高温过滤用纤维复合复合材料的开发

高温过滤用纤维复合复合材料的开发

通过将2-3种以上的化学纤维素混合和层压合成新材料，可以形成新的结构材料。这里介绍的主要是用细纤维和耐高低温化学纤维材料进行复合，并利用特殊处理制备新的耐荫纤维集末袋。因在研制玻璃纤维与进口耐高温化学纤维,如Ryton、P84、Metamax,进行复合形成新材料的生产工艺中采用了PTFE(聚四氟乙烯)的处理工艺,“氟”在其中起了一定的作用,我们即把这种类型的高温滤料定义为“FMS-氟美斯”。由于玻璃纤维与各种化学纤维复合可制得具有不同特性的多种耐高温过滤材料,为了便于统一和区分,我们把这种类型的滤料统称为“FMS-氟美斯”耐高温过滤材料系列。“FMS-氟美斯”已申请商标注册,该系列产品的生产工艺已由抚顺市工业用布厂及营口玻璃纤维有限公司二家合作企业向国家专利部门申请发明专利。1化纤高温滤料为什么要研制新型FMS-氟美斯耐高温过滤材料?这是由国内在高温除尘领域应用高温滤料的现状及环保排放要求日益提高的需求状况下的必然结果。目前,在钢铁厂的高炉煤气净化、水泥厂烘干机及窑头窑尾、炭黑厂的尾气收集、铁合金厂各种电炉、冶炼厂的高温烟气集尘等场合,90%以上使用的为连续玻璃纤维机织布和玻纤针刺毡等。在一些过滤精度要求比较高、高风速、高气布比的场合,一般使用引进国外特种功能性化纤制造的化纤耐高温过滤毡,如在电力行业及燃煤锅炉上使用的Ryton针刺毡,在垃圾焚烧炉上使用的P84针刺滤料,在沥青混凝土搅拌及一些冶炼厂、钢铁厂都使用过的Metamax耐高温针刺毡。连续玻璃纤维机织布虽价格较低,但耐磨、耐折性能差,不能应用于带有骨架的除尘器中,只能选择很低的过滤风速,一般在0.5m/min以下。对于处理同样的烟气量,与化纤滤料相比,其除尘器的过滤面积和除尘器体积要增加1～2倍以上,这造成了对资源的极大浪费,同时运行过程中也浪费了大量宝贵的能源。这种滤料的使用是由于目前的经济状况和技术发展水平所决定的阶段性产品,市场将会呈逐步下降态势。国内一些厂家生产的玻纤针刺过滤毡因用化学配方进行后处理且表面光洁度较差,运行阻力要比一般滤料高,过滤风速不能选择太高,应用也受到限制。由进口耐高温化纤生产制造的针刺过滤毡,如Ryton、P84、Metamax等滤料现场使用效果很好,已在中国的很多工矿企业中使用,但因受当前经济发展条件的制约,其原料主要依赖进口,价格较高,使一些工厂在经济方面较难承受其使用成本,推广应用受到限制,且这些滤料在耐温性、耐酸碱性方面仍存在一些缺陷和不足。应中国环保产业发展的需求,研制高效、高风速、低阻力、低价格耐高温复合型针刺过滤毡是除尘技术发展到一定阶段的必然趋势。2复合高温滤料的研制我厂是国内生产常温滤料规模较大的企业之一,拥有对应不同化学纤维、不同品种的针刺滤料生产线3条,近年来我们与美国杜邦公司、日本帝人公司、奥地利蓝精公司建立了密切的合作关系,并与国内玻璃纤维滤料生产企业营口玻璃纤维有限公司等企业及科研院校具有紧密的合作关系。在国外公司的协助和指导下,我们开发生产了多个品种的耐高温过滤材料,其主要品种如表1所示。以上几种耐高温过滤毡自身各具优点和缺点,每一种都有各自的应用场合和领域。自1996年我们开始从事复合型耐高温针刺过滤毡的研制工作,目标是发挥化学纤维的长处,同时克服玻璃纤维的短处,取长补短,洋为中用,组合研制新型功能型耐高温滤料,以适应不同工况条件下的应用。表2所示为我们几年来在集尘现场开发应用的使用量较大的几个品种的性能。