玻纤覆膜滤料的性能与应用

1、玻璃纤维覆膜滤料的性能与应用1 前言从上个世纪六十年代开始，我国的玻璃纤维滤料，历经四十多年的发展，走过了连续玻璃纤维、 膨体纱玻璃纤维、 玻璃纤维针刺毡等各个阶段， 目前已经开始逐步进入玻纤覆膜滤料广泛应用的时代。经过美国GOR萼公司十多年的推广应用， 目前烟尘治理行业已经充分认识到了覆膜滤料的优势， 同时由于国产覆膜滤料的研制成功， 进口覆膜滤料价格的降低， 社会经济水平的总体增长以及环保要求的越来越严格， 该类产品已经被越来越多的高温烟尘治理单位所接受。 本文将从应用的角度， 对于玻纤覆膜滤料的应用范围、 制造工艺、 性能指标以及实际应用过程中需要注意的问题进行初步的探讨， 希望能够对高

2、温烟尘治理及贵重金属回收等袋收尘器应用单位的合理选用及有效使用玻纤覆膜滤料起到积极的作用。2 玻纤覆膜滤料概述 简述 玻璃纤维覆膜过滤材料是在经过特殊表面处理配方处理的玻璃纤维基布上复合膨化微孔聚四氟乙烯薄膜（ePTFE制成的，它集中了玻璃纤维的高强低伸、耐 高温、耐腐蚀等优点和ePTFE膜的表面光滑、憎水透气、化学稳定性好等优良 特性。 与普通玻纤滤料通过粉饼层过滤的深层过滤机理不同， 覆膜滤料主要是通过微孔ePTFES膜进行的表面过滤。图1为普通玻璃纤维滤料与玻纤覆膜滤料两种不同过滤机理的示意图。 微米级的孔径， 使得玻纤覆膜滤料几乎能截留含尘气流中的全部粉尘， 具有极高的过滤效率 （见图

3、2） 。 另外由于聚四氟乙烯的自洁、憎水的特性， 覆膜滤料易清灰， 同时粉尘不会深入滤料内部， 因而能在不增加运行阻力的情况下保证气流的最大通量，是理想的高温烟气过滤材料。am圜i两种滤料的不同过渡机理示意图图2覆膜滤料格灰尘截曾在威科去面，不金深入滤料内部口hUp:/wiiwi. njliHe-j m玻纤覆膜滤料作为玻纤滤料的升级换代产品，几乎普通玻纤滤料能够应用的 场合、玻纤覆膜滤料均可以替代应用。 具体的应用场合包括：水泥行业的旋窑窑 尾、烘干机等袋收尘器；铁合金行业收集硅铁粉、钛白粉及电石炉袋收尘器；炭 黑行业收集炭黑，电厂燃煤锅炉、垃圾焚烧炉以及钢铁厂高炉煤气净化等等。从袋收尘器的角

4、度来说，玻纤覆膜滤料不仅可以应用于反吹清灰形式的袋收 尘器，也可以应用于脉冲清灰袋收尘器。过去，普通玻纤织物滤料由于耐折、耐 磨性能相对较差，因而很少在脉冲清灰方式的袋收尘器上应用。 而覆膜滤料由于 粉尘剥离性能好，运行过程阻力低，消灰频次可以大幅降低，从而使得玻纤织物 覆膜滤料能够在脉冲袋收尘器获得很好的使用效果。另外，玻璃纤维针刺毡覆膜 滤料以及玻璃纤维与耐高温化纤复合针刺毡覆膜滤料的研制成功，对于脉冲除尘器用户来说，也增加了更多的选择。除了对于新建收尘器用户，玻纤覆膜滤料是高温领域收尘最理想的选择之 外；对于已建的收尘器用户来说，如果在生产工艺上需要通过增加收尘器通风量 来提高产量，或者

