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浅析布袋除尘器除尘滤袋的相关应用
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浅析布袋除尘器除尘滤袋的相关应用

编辑:8455.com官方网站    来源:www.chongjingep.com    发布时间:2020-01-08 15:49:54

【摘要】先容了常用的有机滤料(芳纶纤维、芳砜纶纤维、P84、PPS和PTFE)、无机滤料(玄武岩纤维和玻璃纤维)和复合滤料的优缺点,根据其不同的耐温耐腐蚀性、耐磨耐折性、耐水性、耐酸碱性和抗氧化性等性能,选择不同的滤料来满足不同工业领域的不同需求。

【关键词】布袋除尘;滤料;性能;应用;布袋除尘器;滤袋

浅析布袋除尘器除尘滤袋的相关应用

中国的空气污染主要是烟尘型污染。国家环境保护“十二五”规划要求加大对工业粉尘的控制力度。国家节能减排“十二五”规划指出,有必要推进大气PM2.5处理,加大粉尘污染防治力度。环境空气质量标准(GB-3095-2012)规定了PM2.5平均浓度限值,提高了烟尘排放要求。“十三五”期间(2016-2020)是中国从化学纤维国家向基础化纤国家扩张的关键时期。阐述了化纤工艺引领新常态,标志着十三五期间是稳步推进供结构性改革的关键时期。布袋除尘作为削减烟尘粉尘排放,高效处理有毒气体,对细微粒子的大力控制,可以在多种复杂多样的条件下实现减排除尘作用,它是中国新能源开发和节能项目重要设备。过滤材料是布袋除尘器的“心脏”,它不仅影响除尘器使用寿命,还影响布袋除尘器的长期运作及处理效果。

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1 滤料

滤袋材料是滤袋核心部件,应满足耐高温,耐腐蚀,抗折,耐磨,机械强度高,使用寿命长,使用成本低等工程应用要求。此外工程应用中还需考虑到纤维的线密度、纤维弹性模量和纤维横截面的形状等因素对布袋除尘器除尘效率的影响。同时需在保证纤维质量及降低生产资本同时,提高其耐温、耐腐蚀、耐酸耐碱等性能,这是高性能纤维过滤材料的产业化重要基础条件。延长普通过滤材料的使用寿命、阻力、均匀性、过滤精度和易清洗功能是“十三五”工业化学纤维重要发展方向,亦是未来化纤的目标方向。

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2 有机纤维滤料

2.1 芳纶纤维滤料

芳族纤维是芳族聚酰胺纤维的通称,全称是聚对苯二甲酰对苯二胺。它具有良好的机械强度,耐磨性,耐温性,耐腐蚀性,耐酸碱性和重量轻。广泛用于钢铁工业的水泥窑头,窑尾,石灰焙烧,冶炼,沥青搅拌等工况。芳纶纤维的耐温性优于PPS,芳纶纤维的应用更加全面和具有成本效益。

2.2 芳砜纶纤维滤料(PSA)

芳砜纶纤维是一种耐高温纤维,中国拥有相应自主常识产权。芳砜纶纤维机械性能低,并且耐碱性弱于间位芳族聚酰胺,芳砜纶纤维价格相当于芳纶纤维价格,目前芳砜纶纤维主要用于水泥窑头和窑尾除尘中,在钢铁工业中的烧结、焦化、炼铁等工艺废气处理中也有应用。在钢厂中给滤料表面涂上丙烯酸粘合剂和纳米涂料的混合物可以提高滤料的耐久性。

2.3 聚苯硫醚纤维滤料(PPS)

PPS材料长时间耐温190℃,在200℃前没有显著的质量损失,因此PPS材料在高温除尘环境条件下具有良好热稳定性,它是一种耐高温、耐酸碱、耐水解性好的过滤材料。PPS材料可抵抗各种酸、碱和氧化剂的化学腐蚀,具有良好的耐水解性,特别适用于高湿度烟气;PPS材料主要是用于垃圾焚烧烟气过滤、绝缘材料、工业燃煤装置尾气的布袋除尘器中,但是PPS材料氧化性能相对稍差。在静电袋复合除尘器中,烟气电晕放电产生氧化剂会加速PPS的结晶和结晶区、非晶态区的降解,从而导致PPS降解。国外和国内市场对PPS短纤维需要快速增加,尽管现在国内有一定生产能力,但是因为一些原因我国现有的种类都集中在线密度2.2dtex以上,对于一些具有高比表面积和高精度过滤要求的细纤维则从国外进口,且国产纤维质量与进口相比存在一定差距。

