玻璃纖濾料知識

玻璃纖維覆膜濾料在炭黑行業(yè)的應用一、 玻璃纖維覆膜濾料簡介玻璃纖維覆膜過濾材料是在特殊表面處理配方處理的玻璃纖維基布上覆合膨化微孔聚四氟乙烯薄膜（ePTFE）制成的新型過濾材料，它集中了玻璃纖維的高強低伸、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點和ePTFE薄膜的表面光滑、憎水透氣、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性。它幾乎能截留含塵氣流中的全部粉塵，而且能在不增加運行阻力的情況下保證氣流的最大通量，是炭黑行業(yè)理想的煙氣過濾材料。二、 福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料的規(guī)格特性中材科技股份有限公司研制開發(fā)的玻璃纖維覆膜濾料（英文名："Filtex”；中文名：〃福泰〃）根據(jù)玻纖基材的不同和所使用的ePTFE薄膜規(guī)格的不同具有多種多樣的規(guī)格，其物理機械性能主要由玻纖基材提供，過濾性能則主要由ePTFE薄膜提供。其中應用于炭黑行業(yè)萬噸級濕法炭黑生產(chǎn)線的福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料性能見表1表1炭黑行業(yè)萬噸級濕法炭黑生產(chǎn)線用福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料的特性型號EWTF400織紋斜紋經(jīng)緯密（根/cm）20X13質(zhì)量（g/m2）400破裂強度（N/cm2）310拉伸斷裂強力（N/25mm）經(jīng)向>1300緯向>1100透氣率（cm/s）2?6適合除塵形式高速反吹風袋濾器推薦使用溫度（°C）<260推薦凈過濾風速（m/min）<0.7三、福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料品質(zhì)的保障中材科技股份有限公司采用美國進口的經(jīng)雙向拉伸的ePTFE薄膜，日本進口的高溫熱壓復合設(shè)備，憑幾十年生產(chǎn)玻纖濾料的經(jīng)驗，集幾代人智慧的結(jié)晶研制開發(fā)的高質(zhì)量玻纖底布，采用先進的熱壓復合工藝，嚴格的IS09001質(zhì)保體系生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)過濾材料。中材科技股份有限公司有一整套完整的質(zhì)量保證措施，有包括從玻璃纖維原絲及各種紡織紗到各種玻纖織物和玻纖氈材等產(chǎn)品的各種檢測手段，確保福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料品質(zhì)優(yōu)良。有從美國引進的Mullen破裂強度檢測儀和MIT耐折儀；有自行研制的專利產(chǎn)品一復合強度檢測儀；有國內(nèi)先進的紗線強力機、濾布強力試驗機、透氣儀、耐磨儀、厚度儀等過濾材料物理性能測試儀器；有全套化學分析試驗儀器。

美國進口的MIT耐折儀美國進口的MIT耐折儀美國進口的Mullen破裂強度檢測儀四、福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料與普通濾料過濾性能對比福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料能達到任何最嚴格的排放標福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料對1微米以下的微細粉塵都可以達到99%以上的收塵效率，對5微米以上的粉塵可以做到100%的收集。福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料與普通濾料收塵效率比較見表2和圖1。粉塵大?。℅收塵效率（%）福泰濾料普通濾料0.599粉塵大?。