5、希望提高滤料的使用寿命、延长滤袋的更换周期从而减少除尘 器维护的工作量，那么玻纤覆膜滤料也是最佳的选择之一。 由于玻纤覆膜滤料运 行阻力较低，较普通玻纤滤料低 40%- 75% （玻纤覆膜滤料与普通玻纤滤料阻力 比较示意图见图三），在同等条件下，可以使得收尘器通风量至少提高15%以上。因而系统设备无需改造即可达到提高产量的效果。学芯4科他硬射闭发展趋势随着化学及材料工业科技水平的不断提高，新型耐高温合成纤维的发明， 使得过滤材料也逐渐进入多元化发展的时代。 从长远来看，如P84 PTFE等有机 合成材料由于兼具了普通合成纤维滤料的优点及耐高温、耐腐蚀、稳定性好等性能，因而将是过滤材料的主要发展

6、方向。但由于原材料垄断及价格昂贵等因素， 耐高温合成纤维在短期内无法获得更为普遍的应用。 而玻纤覆膜滤料将在至少十 年以上的时间内，仍然是高温过滤材料的主要发展方向。 尤其在我国，随着这些 年的国产覆膜滤料的研制成功，进口玻纤覆膜滤料的价格也有较大幅度的下降， 将逐渐替代普通玻纤滤料，在高温烟尘治理领域获得更为广泛的应用。3玻纤覆膜滤料生产技术及检测方法3.1玻纤覆膜滤料生产的技术关键1覆膜滤料主要是在普通滤料的表面复合一层厚度为微米级的膨化微孔聚四氟乙烯薄膜（ePTFE ,其生产技术的关键包括玻纤基材的表面处理、微孔聚四 氟乙烯薄膜的拉制以及复合工艺技术。玻纤覆膜滤料的复合工艺一般分为高温热

7、压复合和粘结剂法复合两种。粘结剂法复合是采用合适的粘结剂在玻璃纤维织物和膨化微孔聚四氟乙烯薄膜之间交联固化使二者连成一体。 其最大的缺点是复合强度差， 特别是在高温烟气过滤过程中，粘结剂易老化变脆或者融化，ePTFEW膜就会与玻纤织物脱落而分离； 另一方面，由于粘结剂的存在，堵塞了 ePTF创膜的部份微孔，从而使玻纤覆膜 织物透气性变差， 无法满足大型袋滤器大风量、 长寿命的使用要求。 高温热压法 复合技术要求高、 难度大， 国外公司都采用此法。 其成型原理是先用聚四氟乙烯对玻纤织物进行表面化学处理， 然后与微孔聚四氟乙烯薄膜一起在高温热压复合机中经过一对高温热压辊， 使玻璃纤维织物和膨化微孔

8、聚四氟乙烯薄膜在高温高压下复合成一个整体。这样生产的玻纤覆膜滤料复合强度高，透气性能好, 高温下不会出现脱膜或者微孔堵塞现象, 其使用寿命可大大延长。因此，采用高温热压复合技术是玻纤覆膜滤料生产的最佳选择和必然趋势。由于无机玻璃纤维属于极惰性材料，不像普通化学纤维可以通过热融的方法与ePTFEB膜进行结合。因此，玻纤基材的表面处理是高温热压复合工艺的保证之一， 只有经过特殊的表面处理， 才能保证均为惰性材料的无机玻璃纤维与有机聚四氟乙烯薄膜之间能够牢固、高效的结合。微孔聚四氟乙烯薄膜（ePTFE是覆膜滤料优良性能的主要载体，它的性能 好坏，直接影响到最终制品的性能。ePTF创膜采用双向拉伸工艺

9、进行生产。过 去ePTFEW膜的生产技术主要被国外如 Gore、Tetratec等几家公司所垄断；近 年来， 我国不少企业均研发并生产出了产品， 但总体技术水平与国外先进水平相比，仍然存在一定的差距。主要体现在薄膜的厚度薄、强度差。从ePTFEB膜的生产技术来讲， 薄膜的厚度与透气率两个指标是个很难协调的一对矛盾， 国内生 产商往往通过降低薄膜厚度的方式来提高薄膜的透气率。 因而造成薄膜的强度较 差， 复合后的滤料常会在滤袋缝制或者安装使用的过程中， 容易发生薄膜破裂的 现象，从而直接影响到滤料的使用寿命。国内目前大多数的薄膜产品的厚度都在5m以下，透气率可以达到6cm/s以上。 中材科技股份

