袋式除塵技術論文范文

　　袋式除塵技術以其高效除塵的性能，已在我國鋼鐵、水泥、電力等行業(yè)得到了廣泛的應用，從源頭上抑制了工業(yè)排放氣體中微細顆粒物對我國大氣環(huán)境的污染。下面是小編精心推薦的袋式除塵技術論文范文，希望你能有所感觸!

　　袋式除塵技術論文范文篇一

　　袋式除塵濾料先進制備技術及應用展望

　　摘要：本文分析了國內外袋式除塵濾料制備技術的發(fā)展現狀和趨勢，提出了國內袋式除塵濾料技術發(fā)展中存在的問題。并主要介紹了袋式除塵濾料成型、加固和功能性整理、廢棄濾料處理等先進技術，展望了國內袋式除塵濾料在各行業(yè)的應用前景，最后對我國袋式除塵濾料制備技術進步提出了幾點建議，以期對行業(yè)的發(fā)展提供有益的思考。

　　關鍵詞：袋式除塵濾料;非織造制備技術;應用展望

　　中圖分類號：X511;TS176.5 文獻標志碼：A

　　Advance Bag Dust Filter Preparation Technologies and Their Application Prospects

　　Abstract： The current situation and the developing trend of bag dust filter at home and abroad， as well as the existing problems in the development of bag dust filter in China are analyzed. This is followed by an introduction of some advanced technology such as preparation， reinforcement， functional finishing. Then the application prospects of bag dust filter in various industries in China are anticipated. And at last， suggestions on improving the production of technology of bag dust filter in China are proposed.

　　Key words： bag dust filter; nonwoven preparation technology; application prospects

　　長期以來，我國經濟和工業(yè)化的高速發(fā)展帶來了嚴重的環(huán)境問題。尤其是鋼鐵、水泥、煤炭、電力等行業(yè)，耗能高、污染高，帶來了大量的工業(yè)煙塵和廢氣，導致空氣污染加劇，危害我國近十億人民的健康。全國環(huán)境統(tǒng)計公報顯示，2014年我國廢氣中煙(粉)塵排放量高達1 740.8萬t，其中83.6%來自工業(yè)煙(粉)塵排放。工業(yè)煙(粉)塵排放中大量的微細粒子(包括PM 10、PM 2.5 等)是直接導致我國大氣環(huán)境質量惡化的元兇之一。袋式除塵技術以其高效除塵的性能，已在我國鋼鐵、水泥、電力等行業(yè)得到了廣泛的應用，從源頭上抑制了工業(yè)排放氣體中微細顆粒物對我國大氣環(huán)境的污染。

　　目前，我國新制訂的濾料相關標準已達到了較高的水平。與GB/T 6719 ― 2009《袋式除塵器技術要求》和HJ/T 324 ― 2006《環(huán)境保護產品技術要求 袋式除塵器用濾料》相比，FZ/T 64055 ― 2015《袋式除塵用針刺非織造過濾材料》的過濾性能指標有大幅提高，其規(guī)定濾料的動態(tài)除塵效率必須≥99.99%。而燃煤電廠除塵器的入口含塵量通常為40 000 mg/m3左右，這樣，除塵器出口排放濃度可控制在 4 mg/m3左右，完全符合GB 13223 ―2011《火電廠大氣污染物排放標準》規(guī)定的電廠煙塵允許排放濃度限值。

　　嚴格的大氣污染物排放標準，以及與大氣環(huán)境保護相配套的法律、法規(guī)、政策的出臺和實施，將進一步推動我國袋式除塵技術的發(fā)展，高性能、功能性濾料作為袋式除塵的核心部件，勢必得到進一步的發(fā)展。