℅收塵效率（%）福泰濾料普通濾料0.59968199.9988399.99996510098710099.5表2收塵效率的比較1圖1收塵效率比較圖http:/]www.njfiIter_oom■ !B1I111 11UU翹塵粒在I：5?5U〕瓣通晦料福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料可降低過濾阻力福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料的運行阻力較普通深層過濾材料低40?75%（見圖2）。這意味著：⑴延長了濾料因阻力上升而失效所持續(xù)的時間（延長了濾料使用壽命）；⑵減少了生產(chǎn)成本和操作成本。福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料可增加處理風量由于福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料是依靠ePTFE薄膜實現(xiàn)〃表面過濾〃，從而無須建立〃初次粉塵層〃，而且灰塵可以輕易地從濾料表面清除，因而要達到同樣的過濾效果和維持同樣的過濾壓差，系統(tǒng)可處理更高的風量。這就意味著：⑴系統(tǒng)無須改造即可提高產(chǎn)品產(chǎn)量，只要將普通濾料換成福泰（Filtex）覆膜濾料⑵新袋濾器設(shè)計時，福泰（Filtex）覆膜濾料可使除塵設(shè)備采用更高的氣布比，從而減少設(shè)備占地面積，降低設(shè)備投資。福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料具有更長的使用壽命依靠ePTFE薄膜實現(xiàn)〃表面過濾"，粉塵不會進入濾料內(nèi)部，濾料不會因阻塞而失效。優(yōu)異的清灰性能使清灰次數(shù)減少，清灰強度降低，從而減少了濾料的磨損，延長了濾袋的使用壽命。五、福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料的應用福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾料，可以解決以下技術(shù)難題：袋濾器出口粉塵濃度排放偏高，達不到18mg/Nm3的國家排放標準；系統(tǒng)運行8個月后濾袋過濾阻力偏大，袋濾器運行和維護成本偏高；袋濾器通處理煙氣量不夠，想提高產(chǎn)品產(chǎn)量卻受到限制，如若想提高N100系列產(chǎn)品產(chǎn)量時會遇到處理煙氣量不夠，阻力增大的問題；濾袋使用壽命偏短，需要更換濾袋而影響生產(chǎn)；粉塵在濾料表面結(jié)塊，清灰困難。天津海豚炭黑有限公司于1984年在國內(nèi)率先引進美國大陸碳生產(chǎn)技術(shù)，建成了一條年產(chǎn)15000噸的濕法炭黑生產(chǎn)線，于1987年順利投產(chǎn)，推動了我國炭黑工業(yè)的發(fā)展。該線就是現(xiàn)在的5號爐。由于市場發(fā)展的需要，5號爐主要生產(chǎn)N100和N200系列硬質(zhì)炭黑產(chǎn)品，由于產(chǎn)品粒徑細，使用原普通濾料炭黑的收集效果達不到要求，且運行一段時間后，過濾阻力會快速上升，達到3500?4000Pa，使濾袋失效。另外，公司還希望提高該線生產(chǎn)產(chǎn)量，以滿足日益增長的市場需求。天津海豚炭黑有限公司與中材科技股份有限公司濾材事業(yè)部進行了全方位的合作，探討了多個技術(shù)方案，最后決定在5號爐主袋濾器6個箱體一次性全部換用中材科技股份有限公司生產(chǎn)的福泰（Filtex）玻璃纖維覆膜濾袋共計1728條，濾袋規(guī)格EWTF350/Filtex-^127X3500,于2004年8月20日掛袋，9月2日投入運行。從目前的運行情況看，基本上達到了預期的目的。