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2.4 聚酰亚胺纤维滤料(P84)

聚酰亚胺纤维滤料由不耐水解的缩聚聚合物制成,横截面是不规则三叶形形状,此构造增加了纤维表面积并有效地捕获颗粒。聚酰亚胺纤维滤料具有以下特点:耐温高,使用温度与烟气中酸浓度成反比;压力损失低,在不同压差条件下,过滤性能优势明显,可减少脉动清洗次数,降低能耗,降低运行资金;应用寿命长,在正常使用条件下,可以满足四年以上的使用寿命,可以降低工人的劳动强度和设备维护成本;耐化学性能稳定,可以在比较恶劣的工况条件下使用,在燃煤锅炉的除尘上得到了广泛应用;价格高,使用成本提升。

2.5 聚四氟乙烯纤维滤料(PTFE)

PTFE是一种高分子线性结构,结晶熔点为327℃,可在-180-260℃的范围内长时间使用;具有良好的耐酸碱性和耐腐蚀性,是过滤材料中耐化学腐蚀性材料最佳材料之一。聚四氟乙烯纤维滤料具有以下特点:水解稳定性和透气性优异,有研究表明,高射水流能够诱导和调节PTFE纤维纤颤,并且随着PTFE纤维增加,纤维的平均孔径和透气性减小,从而可以提高过滤效率;具有良好的尺寸稳定性和较低的收缩率,由于其低表面自由能,它具有高的非粘附性和相对低的摩擦系数;具有良好的清洁功能和较长的使用寿命,滤袋寿命可长达6年,并且在寿命期限内都能始终保持良好的物理和化学性能。聚四氟乙烯纤维滤料适用于各种炉子,特别是燃煤发电、垃圾焚烧炉废气水泥行业粉尘的净化系统。但是聚四氟乙烯纤维滤料价格相对较高,国外使用得较多,国内常用于复合滤料中。如NECSA的铀浓缩厂中,由于浓缩铀对PTFE的辐射诱导降解,因此可应用烧结的PTFE去除夹带气体固体颗粒。

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3 无机纤维滤料

3.1 玄武岩纤维滤料(BAS)

玄武岩纤维是一种无机长纤维,具有独特三维网状结构。玄武岩纤维具有孔隙分布均匀、具有天然的高强度、低容重、低导热率、低吸湿率以及对腐蚀性介质作用的稳定性和良好的耐温性能(-269℃~650℃)等特点,其具备填补高温腐蚀性气体除尘过滤器空隙的可能性。玄武岩纤维可以应用于航空、军事、建筑、农业、汽车等领域,然而目前国内外对其过滤功能的研讨还不太多。

3.2 玻璃纤维滤料(GF)

玻璃纤维过滤器是人造无机纤维。由玻璃纤维作为原料制成的过滤材料,称为玻璃纤维过滤材料。玻璃纤维滤料具备强度高、尺寸稳定性好、耐腐蚀性较高,耐温性稳定,能够达到正常运行温度260℃,刹时耐温300℃。玻璃纤维滤料原材料资源丰富,能够工业化生产,比一些有机和无机纤维价钱低价,普遍应用于炭黑、垃圾燃烧、冶金等行业烟气的处置净化,是一种性价比较高的滤料。

玻璃纤维膨胀纱线过滤材料基于玻璃纤维发展,由于纱线之间松散,增加了收集灰尘表面积,延长了表面灰尘收集时间,因此过滤性能较玻璃纤维更好。玻璃纤维膨胀纱线过滤材料寿命比PPS更长,价钱也更低价,能够大大节省滤料安装、运转费用。适用于高排放规范垃圾焚烧炉烟尘或火力发电厂干法脱硫装置。

3.3 单一纤维滤料性能对比

不同过滤材料具有不同性质和应用领域,下表1为常用单一滤料性能对比情况表。

表1 主要纤维过滤材料的性能对比表

4 复合纤维滤料

复合纤维是根据不同要求通过组合两种或更多种纤维形成的过滤材料。复合纤维介质可以结合两种或更多种过滤介质优点,形成新过滤材料。如为了获得更加高效低阻滤料结构,在三维几何结构基础上设计梯度滤料构造,滤料由四层形成:第一层是致密表面过滤层,采用海水纤维/纳米纤维/细旦纤维(单丝线密度小,比表面积大,覆盖性和蓬松性好,具有优且防水透气性和高吸附性、织物手感好,其小引入可以大大提高过滤材料过滤效率。第二层为深层过滤层,由中粗纤维组成;第三层为织物,撑持滤料,强度好;第四层为防护过滤器,在保障过滤器整体功能前提下,应用粗纤维复合层来提高透气性材料。