3新型过滤材料通过科学排列和组合,我们得到了一批主体耐高温性能相近、特殊性能完全相异的过滤材料新品种,这些品种基本上发挥了两种纤维材料的长处,并弥补了各自的不足之处。经实验室测试及使用现场的应用可得出以下结论。3.1高炉tp滤料在高炉煤气长袋反吸实验室测试数据见表3。从表3中可以看出,FMS-氟美斯过滤毡的经纬向抗拉强度均在2000N以上,比普通化纤滤料高一倍左右,断裂伸长率在3%～10%之间,这说明该滤料在使用中尺寸稳定性好、不易伸长变形,这种特性使其在高炉煤气长袋反(吸)吹风除尘器中显著地提高清灰效果,降低阻力,延长寿命。3.2纤维与玻纤混合的过滤毡耐温性能碳纤维与玻纤混合制成的高温滤材耐温可达400℃以上;P84纤维与玻纤混合之后生产的FMS-9806型过滤毡耐温水平明显高于由纯P84纤维制成的P84高温毡。这说明,用两种或两种以上适当的纤维混合,可提高滤料的功能性。3.3针刺毡的耐磨性经平磨实验机检测,氟美斯滤料与玻纤针刺毡比较,其耐磨性有明显提高。(氟美斯滤料耐磨性2200～3000次,玻璃纤维滤料耐磨性538次)。3.4化学纤维的制备因在玻璃纤维中混入了易于针刺加工和后整理表面处理的化学纤维,所以更利于滤毡的平整和密实,表面平整光滑程度好,易于清灰,运行阻力低。如果P84纤维层复合在滤毡表面,表面过滤效果更佳。3.5风速选择因氟美斯滤毡机械强度高,耐磨、耐折性好,可以在大于1m/min的过滤风速下正常使用,因此风速可选择高一些,除尘器体积及过滤面积均可以小一些,节省能源。3.6节约了使用成本因氟美斯滤料为玻璃纤维与化学纤维的混合型材料,所以制造成本仅为同类型、同性能进口耐高温化学滤料的50%～60%,从而大大节约了使用成本。顺便提一下,在垃圾焚烧炉、含酸性较大的燃煤锅炉等粉尘特性比较恶劣、温度很高的场合,国外使用量很大的滤料为美国杜邦公司注册并生产的“TEFAIRE”滤料,其主要组成成分为特氟隆纤维和玻璃纤维,该产品也为杜邦专利产品,但在国外售价却很贵。4含尘浓度低、寿命长,材料价值优势FMS-氟美斯9801-9809系列产品因具备耐高温、高负荷、使用寿命长、价格适度、功能性强等优点,是高温滤材的功能性扩展产品,在工矿企业一俟应用,便获得用户好评,很快得以推广应用。在韶关钢铁厂、涟源钢铁厂、柳州钢铁厂、安阳钢铁公司等钢铁企业的高炉煤气净化除尘领域,FMS9806应用在长袋低压脉冲除尘器和大布袋反吹风除尘器上,虽过滤风速较高,布袋寿命一般可达2年,洁净的煤气含尘浓度只有几毫克,因布袋价格低、寿命长,大大降低了使用成本。FMS9807应用于山西东方金属硅厂,布袋除尘器选用带有骨架的回转反吹风式除尘器,因过滤风速选择较高,除尘器体积大大小于传统的大布袋除尘器,而应用效果用户非常满意,出口排放浓度只有20mg/Nm3～30mg/Nm3,大大地提高了使用效果并节省了投资。FMS9808为耐酸型高温滤料,应用在韶关冶炼厂烧结机尾除尘,布袋除尘器为长袋低压脉冲除尘器,因烟气含酸性和腐蚀性很大,采用玻纤毡和其他厂家生产的化纤滤料,寿命最长只达到3个月,而FMS9808滤袋现已使用10个月以上仍未损坏。FMS9809为超高温型滤料,应用在盘锦天然气化工厂,布袋为脉冲除尘器,烟气温度瞬间可达350℃,原用进口不锈钢过滤材料,成本高,使用FMS9809的高温型氟美斯后,过滤精度、使用寿命均满足了用户需求。在蒙西水泥有限公司,FMS-氟美斯应用在窑头布袋除尘器上,温度有时超标,