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袋式除尘器用高性能滤料选择及应用
作者:管理员    发布于:2016-04-27 08:39:57    文字:【】【】【

  袋式除尘器用高性能滤料选择及应用黄磊1黄斌香23陈观福寿1‘3(1.上海金由氟材料有限公司,上海200137;。上海市凌桥环保设备厂有限公司,上海200137;。上海市市级企业技术中心,上海200137)料以其耐酸碱腐蚀、耐高温、抗氧化、不易水解、使用寿命长等特点被广泛应用在垃圾焚烧、燃煤电厂及冶金行业的烟气污染控制领域,是一种富有发展前景的滤料。

  节能和环保是我国实践科学发展观,实现社会经济可持续发展的重大课题。国家对节能减排提出了明确的目标,这也是机械行业面对的重要任务。

  随着我国对环境质量的要求愈来愈严格,袋式除尘器的应用曰益广泛,作为其“心脏”滤料性能和生产技术曰益为人们关注。

  国内外控制高温高湿腐蚀性烟尘污染用的滤料主要有玻璃纤维、芳香族聚酰胺(Nomex)纤维、芳族聚酰亚胺纤维(P84)、聚苯硫醚纤维(PPS)和聚四氟乙烯(Polytetrfluoroeth-ylene,PTFE)纤维。其中PPS和P84滤料在我国主要用进口产品。

  1几种高性能纤维1.1芳香族聚酰胺纤维美国联邦贸易委员会(USFTC)1994年定义芳香族聚酰胺纤维是“一种人工制造的纤维,它们的成长物质是长链合成聚酰胺,其中至少85(-CO-NH-)链被直接连到两个芳香环上”1.其商品名有Conex(帝人)、Apyeil(尤尼吉卡)、Incon-er、Fenilon等多种,其中负盛名的是Nomex.早由Dupont公司在上世纪60年代末(1967年)命名的芳香族聚酰胺纤维有短绒、短纤维和连续长丝等商品。其横断面也有所不同,甚至还制成矩形,线密度也有差异。不同的商品的性能、过滤效应以及流体动力性能也不尽相同。Nomex的密度为1.38g/cm3,极限氧指数(LOI)为29,不自燃也不助燃,在干燥条件下能承受的温度为200°C左右。其缺点是当有S2存在且有水分时会被腐蚀,强度保留率将降低。12聚苯硫醚纤维(PPS)PPS纤维是聚苯硫醚纤维的英文名简称,于1973年研发成功,由PhlipsFibersCo以Ryton商品名。此后有其他多家公司生产,得到广泛的应用。

  这种纤维耐温性能较好,可长期暴露在18 0C高温且氧含量低的环境。化学稳定性较好。PPS的缺点是,因其硫链基易于与氧化剂反应而使耐久性降低,即抗氧化能力差。使用时不能耐高于190C的高温。

  13聚芳族酰亚胺纤维(P84)P84是一种耐高温的合成纤维,由奥地利LenZng公司开发,并在上世纪80年代中期得到使用。现主要由InspecFiber公司生产。

  P84能连续暴露在高达240C高温环境中,具有良好的耐化学腐蚀性能。由于其异形横截面和表面积,特别适用于高基金项目:国家十二五科技支撑计划(2011BAE08B02)国家重点新产品计划(2009GRC00041,2010GRC00016,2011TC00023);上海市重点新产品计划(08XP0503900,09XP0510000);中国纺织工业联合会指导性科技项目(2010145)温气体过滤,对粉尘的捕集效率高,透气性能好。但是,这种纤维的一个缺点是因不耐水解而不适用于高湿气氛。与PPS纤维相比,其价格高。

  L4玻璃纤维是一种无机质纤维,主要成分是S02,其优点是耐高温,能连续在260°C的高温环境下工作,尺寸稳定性好、耐化学腐蚀,有一定的耐酸硷腐蚀的性能。但是耐如氢氟酸等强酸和强碱腐蚀的性能较差。抗折能力差更是其突出的弱点。

