袋式除塵器過(guò)濾材料用各種纖維的特性及其應(yīng)用

1、袋式除塵器過(guò)濾材料用各種纖維的特性及其應(yīng)用來(lái)源：鹽城悅志環(huán)?？萍加邢薰靖聲r(shí)間：09-9-1 10:551前言在工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)爐窯和燃煤鍋爐產(chǎn)生大量的 工業(yè)粉塵和煙塵。當(dāng)前，治理 工業(yè)粉塵 和煙塵最有效的技術(shù)是袋式除塵技術(shù)，而其核心是過(guò)濾材料。目前，過(guò)濾材料的品種不斷增多，單從材質(zhì)而言，就有天然纖維、各種合成纖維、各種無(wú)機(jī)纖維和金屬纖維等。近年，我國(guó)濾料生產(chǎn)工藝技術(shù)得到了飛速發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量有了大幅度的提高，為我國(guó)的環(huán)境保護(hù)事業(yè)做出了較大的貢獻(xiàn)?？墒窃趯?shí)際應(yīng)用中， 卻總會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，這與我們對(duì)過(guò)濾材料的認(rèn)識(shí)不足是密不可分的。本文對(duì)制造濾料的部份纖維的特性及其濾料在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的事

2、項(xiàng)做一簡(jiǎn)單的分析，希望對(duì)濾料的正確應(yīng)用有所幫助。2部份化纖的特性及其 濾料的應(yīng)用目前我國(guó)化纖 濾料主要是滌淪機(jī)織布和滌淪針刺氈。由于對(duì)耐溫提出了更高的要求，近 年又通過(guò)引進(jìn)耐高溫的化學(xué)纖維，研制生產(chǎn)出了很多耐高溫的化纖濾料，如Nomex、Procon、Torcon、Basfil、P84等。以下結(jié)合筆者對(duì)這些纖維及其濾料的淺薄認(rèn)識(shí)，分別對(duì)其做一簡(jiǎn)單的分析，以取到拋磚引玉的作用。部份濾料的最高使用溫度和需關(guān)注的工況見(jiàn)表1。滌淪纖維及其濾料滌淪：學(xué)名聚酯(Polyester PE )聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯Polyethylene terephthalate ,PET特性：比重1.38g/cm3，熔點(diǎn)2

3、56 C,斷裂強(qiáng)度5.5g/d，極限氧指數(shù)22。熱塑性纖維， 遇火會(huì)燃燒并滴落，能壓光、燒毛。過(guò)濾性能：可在干燥條件下經(jīng)受135 C的操作溫度；連續(xù)在 135 C以上工作會(huì)變硬、褪色、發(fā)脆，短時(shí)高溫亦會(huì)使其強(qiáng)度變?nèi)酢？顾庑圆睿贿m于高堿、高濕氣的工況條件下(5%以上水汽，100 C以上高溫)使用；解決辦法：溫度超過(guò)135 C則選用Nomex等耐高溫纖維；2水汽超過(guò)5%則將溫度降到100 C以下；3高堿、高濕汽情況下，選用耐水解的丙烯腈纖維。Nomex纖維及其濾料Nomex :學(xué)名芳香族聚酰胺 Aryl polyamide特性：比重1.38g/cm3，斷裂強(qiáng)度4.9g/d，極限氧指數(shù)29。是非

4、熱塑性纖維，不自燃也 不助燃，它在高溫狀態(tài)下如 371 C只會(huì)碳化或分解成小分子， 不會(huì)象一般熱塑性纖維會(huì)突然 軟化，所以不能壓光，但可燒毛。過(guò)濾性能：可在干燥條件下經(jīng)受200 C的操作溫度；是水解性纖維，當(dāng)高溫和有化學(xué)成份及水份時(shí)會(huì)很快水解而損壞；在水份濃度為10%及弱酸性及中性環(huán)境下可適用于190 C的操作溫度，而使用壽命也可達(dá)兩年；若水份濃度增加為20%，使用壽命需達(dá)到兩年則需降溫到165 C以下，若還在190 C使用其壽命只有半年多。它特怕SOx的侵蝕，因此在燒含硫煤的電廠中往往不能應(yīng)用。在水份濃度為10%時(shí)，若溫度為120 C、SO2含量50400ppm，強(qiáng)度保留率為 58%，若溫度

