（环境工程专业论文）高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究.pdf

高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 摘要 芳砜纶纤维是由我国自主研发的耐高温纤维，其优异的耐温性能和热尺寸稳 定性能，使其在高温过滤领域中具有较好的应用市场前景。滤料作为袋式除尘器 的核心部件，本文对工业窑炉产生的烟气进行了分析，其氧化性强，烟气温度高。 这就要求滤料产品，能适应高温下复杂的工况条件。目前，国内外过滤材料采用 的高温纤维主要有p p s 、玻璃纤维和p t f e 。本文通过对以上各种纤维的特点分 析，p p s 不能长期应用在高温环境下。而玻璃纤维若未经处理也是不能用在高 温烟气的净化上。如果使用纯p t f e 纤维滤料，价格很高，约为覆膜滤料的2 3 倍。目前用在高温烟气处理的滤料大多是玻璃纤维覆膜( p t f e 膜) 滤料，但由 于p t f e 膜滤料很薄，很容易在高温环境下脱落，降低滤料的使用寿命。新型滤 料就是在总结提高、摈弃传统滤料中的缺点以及考虑性价比的基础上研发出来 的。在分析芳砜纶纤维基本性能和工业炉窑高温烟气基本特性的基础上，对采用 芳砜纶纤维制作的滤料和复合滤料进行了耐温性能和过滤性能试验研究。结果表 明，芳砜纶复合滤料的经过热处理后的强度保持率优于其他滤料，尺寸稳定性良 好断裂强力保持率依次为p s a + 玻纤复合滤料、纯p s a 滤料、芳纶滤料。在过滤 微细颗粒物性能方面，测试了纯p s a 滤料、p s a 覆膜滤料及p s a + 玻纤复合滤料 在清洁及集尘状态下的分级效率，并做了对比。分析结果表明：滤料过滤分级效 率与粒径尺度大体呈正比关系；集尘状态下的分级效率高于清洁状态下的分级效 率；滤料捕集效率接近1 0 0 时，p s a 覆膜滤料、10 0 p s a 滤料、p s a + 玻纤滤 料此时捕集粒级分别为： 0 5 1 t m 、0 9 9 m 、5 9 m 。总体上，芳砜纶不同复合滤料 过滤分级效率由高到低依次为：p s a 覆膜滤料、10 0 p s a 滤料、p s a + 玻纤复 合滤料。 作为工程的应用，论文还给出了采用芳砜纶纤维与玻璃纤维二者混合制作的 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 复合滤料，成功用于冶金干熄焦炉烟气除尘案例。 通过对芳砜纶滤料和芳砜纶复合滤料的试验研究得到：芳砜纶复合滤料可以 用于工业炉窑高温烟气除尘，它的耐温性能具有比较突出的优势，在过滤效率上 还有待提高。 关键词：袋式除尘芳砜纶新型滤料耐温性能过滤性能 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 一一 e x p e r i m e ! n t a lr e s e a r c h o nt h ep e r f o r m a n c e o fp s a c o m p o u n d f i l t r a t i o nm e d i u mo f h i g ht e m p e r a t ur ef l u eg a sf i l t r a t i o n a b s t r a c t t h er e s e a r c ho nt h ep e r f o r m a n c eo fp o l y s u l f o n a m i d ef i b e ra n d f i l t r a t i o nm e d i u m a st h ef i l t e rm e d i ai ft h eh e a r to fb a gh o u s e ，i nt h i sp a p e r ，i t ss m o k e i n d u s t r i a lf u r n a c e i sa n a l y z e d t h eo x i d a t i o nr e s i s t a n c e ，h i g ht e m p e r a t u r ef l u e t h i sr e q u i r e s t h ef i l t e r m a t c r i a lp r o d u c t s ，c a na d a p th i g ht e m p e r a t u r e sc o m p l e xw o r k i n g c o n d i t i o n a tp r e s e n t ， t h ef i l t e rm a t e r i a li nc h i n aa n da b r o a db yh i g ht e m p e r a t u r