  L5聚四氟乙烯纤维(PTFE)聚四氟乙烯是现有高性能纤维中性能为优良的一种,素被称之为“塑料王”

  PTFE的化学稳定性极好,除熔融的碱金属外,不与其他化学试剂包括浓硫酸、浓硝酸等强酸和强碱甚至王水在内发生反应。聚四氟乙烯具有以下优异性能。

  (1)良好的耐温性能。PTFE制品可以在-190260C温度范围内长期使用,瞬间使用温度可达280C.化学性能极其稳定。即使在高温条件下,也有良好的耐化学腐蚀性能。

  良好的物理和力学性能。静摩擦系数在塑料中为小,自润滑性能优良。电绝缘性能优异并且不受环境、温度、湿度和频率的影响,具有良好的耐电弧性能。

  对氧作用具有优异的稳定性,即抗氧化能力强,不受紫外光作用。

  阻燃性好,即限氧指数“LOI”高,可达98以上。

  纤维断面不规则,比表面积大,有优异的过滤效果。

  综合国内外的应用实际表明,现在广泛应用的Nomex、P84、PPS和玻璃纤维等各自有许多优点,也有上述分析所指出的这样那样的缺点。为对上述纤维作简要比较,表1大致综合了这些高性能纤维的技术数据及价格比较。表1表明,就化学稳定性(抗酸碱腐蚀)、耐高温性能、抗氧化、耐水解、阻燃和热收缩等综合性能来看,PTFE为好。

  表1高性能纤维性能参数纤维种类制造商强度断裂应变初始模量熔点/C耐酸碱腐蚀限氧指数耐水解抗氧化高使用温度/C强好强好-般强较低好中较好玻纤较强不燃较好注:①单纤拉伸模量,GPa 2PTFE在气固分离工程上的应用PTFE因突出优点而得到了广泛应用。作为气固分离重要技术之一的过滤,PTFE作为过滤材料也得到了日益广泛的应用。这些应用包括:制成PTFE膨体微孔薄膜(PTFE),以此覆合在针刺毡上,借此微孔薄膜复合滤料能实现表面过滤从而替代深层过滤,大大提高了除尘效率,增大了剥离率,降低了运行阻力将PTFE短纤维针刺在以PTFE长纤维织成的基布上而制成全PTFE滤料。以此做成的滤袋耐化学腐蚀,并极耐高温高湿,即使工况十分恶劣的垃圾焚烧炉上也得到了广泛应用。

  滤料技术发展的一个重要方向是用两种或几种材质的纤维复合在一起,制成新型的“复合滤料”。例如在PTFE短纤维中分别加入芳香族聚酰胺(如Nomex)、聚苯硫醚(如PPS)、玻璃纤维和其他短纤维(或其中几种短纤维)针刺成的复合材料针刺毡,或是制成PTFE基布,针刺其他高性能纤维,其所形成的是种高性能的过滤材料,能够发挥聚四氟乙烯和这些纤维的综合优良性能,这些纤维的缺点得以一定程度的避免,同时还可降低价格。这是符合我国国情的种技术途径,国外也有此发展趋势。用PTFE长纤维制成缝合滤袋用的缝纫线,其缝纫牢度高,大大提高了滤袋的使用寿命。

  PTFE微孔薄膜电镜照片图的纤维构成,具有PTFE固有的切优异特性。

  膜分离技术是一种新型的分离技术,其应用十分广泛。

  膜分离技术既可用于气相成分分离,也可用于两相分离。其中一个重要应用是将存在于气相中的固体微粒分离即气固分离。

  作为过滤介质,PTFE薄膜必须满足的基本条件是具有多孔性即有足够大的空隙率,从而能凭借筛分、拦截、扩散和惯性碰撞等气体动力捕集多种机理实现气固分离。分离效率与微孔薄膜的几何结构、孔径、固相微粒物性参数、气相物性参数和流动特性参数等多种因素有关,这一方面已有许多研究成果发表PTFE微孔薄膜在除尘技术上的主要应用,是将其覆合在底材针刺毡表面、机织布和高性能“纸”的表面而制成的微孔薄膜复合滤料。