5、升到180 C, SO2 含量50ppm時(shí)，強(qiáng)度保留率為 30% , SO2含量400ppm時(shí)，強(qiáng)度保留率僅 5%。所以在有 水汽和SOx存在時(shí)不宜使用。解決辦法：1水解可用普抗替代，普抗能耐水解和硫氧化物的侵蝕。普抗（托康）纖維及其 濾料普抗：學(xué)名聚苯硫醚 Polyphe nylene sulfide PPS特性：比重1.38g/cm3，熔點(diǎn)285 C,斷裂強(qiáng)度5.0g/d，極限氧指數(shù)34。是結(jié)晶性高性 能熱塑性工程塑料，具有耐熱、耐化學(xué)性、阻燃性等諸多特性。過(guò)濾性能：可在190 C的溫度下連續(xù)使用，瞬時(shí)200 C （每年累計(jì)400小時(shí)以下）；在160 C的熱壓釜中能保持 90%以上的強(qiáng)度。

6、耐化學(xué)性非常好，抗硫，抗酸效果很好，所以在 燃煤鍋爐上是最合適的 濾料，現(xiàn)有約80%的PPS濾料使用在燃煤鍋爐上，它只要求煤的硫 含量在3.5%以下，煙氣中 SO2含量在 2700mg/Nm3 以下。其缺點(diǎn)是抗氧化性較差，要求02含量小于14% （ Vol）、NOx小于600mg/Nm3，若O2含量達(dá)12%建議溫度降到140 C,總之氧含量越高，所使用的溫度就要越低，因每增加10 C,化學(xué)反應(yīng)成雙倍的增加。也就是說(shuō)本來(lái)壽命3年的情況下，若溫度增加10 C,其壽命會(huì)只有1.5年。P84纖維及其濾料P84 :學(xué)名聚酰亞胺 Polyimide PI特性：比重1.4g/cm3，是不規(guī)則的葉片狀截面，因

7、此比一般園形截面增加了80%的表面積。耐高溫性很好。過(guò)濾性能：可在260 C以下連續(xù)使用， 瞬時(shí)溫度可達(dá)280 C （每年累計(jì)少于 200小時(shí)）。 有一定的水解性，建議使用在水汽含量小于 35%Vol的氣氛中。有一定的抗氧化性，希望煙 氣中02含量小于16%Vol，NOX小于600mg/Nm3，若沒(méi)有 02補(bǔ)充NOX含量可放寬到 1500mg/Nm3。SOX會(huì)使濾料壽命降低，建議 SOX含量小于700mg/Nm3，在垃圾焚燒爐中應(yīng)用必須 有脫硫裝置。3玻璃纖維及其濾料的特性玻璃纖維是一種無(wú)機(jī)纖維，其主要成分是 SiO2。它是將玻璃料在13001600 C的溫度熔化以后，從熔融態(tài)抽絲并迅速淬冷而

8、制得的。比重2.54g/cm3，原絲抗張強(qiáng)度在160275kg/mm2。按成分不同又分為 A玻璃、C玻璃、E玻璃和S玻璃等，用于過(guò)濾材料一般 采用C玻璃（即中堿玻璃或稱鈉鈣硅酸鹽玻璃）和 E玻璃（即無(wú)堿玻璃或稱鋁硼硅酸鹽玻 璃）兩種。目前我國(guó)生產(chǎn)過(guò)濾布用的玻璃纖維主要采用無(wú)堿80支、中堿45支和無(wú)堿40支,其單纖維直徑分別為 6卩、7.5 和8卩。玻璃纖維最實(shí)出的優(yōu)點(diǎn)就是耐高溫，尺寸穩(wěn)定性好，拉伸斷裂強(qiáng)度高。玻璃纖維在耐化學(xué)侵蝕方面，除了氫氟酸、高溫強(qiáng)堿外，對(duì)其他介質(zhì)都很穩(wěn)定。玻璃纖維的缺點(diǎn)是耐折性較 差。耐溫性做為過(guò)濾材料，玻璃纖維可于260 C （中堿）/280 C （無(wú)堿）的工況條件下長(zhǎng)

