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耐高溫除塵布袋濾料的性能特點
時間:2019-12-31 10:48 點擊:
耐高溫除塵布袋濾料除塵效率高,在工業除塵中的應用十分廣泛。本文講述了6種有機耐高溫纖維濾料和4種無機耐高溫濾料的性能,介紹了各種纖維濾料的優缺點及其應用領域。

近年來國 家對大氣污染的防治力度不斷加大,2015年實施的《大氣污染防治法》要求部分地區、新建企業實現超低排放,顆粒物排放濃度由原來的30-50mg/m3降低到5-10mg/m3。袋式除塵器對粉塵尤其是超 細顆粒粉塵具有很好的捕集能力,正逐步取代電式除塵,其市場份額逐年增加,被廣泛應用于燃煤發電、鋼鐵、水泥、化工等行業。而除塵濾料正是袋式除塵器的核心,其性能直接決定了袋式除塵器的除塵效果。由于袋式除塵器的應用環境大多處于高溫煙氣的環境中,因此對耐 高溫濾料的研 究引起了業界的廣泛關注。

根據煙氣的溫度范圍,紡織濾料領域將濾料分為中低溫濾料(90-140℃),中高溫濾料(140-200℃),高溫濾料(200-300℃)及特高溫濾料(300℃以上)4大類;而在工業上將260℃以上的氣固直接分離濾料稱為高溫除塵布袋濾料。本文對各種耐中、高溫以上的除塵濾料進行了綜述,分析了各種耐 高溫有機及無機纖維濾料的性能和特點,為開發新型耐 高溫濾料提供幫助。

一、耐 高溫有機纖維濾料

耐 高溫有機纖維具有纖維強度高、耐 腐蝕性能好,柔韌性能和可紡性優良的特點,被廣泛應用于除塵濾料中。目前用于工業除塵濾料的耐 高溫纖維主要有聚苯硫醚(PPS)纖維、聚四氟乙烯(PTFE)纖維、聚酰亞胺(PI)纖維、間位芳綸(PMIA)纖維、芳砜綸和預氧化纖維等。

1、聚苯硫醚濾料

聚苯硫醚(PPS)纖維的分子鏈主要由硫和苯環交替連接,是一種線性的高分子聚合物。纖維的結晶度高,具有較好的耐 高溫特性和優異的耐酸、堿腐蝕特性。PPS纖維濾料具有很好的抗水解性能,常用于高濕的煙氣中,綜合性能優異。PPS濾料的缺點是耐氧化性差,在NO2、NO和臭氧的環境下PPS濾料會加速老化,其使用壽命下降明顯,建議在含氧量小于14%的煙氣環境中使用。PPS濾料的連續使用溫度為190℃,瞬間使用溫度為210℃。目前廣泛應用于燃煤電廠、垃圾焚燒爐、醫院焚燒爐等高溫煙氣過濾。

2、聚四氟乙烯濾料

聚四氟乙烯(PTFE)纖維是全氟化的直鏈高聚物,由四氟乙烯單體聚合制得,被稱為“塑料之 王”。聚四氟乙烯纖維具有優異的耐化學腐蝕性能,對常見的酸、堿和有機溶劑均具有很好的抵抗能力,即使浸泡在濃H2SO4、濃HNO3中仍能保持其機械性能。聚四氟乙烯纖維濾料是目前耐溫性和耐化學性能比較好的一種有機濾料,在高溫和腐蝕性氣體中的使用壽命長;其連續工作溫度為260℃,瞬間耐溫可達300℃。同時聚四氟乙烯纖維的摩擦系數低,濾料的清灰性能優異。采用聚四氟乙烯纖維微孔型膜材與普通針刺氈基料進行復合,可以制成PTFE覆膜濾料。該濾料具有過濾精度高,清灰性能優異的特點。聚酰亞胺濾料的優異性能使其在高溫、高腐蝕性和含油含水等特殊煙氣過濾中應用廣泛,成為垃圾焚燒高溫煙氣過濾領域中理想的過濾材料。

3、聚酰亞胺濾料

聚酰亞胺(PI)纖維主鏈含有酰亞胺基團,具有高模量、高強度和耐 高溫的特點。PI纖維獨 特的三葉瓣狀纖維截面使其具有較高的比表面積,提高了捕塵效果。其濾料長期使用溫度為230℃,瞬間使用溫度達到260℃,耐溫性能優異。PI濾料的耐酸性能很好,耐堿性能一般,抗氧化性能很好優于PPS濾料。PI濾料的缺點是抗水解性能差。PI濾料主要應用于低含硫量的爐窯中,如水泥生產線窯尾的煙氣除塵中。

4、間位芳綸濾料

間位芳綸纖維即芳綸1313纖維(間苯二甲酰間苯二胺,PMIA),其分子鏈主鏈由苯環酰胺鍵組成,具有良好的熱穩定性、化學穩定性和阻燃性。PMIA 纖維的氧指數為28% ~32%,屬于難燃纖維。