　　1 國內外袋式除塵濾料技術發(fā)展現狀及趨勢

　　1.1 國外袋式除塵濾料技術的發(fā)展現狀及趨勢

　　在纖維原料方面，國外袋式除塵濾料采用高性能合成纖維，如聚苯硫醚(PPS)纖維、聚酰亞胺纖維(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)纖維等，提高了濾料的耐熱、耐腐蝕等性能;在濾料成型和加固方面，采用自調勻整、針刺固結等技術，大大提高了濾料物理和機械性能的均勻性;通過浸漬、涂層、覆膜等后整理加工方法，進一步提高了濾料的除塵效率和使用壽命。20世紀80年代，國外研制了一些高性能濾料，如美國Gore公司的PTFE膜覆合濾料能夠高效地捕集亞微米粒子;GE公司推出的新型PPS雙組分纖維濾料，具有更高的強度和更高的過濾效率;杜邦公司推出了Nomex KD創(chuàng)新纖維技術，該纖維在非織造加工時，易原纖化而形成微纖維，從而使濾料具有更高的粉塵捕捉力和更好的過濾性能;美國Donaldson(唐納森)公司研發(fā)的褶皺濾料(圖 1)過濾面積比普通濾料大數倍。發(fā)展至今，纖維濾料不僅可以近100%地過濾超細粒子，對于高溫甚至粘性較高或濕度較大的煙塵也能達到同樣的過濾效果。

　　1.2 國內袋式除塵濾料技術的發(fā)展現狀及問題

　　在高溫煙氣過濾領域，我國的研究起步較晚，上世紀70年代開發(fā)了玻璃纖維機織濾料、滌綸絨布等濾料產品;80年代成功研制了合成纖維針刺氈等低溫、中溫濾料。90年代以后，我國在高溫濾料產品的開發(fā)方面取得了一系列重要的發(fā)展成果，開發(fā)了耐高溫合成纖維針刺濾料，如芳綸1313針刺濾料等;并研究開發(fā)了高溫濾料熱熔覆膜工藝和生產線，提高了覆膜濾料的質量，增加了覆膜濾料的品種;通過系列梯度結構濾料的研制，提升了針刺氈濾料的表面過濾功能。

　　進入21世紀后，隨著我國高性能纖維制備技術的發(fā)展，已經可以自行研制并批量生產間位芳綸(芳綸1313)、PTFE、PPS、超細玻纖、超高溫玄武巖纖維等耐高溫特種纖維，為高性能濾料的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。加之高溫濾料生產技術水平的不斷提升，我國耐高溫煙氣過濾材料進入高速發(fā)展期，高溫煙氣除塵技術得到迅速發(fā)展提升，濾料產品規(guī)格品種不斷拓寬，耐高溫、耐腐蝕等多種功能復合的高性能過濾材料技術，如聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維、芳砜綸、玻璃纖維、聚四氟乙烯微孔覆膜濾料和多種纖維組合的復合纖維過濾材料等制備技術逐步發(fā)展成熟。另外，我國濾料行業(yè)還開展了濾料浸漬及涂層等后處理工藝和助劑配方的研制，改善了濾料的物理、化學性能和表觀質感，延長了濾料的使用壽命。如佛山斯樂普特種材料有限公司的新型PPS濾料，采用紡粘成網，經針刺與水刺結合加固，具有低阻高效的過濾特性，且使用過程中強力衰減慢;南京際華三五二一環(huán)?？萍加邢薰鹃_發(fā)了納米催化劑氣流成網技術，制成負載催化劑的復合針刺氈濾料，兼具過濾和催化裂解功能，用以分解二�f英等有機廢氣，進一步提高了我國垃圾焚燒煙氣凈化處理水平。 　　目前，我國發(fā)展高性能袋式除塵濾料面臨的主要技術問題是專用原料水平不高，各類高性能纖維的質量不穩(wěn)定，性能尚不能完全滿足要求等。如國產PPS纖維與國外相比線密度偏差較大，耐熱強度保持率較低;國產濾料制造裝備，在產能、產品克重、強力和透氣性能的均勻性等方面與國外相比仍有不小的差距;濾料的后處理、后整理也存在薄弱環(huán)節(jié)，使低成本、低價位、產品質量不高、未經任何處理的“生濾料”進入濾料市場，缺乏約束機制。