ef i b e ra r ep p s ，g l a s sf i b e r a n dp t f e t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e s ef i b e r s ，p p sc a n n o tl o n g u s e di nh i g ht e m p e r a t u r ee n v i r o n m e n t a n du n t r e a t e df i b e rg l a s sa l s oc a n n o tb eu s e d i nh i g ht e m p e r a t u r ef l u eg a sp u r i f i c a t i o n i fu s i n g ap u r ep t f ef i b e rf i l t e rm a t e r i a l ，t h e p r i c ei sv e r yh i g h ，c ，o a t e df i l t e rm a t e r i a la b o u t2 3t i m e s 。t h ec u r r e n t l y u s e di n h i g h t e m p e r a t u r ef l u eg a sp r o c e s s i n gf a b r i ca r em o s t l yg l a s sf i b e rc o a t e d ( p t f e m e m b r a n e ) f i l t e rm a t e r i a l ，b u tb e c a u s ep t f em e m b r a n ef i l t e rm a t e r i a li sv e r yt h i n ，v e r ye a s yt o f a l lu n d e rt h ee n v i r o n m e n to fh i g ht e m p e r a t u r e ，l o w e rf i l t e rm a t e r i a lu s i n gl i f e n e w f i l t e r st h em a t e r i a li i si nt h es u m m a r ye n h a n c e s ，a b a n d o n st h es h o r t c o m i n gw h i c ha s w e l la si nt h ec o n s i i ：l e r a t i o np e r f o r m a n c e t o - p r i c er a t i of o u n d a t i o nt h et r a d i t i o nf i l t e r s f o r e s e e sa c c u r a t e l yr e s e a r c h e sa n dd e v e l o p s o nt h ea n a l y s i so ft h ep o l y s u l f o n a m i d e f i b e rb a s i cp e r f o r m a n c ea n di n d u s t r i a lf u r n a c e sh i g ht e m p e r a t u r ef u m e ，o nt h eb a s i s o f t h eb a s i cc h a r a c t e r i , ；t i c so fp o l y s u l f o n a m i d ef i b e rp r o d u c e db yt h ef i l t e rm a t e r i a la n d t h ec o m p o u n df i l t e rm a t e r i a lh e a t r e s i s t a n tp e r f o r m a n c ea n df i l t e r i n gp e r f o r m a n c e t e s t i n gr e s e a r c h t h i ；r e s u l ti n d i c a t e dt h a ta f t e rt h ef r a g r a n ts u l p h o n eb l a c k s i l kr i b b o n i i i 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 c o m p o u n df i l t e r st h em a t e r i a lp r o c e s sh e a tt r e a t m