袋式除尘器用过滤材料及过滤袋

袋式除尘器用过滤材料及过滤袋第一章、袋式除尘器过滤理论简述第一节、过滤除尘原理惯性碰撞、拦截、扩散、重力和静电力等粉尘粒子的沉降机理是分析过滤除尘器滤尘机理的理论基础。过滤除尘器的滤尘过程比较复杂，一般来讲，粉尘粒子在捕集体上的沉降，即分离过滤，并非只有一种沉降过滤机理在起作用，而是多种沉降分离过滤机理联合作用的结果。根据不同粒径的粉尘在流体中的运动的不同力学特性，过滤除尘机理涉及到以下几个方面：1.1.1筛滤作用过滤器的滤料网眼一般为5～50μm，当粉尘粒径大于网眼或孔隙直径或粉尘沉积在滤料间的尘粒间空隙时，粉尘即被阻留下来。对于新的织物滤料，由于纤维间的空隙即孔径远大于粉尘粒径，所以筛滤作用很小，但当滤料表面沉积大量粉尘形成粉尘层后，筛滤作用显著增强。1.1.2惯性碰撞作用一般粒径较大的粉尘主要依靠惯性碰撞作用捕集。当含尘气流接近滤料的纤维时，气流将绕过纤维，其中较大的粒子(大于1μm)由于惯性作用，偏离气流流线，继续沿着原来的运动方向前进，撞击到纤维上而被捕集。所有处于粉尘轨迹临界线内的大尘粒均可到达纤维表面而被捕集。这种惯性碰撞作用，随着粉尘粒径及气流流速的增大而增强。因此，提高通过滤料的气流流速，可提高惯性碰撞作用。1.1.3拦截作用当含尘气流接近滤料纤维时，较细尘粒随气流一起绕流，若尘粒半径大于尘粒中心到纤维边缘的距离时，尘粒即因与纤维接触而被拦截。1.1.4扩散作用对于小于1μm的尘粒，特别是小于0．2μm的亚微米粒子，在气体分子的撞击下脱离流线，象气体分子一样作布朗运动，如果在运动过程中和纤维接触，即可从气流中分离出来。这种作用即称为扩散作用，它随流速的降低、纤维和粉尘直径的减小而增强。1.1.5静电作用许多纤维编织的滤料，当气流穿过时，由于摩擦会产生静电现象，同时粉尘在输送过程中也会由于摩擦和其他原因而带电，这样会在滤料和尘粒之间形成一个电位差，当粉尘随着气流趋向滤料时，由于库仑力作用促使粉尘和滤料纤维碰撞并增强滤料对粉尘的吸附力而被捕集，提高捕集效率。1.1.6重力沉降作用当缓慢运动的含尘气流进入除尘器后，粒径和密度大的尘粒，可能因重力作用而自然沉降下来一般来说，各种除尘机理并不是同时有效，而是一种或是几种联合起作用。而且，随着滤料的空隙、气流流速、粉尘粒径以及其他原因的变化，各种机理对不同滤料的过滤性能的影响也不同。实际上，新滤料在开始滤尘时，除尘效率很低。使用一段时间后，粗尘会在滤布表面形成一层粉尘初层。滤料的空隙、气流流速、粉尘粒径以及其他原因的变化，各种机理对不同滤料的过滤性能的影响也不同。实际上，新滤料在开始滤尘时，除尘效率很低。使用一段时间后，粗尘会在滤布表面形成一层粉尘初层。如图10—2滤布的滤尘过程。由于粉尘初层以及而后在其上逐渐堆积的粉尘层的滤尘作用，使滤料的过滤效率不断提高，但阻力也相应增强。在清灰时，不能破坏初层，否则效率会下降。粉尘初层的结构对袋式除尘器的效率、阻力和清灰的效果起着非常重要的作用。第二节、过滤除尘器的性能考察过滤除尘器的性能主要涉及到过滤速度、除尘效率、过滤阻力和清灰方式等方面。1.2.1过滤速度过滤速度是影响过滤除尘器性能的主要因素之一。过滤速度用下式计算：v=Q/60×A式中v－过滤速度（表观过滤气速），m/分钟Q－过滤除尘器处理气量，m3/小时A－过滤除尘器滤料的过滤面积，㎡一般认为，气体通过过滤层的真实速度vp为：vp=v/εp式中vp－过滤通过过滤层的真实速度，m/分钟εp－粉尘层的平均空隙率，一般为0.8～0.95。在实际运行过程中，过滤速度是由滤料种类、粉尘粒径的大小、物理化学性质和其清灰方式等确定的。过滤速度大，会使滤料两侧的压差增大，把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使过滤效率降低达不到规定的排放值或磨损滤料的单根纤维，尤其使玻纤滤料加速损坏。