　　2 袋式除塵濾料先進技術

　　2.1 袋式除塵濾料成形技術

　　目前，袋式除塵濾料成形主要采用非織造干法成網技術，包括梳理-交叉鋪網和開松-氣流成網技術，近期也有采用紡絲直接成網的方式。制備高性能的袋式除塵濾料，主流成形技術依然是梳理-交叉鋪網技術，其要點是采用非織造干法成網自調勻整技術。目前國際上先進的非織造成網自調勻整技術主要為德國Dilo(迪羅)公司的Profi-Line CV1控制系統(tǒng)和法國ANDRITZ Asselin-Thibeau S.A.S集團的ProDyn系統(tǒng)。

　　Profi-Line CV1控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)(圖 2)，主要包括Spinnbau公司的Super-Servo梳理機，Dilo公司的CV1工作站，Autefa(奧特發(fā))公司的Top-Liner交叉鋪網機CL4004，以及檢測固結后纖網克重變化的裝置。已加

　　固的纖網未卷繞前，通過β或γ射線檢測裝置采集纖網各處的面密度數據，通過中央控制系統(tǒng)分析采集的數據，然后調整設備的運行參數，最終保證纖網均勻度。據稱，通過使用該系統(tǒng)，固結后纖網的CV值可控制在0.5%～ 1.5%之間(圖 3)。

　　ProDyn系統(tǒng)包括Servo X梳理機、鋪網機、固結后自動檢測系統(tǒng)及計算機自動控制系統(tǒng)等，是一個雙閉環(huán)系統(tǒng)(圖 4)。該系統(tǒng)的優(yōu)勢，一是梳理機的喂入系統(tǒng)帶有自調勻整裝置，采用X射線檢測喂入梳理機的纖維層厚度，然后調整喂給羅拉速度形成閉環(huán)系統(tǒng);二是纖網層固結后，在未卷繞前采用X射線檢測每一段纖網的質量，經控制系統(tǒng)分析后改變梳理機和鋪網機的工藝參數形成閉環(huán)系統(tǒng)。經過兩部分的綜合調節(jié)，纖網縱向和橫向均趨于均勻，總的CV值據稱在0.5% ～ 0.9%之間。

　　ANDRITZ Asselin-Thibeau公司進一步推出了專利Iso-ProDyn系統(tǒng)，該系統(tǒng)不但能夠控制成網克重的均勻性，而且可以改善和優(yōu)化產品的MD/CD(縱橫向強力比)均勻性。據ANDRITZ Asselin-Thibeau公司介紹，其采用 5 dtex×75 mm的聚丙烯纖維原料，做克重為160 g/ m2的針刺非織造材料的對比實驗，實驗采用的交叉鋪網機喂入速度>100 m/min，交叉鋪網機至卷繞機總牽伸為250%，加固過程中橫向收縮為30%。結果表明，不采用自調勻整裝置時，試樣面密度CV值為6.21%，縱橫向強力比CV值為12.34%;采用ProDyn系統(tǒng)后，試樣克重CV值降為1.52%，縱橫向強力比CV值為8.86%;采用IsoProDyn系統(tǒng)，試樣克重CV值為1.50%，縱橫向強力比CV值為2.95%，縱橫向強力比得到了顯著的改善。

　　對于玻纖和聚四氟乙烯之類難以梳理成網的纖維，可以考慮采用開松-氣流成網技術成形。其要點是減少開松和梳理點，從而減少玻纖損傷，避免聚四氟乙烯纖維產生纖維結點。聚四氟乙烯纖維梳理-交叉鋪網成形時，AUTEFA Solutions(奧特發(fā))公司建議采用配置3 個梳理單元的“mini”梳理機，減少纖維結點產生;減小輸送簾傾斜角度，防止斷網。ANDRITZ AsselinThibeau公司針對玻纖的梳理機，同樣減少了梳理單元，防止玻纖損傷，同時增設提升羅拉機構，防止纖維沉積針布。