e n ti n t e n s i t ym a i n t e n a n c er a t et o s u r p a s so t h e rt of i l t e rt h em a t e r i a l ，s i z es t a b i l i t yg o o db r e a k f o r c em a i n t e n a n c er a t ei s i nt u r nt h ep s a + f i b e r g l a s sc o m p o s i t ef i l t e rp u r ep s at of i l t e rt h em a t e r i a l ，t h e f r a g r a n tb l a c ks i l kr i b b o nt o f i l t e rt h em a t e r i a l f i n ep a r t i c u l a t ep e r f o r m a n c ei n f i l t r a t i o n ，p u r ep s a t e s tl i a o ，p s ac o a t e df a b r i ca n dp s a + f i b e r g l a s sc o m p o s i t ef i l t e r c l e a na n dd u s tc o l l e c t i o ns t a t ei nt h ec l a s s i f i c a t i o ne f f i c i e n c y ，a n dm a d et h ec o n t r a s t t h ea n a l y s i sr e s u l ti n d i c a t e d ：f i l t e r st h em a t e r i a lf i l t r a t i o ns t a g ee f f i c i e n c ya n dt h e p a r t i c l es i z ec r i t e r i o nb a s i cp r e s e n tc o m p a r e st h er e l a t i o n s ；u n d e rt h ec o l l e c t i o nd u s t c o n d i t i o n 。s s t a g ee f f i c i e n c y i s h i g h e rt h a nu n d e rt h ec l e a nc o n d i t i o nt h es t a g e e f f i c i e n c y ；w h e n f i l t e r st h em a t e r i a l t r a p p i n ge f f i c i e n c yc l o s e 10 0 ，t h ep s a m e m b r a n at e c t o r i af i l t e r st h em a t e r i a l ，10 0 p s at of i l t e rt h em a t e r i a l ，t h ep s a + f i b e r g l a s sf i l a m e n tt o f i l t e rt h em a t e r i a lt h i st i m et ot r a pt h eg r a d er e s p e c t i v e l yi s ： 0 6 1 a m ，0 8 1 t m ，6 “m a s aw h o l e ，t h ef r a g r a n ts u l p h o n eb l a c ks i l kr i b b o nd i f f e r e n t c o m p o u n df i l t e r st h em a t e r i a lf i l t r a t i o ns t a g ee f f i c i e n c yi si nt u r nf r o mh i g ht ol o w ： t h ep s am e m b r a n at e c t o r i af i l t e r st h em a t e r i a l ，10 0 p s at of i l t e rt h em a t e r i a l ，t h e p s a + f i b e r g l a s sf i l a m e n tc o m p o u n d t of i l t e rt h em a t e r i a l a st h ea c t u a lp r o j e c t sa p p l i c a t i o n ，t h