主袋濾器運行參數(shù)見表3表3天津海炭黑有限公司5號窯主袋濾器運行參數(shù)項目參數(shù)對比原普通濾袋覆膜濾袋除塵形式反吹風除塵器反吹風除塵器工藝空氣量（標況）9670Nm3/h10200Nm3/h炭黑煙氣量（標況）19000Nm3/h21000Nm3/h煙氣進口溫度275±10°C275±10C尾氣出口溫度210?230°C210?230C反吹氣體溫度200?220C200?220C使用濾料EWTF550EWTF400/Filtex濾袋規(guī)格（p127X3500p127X3500箱體數(shù)66濾袋條數(shù)17281728反吹時間20s20s反吹周期180s180s過濾風速0.32m/min0.35m/min過濾阻力3500?4000Pa（8個月后）2000±500Pa從運行結(jié)果看，炭黑收集效果和濾袋運行阻力的實驗達到了預期的試驗效果，在提產(chǎn)方面由風機提供的燃燒工藝空氣量由9670Nm3/h提高到10200Nma/h時，炭黑煙氣量提高到21000Nm3/h,工況煙氣量達42000Nm3/h,過濾速度達0.35m/min時沒有出現(xiàn)不良過濾問題。六、結(jié)語萬噸級以上大型炭黑生產(chǎn)線在我國發(fā)展迅速，收集炭黑的發(fā)展趨勢是使用玻璃纖維覆膜濾袋，天津海炭黑有限公司與中材科技股份有限公司在此方面進行了成功的探索，對我國炭黑行業(yè)的發(fā)展具有特別重要的意義。采用玻璃纖維覆膜濾料可在降低濾袋阻力，提高收集效果等方面取到很大的作用，但提產(chǎn)要與系統(tǒng)綜合改造。過濾材料用各種纖維的特性及其應用前言在工業(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)，而其核心是過濾材料。目前，過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、各種無機纖維和金屬纖維等。近年，我國濾料生產(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，為我國的環(huán)境保護事業(yè)做出了較大的貢獻?？墒窃趯嶋H應用中，卻總會出現(xiàn)這樣那樣的問題，這與我們對過濾材料的認識不足是密不可分的。本文對制造濾料的部份纖維的特性及其濾料在實際應用中應注意的事項做一簡單的分析，希望對濾料的正確應用有所幫助。部份化纖的特性及其濾料的應用目前我國化纖濾料主要是滌淪機織布和滌淪針刺氈。由于對耐溫提出了更高的要求，近年又通過引進耐高溫的化學纖維，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)合筆者對這些纖維及其濾料的淺薄認識，分別對其做一簡單的分析，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)注的工況見表1。表1部份濾料的過濾特性纖維種類最高使用溫度C不適宜的工況棉82酸PP（丙綸）93氯PE（滌綸）135堿性氣氛且有濕氣存在PPS（普抗、托抗）190漠化物，15%以上的氧Nomex200水汽和SOxP-84260高PH值和濕氣存在玻璃纖維260HF酸⑴滌淪纖維及其濾料滌淪：學名聚酯（PolyesterPE）聚對苯二甲酸乙二醇酯Polyethyleneterephthalate，PET結(jié)構(gòu)式:結(jié)構(gòu)式:特性：比重1.38g/cm3,熔點256。。，斷裂強度5.5g/d，極限氧指數(shù)22。熱塑性纖維，遇火會燃燒并滴落，能壓光、燒毛。過濾性能：可在干燥條件下經(jīng)受135。的操作溫度；連續(xù)在135。以上工作會變硬、褪色、發(fā)脆，短時高溫亦會使其強度變?nèi)??？顾庑圆?，不適于高堿、高濕氣的工況條件下（5%以上水汽，100。以上高溫）使用；解決辦法：1.溫度超過135°C則選用Nomex等耐高溫纖維；

水汽超過5%則將溫度降到100°C以下；高堿、高濕汽情況下，選用耐水解的丙烯腈纖維。⑵Nomex纖維及其濾料Nomex：學名芳香族聚酰胺Arylpolyamide結(jié)構(gòu)式:OHC-...結(jié)構(gòu)式:OHC-...特性：比重1.38g/cm3，斷裂強度4.9g/d，極限氧指數(shù)29。是非熱塑性纖維，不自燃也不助燃，它在高溫狀態(tài)下如371C只會碳化或分解成小分子，不會象一般熱塑性纖維會突然軟化，所以不能壓光，但可燒毛。