　　2.2 袋式除塵濾料加固技術

　　目前，袋式除塵濾料加固的主流工藝仍然是針刺非織造技術。已有研究表明，制備有基布的針刺濾料，須考慮刺針對基布的損傷，且不同截面的刺針，均會造成基布經緯紗不同程度的損傷。東華大學、江蘇東方濾袋股份有限公司和上海豐威織針制造有限公司對此進行了研究，設計開發(fā)了橢圓形截面針葉的刺針，刺針穿刺纖網時，針葉的橢圓柱狀基體的長徑側面可將張緊伸直的經紗和緯紗撐開，避免了棱脊上的鉤刺鉤取經紗和緯紗上的纖維，因此可減輕其強力損失。產業(yè)化實驗表明，橢圓形截面針葉刺針在針刺過程中對加筋層機織基布的損傷較低，強力保持率約為70%，優(yōu)于常規(guī)刺針的針刺效果。

　　水刺加固技術作為常用的非織造加固技術之一，由于其獨特的柔性固網特點，已被用于制備耐高溫纖維過濾材料。采用水刺非織造工藝加工過濾材料，高壓水射流穿透纖網和基布后，在轉鼓表面形成反彈，在水射流直接沖擊和反射水射流的雙重作用下，形成纖網與基布緊密纏結復合結構。水刺纏結復合技術有效地解決了普通針刺工藝中帶鉤的刺針對基布長絲和纖網中纖維不可避免的損傷問題，濾料強度可提高30%左右。另一方面，水射流沖擊使得濾料表層纖維產生致密的纏結作用，降低了濾料平均孔徑，提高了其除塵效率。

　　佛山市斯樂普特種材料有限公司采用紡粘技術制備新型聚苯硫醚濾料，在后加固過程中采用了針刺與水刺結合的工藝，通過針刺使纖維形成良好纏結，但該工藝存在對纖維造成一定的損傷的缺點。相比之下，水刺對纖維基本沒有損傷，但纖維的纏結度在生產高密度濾料時達不到要求，出現分層現象。通過針刺和水刺的結合，充分發(fā)揮了兩種工藝的優(yōu)點，避免了兩種工藝各自的弊端，產品力學性能優(yōu)異，過濾精度高。 　　2.3 袋式除塵濾料功能性整理技術

　　袋式除塵濾料在實際工況中所面臨的工藝環(huán)境苛刻復雜，因此，濾料通常需要進行燒毛、軋光、涂層、浸漬、覆膜及抗靜電等后整理工藝處理，以滿足不同工況對濾料提出的差別化和功能化的要求。

　　東華大學金平良采用以PTFE分散乳液為主的后整理劑浸漬處理水刺耐高溫濾料，經過后整理，耐高溫濾料的拒水等級達到 8 級，拒油等級達到 7 級，淋水等級達到 4 級，水的接觸角θ>140°，拒水拒油性能得到了顯著的改善，其孔隙率、透氣性均滿足濾料的使用要求。更進一步，其對聚苯硫醚和聚酰亞胺兩種水刺耐高溫濾料瞬時超溫后的斷裂強力和拒水拒油性能進行了研究。研究表明，PTFE分散乳液浸漬整理良好的聚苯硫醚水刺耐高溫濾料，其斷裂強力在190、230 ℃瞬超溫條件下的縱橫向斷裂強力保持率均≥95%，材料的拒水拒油等級雖有所下降，但仍滿足耐高溫濾料的實際使用要求。

　　已有研究表明，在濾料過濾效率方面，PTFE 乳液涂層和浸漬處理的后整理工藝方法對濾料過濾效率的提高有重要作用，且PTFE 乳液涂層后整理工藝方法對濾料過濾效率的提高效果優(yōu)于PTFE 浸漬處理后整理工藝方法;在濾料軋光整理前，先對濾料進行燒毛整理，可以提高濾料的過濾效率，特別是對于PM2.5過濾效率的提高比較明顯。在濾料過濾阻力方面，PTFE乳液浸漬后整理工藝方法使濾料過濾阻力顯著增大;PTFE涂層后整理工藝在減小濾料表面微孔直徑的同時保持了濾料內部的通透性，濾料過濾阻力要明顯小于浸漬后整理工藝;燒毛、軋光后整理工藝方法降低了濾料的透氣性，增加了濾料的過濾阻力。