ep a p e rg a v eb a c kh a su s e dt h ef r a g r a n t s u l p h o n eb l a c ks i l kr i b b o nt e x t i l ef i b e ra n dt h eg l a s sf i b e rt h et w om i xm a n u f a c t u r e c o m p o u n df i l t e r st h em a t e r i a l ，t h es u c c e s su s e si nt h em e t a l l u r g ye x t i n g u i s h i n gt h e c o k eo v e nh a z ed u s tr e m o v a lc a s ed r y t h r o u g ht o t h ep s af i l t e rm a t e r i a la n dt h ep s ac o m p o u n df i l t e rm a t e r i a l e x p e r i m e n tr e s e a r c hg e t ：t h ep s ac o m p o u n df i l t e rm a t e r i a l s ，i tc a nb e u s e d f o r i n d u s t r i a l f u r n a c e s ，h i g h - t e m p e r a t u r es m o k ed e d u s t i n gh e a t r e s i s t a n tp r o p e r t yo f a d v a n t a g e ，h a ss o m ep r o m i n e n ti nt h ee f f i c i e n c yo ff i l t e r i n gn e e d s t oi m p r o v e b y j i ep a n g ( c o l l e g eo fe n v i r o n m e n t a ls c i e n c e & e n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yp r o f e s s o rc h e n g y um ah e n g g e ns h e n k e yw o r d s ：b a gf i l t e r , p o l y s u l f o n a m i d e ，n e wf i l t e rm a t e r i a l ，h e a tr e s i s t a n c e ， g r a d ee f f i c i e n c y 1 v 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录v 第一章绪论一1 1 1 课题研究的背景及意义1 1 1 1 课题研究的背景l 1 1 2 课题研究的意义l 1 2 高温滤料研究现状4 1 2 1 高温滤料技术进展4 1 2 2 滤料耐温性能研究现状7 1 2 3 滤料过滤性能研究现状7 1 3 存在的问题1 2 1 4 研究内容13 第二章高温滤料常用纤维调查及其适用性分析1 4 2 1 滤料的分类1 4 2 2 常用滤料纤维选用1 4 2 2 1g l a s s 纤+ 维1 4 2 2 2 聚苯硫醚( p p s ) 纤维17 2 2 3p t f e 纤维19 2 2 4 芳砜纶纤维2 0 2 3 滤料用纤维的基本要求2 3 2 3 高温烟气除尘用纤维滤料的应用现状2 4 2 4 1 高湿含尘烟气型2 4 2 4 2 高温含尘烟气型2 5 2 4 3 复合型一2 6 2 。4 新型滤料技术提出2 9 2 5 本章小结2 9 v 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 第三章滤料性能试验方法及设备31 3 1 滤料耐高温性能试验31 3 1 1 试验方法与步骤31 3 1 2 主要试验设备3 2 3 1 3 试验对象3 3 3 1 4 检测方法i 3 3 3 2 滤料过滤性能试验3 5 3 2 1 试验方法与步骤3 5 3 2 2 试验装置3 5 3 2 3 测试仪器3 6 3 2 4 测试参数3 8 3 2 5 测试对象4 0 第三章滤料耐高温性能试验研究4 2 4 1 试验结果及分析4 2 4 1 1p s a 滤料4 2 4 1 2 芳纶滤料4 3 4 1 3p s a + 玻纤复合滤料4 4 4 2 滤料强力保持率的对比4 6 4 3 加强滤料耐温性能的措施4 7 4 4 本章小结4 8 第五章滤料过滤性能试验研究4 