孫熙:袋式除塵濾料及應用

東北大學 孫熙 柳靜獻 毛寧 · 2013-12-06 13:29 留言

  11月23日,由中國水泥網(wǎng)主辦、北京金隅股份有限公司特別主辦、江蘇科行環(huán)保集團特別協(xié)辦的“2013第六屆中國水泥環(huán)保大會”在北京市江西大酒店拉開帷幕。本次會議以“為祖國的藍天白云,構筑水泥工業(yè)環(huán)保系統(tǒng)”為主題。東北大學濾料檢測中心主任、教授、博導孫熙做了以《袋式除塵濾料及應用》為主題的報告。介紹了袋除塵技術對霧霾治理的重要性、濾袋的質量控制、和目前幾種纖維了材料。

  今天出現(xiàn)在中國的霧霾天氣,在18世紀初的英國也爆發(fā)過,英國借助工業(yè)革命迅速發(fā)展,但煤炭的廣泛應用,導致了英國歷史上最為嚴重的大氣污染時期,20世紀初的倫敦是一座黑色的工業(yè)之都,輝煌卻又灰蒙蒙,由煤炭支撐的工業(yè)革命讓倫敦城內(nèi)遍布工廠,煤煙排放量急劇增加。煙塵與霧混合變成黃黑色,經(jīng)常在城市上空籠罩,多天不散,倫敦也被稱為“霧都”,倫敦市民也對毒霧產(chǎn)生了反應,許多人感到呼吸困難、眼睛刺痛,發(fā)生哮喘、咳嗽等呼吸道癥狀的病人明顯增多。據(jù)統(tǒng)計,倫敦地區(qū)在煙霧期間共有4703人死亡,與以往同期相比,多出3000至4000人。在此后兩個月內(nèi),又有近8000人死于呼吸系統(tǒng)疾病,據(jù)稱當時全倫敦的公墓和棺材都被用完。這場悲劇終于使英國人痛下決心整治環(huán)境。從1956年開始英國頒布實施了一系列政策法令,痛下決心治理空氣污染。上世紀80年代開始,倫敦的霧天從19世紀末期每年90天左右減少至不到10天,如今只有偶爾在冬季或初春的早晨才能看到一層薄薄的白色霧靄。從滾滾毒霧到藍天白云,倫敦經(jīng)歷了血的教訓,半個多世紀的鐵腕治污,為后世留下了寶貴經(jīng)驗?!跋任廴竞笾卫怼钡睦下凡荒茉俦恢貜?。

  霧霾天氣主要由工業(yè)排放產(chǎn)生,所以控制工業(yè)煙塵排放是治理霧霾天氣的最主要手段,在控制工業(yè)煙塵排放當面目前最有效的技術手段就是袋式除塵技術。

  一、袋式除塵是控制工業(yè)煙塵PM2.5的主力軍

  多種資料表明:工業(yè)煙塵顆粒物排放占大氣污染物總量的60-70%,其余為汽車尾氣,占20-25%,揚塵10%左右。我國年排放工業(yè)顆粒800多萬噸,除污染排放很少的西藏地區(qū)除外,每平方公里約為1噸,包括菲達在內(nèi)的多單位測試表明:工業(yè)排放煙塵中PM2.5占90%。

  上世紀80年代發(fā)達國家也受到粉塵顆粒的困擾,隨后澳大利亞,美國等國家相繼提高了粉塵排放標準,排放控制達到30mg/m3,電廠、水泥廠等相繼由電除塵改為袋除塵。由于電除塵排放未能達標所以在電除塵后面又加袋除塵。同時現(xiàn)在開始推廣的水泥窯協(xié)同處置廢棄物,由于垃圾的成分復雜,燃燒后有害物質多所以垃圾焚燒必須采用袋除塵,表明袋除塵可以對二噁英這類高危微細粒子有效撲集。針刺濾料撲集效率99.955%以上,即入口10g/m3,出口5mg/m3。

  日前,世界上對微細粒子凈化最有效,最可靠的工業(yè)技術是過濾技術,燒傷病房、手術室、制藥廠等要求無菌的場所均采用過濾凈化,0.13μ超大型集成電路需要超潔凈車間,0.3μ粒子小于10粒/升,采用的亦是過濾技術。所以在控制工業(yè)煙塵方面袋式除塵技術必是首選的除塵技術。

  目前濾料對微細顆粒物捕集效率

  袋除塵凈化PM2.5及更小粒子關鍵在于研究如何進一步提高對微細粒子捕集的效率,解決效率與阻力的匹配問題。

  二、袋除塵濾料與質量控制

  袋式除塵在技術上影響收塵的因素主要有:濾料質量、清灰效率、氣流結構,袋式除塵在應用上影響收塵有兩點,一是破袋,另一個是高阻,從這幾個方面可以看出濾料在袋式除塵技術中起著非常重要的作用。要想達到好的除塵效果濾料的質量是關鍵,所以要求濾料的技術含量要高,要達到高效、低阻、經(jīng)濟實惠,產(chǎn)品質量要好,性能穩(wěn)定,不同批次之間,同批次不同部位之間性能要均一。質量優(yōu)良的濾料應該由良好的材料、先進的裝備、合理的技術與工藝 、優(yōu)良的后處理技術與工藝,、完善的質量管理體系形成的,技術指標達到國標要求的產(chǎn)品。隨著濾料制造技術快速發(fā)展,國內(nèi)由一開始的織造濾料、非織造濾料,到復合濾料、覆膜濾料、到目前應用最多的纖維濾料,使我國的袋除塵技術得到了大力的推廣和應用,但由于粉塵物化性質的復雜性,和高溫含塵氣體的影響濾料還應解決在不同環(huán)境下長期應用的高效、低阻、經(jīng)濟的問題和解決PM2.5 微細顆粒的撲集及煙氣溫度在280℃以上凈化問題。