  底材的材质可以是PTFE、常用的针刺毡、玻纤等。薄膜起主要的过滤作用,从而改变了传统意义上的深层过滤概念,称之为薄膜表面过滤(MembraneSurfaceFiltration)。底层基料的主要作用不是过滤而是支撑薄膜,其作用是增加机械强度。其优点是:过滤效率特别高,粉尘穿透率约低一个数量级,几乎实现“零”排放;粉尘剥离率高;设备运行阻力低,比常规滤料低1525,适用于高湿气氛;滤料使用寿命长。当高湿工况下也能正常工作。

  PTFE纤维分为短纤维和长纤维,短纤维还可特殊加工成卷状型、起绒型;长纤维可以是长丝型或合股成线型。

  纤维的性能参数主要有表示纤维粗细程度的线密度(den),长度、抗拉强度、断裂强力、热收缩率、连续/瞬间耐受温度、回潮率等。

  现用的过滤材料结构形式主要是针刺毡,即以长纤维编织成基布,再用各种短纤维针刺在基布上所形成的三维结构。

  其中基布的作用是保持强度、维持结构特征;针刺其上的短纤维起过滤作用,如表面覆膜则能明显改善过滤性能,并降低运行阻力。滤料无论覆膜与否,总是要有强度基本保证,如果没有基布的强度,也无从谈起保持滤料的结构,更不要说如何高的过滤效果了。因此基布的强度必须得到保证,如逐渐下降,滤袋结构将致破坏,当损坏到一定程度,滤料即失效而必须更换。长纤维的另一用途是制成PTFE缝纫线,用以缝制滤袋。

  短纤维损伤到一定程度,将难以保持过滤效率,这也是滤袋必须更换的原因,因此提高短纤维的耐用度也是必要的。

  PTFE长纤维织成的基布只要在使用温度范围内,其强度不会受烟气的腐蚀而下降,即残留强度为100;如果发生的破坏是由基布纤维的物理因素损坏造成的,在滤袋的正常使用中,基布两侧的短纤维还可以起到保护作用,当然这种物理损坏基本上不会发生。由此不难得出结论,PTFE基布比其他任何纤维织成的基布更有持久性,在腐蚀性气氛中具有极好的使用效果。

  3PTFE滤料在我国的发展以PTFE作为滤料在上世纪90年代之前用于高温腐蚀烟气除尘在我国还是空白,即使少量应用,也均依赖进口,而进口的PTFE价格较昂责,所有这些因素使PTFE滤料在除尘工程上的应用受到限制。但是自上世纪90年代初期开始我国情况发生了根本改观,国内已有厂家研发成功PTFE薄膜。上海市凌桥环保设备厂有限公司在上世纪90年代初研发并工业化生产PTFE微孔薄膜,其覆合在针刺毡表面即成薄膜覆合滤料。为了适应各种工业炉窑、电厂燃煤锅炉、垃圾焚烧等高温、腐蚀性含尘烟气除尘发展的迫切需要,上海市凌桥环保设备厂有限公司在工业化生产PTFE微孔薄膜及覆膜滤料的基础上,又研制成功并批量生产PTFE长、短纤维,PTFE基布,PTFE缝纫线等产品,其性能能与国外先进产品相比,而且价格要便宜得多,很有推广应用。

  4结论随着我国对大气环境质量要求愈来愈高,袋式除尘器应用曰益广泛,对设计单位和制造厂家提出了愈来愈高的设计要求和制作要求。

  对于国内现在使用的高性能滤料,在选用时既要看价格又要比较性能,并要充分考虑使用条件。)随着使用要求的提高,PTFE滤料及其与其他材质制成的复合滤料具有良好的使用前景。

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