10、有限公司目前通过自主研发及工艺创新， 已经解决了这一技术难题，研制并生产的薄膜制品的透气率达到 /s 以上，而薄膜的厚度在相同的测试条件下则超过了 10小矶因而薄膜的强度得到大幅的提高，完全能够满足滤袋缝制及安装使用过程对薄膜强度的要求。3.2 关键指标及测试方法衡量玻纤覆膜滤料性能的关键技术指标，除了与玻纤基材相类似的一些特征指标如滤料的克重、经纬向抗拉强度、破裂强度、透气率等外，还包括滤料的复合牢度。玻纤覆膜滤料的基材起到主要的支撑作用，因而复合后滤料的各项强力指标与基材是基本一致的，其测试方法按照 GB/T7689.5-2001 进行。常用玻纤织物基材主要包括两种规格：一种是400g/m

11、2 左右的，主要用于反吹清灰方式；另一种为750g/m2 左右的，主要用于脉冲清灰方式。以中材科技的产品为例，这两种清灰方式分别对应规格为EWTF400/CFILTE双EWTF750/CFILTE X玻纤覆膜滤料的透气性能指标主要由ePTFE膜来提供。一般来说，采用高温热压复合工艺， 复合后滤料的透气率与复合前薄膜的透气率相比， 大约损失一半左右。当然，如果采用粘结剂复合法，透气率则损失的更低。合格的玻纤覆膜滤料的透气率一般在26cm/s127P之间，在这个范围内，当然透气率越大越好。 但透气率太高则往往表明薄膜的微观网状结构的孔径太大， 影响到滤料的过滤效率，因而在实际应用中，并非透气率越高

12、越好。透气率测试方法按照GB/T9914.3-2001 进行。玻纤覆膜滤料的复合牢度是一个相当关键的指标。而如何衡量玻纤覆膜滤料的复合牢度，也一直是滤料生产商的一个难题。由于ePTFEW膜非常薄，与基材相比其强度要差得多， 因而无法象普通复合材料那样采用剥离强度来衡量其复合牢度。 目前， 国内外厂商采用的复合牢度测试方法包括摩擦仪测试法、 耐静水压测试法等。国家环境保护总局科技标准司发布的标准袋式除尘器用覆膜滤料 (HBC 30-2004)中采用的覆膜牢度检验方法见图四。1覆膜滤料试样；2密封压紧装置；3测试杯；4气体加热装置；5 阀门；6 温度计；7一压力表其具体测试方法为：将覆膜滤料试样覆

13、膜一侧向上(朝外)固定在杯口直径 为25mm勺测试杯杯口上，向杯中连续送入 250c温度的气体，以逐渐提高覆膜 滤料未覆膜一侧的承受压力，当覆膜最大剥离鼓泡的长边尺寸D (mm开始大于时，记录下测试杯中的气体压力(MPa，该压力即为覆膜滤料的覆膜牢度。这个测试方法对于采用高温热压复合工艺生产的玻璃纤维覆膜滤料来说是 值得商榷的，由于薄膜与基材的复合牢度是相当的高，而且250c的高温对其复合牢度的影响是很小的，在实际的测试过程中，当压力足够大到使得滤料表面的 薄膜破裂也不会出现丝毫的鼓泡现象，更别说直径达到的鼓泡。当然采用粘结剂 复合法生产的覆膜滤料则另当别论。左右的脉冲喷吹气流对覆膜滤料进行固

14、定次数的喷吹，然后通过显微镜观察覆膜滤料表面薄膜的完好状况来判断滤料的复合牢度是否合格。采用这种方法不仅可以衡量滤料基材与薄膜的结合强度，同时对薄膜本身的强度也进行了一个评 判，因此是一种更接近实际应用的测试方法。图五 覆腹牢度辿场装置示意图C脉冲喷吹测试法）I-覆膜滤料试样；2密封压紧装置；3一脉冲闽；4一空压机；5一压力表；6-压力调节阀一图五覆膜牢度测定装置示意图（脉冲喷吹测试法）4玻纤覆膜滤料应用关键过滤材料是袋式除尘器的核心部件，是实际起到过滤作用的材料，但在具体 应用中，过滤材料并非除尘器应用成功的唯一决定因素。 除尘器的应用是个系统 的工程，生产厂家的工艺问题、除尘器的设计、运行