9 5 1 过滤阻力5 0 5 2 分级效率5 2 5 2 1p s a + 玻纤复合滤料5 2 5 2 2 纯p s a 滤料5 3 5 2 3p s a 覆膜滤料5 5 5 3 过滤分级效率对比5 7 5 4 提高分级效率的措施5 9 5 5 本章小结5 9 第六章工程应用6 0 6 1 工程概况6 0 6 2 除尘器进口烟气指标6 0 6 3 袋式除尘器设计6 0 v 1 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 6 3 1 除尘器主要技术参数6 0 6 3 2 系统设计6l 6 4 滤料的选用6 2 第七章结论与建议6 4 7 1 结论6 4 7 2 建议6 4 参考文献6 6 发表论文和参加科研情况说明7 1 致谢7 2 v i i 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 1 1 课题研究的背景及意义 第一章绪论 1 1 1 课题研究的背景 以资源、能源消耗性为主的电力、建材、冶金等工业近年来迅速发展，这些 工业在生产过程中，都会产生高温含尘气体，如炉窑气、反应器烧焦及煤燃烧所 产生的高温烟气等。如何解决这些高温含尘气体除尘便成了棘手的问题。我国一 次能源以煤炭为主，大量煤炭燃烧已对生态环境造成严重危害【l j 。除控制s 0 2 、 n o x 的排放外，悬浮颗粒物的排放不容忽视。据统计，目前全国粉煤灰的年排放 量已达1 5 亿吨，而工业产生的粉尘量每年仍以4 递增【2 】，这将影响我国科学发 展观的全面落实1 3 j 。 袋式除尘器在高温烟气污染的治理方面做出了巨大的贡献，目前国内外的应 用越来越广，已占所用除尘设备的8 0 t 4 1 。除尘效率高，对亚微米级的粉尘也有 很高的除尘效率，不会造成二次污染，便于直接回收干料且管理方便，是一种很 有发展前途的除尘方法。而袋式除尘器中高温滤料是关键材料，要求布袋具有良 好的耐热性，以适应在高温烟气环境中工作。 随着环保标准的日益严格，尤其是加强了对烟尘排放的控制，许多行业的烟 尘排放标准纷纷修订到3 0 5 0 m g m 3 ，袋式除尘器以其高效的除尘效率，在烟气 除尘中的应用越来越广泛。实践表明袋式除尘器现在已经成功的应用到冶金、水 泥、电力、垃圾焚烧等行业的烟尘排放治理上。然而工业炉窑面多量广，钢铁、 水泥、有色冶金、化工、机械等行业的工业炉窑排放出的烟气不仅含尘量大，而 且烟气成分复杂，特别是温度高，如果选材不当会直接给袋式除尘器的使用带来 危害，导致滤料的使用寿命缩短。滤料是袋式除尘器的关键部件，其性能好坏对 除尘效果影响很大。 本课题针对高温烟气除尘过滤用纤维滤料性能研究中存在的问题，对芳砜纶 复合滤料的耐温和过滤性能进行试验研究，并对芳砜纶复合滤料在高温烟气除尘 领域的应用进行试验分析。 1 1 2 课题研究的意义 发达国家的高温气体袋式除尘装置1 0 0 都采用耐高温纤维滤料。国内的这 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 种滤料的需求也很广大，其中钢铁行业主要有高炉、电炉、转炉和烧结炉四大产 生高温烟气的污染源，有色冶金行业的冶炼炉、沸腾炉、闪烁炉和矿热炉都产生 高温烟尘，是袋式过滤器的使用大户【5 1 。上海宝钢1 0 0t 电炉、1 5 0t 转炉烟气处理 都采用袋式除尘器，过滤面积达到7 万m 2 以上。我国水泥工业每年向大气排放 的烟尘、粉尘在1 0 0 0 万t 以上，成为粉尘污染的大户。正在改造的老项目和新 建的项目共计5 6 0 条干法水泥生产线都将使用耐高温纤维滤袋式除尘器1 6 。我国 火力发电厂占总发电量的9 0 以上，达2 亿k w 装机容量，按1k w 装机容量使 用滤料0 8m 2 计算，如有5 0 机组采用袋式除尘器，其配套滤料需用量将达80 0 0 万m 2 ，仅此项用量就相当可观。还有许多化工产品是在高温环境中通过气凝胶 生产的粉状产品，这些产品基本上也是用袋滤器来收集的，如炭黑、三聚氰胺等 p l 。生活垃圾产生量逐年增加是急需解决的严峻问题，目前城市垃圾处理产业正 在崛起，各大中城市纷纷兴建焚烧炉，所有焚烧炉的除尘均采用耐高温袋式除尘 器，从而国内外对高温滤料的需求非常大。 ( 1 ) 高温工业窑炉除尘的发展需求 当前，中国经济己进入高速发展阶段以资源、能源消耗性为主的电力、建材、 冶金、化工等工业近年来迅速发展，随之带来的环境污染问题日趋严重。我国一 次能源以煤炭为主，大量煤炭燃烧已对生态环境造成严重危害【8 1 。除控制s 0 2 、 n o x 的排放外，悬浮颗粒物的排放不容忽视1 9 】。 