4.1 玻璃纤维+P84纤维复合针刺毡

耐高温性强,保有P84纤维不规则叶片状横截面优点,P84纤维具有高比表面积,具有高过滤效率,提高了阻挡灰尘和灰尘的能力,但是在初始工作阶段去除效率低。它是一种高温过滤材料,具有优异的综合性能。

4.2 璃纤维+PTFE复合针刺毡

PTFE低摩擦系数可保护玻璃纤维免受机械损伤,并克服玻璃纤维的耐磨性差缺点。玻璃纤维部分弥补了PTFE价格高和透粉尘缺点。两种材料不同电学性能也使复合针刺毡层具备良好除尘性能。复合针刺毡具有高集尘效率,良好的除尘性能,耐酸碱性,常温260℃。在过滤初始阶段0.45微米颗粒最低的收集效率为80%,高压强作业条件下效率也可很快恢复并保持在99.99%以上。玻璃纤维+PTFE复合针刺毡适用于高温高滤速脉冲布袋除尘器,在国外城市垃圾焚烧炉,工业垃圾焚烧炉,煤炉等应用众多,受到了各方高度评价。

4.3 玻璃纤维+PTFE

覆膜滤料玻璃纤维覆膜滤料结合了两种材料优点,在酸性条件下和碱性条件下耐腐蚀性较好,过滤速度越低,分级效率越高,并且清洁过滤材料灰尘难度越小。玻璃纤维+PTFE覆膜滤料具有良好耐高温和抗氧化性,价格便宜,约为聚苯硫醚覆膜滤料一半或者更少,是国外玻璃纤维布涂层过滤材料价格一半左右,是一种性价比较高的过滤材料。适用于去除大气污染物PM2.5,可以实现超低排放,也可以有效去除焚烧炉中产生的纳米颗粒污染物,玻璃纤维+PTFE覆膜滤料的出现打破了钢铁、垃圾焚烧等行业布袋除尘寿命短等技术瓶颈。

4.4 玄武岩+P84复合针刺滤材

玄武岩+P84复合针刺滤材是一种新型过滤材料,是用一种高强度,高性能的新型玄武岩纤维网布作为基布,迎面层是短切P84纤维,底层是短切玄武岩纤维针毡,通过水性聚酰亚胺树脂浸渍和定型处理,而设计出来的一类新型耐高温针刺复合滤料。能够在300℃及以上的温度条件下长期应用,且尺寸稳定性保持得较好。玄武岩+P84复合针刺滤材具备良好的透气功能和除尘效率,对于粒径为7微米或更大的颗粒的过滤效率可达到96%以上。

4.5 PAN-P84掺炭纤维

煤是中国主要能源之一,煤工业生产中产生汞蒸气对人体有害,且污染环境。汞活性碳纤维具有独特孔结构和表面化学性质,并具有吸附重金属汞离子能力。为进一步提高吸附性能,通过氧化和引入碘离子进行活性炭纤维和碳掺纤维表面化学改性,获得优异去除效果。

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5 结论与展望

常用有机过滤材料(PTFE,PPS,P84,芳纶纤维和芳砜纶纤维)、无机过滤材料(玄武岩纤维和玻璃纤维)和复合过滤材料都具有其各自的优缺点,工程应用中应根据其不同耐温性、耐腐蚀性、耐磨性、耐折性、耐水性、耐酸碱性及抗氧化性,选择不同的过滤材料,以满足不同工业领域相应需求。空气污染控制是一个长期的过程,虽然中国袋除尘领域一些新技术仍然面临着诸多问题与困难,但随着中国环境保护执法监督不断加强,这必将推动中国布袋除尘技术的发展。

粉尘污染是当下环境污染重要组成,如果粉尘处理达不到相应标准,不仅影响国民身体健康,还会导致环境相继恶化,如地表水、地下水及突然亦会在空气质量不达标状况下继续恶化,继而造成环境恶化恶性循环。笔者认为,粉尘处理作为末端处理工序在工业生产和环保工程应用中占据重要地位,但就环保而言,源头控制比末端治理来得更为重要。相关部门及企业应该携手致力于环保源头控制工作,优化工艺、选择绿色环保原材料等,把环保事业推向新的高度。

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