PMIA濾料的長期使用溫度為200℃,瞬間耐溫達到240℃,耐溫性能優于PPS濾料。間位芳綸濾料的力學性能、耐堿性良好,優于芳砜綸纖維。間位芳綸濾料廣泛應用于燃煤電廠、鋼鐵行業及瀝青攪拌等高溫煙氣除塵領域。

5、芳砜綸濾料

芳砜綸學名為聚砜酰胺纖維(PSA),屬于芳香族聚酰胺纖維,是由我國開發的一種耐 高溫合成纖維。PSA纖維的玻璃化轉變溫度為257℃,可在250℃的條件下長期使用。其阻燃性優異,氧指數達到30%[18]。PSA 濾料的耐酸性能、抗氧化性能良好,主要應用于水泥生產線的窯頭和窯尾,以及鋼鐵行業的高溫煙氣除塵。

6、PAN預氧化纖維濾料

聚丙烯腈(PAN)預氧化纖維是由PAN 長絲在180-300℃的高溫下,經空氣氧化獲得的。預氧化纖維具有優良的熱穩定性,其氧指數達到45%,是一種不燃纖維。預氧化纖維耐 酸堿腐蝕性能良好,但預氧化纖維的卷曲少、脆性大、可紡性差;可以與其他的耐 高溫纖維進行混合成網,制備針刺氈。同時采用耐 高溫的纖維基布來進行增強,可提高濾料的力學性能。預氧化絲濾料可應用于PPS濾料無法使用的高溫煙氣除塵中。

二、脈沖布袋除塵器耐 高溫無機纖維濾料

相對于有機纖維來說,無機纖維在耐溫方面具有明顯的優勢,可以突破有機纖維的使用溫度級限,而且價格上具有明顯的優勢。在濾料行業中常用的無機纖維材料主要有玻璃纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維和金屬纖維。

1、玻璃纖維濾料

玻璃纖維的主要成分為二氧化硅,氧化鈣、氧化鋁及其他的金屬氧化物。玻璃纖維的強度高,除氫氟酸外,耐酸、堿腐蝕性較好。玻纖濾料具有很好的耐溫性能,能夠在高達280℃的環境下長期使用,尺寸穩定性好。其中高硅氧玻纖濾料的連續工作溫度可達900℃。玻纖濾料的缺點是脆性大、不耐折,且耐 磨性差;因此玻纖濾料不宜采用脈沖或機械振動的清灰方式。

2、玄武巖纖維濾料

玄武巖纖維是由玄武巖礦石在1 500℃溫度下熔融拉絲而成的礦物纖維。玄武巖纖維的斷裂強度高,耐 酸堿,耐水、耐氧化性好,為不燃纖維。玄武巖纖維濾料具有很好的耐溫性能,工作溫度達300℃,溫度達到860℃。同玻纖類似其濾料的耐折性差,不能采用脈沖或振蕩的清灰方式。玄武巖纖維濾料主要用于鋼鐵、化工等工業煙氣除塵。

3、陶瓷濾料

陶瓷纖維的種類較多,有石英纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等。陶瓷纖維的耐 高溫性能優異且熱穩定性好,如3M 公司生產的ABS纖維濾料可以在760℃條件下連續地工作;而且陶瓷濾料的化學穩定性優異。陶瓷濾料有纖維氈和燒結多孔陶瓷膜兩種,其中纖維氈的抗震性能好,不易破損,但是過濾精度比較低。燒結陶瓷膜的過濾精度比較高,但其延展性和抗熱震性能較差。陶瓷濾料主要應用于爐窯工業等高溫作業場所。

4、金屬纖維濾料

用于濾料的金屬纖維主要有304、316、310S不銹鋼、銅基合金、鐵鉻鋁(FeCrAl)、GH30高鎳合金和GH4高溫合金等,通常采用燒結工藝或針刺工藝制備各種金屬纖維燒結氈、針刺氈。金屬纖維濾材的耐溫性能優異,可在600℃高溫下連續工作。濾料的機械強度高、耐 腐蝕性能好,可采用脈沖清灰,加工性和抗熱震性優于陶瓷纖維濾料。金屬濾料廣泛應用于煤氣化工藝中的高。

三、總結

耐 高溫除塵濾料在工業生產中的應用范圍廣泛,對節能減排和大氣治理意義重大。有機纖維柔韌性好,其濾料的可加工性能好,過濾精度高,適用性廣;無機纖維濾料的價格較低,使用溫度高,可以用在有機纖維濾料無法滿足的高溫工況環境下。但無機纖維濾料的過濾精度和產品的耐用性方面不如有機纖維濾料。因此可以采用復合工藝,結合各種纖維的優勢,取長補短,將有機纖維與無機纖維進行復合,開發出綜合性能優異的新型耐 高溫復合纖維濾料,為我國高溫煙氣凈化提供有力保障。


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