表1 1全国近年废气中主要污染物排放量【l o 】单位：万吨 项目s 0 2 的排：孜量烟尘的排放量 工业粉尘排放量 年度 合计： 业生活合计工业生活 2 0 0 11 9 4 7 81 5 6 6 63 8 1 21 0 6 9 88 5 1 92 1 7 99 9 0 6 2 0 0 21 9 2 6 61 5 6 2 03 6 4 61 0 1 2 78 0 4 22 0 8 59 4 1 0 2 0 0 32 1 5 8 71 7 9 1 43 6 7 31 0 4 8 78 4 6 22 0 2 5 1 0 2 1 0 2 0 0 42 2 5 4 。91 8 9 1 43 6 3 51 0 9 5 08 8 6 52 0 8 59 0 4 8 2 0 0 52 5 4 9 32 1 6 8 43 8 0 91 1 8 2 59 4 8 。92 3 3 69 1 1 2 2 0 0 62 5 8 8 81 0 7 8 48 5 4 82 2 3 68 0 7 5 2 0 0 72 4 6 8 19 8 6 37 7 0 82 1 5 56 9 9 。0 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 我国十五期间用于环境保护的投资达到g d p 的2 ，2 。近年来废气中主要污 染排放量见上表1 。1 “十一五”规划纲要明确提出，到2 0 1 0 年主要污染物排放质量削减1 0 的目标，将颗粒物特别是微细颗粒物作为城市大气污染物防治的重点i l 。国家、 地方对工业领域的各类锅炉、炉窑制定的排放值陆续进行修订。例如，火电厂燃 煤锅炉烟尘排放浓度要求为5 0 m g n m 3 以下【1 2 】；北京市于2 0 0 7 年9 月1 日实施 地方标准，对新建、扩建、改建锅炉大气污染物烟尘的排放限值达到1 0 m g m 3 以下【1 3 】。 我国目前应用的高效除尘技术主要包括袋式除尘技术和静电除尘技术【l4 1 。但 是，纵观国内外电厂锅炉的应用情况，静电除尘要达到最新污染物排放标准相当 困难【l5 1 ，而且静电除尘器对超细飞灰的捕获率较低，约有1 的飞灰进入大气， 这部分飞灰以粒径小于2 5 微米甚至亚微米级超细颗粒为主( 1 6 】，表面富集微量重 金属元素和有机污染物，对人体健康和生态环境危害较大【1 7 】f 1 8 】。袋式除尘器对 颗粒污染物的捕集( 特别是微细颗粒) 过滤效率高，从发展趋势看，它将成为控 制烟尘污染物排放浓度完全达到国家环保标准的有效手段，如电力行业、水泥行 业等工程应用中，烟尘排放值一般可以达到3 0 m g n m 3 以下。 袋式除尘器作为治理大气污染的高效除尘设备，其主要优点有：不受粉尘粒 径大小、粉尘浓度( 可高至1 0 0 0 m g m 3 ) 、比电阻的限制。除尘效率可稳定达到 9 9 5 - 9 9 9 9 ，排放浓度可低于3 0 m g m 3 ，甚至小于5 m g m 3 。有耐常温8 0 1 3 0 、 耐高温1 8 0 2 6 0 、耐腐蚀、拒水拒油、防燃防爆、长寿命( 1 5 - 4 年) 等不同 性能的各种滤料供选择。处理风量大，占地面积小，能适用于工艺负荷变化和风 量的波动。可不停机而分室停风进行维修换袋，可利用原有的电除尘器、效率较 低的袋式除尘壳体，改造成为新的高效脉冲袋式除尘器，结构较电除尘器简单， 一次性投资较低，可灵活分室，模块式布置。袋式除尘器的缺点是：要求烟气的 温度控制在滤料所能承受范围以内，防止超温或酸结露损伤滤袋。袋式除尘器本 体阻力较电除尘器大，最大达到2 0 0 0 p a 。滤袋寿命较短，一般为1 3 年，每隔数 年就要更换滤袋。 ( 2 ) 袋式除尘用滤料及纤维的应用 滤袋作为袋式除尘器的关键部件，对袋式除尘器的除尘效果影响很大。二十 世纪七八十年代，袋式除尘器在钢铁、电力、水泥、有色冶金等行业高温烟气的 除尘应用中，由于受到过滤材料的耐温、耐腐蚀等的局限，没有较好地发展起来 1 1 9 1 。近十年，随着滤料纤维技术的进步，适用于高温环境的除尘滤料也快速发展 起来，大大地开拓了袋式除尘器在高温除尘的应用领域，而滤料的需求量也逐年 增加。2 0 0 5 年，我国滤料产量约4 0 0 0 万平方米，其中化纤滤料3 0 0 0 万平方米。 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 2 0 0 6 年，滤料总生产量达到了5 0 0 0 万平方米【2 0 1 。 目前我国的耐高温合成纤维主要依赖进口。