助滤剂，可l芡实现吸附SO2达到脱硫的目的。总之，预涂层技术的出现克服了常规的不足、扩大了袋式除尘气的适用范围，消除了由于超细强附着力粉尘、焦油、油雾、酸雾烟气引起的滤袋堵塞失效。
3结语
滤袋作为袋式除尘器的核心部件，烟气排放浓度的达标，除尘器设备运行在较低的阻力条件下以及滤袋的长寿命运行的实现都需避免滤袋的过早失效。随着新型滤料纤维的开发应用、更多新型覆膜滤料的出现以及更完善的加工制作方法都会拓展滤料的使用范围、延长滤袋的使用寿命。本文分析了滤袋破损失效、烟气特性引起的化学失效、高温引起的失效、结露以及堵塞等问题的原因，并提出了相关的建议。对于滤袋的使用寿命可以说是设计选型、安装水平以及运行维护的综合体现，而设计阶段的滤袋选择、过滤速度的选取、烟气粉尘浓度、上升气流速度和烟气温度的控制以及清灰进气方式等因素相互影响，因此应该做到全面的分析和考虑。在实际袋式除尘器运行时，实际负荷是动态变化的，因此严密的监控系统的变化并作出合理的调节，避免出现超负荷运行，并在试运行阶段寻找出处实际工况与设计不符合的地方及时改正。
原标题：袋式除尘器滤袋失效原因分析
