王勇，張心華，許重陽(yáng)

（安徽省績(jī)溪華林環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆不?績(jī)溪 245300）

近幾年，我國(guó)電力、鋼鐵、垃圾焚燒行業(yè)都執(zhí)行了工業(yè)煙氣的超低排放地方標(biāo)準(zhǔn)，其中，電力行業(yè)已經(jīng)完成超低排放改造，鋼鐵行業(yè)煙氣超低排放改造也在如火如荼進(jìn)行中。根據(jù)《水泥工業(yè)污染物大氣排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915—2013）要求，所有水泥企業(yè)窯頭、窯尾的顆粒物排放濃度限值為30mg/Nm3，而最近兩年多地已經(jīng)推出了超低排放標(biāo)準(zhǔn)，水泥行業(yè)煙氣顆粒物排放濃度都要執(zhí)行超低排放標(biāo)準(zhǔn)，顆粒物排放濃度要求低于10mg/Nm3。專家預(yù)測(cè)，排放標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)會(huì)在2023 年進(jìn)行修訂[1]，預(yù)計(jì)超低排放要求將修訂為：顆粒物≤5mg/Nm3、NOx≤50mg/Nm3、SOx≤35mg/Nm3。

要使顆粒物排放濃度達(dá)到超低排放目標(biāo)，除了除塵系統(tǒng)要有科學(xué)的設(shè)計(jì)、精密的加工外，作為袋式除塵器主要過濾元件的濾料的選用，更是起著至關(guān)重要的作用。

1 現(xiàn)有工業(yè)煙氣顆粒物超低排放用濾料存在的問題

目前水泥行業(yè)使用的濾料主要有兩大類，一類是以各種短纖維（如P84 纖維等）為主要原料的針刺氈過濾材料，另一類是以玻璃纖維為原料的機(jī)織濾料。這兩種濾料在煙氣顆粒物超低排放使用過程中存在如下問題。

1.1 煙氣顆粒物超低排放用針刺氈覆膜濾料

1.1.1 運(yùn)行阻力高

由于基布和氈層經(jīng)過高密度針刺制成，厚度一般為1.2—2.5mm，纖維呈三維無序排列，纖維間毛孔多、孔隙率大，超細(xì)（PM2.5以下）粉塵穿透表面覆膜或破膜和氈層后進(jìn)入濾料深層，并在攔截、慣性等作用力下，停留在濾料深層，造成毛孔堵塞，導(dǎo)致濾料阻力升高。所以，一般針刺氈材料在潔凈濾料時(shí)運(yùn)行阻力較低，運(yùn)行1—2 年后阻力不斷升高且不可逆，造成動(dòng)力消耗過高。

1.1.2 清灰難度大

氈材的氈層是由短纖經(jīng)開松、梳理制成，氈層表面纖維呈無序排列，經(jīng)整理后，氈層表面微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)坑坑洼洼的狀態(tài)，造成氈材表面粗糙，粉塵吸附后很難清除，所以需要較大的清灰動(dòng)力才能達(dá)到清灰要求。

1.1.3 氈層與基布的結(jié)合牢度低

氈材生產(chǎn)過程中采用高密度針刺，使氈層中的纖維與基布糾纏，產(chǎn)生結(jié)合力。針刺對(duì)基布的破壞性較大，針刺的過程中，針尖刺入基布，造成部分基布纖維斷裂，使得成氈后的材料強(qiáng)度較低。同時(shí)，氈層與基布的結(jié)合僅靠纖維糾纏，結(jié)合牢度低，在受到腐蝕、噴吹壓力變化等因素影響時(shí)，容易出現(xiàn)氈層與基布分離，導(dǎo)致濾袋非預(yù)期破損。

1.1.4 覆膜效果差

ePTFE 膜是以PTFE 為原料，經(jīng)雙向拉伸工藝制成的微孔薄膜，厚8—30μm，孔徑0.2—15μm。由于ePTFE 膜本身沒有強(qiáng)度，所以一般都是覆合在其他基材表面，制成覆膜濾料，因此，需要基材具有表面平整、厚度適中、結(jié)構(gòu)緊實(shí)的特性。氈材氈層的三維結(jié)構(gòu)，使得氈材表面較為凹凸不平，厚度較厚（一般在1.2—2.5mm），材料結(jié)構(gòu)松散，所以覆膜過程中容易造成ePTFE 破裂，膜與基材的結(jié)合牢度低，脈沖清灰過程極易造成膜破損及脫落，所以在實(shí)際使用過程中，難以長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)到5mg/Nm3的顆粒物排放要求。