9、期使用，瞬間高溫可達(dá)350 C。過(guò)濾氣體的溫度控制在收塵設(shè)備的設(shè)計(jì)中具有重要的意義，過(guò)濾材料的耐高溫性能對(duì)收塵設(shè)備的成本和運(yùn)行費(fèi)用都取著決定性的作用。煙氣的高溫過(guò)濾會(huì)給您帶來(lái)以下好處。省去了除塵裝置的冷卻費(fèi)用，因而降低了除塵設(shè)備的造價(jià)；減少了冷風(fēng)的摻入量，從而使處理風(fēng)量的總數(shù)得到了有效控制。這一點(diǎn)對(duì)降低除塵設(shè)備的造價(jià)是不言而喻的。減少了結(jié)露的危險(xiǎn)。260 C這一溫度界限，對(duì)目前所有的 工業(yè)領(lǐng)域，排除結(jié)露故障是足 足有余的，這就防止了除塵設(shè)備的腐蝕， 延長(zhǎng)了其使用壽命。 同時(shí)還防止了濾布表面結(jié)露而 引起阻塞的故障，使過(guò)濾得以順利進(jìn)行。節(jié)能。如鋼鐵行業(yè)高爐煤氣凈化，煤氣降溫不僅本身浪費(fèi)能源，而且減

10、少了煤氣的燃燒 熱值。尺寸穩(wěn)定性好玻璃纖維在280 C下，其收縮率為0,與其他合成纖維 濾料要比，尺寸穩(wěn)定性優(yōu)越得多。使用玻璃纖維濾料時(shí)不必?fù)?dān)心透氣性和過(guò)濾面積的變化，以及收縮而加大布面張力和濾袋伸長(zhǎng)而使濾袋皺折，加快濾袋破損等影響。拉伸斷裂強(qiáng)度高拉伸斷裂強(qiáng)度高、拉伸斷裂伸長(zhǎng)率小是玻璃纖維過(guò)濾材料的又一特點(diǎn)。所以在除塵用濾袋設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)濾袋的拉伸斷裂強(qiáng)度要求基本上可不予考慮。玻纖濾料與滌淪濾料的強(qiáng)力比較見(jiàn)表2，幾種過(guò)濾材料斷裂伸長(zhǎng)率的比較見(jiàn)表3。耐化學(xué)侵蝕：玻璃纖維本身的耐化學(xué)侵蝕與玻璃纖維過(guò)濾材料的耐化學(xué)侵蝕是兩個(gè)不同的慨念。因?yàn)椴ＡЮw維過(guò)濾材料都必須經(jīng)過(guò)表面化學(xué)處理才可以投入使用，未經(jīng)處理的

11、玻璃纖維做為濾料使用可以說(shuō)是沒(méi)有意義的。但對(duì)玻璃纖維本身的耐化學(xué)侵蝕性我們也要有一個(gè)較全面的認(rèn) 識(shí)，下面就從酸、堿和水汽對(duì)玻璃纖維本身的影響和對(duì)玻璃纖維濾料的影響分別做一討論。 玻璃纖維濾料具有高度的耐酸性中堿玻璃纖維具有高度的耐酸性（HF酸除外）。因?yàn)樗屑s 12%的堿金屬氧化物，在酸性介質(zhì)下三 Si-0 Na + H+ t 三 S-OH + Na+侵蝕過(guò)程中，生成的 三SOH反而在纖維表面起了保護(hù)膜的作用，它阻礙著侵蝕進(jìn)程。無(wú)堿玻璃纖維耐酸性則相對(duì)較差，因?yàn)槠鋲A金屬氧化物含量少，而含有約3%的B2O2 ,在酸性氣氛下B2O2 + 3H2O = 2H3BO2遇水后生成的可溶性的硼酸對(duì)纖維結(jié)