過濾性能：可在干燥條件下經(jīng)受200C的操作溫度；是水解性纖維，當高溫和有化學成份及水份時會很快水解而損壞；在水份濃度為10%及弱酸性及中性環(huán)境下可適用于190C的操作溫度，而使用壽命也可達兩年；若水份濃度增加為20%，使用壽命需達到兩年則需降溫到165C以下，若還在190C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用。在水份濃度為10%時，若溫度為120C、SO2含量50?400ppm，強度保留率為58%，若溫度升到180C，SO2含量50ppm時，強度保留率為30%，SO2含量400ppm時，強度保留率僅5%。所以在有水汽和SOx存在時不宜使用。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。⑶普抗（托康）纖維及其濾料普抗：學名聚苯硫醚PolyphenylenesulfidePPS結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)式：特性：比重1.38g/cim，熔點285C，斷裂強度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、耐化學性、阻燃性等諸多特性。過濾性能：可在190C的溫度下連續(xù)使用，瞬時200C（每年累計400小時以下）；在160C的熱壓釜中能保持90%以上的強度。耐化學性非常好，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。其缺點是抗氧化性較差，要求O2含量小于14%（Vol）、NOx小于600mg/Nm3，若O2含量達12%建議溫度降到140C，總之氧含量越高，所使用的溫度就要越低，因每增加10°C，化學反應成雙倍的增加。也就是說本來壽命3年的情況下，若溫度增加10C，其壽命會只有1.5年。⑷P84纖維及其濾料P84:學名聚酰亞胺PolyimidePI

結(jié)構(gòu)式:結(jié)構(gòu)式:特性：比重1.4g/cm3，是不規(guī)則的葉片狀截面，因此比一般園形截面增加了80%的表面積。耐高溫性很好。過濾性能：可在260^以下連續(xù)使用，瞬時溫度可達280°C（每年累計少于200小時）。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O2含量小于16%Vol，NOX小于600mg/Nm3，若沒有O2補充NOX含量可放寬到1500mg/Nm3。2SOX會使濾料壽命降低，建議SOX含量小于700mg/Nm3，在垃圾焚燒爐中應用必須有脫硫裝置。玻璃纖維及其濾料的特性玻璃纖維是一種無機纖維，其主要成分是SiO2。它是將玻璃料在1300?1600C的溫度熔化以后，從熔融態(tài)抽絲并迅速淬冷而制得的。比重2.54g/cm3，原絲抗張強度在160?275kg/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（即無堿玻璃或稱鋁硼硅酸鹽玻璃）兩種。目前我國生產(chǎn)過濾布用的玻璃纖維主要采用無堿80支、中堿45支和無堿40支，其單纖維直徑分別為6p、7.5p和8p。玻璃纖維最實出的優(yōu)點就是耐高溫，尺寸穩(wěn)定性好，拉伸斷裂強度高。玻璃纖維在耐化學侵蝕方面，除了氫氟酸、高溫強堿外，對其他介質(zhì)都很穩(wěn)定。玻璃纖維的缺點是耐折性較差。⑴耐溫性做為過濾材料，玻璃纖維可于260C（中堿）/280C（無堿）的工況條件下長期使用，瞬間高溫可達350C。過濾氣體的溫度控制在收塵設(shè)備的設(shè)計中具有重要的意義，過濾材料的耐高溫性能對收塵設(shè)備的成本和運行費用都取著決定性的作用。煙氣的高溫過濾會給您帶來以下好處。省去了除塵裝置的冷卻費用，因而降低了除塵設(shè)備的造價；減少了冷風的摻入量，從而使處理風量的總數(shù)得到了有效控制。這一點對降低除塵設(shè)備的造價是不言而喻的。減少了結(jié)露的危險。260C這一溫度界限，對目前所有的工業(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，延長了其使用壽命。同時還防止了濾布表面結(jié)露而引起阻塞的故障，使過濾得以順利進行。