1.1.5 氈層中纖維成分復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊

由于P84 纖維特殊的生產(chǎn)工藝，其纖維橫截面為葉形，有利于提高濾料的粉塵捕捉能力。為降低生產(chǎn)成本，部分不良商家用其他材質(zhì)冒充氈材中的P84 纖維成分或用其他劣質(zhì)纖維與P84 纖維混紡以次充好，擾亂市場(chǎng)，產(chǎn)品真假難辨。

1.2 普通玻纖機(jī)織濾料

玻纖機(jī)織濾料具有強(qiáng)度高、易清灰、運(yùn)行阻力低、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，但其耐磨、耐折性差的缺點(diǎn)一直制約著濾料的發(fā)展和應(yīng)用。

纖維的耐磨性能是指纖維抗摩擦的性能，纖維的耐折性能是指纖維的抗折斷性能，一般玻璃纖維這兩方面的性能都很差。

通過減小玻璃纖維單絲直徑，可以有效提高纖維的耐折性能[2]。研究表明，當(dāng)玻璃纖維的單絲直徑降至3.8μm 以下時(shí)，其耐折性能可達(dá)到滌綸的4 倍。因此，使用單絲直徑為5.5—6.2μm 的無堿玻璃纖維生產(chǎn)過濾材料，其耐折性能就完全可以滿足工業(yè)煙塵過濾工況的需要。

玻璃纖維機(jī)織濾料在使用過程中會(huì)出現(xiàn)摩擦。由于外力作用，包括玻璃纖維拉絲、纖維運(yùn)輸、濾料織造、濾袋縫制等都會(huì)產(chǎn)生摩擦，可以通過在生產(chǎn)過程中加強(qiáng)產(chǎn)品防護(hù)來避免；濾袋與籠骨產(chǎn)生的摩擦，可以通過減小濾袋與籠骨的直徑差，使其緊密配合來減少濾布與籠骨之間的摩擦。機(jī)織濾料在使用過程中，由于噴吹作用，濾料會(huì)發(fā)生膨脹變形，濾料的經(jīng)緯紗會(huì)出現(xiàn)微量的位移，產(chǎn)生摩擦，造成濾料的內(nèi)在磨損，從而導(dǎo)致濾料損壞。濾料內(nèi)部纖維間、紗線間的摩擦，是客觀存在的，難以去除，所以如何減少這種摩擦是今后解決玻璃纖維濾料耐磨性能的主要研究方向。

2 工業(yè)煙氣超低排放高溫高強(qiáng)濾袋的優(yōu)勢(shì)

隨著國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策的進(jìn)一步加嚴(yán)，各行業(yè)煙氣顆粒物排放超低排放要求必將成為趨勢(shì)。粉塵排放濃度都會(huì)要求達(dá)到10mg/Nm3甚至5mg/Nm3。因此，除塵系統(tǒng)必須具備幾個(gè)條件：合理的過濾風(fēng)速，適宜的濾料和可靠的濾袋縫制技術(shù)。超低排放用濾料過濾風(fēng)速的選擇以不超過0.8m/min 為宜；超細(xì)面層濾料或機(jī)織覆膜濾料均可用，對(duì)于處理高氮氧化物和高含硫量的煙氣建議選用機(jī)織過濾材料；濾袋袋口用本布制作密封件，濾袋縫制的針孔必須用高溫密封膠處理。

針對(duì)工業(yè)高溫?zé)煔庥玫某团欧鸥邷馗邚?qiáng)濾袋，建議以超細(xì)玻璃纖維膨體紗和ePTFE 膜裂長(zhǎng)絲為原料，采用機(jī)織工藝織造，經(jīng)ePTFE 乳液浸漬等多道后處理工藝整理后再與ePTFE 微孔薄膜覆合而成，其與目前使用的產(chǎn)品相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。

2.1 運(yùn)行阻力低且變化小

產(chǎn)品采用雙斜紋、高經(jīng)緯密度的機(jī)織織物結(jié)構(gòu)，經(jīng)緯交織產(chǎn)生密集的組織點(diǎn)，經(jīng)表面覆膜后透氣性好，微細(xì)粉塵（≤PM2.5）穿透表面覆膜后，直接沿織物組織點(diǎn)排出，不會(huì)停留在濾料內(nèi)部堵塞過濾通道。所以，濾袋使用后，運(yùn)行阻力小且長(zhǎng)期運(yùn)行阻力變化也小，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定在800—1000Pa。