15、及维护都会对滤料应用的成 败起到极为关键的作用。由于滤料在除尘器中是最薄弱的环节， 因而在实际应用 中，不管上述哪些因素出现问题，往往最终都会体现为滤料的破损。因此说，一 个成功应用的袋收尘器，除了选用适宜的过滤材料之外，一定还包括稳定的生产 工艺，合理的除尘器本体、配件设计制造，以及完善的管理等各方面的因素。应用厂家生产工艺控制袋除（收）尘器目前在很多的生产工艺中已经不单单只是一个环保设备，而 是生产工艺中的一部分，除了起到消烟除尘的作用外，还兼具物料回收的作用对于任何生产工艺来说， 稳定都是生产厂家所期望的， 对于滤料的长寿命使用也是必要的。 但实际生产中往往难以完全避免工艺的突然变化，

16、因而对于除尘器及滤袋应该设计有相应的保护措施， 例如系统掺冷风或者旁路以保护滤料不受过高温度（高于 280 ）的损害等。另外，提升生产线的产量也必须考虑到通风量在除尘器的设计范围之内， 避免由于过滤风速的提高， 增加系统阻力而缩短滤料的使用寿命。除尘器设计、制造问题合理的袋收尘器的设计，是保证滤料使用寿命的前提。收尘器各箱体风量应该均匀分布， 各箱体及箱体内各部位温度必须一致， 选取的过滤风速、 气流上升速度、 滤袋间距及与收尘器壁的距离须符合玻纤覆膜滤料的要求。 一般来说用于反吹清灰方式的玻纤覆膜滤料其适宜的净过滤风速为 小于 /min ， 而用于脉冲清灰则最高净过滤风速不超过/min。烟气

17、管道及灰斗应该合理设计，确保含尘气体的气流上升速度小于1m/s。设计的滤袋间距一般要求不低于50mm滤袋与除尘器壁的距离一般要求不低于100mm系统清灰、卸灰系统设计合理，一般来说应采用三状态清灰方式， 对于反吹清灰方式来说， 反吹风量一般为单室风量的一到两倍。袋收尘器的制造须规范，确保烟气入口挡流板正确安装，并有效的防止烟气直接冲刷滤袋。对于反吹清灰除尘器来说，与滤袋接触部位如花板、袋帽、袋座须光滑无毛剌。对于脉冲清灰除尘器来说，滤袋笼骨必须表面平滑，没有毛刺，尤其在焊接部位上。骨架无折断、脱落、无弯曲变形。滤袋笼骨纵向筋采用4mm的钢筋，纵向筋的中心距必须在20mmi内。必须保证所有花板连

18、接点紧密密封，花板决不能出现歪曲情况。 采用行喷或者文氏管的脉冲除尘器， 其喷吹管的安装必须保证其与花板间的距离， 保证喷管上各喷嘴中心与花板孔中心一致，其偏差小于2mm清灰系统采用的压缩空气必须保持洁净、不潮湿、无油份；脉冲消灰时，清灰压力一般应该小于/cm2。玻纤覆膜滤袋的缝制良好的滤袋缝制也是滤袋能够长寿命使用的保证条件之一。 滤袋缝制必须用玻纤缝纫线或PTFEft纫线等耐高温材料，从实际使用效果来看，PTFEft纫线相对于玻纤缝纫线具有更好的耐折、 磨性能， 因而使用寿命更长。 滤袋的纵向缝制 应采用三针机链式缝法；滤袋环向则应采用双针锁式缝法。对于反吹风滤袋，滤袋两端最好有10015

19、0mm勺力口固层；第一防瘪环（下口） 的位置距花板开口处的长度必须小于滤袋直径的三倍； 防瘪环先用薄的玻纤 布包扎，再用相同规格的滤料缝制于滤袋上。对于脉冲滤袋，滤袋与笼骨必须配合紧密，袋径与笼骨外径间隙须在3mm人内；滤袋长度控制在袋底与笼骨底盘之间的间隙在15mmi内为宜；滤袋的头部涨圈的缝制必须与花板配合紧密；另外，袋底须有50100mm勺加固层。玻纤覆膜滤袋的安装、使用及日常维护滤袋的安装过程，必须严格杜绝人为的拖动、踩压、砸扔等现象，以防止滤袋的早期破损； 对于反吹清灰滤袋， 应做到滤袋缝线垂直无扭曲， 滤袋与袋帽、 袋座、 卡箍间牢固可靠、不漏气、不脱袋，滤袋的张紧度适宜，滤袋悬挂