12、構(gòu)有一定的破壞作用。為了提高玻璃纖維過(guò)濾材料的耐酸性能，各玻璃纖維濾料生產(chǎn)企業(yè)都研制了不同的表面化學(xué)處理耐酸配方。如南京菲爾特過(guò)濾材料有限公司研究開(kāi)發(fā)了RH、YM、AR等系列玻璃纖維過(guò)濾布耐酸處理配方，為我國(guó)碳黑、燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐等行業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)濾料。本中心研制開(kāi)發(fā)的耐酸玻璃纖維 濾料采用耐酸配方處理，該配方中的抗酸聚合物包覆在玻璃纖維表面，生成一種保護(hù)性屏障，使它免受化學(xué)侵蝕。采用0.3mm厚中堿玻纖布按照美國(guó)BGF公司濾料耐酸測(cè)試方法測(cè)得酸腐蝕前后耐折性能見(jiàn)表4。如表所示，經(jīng)耐酸配方處理的玻纖布耐酸性能大幅度提高。所以，在有酸性氣氛的高溫?zé)煔獬龎m時(shí)，宜選用經(jīng)過(guò)耐酸處理的玻璃纖維過(guò)濾材料

13、。 高溫耐堿性不是考慮的重點(diǎn)由于自然界的堿都是以堿金屬氧化物的形式存在的，所以在高溫過(guò)濾的煙塵中，盡管有很多堿性成分，但不會(huì)真正形成諸如NaOH、Ca（OH）2等形式的堿。所以，盡 管普通玻璃的高溫耐堿性較差，但堿對(duì)玻璃纖維濾料的危害并不是考慮的重點(diǎn)。 水汽對(duì)玻璃纖維濾料有一定的影響水汽對(duì)玻璃纖維 濾料有一定的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，高溫過(guò)濾煙氣含水量較大時(shí)，宜選用經(jīng)防水處理的玻璃纖維 濾料。無(wú)堿玻璃纖維對(duì)水、濕空氣、弱堿有高度的穩(wěn)定性，屬于一級(jí)水解級(jí)。中堿玻璃纖維對(duì)水、濕空氣較穩(wěn)定，屬于二級(jí)水解級(jí)。而高堿玻璃纖維一般屬于三級(jí)水解級(jí)。這是由于其堿 金屬氧化物含量不同造成的，因?yàn)閴A金屬氧化物會(huì)與水起

14、化學(xué)作用，生成可溶性的硅酸鈉Na2O + H2O = 2NaOH2NaOH + SiO2 = Na2SiO2Na2SiO2 = 2Na + SiO2 為此，出現(xiàn)了很多經(jīng)防水處理的玻璃纖維過(guò)濾材料。如南京菲爾特過(guò)濾材料有限公司研制開(kāi)發(fā)的FCA、FQ、TFB等配方處理的 濾料都有優(yōu)異的防水性能，RH、YM、AR等耐酸配方處理的 濾料也具有優(yōu)異的防水性能。 玻璃纖維特怕 HF酸，160ppm以上的HF存在時(shí)不能使用。耐折性玻璃纖維耐折性較差，但可以從控制纖維的直徑和表面化學(xué)處理兩個(gè)方面來(lái)大幅度提高 其耐折性能。玻璃纖維的直徑對(duì)玻纖過(guò)濾布的耐折性能影響較大，這是因?yàn)椴ＡЮw維是無(wú)機(jī)纖維，比較脆，當(dāng)把單根纖維彎曲到一定的曲率半徑時(shí)，纖維即斷裂，這個(gè)半徑就稱為該纖維的斷裂彎曲半徑，玻璃纖維的直徑d與其斷裂彎曲半徑r的關(guān)系如下：r=Ed/2T式中E （彈性模量）和T （抗張強(qiáng)度）皆為常數(shù)，因此纖維的直徑越細(xì)，其斷裂彎曲半徑越小，越不易折斷，耐折性會(huì)明顯提高。不同直徑纖維的耐折性能見(jiàn)表5。玻璃纖維的表面化學(xué)處理可改善纖維的耐折性能。南京菲爾特過(guò)