p p s 纤维，主要有日本东丽公司 的特康 p p s 纤维，日本东洋纺公司的普康圆p p s 纤维等，我国也有少数几家公司 开始生产p p s 纤维；聚酰亚胺纤维，主要有奥地利兰精公司的p 8 4 纤维和法国 隆波利公司的k e r m e l 纤维：芳香族聚酰胺纤维，目前主要有美国杜邦公司的诺 梅克斯( n o m e x 、i 纤维，日本帝人公司的t e i j i nc o n e x 芳纶纤维，杜邦帝人先 进纤维( 香港) 有限公司的美塔斯( m e t a m a x ) 纤维等，我国实现工业化生产 的芳纶纤维，主要有山东烟台氨纶厂的纽士达回芳纶和广东新会彩艳股份有限公 司的彩芳斯( c h i n t u n e x ) 芳纶；p t f e 纤维目前主要的生产商有日本东丽公司的 “t o y o f l o n ”p t f e 纤维，另外美国的戈尔、杜邦公司等也都有生产p t f e 纤 维，我国常州中澳高分子材料有限公司、上海凌桥环保设备厂有限公司等也有生 产该纤维【2 1 1 。 1 2 高温滤料研究现状 在环境保护和节能减排的推动下，随着大气污染物排放标准不断提高，袋式 除尘器的应用迅速扩展，滤料作为袋式除尘器的核心部件之一，对其性能也有了 更高的要求。为保证工程应用中滤料除尘效率及其使用寿命，滤料耐温性能测试 技术、耐腐蚀性能测试技术、过滤性能检测技术控制方式也在不断完善。 1 2 1 高温滤料技术进展 ( 1 ) 滤料材质 2 0 世纪5 0 年代以前，滤料用纤维主要是棉、毛、麻等天然纤维，存在使用 温度低( 使用温度在1 0 0 以下，一般为7 5 8 5 ) 、吸湿率高、耐腐蚀性能 差等缺陷。除在某些常温条件下，现已很少使用 2 2 j 。滤料纤维向使用温度高、耐 腐蚀、能耗低等方面发展，近年来，无机纤维滤料和合成纤维滤料得到大力发展。 玻璃纤维是一直应用最为广泛的无机纤维，具有耐高温、抗拉强度大、价格低等 优点，但抗耐折性：差、不耐磨、不能处理含h f 气体的烟尘，在使用上有一定的 局限性。合成纤维：是随着石油化工的发展而发展起来的。2 0 世纪7 0 年代，国外 已开始致力于研究开发耐高温合成纤维。合成纤维具有强度高，耐腐蚀性，耐温 性、耐磨性好等优点【2 3 】。目前用于高温除尘领域的合成纤维主要有芳香族聚酰胺 ( p m i a ) 纤维、聚苯硫醚( p p s ) 纤维，聚酰亚胺( p i ) 纤维、聚四氟乙烯( p t f e ) 纤维等。 这些纤维织成的滤料具有除尘效果高、耐温高、阻力小、过滤风速大、耐腐蚀性 能好、使用寿命长等优点。 滤料由原来的单一材质发展为混合材质、复合材质以及纤维涂层。纤维形状 由原来的圆柱形发展为椭圆形、多叶形：超细纤维、双组分纤维的出现使得滤料 4 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 材质的选用更为广泛【2 4 1 。 ( 2 ) 滤料分类 按滤料材质分类 按纤维材质划分主要有天然纤维滤料、无机纤维滤料，合成纤维滤料。 天然纤维滤料主要有植物纤维( 棉、麻) 滤料、动物纤维( 兽毛) 滤料、矿 物纤维( 石棉) 滤料等。 无机纤维滤料主要有玻璃纤维滤料、陶瓷纤维滤料、碳纤维滤料、玄武岩纤 维滤料等。目前滤料常用无机纤维主要为玻璃纤维。 合成化学纤维滤料主要有聚丙烯、聚酯、间位芳纶、p p s 纤维、聚酰亚胺纤 维、p t f e 纤维等。目前高温滤料用纤维主要以合成纤维为主。 按滤料的制作方法分类乜5 1 织造滤料，在相互垂直的排列的两个系统中，将事先纺制的纱线按一定规律 沉浮交错而成的滤料，例如7 2 9 滤料。 非织造滤料，不经过一般的纺纱和织造过程，直接使纤维成网，再用机械的， 化学的或其他方法，将它固结在一起的纤维结构滤料，例如针刺毡滤料。 复合滤料，用两种或两种以上的材料经过复合而成的滤料。 按过滤介质分类 气固分离用滤料，自气体中将固体颗粒物分离出来的滤料，袋式除尘器用滤 料即属此类。 液固分离用滤料，自液体中将固体颗粒物分离出来的滤料，这种材料在所过 滤的液体中必须是不可溶的，压缩机用滤料属于此类。 按烟气温度分类 按连续使用的温度( 干态) ，滤料可分成以下四类2 6 】： 中低温段( 9 0 - - 一1 3 0 。c ) ：适用的纤维有聚丙烯( p p ) 纤维、聚酯( p e t ) 纤维及均 聚丙烯腈纤维等； 中高温段( 1 3 0 - - - , 2 0 06 c ：适用的纤维有间位芳纶( k e r m e l ，n o m e x ， c o n e x ) ，聚苯硫醚( p p s ) 纤维，聚酰亚胺( p 8 4 ) 及玻璃纤维等； 高温段( 2 0 0 - - 一3 0 0 。c ) 适用的纤维有p 8 4 、聚四氟乙烯( p t f e ) 及玻璃纤维等； 特殊高温段( 3 0 0 ) ：可选用的纤维有陶瓷纤维、碳纤维、高硅氧纤维及玄 武岩纤维等。 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 目前袋式除尘器用高温滤料通常是指使用温度大于13 0 。c 的滤料，常用的有 玻璃纤维滤料、芳纶针刺毡、p 8 4 针刺毡、p p s 针刺毡、n o m e x 针刺毡、芳砜纶 针刺毡、碳纤维复合针刺毡、氟美斯针刺毡等 2 7 】。 ( 3 ) 滤料过滤方式 常用袋式除尘器滤料按照过滤方式可分为：表面过滤、表层过滤，深层过滤3 种，见图i - i 。 囊-000-o,：、o圈 1 虽删 净l 州 母爱i 警叭删a 删蒋耄；婺o o 豳 ( b ) 表面过滤( c ) 表层过滤 图1 1 三种过滤方式示意图 常规针刺毡多为深层过滤材料，一般为机织基布与纤维网复合针刺而成的复 合滤料。常规滤料形成粉尘层后具有较高的除尘效率，但粉尘粒子常浸入滤料的 内部，细微粒易于堵塞滤料的孔隙使压力损失增加，粉尘残留率较高，清灰较为 频繁【2 8 1 。 覆膜滤料一般为表面过滤。薄膜微孑l 孔隙与烟气粉尘粒径相当。主要优点在 于捕集效率较高，清灰效果较好【2 9 】f 3 0 】。因此，膜的质量和覆膜技术决定了滤料 的性能及使用寿命【3 1 1 。 表层过滤材料多采用梯度结构，对传统针刺毡引入表面超细纤维层，产生表 层过滤效果，把传统针刺毡“表层+ 深层”过滤方式转变为梯度针刺毡“表层” 过滤。滤层功能分别为：表层过滤，基层强度，底层抗磨损。梯度结构使滤料内 层不易集尘，保持滤料长期运行而阻力上升变化速度缓慢，清灰效果也较好n 2 。 ( 4 ) 滤料后处理技术 后处理可以改善滤料物理化学性能，为更好地适应工况要求，延长滤料使用 寿命，后处理技术也随之发展。 2 0 世纪7 0 年代，在机织布表面进行起绒处理，提高机织布过滤性能。随后 针对烟尘特性，进行防静电、防水防油处理；烧毛、轧光【3 3 】的出现使粉尘具有良 好的剥落性，提高清灰性能3 4 1 ；为增加滤料的润滑性和减少因为挠曲造成的损伤， 采用化学剂处理( 针对玻纤主要采用硅酮处理) 1 3 5 。 2 0 世纪8 0 年代末期，随着国家环保局确定的重大科研攻关项目“袋除 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 尘技术研究”的推动下，滤料逐渐应用到高温领域。为提高针刺毡滤料性能，减 小应力对滤料的影响，提高滤料强度，在烧毛、轧光的基础上采用了热定型处理 【3 6 】：为防止潮解性粉尘、酸性气体结露对滤袋造成的c 糊袋”，采用预涂层【3 7 】。2 0 世纪9 0 年代后，以脉冲喷吹类强力清灰逐渐成为首选设备，对滤料耐温、耐腐 蚀性能、过滤性能及强度等提出更高要求，p t f e 覆膜、涂层【3 8 1 开始应用；化学 剂处理等，提高滤料的耐温、耐腐蚀性能，减小摩擦。 近几年，袋式除尘器趋于大型化，滤料采用多种后处理技术结合，包括轧光、 涂层及化学剂浸渍等处理使得滤料更具耐温、耐磨、耐腐蚀性。此外，覆膜处理 滤料逐渐被应用于袋式除尘器的新领域垃圾焚烧烟气净化【3 9 1 。为提高了滤料 耐温、耐水性和耐溶剂性，对滤料用纤维或滤料采用整体p t f e 乳液浸渍处理也 在被广泛应用。 1 2 2 滤料耐温性能研究现状 目前国内外有关纤维耐温性能的研究较多。天津工业大学张丽【4 0 j 对芳砜纶纤 维采用在8 0 至4 0 0 c 进行2 4 h 热处理，间隔4 0 。c 进行强力测试，对测试数据 进行两个正态分布均为，一z 的方差齐性检验，测试结果的评价指标为强度保 持率。结果表明，在2 0 0 以下，纤维的保持率均在9 0 以上；在2 8 0 和3 2 0 下，芳砜纶纤维的强度保持率变化波动稍大；在4 0 0 。c 左右，芳砜纶纤维的高温 尺寸没有较大的变化。 东华大学王锦1 4 1 】对芳砜纶、p p s 、n o m e x 和p 8 4 纤维分别在2 0 0 、2 3 06 c 和2 5 0 下处理2 0 0 h ，对其进行拉伸试验，评价指标为强度保持率。结果可知： p 8 4 纤维、p p s 纤维n o m e x 纤维，在三种情况下的强度保持率分别有所下降。 其中强度保持率下降幅度大小为：n o m e x 纤维 p p s 纤维 p 8 4 纤维：而p s a 纤维的强力则略有上升，分别上升1 0 以上。 1 2 3 滤料过滤性能研究现状 目前，中国【4 2 】、日本【4 引、美国对滤料过滤性能测试方法制定了相关标准。 国内对滤料过滤效率测试研究主要集中在东华大学【4 5 】【4 6 】f 4 7 】和东北大学两所高 校。 日本粉体工业技术协会采用集尘性能测试装置( j i s z 8 9 0 4 2 ) 4 9 1 见图1 2 。 高温烟气除尘用芳砜纶复合滤料性能的试验研究 图1 2 日本工业技术协会集尘性能测试装置 l 一进尘器，2 进尘斗，3 一粉尘电荷中和器，4 一方形通道，5 一受检滤料，6 净化系统， 7 一调节阀，8 一流量控制器，9 过滤设备，1 0 采样管端头，1 1 过滤器，1 2 一积尘器， 1 3 一观察孔 通过改变粉尘试样与其浓度、气体温度、