2.2 清灰性能優(yōu)異，抗結(jié)露性能好

該產(chǎn)品采用機(jī)織工藝，濾料厚度為0.75mm，手感柔軟，較小的清灰動(dòng)力就可以使濾袋產(chǎn)生較大的膨脹變形，達(dá)到清灰目的?？椢锊捎秒p斜紋組織結(jié)構(gòu)，纖維呈規(guī)律的二維垂直排列，濾料表面平整光潔，覆膜后清灰性能極佳，即使出現(xiàn)輕微結(jié)露，通過烘干、噴吹清理后仍可正常使用，特別是可以應(yīng)對(duì)煙氣脫硫、SNCR 脫硝后形成的銨鹽造成運(yùn)行阻力高和濾袋失效的問題。

2.3 優(yōu)異的過濾性能、除塵效率高

濾料紗線采用高壓膨化工藝，玻璃纖維紗被高壓空氣噴吹變形，原有緊密的紗線結(jié)構(gòu)被吹散，形成連續(xù)螺旋形氣圈結(jié)構(gòu)，增加了紗線的比表面積，提高了濾料對(duì)粉塵的捕捉能力。這種螺旋形氣圈結(jié)構(gòu)在高密度織造時(shí)，能有效填充織物組織點(diǎn)，將原有孔徑較大的組織點(diǎn)進(jìn)行分割，形成多個(gè)較小的微孔，在提高濾料粉塵捕捉能力的同時(shí)，還不影響濾料的透氣性能，即使濾料表面的覆膜出現(xiàn)意外破損，對(duì)濾料除塵效率也沒有影響。該產(chǎn)品經(jīng)美國(guó)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室ETS 檢測(cè)，PM2.5有效去除率達(dá)到99.9997%。

2.4 耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性能好

該產(chǎn)品選用超細(xì)無堿玻璃纖維膨體紗與ePTFE膜裂長(zhǎng)絲，通過機(jī)織制成，無堿玻纖與ePTFE 長(zhǎng)期工作溫度均能達(dá)到260℃，瞬間溫度均能達(dá)到280℃，所以濾料具有較高的耐溫性能。ePTFE 材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能耐一切酸堿的腐蝕，加上無堿玻纖耐酸堿性能優(yōu)異[2]，能在除HF 含量在160ml/L 以上的所有工況環(huán)境中使用，同時(shí)這兩種纖維對(duì)氧極其穩(wěn)定，不會(huì)被氧化，具有非常優(yōu)異的耐酸、耐堿和抗氧化性能。

2.5 耐磨、耐折性能好

為解決玻璃纖維的耐磨、耐折性能差的問題，該產(chǎn)品以超細(xì)無堿纖維為主要生產(chǎn)原料，同時(shí)利用ePTFE高潤(rùn)滑性的特點(diǎn)，通過紡織加工，將ePTFE 纖維規(guī)則地分布于濾料之中，使ePTFE 纖維在濾料經(jīng)、緯線紗之間發(fā)揮“潤(rùn)滑劑”的作用，有效減少了經(jīng)、緯紗線間的磨損，提高了濾料的耐磨、耐折性能。該產(chǎn)品經(jīng)美國(guó)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室ETS 檢測(cè)，耐折次數(shù)達(dá)到10 萬次以上，是普通玻纖覆膜濾料的3—5 倍，超過了絕大多數(shù)的復(fù)合針刺氈材料，解決了濾料的耐磨、耐折問題，大幅度延長(zhǎng)了濾袋的使用壽命。

2.6 覆膜牢度高

濾料中的ePTFE長(zhǎng)絲與ePTFE微孔薄膜屬同種材質(zhì)，ePTFE 長(zhǎng)絲在紡織加工過程中，可均勻分布在濾料表面，經(jīng)高溫?zé)釅簭?fù)合，ePTFE 膜與ePTFE 長(zhǎng)絲在濾料表面形成點(diǎn)狀“焊接點(diǎn)”，有效提高了濾料的覆膜牢度，解決了一般玻璃纖維濾料在使用過程中容易出現(xiàn)脫膜的問題，對(duì)濾料使用的穩(wěn)定性、可靠性提供了更有效的技術(shù)保障。

2.7 使用壽命長(zhǎng)

多家水泥、鋼鐵、垃圾焚燒、炭黑、冶煉等企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用表明，只要濾袋在織布、制袋和安裝過程中沒有受到損傷，即使在非正常工況條件下，濾袋平均使用壽命都能達(dá)到4 年以上。

超低排放高溫、高強(qiáng)濾袋是新一代的高性能過濾產(chǎn)品，該產(chǎn)品集玻璃纖維強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、易清灰和ePTFE 纖維耐折、耐磨性能好的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使得產(chǎn)品具有強(qiáng)度高、阻力低、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，耐磨、耐折性能顯著提高。產(chǎn)品性能符合濾袋“高效、低阻、長(zhǎng)壽命”的發(fā)展方向。