水泥工藝的含塵氣體參數(shù)差異較大,其中窯尾排放的煙氣由于高溫以及含塵濃度、粉塵粒徑、含濕量以至于風(fēng)量有較大的變化波動范圍,還含有SOx、NOx等有害腐蝕性氣體。因此用于窯尾的袋式除塵器濾料的選用要充分考慮到耐溫耐濕、_、抗氧化、耐水解等綜合性能,要從粉塵和氣相污染物的排放限值,一次投資和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用,使用壽命的比較加以確定,在這一方面已有不少工程技術(shù)人員作過研究,并積累了不少頗為有益的經(jīng)驗(yàn)。
由于我國水泥生產(chǎn)規(guī)模龐大,對濾料的需求量_可觀。例如5000t/d熟料生產(chǎn)線的窯尾處理風(fēng)量約100萬m3/h,10000t/d的窯尾處理風(fēng)量則達(dá)約200萬m3/h,所用濾袋的一次投資和經(jīng)常費(fèi)用不能小視,從_規(guī)??紤],濾料有其使用合理、可靠、經(jīng)濟(jì)性的意義不言而喻。
1.1、玻璃纖維濾料
水泥煙氣除塵用玻璃纖維濾料已有較長歷史。這是由玻璃纖維的性能和_社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定的。玻璃纖維有諸多優(yōu)良性能,主要是抗拉強(qiáng)度較高、_、_、幾何尺寸穩(wěn)定、表面光滑、價格相對便宜。其缺點(diǎn)是抗折性能差,這是玻纖用于濾料的一個致命性缺點(diǎn)。
1.2、聚四氟乙烯纖維
聚四氟乙烯(PTFE)由于優(yōu)異性能,得到廣泛應(yīng)用??梢院敛豢鋸埖卣f,PTFE的使用水平_程度上反映了該國的技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度。
PTFE的主要優(yōu)異性能有:良好的耐溫性能(正常使用溫度為-250~260℃,瞬時可承受290℃高溫)和耐濕性能,_其穩(wěn)定的化學(xué)物理性能,耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、油脂、酮、醚等侵蝕,能耐王水腐蝕,被譽(yù)為“塑料_”;物理力學(xué)性能好,靜摩擦系數(shù)在塑料中為_小,自潤滑性能優(yōu)良;不吸水,不被水解;對氧作用的_其穩(wěn)定性,即抗氧化能力_強(qiáng);阻燃性好,_氧指數(shù)(LOI)高達(dá)95%以上。
1.3、聚苯硫醚(PPS)
PPS有良好的性能,化學(xué)物理穩(wěn)定性好,能耐酸堿腐蝕,與其他高性能濾材相比,價格不是很高。其一個主要缺點(diǎn)是抗氧化能力較差,使用壽命受到人們的質(zhì)疑。
1.4、聚酰亞胺(P84)
P84的性能優(yōu)良,是一種公認(rèn)的高性能濾料,但是其耐水解能力較差,此外價格昂貴。在工程使用上受到_的限制。
國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的P84、PPS、PTFE和玻璃纖維等的性能各有特點(diǎn),但是綜合看,PTFE的優(yōu)點(diǎn)_突出。例如正常使用溫度,PTFE明顯高,抗酸堿腐蝕性能明顯要好。水泥行業(yè)窯尾等高溫?zé)煔獬龎m目前采用PPS濾料居多,但是其對氧化劑(例如O2)敏感,抗氧化性能還不夠。而P84則耐水解能力較低。濾料的抗氧化和耐水解在工程實(shí)際使用有_重要的意義。抗氧化是濾料介質(zhì)對因受氧元素作用可能發(fā)生的氧化可承受能力。對PPS,在氧過量的煙氣中,如有大量的氧存在,其能夠攻擊PPS分子中的硫(S)鍵,并與之結(jié)合生成硫氧化物(SOx),使PPS纖維顏色變深變脆,強(qiáng)度降低。因此,在有較多氧的氣氛中,PPS濾料的使用要謹(jǐn)慎。
以聚縮型聚合體加工成的合成纖維不耐水解,在水泥行業(yè),特別是機(jī)窯頭尾、烘干裝置的尾氣等,如用P84等_有可能出現(xiàn)水解。所用的濾料不僅要能_、腐蝕,又要能耐水解或抗氧化,或同時具備。