　　研究表明，用發(fā)泡乳劑對濾料制品表面進行涂覆處理，可以改善濾料的表面風格，改進纖維網微孔結構，提高濾料的過濾、清灰和耐磨性能。目前，較先進的發(fā)泡涂層工藝，泡沫直徑可達到0.5 ～ 2 μm，涂層孔徑達到2 ～ 11 μm，孔隙率可達40% ～ 60%，優(yōu)于熱軋軋光處理工藝。該工藝處理后濾料的過濾效率雖比覆膜濾料較差，但透氣性更好、壽命更長，且成本較低。江南大學李素勤等采用聚四氟乙烯分散液為涂層劑主要原料，并添加一定比例的發(fā)泡劑、助劑等，對聚苯硫醚濾料進行發(fā)泡涂層處理，研究了涂層對濾料結構和性能的影響。研究表明，濾料表面形成了均勻致密的PTFE多孔發(fā)泡層，涂層后濾料的孔徑呈現正態(tài)分布，濾料孔徑主要集中在20 ～ 25 μm之間，孔徑分布均勻;耐磨性有明顯改善，在轉速70 r/min條件下，耐磨次數從616次增加到27 941次，延長了濾料的使用壽命。

　　2.4 袋式除塵濾料覆膜技術

　　玻纖基布覆合PTFE薄膜制成的耐高溫濾料，集中了玻纖耐高溫、耐腐蝕、強度高、伸長低和PTFE薄膜表面光滑、憎水、透氣、容易清灰、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性。覆膜工藝主要包括兩種，一種是采用粘合劑將微孔膜粘附在基布上，其缺點是當溫度過高時，粘合劑容易熔化而從微孔中滲出，影響濾料的過濾效果;另一方面，粘合劑碳化脫膠會造成薄膜受損而使濾料失效，因此，粘合法覆膜濾料不適宜在高溫環(huán)境中使用。另一種覆膜工藝是目前國際上通用的高溫熱壓復合技術，該方法首先對玻纖織物進行表面處理，改善其與PTFE薄膜的結合性能和自身的化學穩(wěn)定性，然后通過高溫熱壓復合，使織物和PTFE薄膜在高溫高壓下結合成一體。通過該腹膜技術處理后，PTFE薄膜的微孔不被破壞，復合強度高。但是也存在一定的缺點，如處理工藝對織物結構和表面處理、薄膜的表面處理以及復合加工工藝均有較高的要求。

　　美國唐納森公司自1981年就開發(fā)和生產出了商品名為Tetratex的覆膜濾料，具備生產玻纖/PTFE高溫熱壓覆膜濾料的先進成熟技術。其薄膜孔徑范圍為0.07 ～ 7μm，薄膜厚度范圍為 5 ～ 250 μm，運行過濾阻力小于1 250 Pa，濾料除塵出口煙氣排放濃度為12.5 mg/m3，使用壽命可達 4 年;美國Gore公司生產的Gore-Tex覆膜濾料性能指標在工業(yè)電廠鍋爐應用領域具有世界先進水平，運行過濾阻力為980 ～ 2 000 Pa，濾料除塵出口煙氣排放濃度小于20 mg/m3，覆膜牢度不小于0.03 MPa，使用壽命為16個月到 3 年。

　　國內玻纖/PTFE高溫熱壓覆膜濾料從性能指標上看，與國際先進水平仍有一定的差距，運行過濾阻力一般為(2 000±500)Pa，透氣率為30 ～ 50 m3/(m2・min)，使用壽命為 2 年，覆膜牢度≥0.025 MPa，連續(xù)工作溫度為260 ℃，瞬間工作溫度為300 ℃。