20、两到三天后，应重新调整张紧弹簧，保持滤袋张力在/ mm （滤袋直径）左右。对于脉冲清灰滤袋，由于是外滤式，ePTFE薄膜在外面，因此安装时更应该谨慎小心，插入花板孔应采用袖套进行保护，避免磨损薄膜。在某些操作工艺中，未经完全燃烧的焦油的油烟会随烟气进入收尘设备内，可能会堵塞薄膜表面微孔结构， 或者有粘性粉料， 容易黏附在薄膜表面。 因此在除尘器正式投入运行之前， 应进行预涂层操作。 预涂层粉料可选用农用石灰粉或干燥无油性飞灰如水泥生料粉、 熟料粉等。粉料用量一般为 /m 2 （过滤面积）。在寒冷天气，尤其是北方地区，应在主设备投料前，开启除尘器风机引入干净热空气以预热滤袋，避免出现结露现象。正

21、式投运时，当除尘器滤袋内外的压差达到600750Pa时,才启动清灰系统。当主设备投料逐步增加，达到设计值时，稳定工作46小时之后，再调整反吹风清灰时间，使除尘器压差稳定在设计指标范围内（一般在1000Pa 左右）。在工艺允许的情况下， 尽量延长两次清灰的间隔时间， 有利于提高滤袋使用寿命。 经过一段时间后， 可以将反复试验所得最佳效果的控制参数，固定在微机数据库内，实现正常控制。除尘器正常运行过程中，建议每小时记录一次除尘室压差及除尘室入口温度。如有异常情况发生，应立即采取措施，加以解决。应随时监视排放情况，如发现烟囱冒灰，说明烟气短路，有掉袋或破袋现象出现，应及时查明并做出处理。 一旦发现有

22、滤袋破损，必须及时更换滤袋或封塞处理并记录该位置。5 玻纤覆膜滤料应用实例近年来，玻纤覆膜滤料已经在我国高温除（收）尘领域获得大量的成功应用， 以中材科技股份有限公司的产品为例，目前已经在3000T/d水泥旋窑窑尾、烘干 机、石灰窑、硅铁炉以及2万吨/年炭黑生产线等获得很好的应用效果。水泥旋窑窑尾反吹风袋除尘器的应用浙江某水泥有限公司2500t/d水泥熟料生产线窑尾除尘采用反吹清灰袋除 尘器。该除尘系统自2003年投入运行以来，效果良好，排放达标，系统阻力低， 运行可靠。具体参数及指标见表1。表1某水泥旋窑窑尾反吹风覆膜滤料应用相关指标项目参数收尘器入口烟气量450000m3/h允许烟气温度2

23、60C收尘器规格型 号HXS-H -D-2总室数14每室袋数114,滤料规格EWTF350/CFILTEX滤袋规格300mr 9600mm总数量1596 条总过滤面积214433m过滤风速名义/min一室反吹/min消灰方式反吹风清灰消灰周期45min允许烟气温度260C除尘器入口实测温度磨机运行时103 c磨机停运时156 c压力损失保证1500Pa实际情况磨机运行时除尘器入口负压-1897Pa除尘器出口负压-3117Pa1220Pa磨机停运时除尘器入口负压-1398Pa除尘器出口负压-2619Pa1221Pa收尘器出口含尘浓度排放保证30mg/Nrm实测数据一一 324 mg/Nm滤袋质保寿命3年实际投入运行时间2003年11月钢铁厂石灰窑脉冲袋除尘器的应用某钢铁集团公司1号活性石灰窑，日产量500吨，为其第一炼钢厂和第三炼 钢厂的生产提供辅助原料。石灰窑烟气净化系统与生产工艺同步投入运行，滤袋 选用中材科技股份有限公司（南京玻璃纤维研究设计院