2、復(fù)合濾料的開發(fā)及應(yīng)用 PTFE有塑料_的美稱,其性能之優(yōu)異已為工程技術(shù)界共識,在燃煤電站鍋爐、垃圾焚燒、水泥行業(yè)機(jī)窯的煙塵除塵已得到成功應(yīng)用,但是相對于玻璃纖維價格較高。玻璃纖維也具有相當(dāng)優(yōu)良的性能,這2種纖維的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性向我們提出了這樣的思路:能否將這2種纖維復(fù)合,以盡可能提高其性價比。國外公司已有此種復(fù)合濾料的產(chǎn)品。國內(nèi)生產(chǎn)廠家也進(jìn)行了研發(fā),并已成功研發(fā)這種具有高性能的復(fù)合纖維,而且性價比與國外公司產(chǎn)品相比明顯高。
2.1、PTFE/玻纖復(fù)合濾料
其優(yōu)點(diǎn):
①PTFE纖維的使用溫度高,長期使用為260℃,瞬時能承受280~290℃的高溫,與玻璃纖維的使用溫度大致匹配,即兩者的_性能同時相得益彰;
②PTFE纖維的橫斷面呈近似六邊形,比表面積增加,較圓形斷面的纖維表面積增加近60%,即此種纖維表面捕集灰塵微粒的效應(yīng)強(qiáng),可充分提高除塵效率,而玻璃纖維的斷面為圓形,此2種纖維的復(fù)合可避免玻纖圓形斷面的相對弊端;
③PTFE纖維由于其橫斷面為近似六邊形,且表面不像玻纖那樣光滑,有較好的抱合纏繞力。玻纖表現(xiàn)相對光滑和圓形橫斷面所帶來的抱合粘合力較差的缺點(diǎn)得以彌補(bǔ)。當(dāng)然這還要由特定的工藝條件_。玻璃纖維表面還需經(jīng)必要的改性處理;
④PTFE長纖維與玻纖復(fù)合可以機(jī)織成布,也可以采用_的工藝過程切斷成短纖維,經(jīng)開松、梳理、針刺等多道工藝成氈,_后加工成濾袋??p紉用線為PTFE縫紉線。
2.2、PTFE微孔薄膜覆膜濾料
PTFE微孔薄膜是一種具有很多微孔,且孔徑可達(dá)亞微米至幾微米的、且較均勻的一種高分子膜。這種膜是由縱橫交錯的纖維構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)膜,具有PTFE固有的_優(yōu)異特性。
膜分離技術(shù)是一種新型的分離技術(shù),其應(yīng)用_廣泛。膜分離技術(shù)既可用于氣相成分分離,也可用于氣固兩相分離,除塵是氣固兩相分離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
作為過濾介質(zhì),PTFE薄膜_滿足的基本條件是具有多孔性,即有足夠大的空隙率,從而能憑借篩分、攔截、擴(kuò)散和慣性碰撞、以至靜電效應(yīng)等多種捕集機(jī)理實(shí)現(xiàn)氣固分離。分離效率與微孔薄膜的幾何結(jié)構(gòu)、孔徑、固相微粒物性參數(shù)、氣相物性參數(shù)和流動特性參數(shù)(包括雷諾數(shù)Re)等多種因素有關(guān),這一方面已有許多經(jīng)實(shí)際使用效果驗(yàn)證的研究成果發(fā)表。
覆膜濾料能實(shí)現(xiàn)表面過濾,代替未覆膜濾料的深層過濾,從而使除塵效率提高一個數(shù)量級,而濾料的阻力可降低15%~25%,是一種當(dāng)之無愧的_產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)說明,深層過濾濾料的運(yùn)行阻力隨使用時間而增加,覆膜濾料的運(yùn)行阻力經(jīng)不長時間即保持定長,盡管初期短時間其阻力略高于未覆膜濾料(見圖3),此外覆膜濾料因清灰容易,剝離率高,可降低清灰脈沖頻率,延長脈沖周期,可節(jié)省脈沖氣用量。此外,脈沖閥是以脈沖累計(jì)使用次數(shù)為其壽命的判斷依據(jù),脈沖周期的延長即表明增長了脈沖閥壽命,增加了除塵器的運(yùn)行可靠性。以上的分析說明,覆膜濾料從另一角度節(jié)省袋式除塵器所需的資源和能源,延長了濾袋壽命,提高了設(shè)備可靠性。
介紹了水泥行業(yè)的爐窯等高溫?zé)煔獬龎m工況對濾料技術(shù)要求,分析了聚四氟乙烯微孔薄膜與各種針刺氈復(fù)合濾料性能特點(diǎn)。指出聚四氟乙烯微孔薄膜復(fù)合濾料能夠滿足在水泥行業(yè)等高溫腐蝕性煙氣除塵工程的使用要求,具有較為廣闊的應(yīng)用前景。