燃煤電廠鍋爐袋除塵器用PPS濾料失效原因分析
來源：中國環保產業 閱讀：3628 更新時間：2010-03-23 09:55摘要:分析了燃煤電廠鍋爐袋式除塵器用聚苯硫醚（PPS）破損濾袋樣品的性能，并與新袋樣品進行對比，得出工況含氧量、SOX濃度偏高，且有結露現象為濾袋破損的主要原因。
關鍵詞:聚苯硫醚,失效分析,掃描電鏡,傅立葉紅外光譜
袋式除塵器是高效控制煙塵污染的設備之一。它具有很高的除塵效率，出口粉塵排放濃度可控制在50mg/m3，甚至10mg/m3以下，特別對PM5、PM2.5等微細顆粒物的去除有顯著效果。而濾料是袋式除塵器的核心，其性能優劣與壽命長短決定了袋式除塵器的整體使用效果。聚苯硫醚濾料是一種廣泛應用于燃煤電廠鍋爐袋式除塵器中的典型材料，有著諸多成功的示范工程，然而也不乏存在一些失效的工程案例，本文旨對某電廠除塵器破損的PPS濾袋進行測試分析，推斷PPS（聚苯硫醚）濾料失效的可能原因。
1 實驗部分
1.1 樣品
P P S 濾袋（ P T F E 覆膜處理） ， 某電廠除塵器 300MV，使用1年破袋。
1.2 主要測試儀器
YG461E-Ⅱ數字式透氣量儀、YG026C電子織物強力機、DXS-10A掃描電子顯微鏡、WQF-510型FTIR 分析儀。
2 結果與討論
2.1 現場檢查
現場檢查濾袋破損嚴重，凈氣室的積灰與腐蝕情況嚴重，箱體周圍也受到很嚴重的腐蝕。帶銹的灰塊有的直接脫落下來，且噴吹管上的油污也很多，安裝和拆除噴吹管時，由于噴吹管上的螺絲都已經被腐蝕，無法正常拆除，只能用切割焊全部切割開。電極板上粉塵粘性大，無法正常清潔。失效除塵器現場情況（局部）見圖1 。
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2.2 樣品濾袋強力與透氣量（見表1）
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由表1可知，相對新袋而言，樣品濾袋強力保持率不足15％，而透氣量保持良好（表面覆膜完好），可以初步推斷為濾料纖維受化學腐蝕而失效。
2.3 粉塵酸堿度分析（見表2）
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由表2數據可以看出，粉塵呈酸性且帶油，粘性較大，由此推斷該工況煙氣中酸性氣體濃度高，且經常摻燒油性燃料。
2.4 樣品SEM分析（見圖2、圖3）
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由圖2SEM照片可以看出，表面覆膜基本完好，沒有受到嚴重損傷，說明濾袋破損與覆膜無關。
由圖3SEM照片可知，迎塵面纖維表面受到嚴重化學腐蝕，纖維表面變得粗糙，出現裂痕甚至開裂。
2.5 樣品FT-IR分析
各樣品FT-IR光譜分析見圖4。
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從圖4可知，新濾袋P P S纖維的F T - I R主要振動吸收峰為3 0 6 6 c m - 1處苯環上的C - H伸縮振動， 1386cm-1、1471cm-1、1571cm-1處苯環骨架上C=C伸縮振動，1 1 8 0 cm-1處C-S振動吸收峰（較弱）以及 742.5cm-1、703.9cm-1主鏈上-Ar-S-Ar（芳烴的苯環上去掉一個氫原子所剩下的基團叫芳基，通常用 Ar-表示[1]）吸收振動。
破袋樣品過濾面（迎塵面）纖維、基布、凈氣面纖維的FT-IR譜圖與新袋PPS纖維譜對比，有較明顯的變化，主要表現在高頻區出現寬峰3425cm-1（基布、凈氣面為3440cm-1），表明存在-OH，可能濾料含水率較高或苯環上有－OH取代，說明濾料使用環境濕度較大（或有結露），3066cm-1苯環上的C-H伸縮振動峰變寬，1905cm-1為苯環上C-H面外彎曲振動峰消失， 1386cm-1、1471cm-1、1571cm-1、處苯環骨架上C=C伸縮振動明顯變弱且發生偏移（特別是過濾面吸收峰變為 1444cm-1、1562cm-1，低頻峰1386cm-1消失），表明苯環結構出現交聯反應或斷鏈，出現1159cm-1、1319cm-1 砜基-SO2-對稱與反對稱伸縮振動峰、1035cm-1亞砜基-SO-伸縮振動峰、644cm-1磺酸基-OSO2H伸縮振動峰，表明PPS發生明顯氧化與硫酸磺化。
2.6 實際工況分析及解決辦法
為進一步分析濾袋失效原因，采用Testo 350Pro煙氣分析儀對該布袋除塵器進口煙氣進行檢測分析，結果如表3所示。
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按SO2轉化率為0.1%計算SO3含量，查MULLER曲線圖，可得煙氣酸露點溫度最低為118℃。而工況運行溫度為109℃，說明該除塵器長期在低于酸露點溫度下運行，結露產生的濃H2SO4是常見的一種強氧化性酸，濃硫酸中存在的是大量硫酸分子，它的對稱性比硫酸根差，因此 +6價的硫易得電子（比氫離子得電子能力強得多），表現出強氧化性。這與FT-IR光譜分析相符。綜上分析，該工況失效主要原因為酸結露導致濾袋氧化，在這種工況下，純的PPS濾袋已經不適用了，應該選擇如100％PTFE（聚四氟乙烯）針刺氈濾料、PTFE與 P84（聚酰亞胺）混紡濾料、PTFE與PPS混紡濾料等耐腐蝕性更強的濾料。
3 結語
燃煤電廠布袋除塵器用濾料的選擇需要全面考慮煤質含硫量、煙氣成分、煙氣溫度，特別是酸露點較高的工況，選用100％PPS濾料時需慎重。
參考文獻
[1] 王正熙.聚合物紅外光譜分析和鑒定[M].成都：四川大學出版社，1989,7.
[2] 賈明生，凌長明.煙氣酸露點溫度的影響因素及其計算方法[J].工業鍋爐， 2003，82（6）:31-35.