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能源，而且減少了煤氣的燃燒熱值。⑵尺寸穩(wěn)定性好玻璃纖維在280C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不必擔心透氣性和過濾面積的變化，以及收縮而加大布面張力和濾袋伸長而使濾袋皺折，加快濾袋破損等影響。⑶拉伸斷裂強度高拉伸斷裂強度高、拉伸斷裂伸長率小是玻璃纖維過濾材料的又一特點。所以在除塵用濾袋設(shè)計時，對濾袋的拉伸斷裂強度要求基本上可不予考慮。玻纖濾料與滌淪濾料的強力比較見表2，幾種過濾材料斷裂伸長率的比較見表3。表2玻纖濾料與化纖濾料的拉伸斷裂強度標準值對比品種規(guī)格經(jīng)向強力緯向強力標準號玻纖濾料CWF-3001200N/25mm1000N/25mmGB7687EWF-6002400N/25mm2400N/25mm化纖濾料普通型600N/50mm1000N/50mmGB12625高強低伸型3000N/50mm2000N/50mm注：強力單位N/25mm是指25mm寬布條的拉伸斷裂強力值（N）,N/50mm則為50mm寬布條數(shù)據(jù)。表3幾種過濾材料的斷裂伸長率品種比重g/cm3伸長率％棉1.543?7羊毛1.3225?37聚丙烯0.9112?25聚酯1.3819?25芳香族聚酰胺1.3812玻璃纖維2.543?4⑷耐化學侵蝕：玻璃纖維本身的耐化學侵蝕與玻璃纖維過濾材料的耐化學侵蝕是兩個不同的慨念。因為玻璃纖維過濾材料都必須經(jīng)過表面化學處理才可以投入使用，未經(jīng)處理的玻璃纖維做為濾料使用可以說是沒有意義的。但對玻璃纖維本身的耐化學侵蝕性我們也要有一個較全面的認識，下面就從酸、堿和水汽對玻璃纖維本身的影響和對玻璃纖維濾料的影響分別做一討論。①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）。因為它含有約12%的堿金屬氧化物，在酸性介質(zhì)下=Si-O-Na+H+—->=Si-OH+Na+侵蝕過程中，生成的三Si-OH反而在纖維表面起了保護膜的作用，它阻礙著侵蝕進程。無堿玻璃纖維耐酸性則相對較差，因為其堿金屬氧化物含量少，而含有約3%的B2O2,在酸性氣氛下 22B2O2+3H2O=2H3BO2遇水后生成的可溶性的硼酸對纖維結(jié)構(gòu)有一定的破壞作用。為了提高玻璃纖維過濾材料的耐酸性能，各玻璃纖維濾料生產(chǎn)企業(yè)都研制了不同的表面化學處理耐酸配方。如南京菲爾特過濾材料有限公司研究開發(fā)了RH、YM、AR等系列玻璃纖維過濾布耐酸處理配方，為我國碳黑、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，生成一種保護性屏障，使它免受化學侵蝕。采用0.3mm厚中堿玻纖布按照美國BGF公司濾料耐酸測試方法測得酸腐蝕前后耐折性能見表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。表4兩種過濾布的耐酸性比較濾料名稱MIT耐折（次/15mmT.5kg）酸腐蝕前酸腐蝕后保留率耐酸配方處理玻纖布2433193779.6%普通配方處理玻纖布1846107558.2%所以，在有酸性氣氛的高溫煙氣除塵時，宜選用經(jīng)過耐酸處理的玻璃纖維過濾材料。高溫耐堿性不是考慮的重點由于自然界的堿都是以堿金屬氧化物的形式存在的，所以在高溫過濾的煙塵中，盡管有很多堿性成分，但不會真正形成諸如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，但堿對玻璃纖維濾料的危害并不是考慮的重點。水汽對玻璃纖維濾料有一定的影響水汽對玻璃纖維濾料有一定的影響。在實際應用中，高溫過濾煙氣含水量較大時，宜選用經(jīng)防水處理的玻璃纖維濾料。無堿玻璃纖維對水、濕空氣、弱堿有高度的穩(wěn)定性，屬于一級水解級。中堿玻璃纖維對水、濕空氣較穩(wěn)定，屬于二級水解級。而高堿玻璃纖維一般屬于三級水解級。這是由于其堿金屬氧化物含量不同造成的，因為堿金屬氧化物會與水起化學作用，生成可溶性的硅酸鈉Na2O+H2O=2NaOH2NaOH+SiO2