　　2.5 廢舊濾袋處置技術

　　目前國內對于純芳綸、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚四氟乙烯等合成纖維廢舊濾袋的回收利用技術已日趨成熟。據報道，北京國興五佳高分子纖維再生科技有限公司發(fā)明了廢舊濾袋中的聚苯硫醚回收技術，2013年已建成了年產400 t聚苯硫醚回收再利用生產線。用舊濾袋加工成的聚苯硫醚粉料，可廣泛應用與電子電氣、機械、汽車等行業(yè)，具備耐腐蝕、耐高溫、絕緣等特點。

　　純聚四氟乙烯濾袋通過機械破碎后加工成的PTFE細粉，再經過熱壓成型后可制成低壓密封墊片;經擠壓成型后可制成厚壁管材或棒材;通過將PTFE細粉添加到橡膠等其它制品中，還可以改善材料的拉伸、磨損等性能。如果是PTFE與其他纖維混和制成的濾袋，可采用機械粉碎后重力分離技術，從而達到PTFE的提純。

　　對廢棄濾袋進行高溫燃燒，使廢棄濾袋變成惰性殘留物，并綜合利用燃燒余熱，是目前廢棄濾袋處理中較常見的方法。聚四氟乙烯纖維燃燒時產生HF有毒氣體，玻纖焚燒后體積基本不變，因此這兩種纖維的廢棄濾袋不宜采用焚燒處置，而聚苯硫醚和聚酰亞胺纖維濾袋可以采用焚燒處理。廣東工業(yè)大學陳海斌等探索了水泥廠化纖布袋焚燒灰和玻纖布袋焚燒灰用作水泥混合材的可行性，研究表明，焚燒灰摻量小于20%范圍內，水泥各齡期的抗折和抗壓強度均達到甚至超過同齡期S號參照水泥。 　　將廢棄濾袋在合適的場地填埋后進行封固處理是目前廢棄濾袋處理最常用的方法，其處理簡單、處理費用低、處理量大，但會占用大量土地，處置不當時存在滲透液污染地下水和地表水的風險。

　　3 高性能濾料應用展望

　　袋式除塵器及耐高溫濾料主要應用于火電行業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工以及水泥制造等行業(yè)。此外，在垃圾焚燒行業(yè)及有色金屬冶煉加工行業(yè)、礦產開采行業(yè)、石油和化工行業(yè)、食品醫(yī)藥行業(yè)等領域也有著廣泛的應用。

　　據預測，到2020年，我國用電量將達到7.45 PW・h，煤電裝機容量將達到1.06 TW。新的環(huán)保標準的實施，使得電力行業(yè)大規(guī)模實施除塵器的“電改袋”成為必然，預計到2020年這一比例有望增長到50%以上。按照平均1 kW裝機容量需高溫濾料0.15 m2、濾料使用壽命為 3 年進行估算，高溫濾料的年需求量將達到5 300萬m2。按照我國鋼鐵產能保持目前12億t/a的水平、1 萬t/a鋼鐵產能濾料需求量0.2萬m2/a、濾料使用壽命為 3 年進行估算，則濾料年需求用量約9 200萬m2。預計2020年我國水泥總產量將超過25億t，按照 1 Mt/a水泥產能需濾料2.4萬m2、濾料使用壽命為 4 年進行估算，則高溫濾料年需求用量約2 700萬m2。據不完全統(tǒng)計，目前有色金屬冶煉加工、礦產開采、石油和化工、食品醫(yī)藥等行業(yè)高性能濾料年需求量約300萬m2，2020年將突破600萬m2。綜上所述，預計2020年國內高溫濾料市場需求將達到1.8億m2。

　　4 結語

　　目前，國內高端袋式除塵濾料的制備技術還不完全成熟，部分產品穩(wěn)定性欠缺。建議國內基礎原材料、高性能纖維、濾料和后整理裝備、應用設計等整個產業(yè)鏈聯(lián)合，針對火電、鋼鐵和水泥三大行業(yè)應用進行產品和技術開發(fā)，加快推進國內袋式除塵濾料的技術升級，提高產品穩(wěn)定性，提升產品競爭力，逐步擴大國產袋式除塵濾料的市場占有率。

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