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  三、幾種常見的纖維濾料

  1、芳香族聚酰胺纖維

  芳香族聚酰胺纖維是一種由芳香族聚酰胺大分子構成的纖維,其中酰胺鍵至少有85%直接附在兩個芳基環(huán)上,按聚合物主鏈的差異分為對位型和間位型,除塵濾料大都采用間位型芳香族聚酰胺。

  芳綸纖維在177~200℃的操作溫度下,其時間可達20000h而仍維持90%左右的強度。

  可在204℃之高溫下連續(xù)操作(瞬間溫度240℃)。在204℃的連續(xù)操作溫度下收縮率小于1%,在285℃時(靠近玻璃化溫度Tg)收縮率仍小于2.5%。

  有很好的阻燃性,在空氣中不延燃。耐大多數(shù)酸的腐蝕,對漂白劑、還原劑、有機溶劑等的穩(wěn)定性也良好。有很好的抗輻射性,尺寸穩(wěn)定性也好。

  2、聚苯硫醚纖維

  聚苯硫醚纖維(PPS)呈淡黃色。聚苯硫醚纖維的主要特點是耐化學腐蝕性能優(yōu)異,僅次于聚四氟乙烯纖維,對各種有機溶劑也很穩(wěn)定;耐熱性好,可在190℃的溫度下長期使用;阻燃性優(yōu)良,在空氣中不會燃燒。此種纖維也有良好的紡紗和織造加工性能。

  聚苯硫醚纖維濾料主要用于高溫煙氣、腐蝕性介質、化學藥品和油劑溶劑的過濾,可長期暴露于酸性介質之中。聚苯硫醚纖維還可用作高溫和腐蝕性環(huán)境中使用的縫紉線。

  PPS纖維強度保持率與時間的關系

  空氣中含有21%的氧,在常溫下,對很多纖維體的氧化反應十分微弱,幾乎無破壞作用,但在高溫狀態(tài),對某些纖維的氧化分解作用急速加劇,而遭受破壞。聚苯硫醚(PPS)就是屬于在高溫條件下易氧化的纖維。因為PPS容易氧化,所以要確保PPS濾料的使用壽命不低于24個月,就應當使之在煙氣溫度不超過150℃、含氧量不超過8%、含NO2不超過15mg/Nm3的條件下使用。如溫度有波動,要控制達到170℃的溫度每次不超過1h,每年累計不得超過400h;達到190℃的溫度每次不超過10min,每年累計不得超過50h。

  3、P84纖維

  P84纖維在300℃下100h,強度保持率為50%,伸長率降低5%~10%;在275℃下尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良,在250℃熱空氣中10min,收縮率<1%,分解時只放出非常少的有害氣體;在-195~260℃工況下可長期使用。P84纖維絕緣性、絕熱性、隔音性良好。

  P84纖維耐氧化性優(yōu)于PPS纖維

  4、聚四氟乙烯纖維

  聚四氟乙烯纖維具有獨特的綜合性能,以及非常優(yōu)異的化學穩(wěn)定性。能耐氫氟酸、王水、發(fā)煙硫酸、濃堿、過氧化氫等強腐蝕性試劑的作用,是迄今為止最耐腐蝕的“纖維之王”。同時又具有良好的耐氣候性,在室外暴露15年,其機械性能不發(fā)生明顯的變化 。

  原纖維一般為茶褐色,高溫處理后為銀灰色,王水處理后為白色。白色絲的電絕緣性好,電阻率為1017Ω·cm,褐色絲差一些。聚四氟乙烯纖維無任何毒性,但在200℃以上使用時,可能有氟化氫釋放出來,因而應該采取必要的勞動保護措施 。

  使用溫度的范圍為-180~260℃。聚四氟乙烯纖維是最難燃燒的有機纖維之一,還具有良好的電氣絕緣性能和抗輻射性能,摩擦系數(shù)在現(xiàn)有的合成纖維中最小(0.01~0.06),而且在廣泛的溫度和載荷范圍內(nèi)保持不變。

  四、濾料質量檢測與安裝更換

  對于濾料的質量檢測,出現(xiàn)問題當然還是需要送到專業(yè)機構進行檢測,但是作為用戶在平時使用的時候,從買來到使用時刻都要對濾料進行觀察,對產(chǎn)品質量要有一個正確的評價,使用數(shù)據(jù)要存檔,一旦出現(xiàn)問題作為將來仲裁的依據(jù),運行過程要對濾料的壽命進行監(jiān)控,對濾袋失效的原因要分析,是因為濾料質量出現(xiàn)的問題還是運行操作上導致濾袋失效。

  濾袋安裝及更換時要防止灰塵進入濾袋;徹底清掃除塵器頂蓋,徹底清掃凈氣室,要一塵不染。工作及操作人員衣服,鞋,工具都要一塵不染。只要灰塵留在凈氣室,就有隱患。袋口與花板氣密必須保證。換袋時必須嚴格防止灰塵掉落到其他濾袋內(nèi)及凈氣室。

  生產(chǎn)運行是要了解和掌握濾料即時狀態(tài),性能,預測濾料壽命,做好濾料更換各項準備,包括檢修計劃,濾料預購,防止濾料破損,排放超標,臨時停機。

編輯:姜立東

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