过滤速度小，则会增大除尘器的体积，从而增加投资。第二章、用于制造过滤材料的各种有机化学纤维及各种无机纤维的性能简述。2.1几种有机化学纤维的性能和各自特点。2.1.1聚丙烯（丙纶）是一种最耐潮的合成纤维，标准条件下回潮率接近0，当在潮湿条件下，它只吸收其重量0.6%水分，并且不改变其性质。聚丙烯耐磨性好，弹性回复率高，当负荷增加对丙纶的蠕变伸长大于涤纶。聚丙烯能耐900C温度，聚丙烯的化学性能是所有化纤中性能最好的一种，它既耐酸，又耐碱。它除在氯磺酸、浓硝酸等氧化性酸外，对其他酸的抵抗力相当好。耐碱性也强，除了浓的苛性钠外，其它碱对它不起任何影响，还耐一般有机溶剂。它具有良好的电绝缘性能，但聚丙烯纤维容易受光、热等影响产生分解。聚丙烯是一种优良的热塑性纤维，聚丙烯毡常用于熔炼厂的低温脉冲滤袋和化工、医药厂的脉冲滤袋中。聚丙烯专用于潮湿的场合，它受到只耐低温的限制。2.1.2丙烯腈均聚体（亚克力）在温度低于1250C时，显示出对有机溶剂、氧化剂、无机及有机酸具有良好的抵抗力。丙烯腈均聚体不会水解，因此在低温而有化学腐蚀及潮湿的场合用来取代聚酯。而丙烯腈的共聚物则不耐水解，所以在过滤用途中不能用它来取代均聚体。2.1.3聚酯（涤纶）聚酯是袋滤器中的主力滤料。聚脂纤维的吸湿性能很差，在标准条件下的回潮率为0.4%-0.5%，相对湿度1000C时回潮率为0.6%-0.8%，因此，纤维性能无论在干、湿性状态下变化不大。它对绝大部分常温中的氛围提供良好的抵抗力。聚脂纤维强度高，弹性回复性能良好，强度为3.52-5.28CN/dtex，断裂伸长30%-40%，织物尺寸稳定、强度高、伸长大，弹性回复性能好，因此，涤纶织物耐磨性能好。聚脂纤维的耐热性质,玻璃化温度在800C左右,溶点255-2650C，燃烧温度为4500C，230-2400C开始软化，在1700C下短时间加热后引起的强度损失可以恢复。所以涤纶纤维在常温下有很好的使用性能。能连续在1350C下工作，所以是在低温下最划算的介质。聚酯是缩聚型聚合物，大分子中含有酯键，故不耐强碱，容易水解，在高温时尤甚，涤纶耐酸，不溶于有机酸，在低温度下，对低浓度的无机酸很稳定，但能溶解于浓硫酸和加热的间甲酸中，对一般的有机溶剂比较稳定。2.1.4PPS（聚苯硫醚）PPS是一种耐高温合成纤维。它良好的耐温性和化学稳定性是由它简单的化学结构决定的。每一个芳香环和一个在对应的硫原子交互变化，这种结构具有极高的稳定性。由于它的几何形状是互相对称的，且有高度的线性，其结果PPS可以很容易地极快速地结晶，并可达到极高的等级度。进而显示出极高的熔点（285℃）。它具有优异的耐热性。此外其阻燃性、耐化学药品性、尺寸稳定性等也极为出众，具备了作为高性能纤维的各种特点。它能连续经受住1900C的温度，并抵抗许多酸、碱和氧化剂的化学腐蚀。最重要的是PPS纤维不会水解，因此可在湿、化学（如氧化硫）条件下代替Nomex纤维在高温下运行。PPS毡像聚丙烯那样其吸湿率只有0.6%，但温度高得多。典型用途是市政废物焚烧炉、公用工程锅炉、烧煤锅炉、医院焚烧炉、热电联产锅炉上用的脉冲袋滤器。也可用它来取代别的经不住高温或存在化学品及不耐潮湿的合成纤维。2.1.5MATAMEX美塔斯MATAMEX美塔斯纤维(也称诺梅克斯或康耐克斯)是一种间位芳香聚酰胺合纤，它可在干燥条件下经受2000C以下温度。如果有水分及化学药品时会发生水解。MATAMEX美塔斯是一种像聚酯那样的缩聚型聚合物，会水解，只是承受温度高得多。MATAMEX美塔斯是在聚酯会发脆及失败的高温用途中采用的滤料。MATAMEX美塔斯的抗曲挠及耐磨性能极佳，比大多数合纤好。MATAMEX美塔斯纤维是非热塑性的不能上光，但能采用特殊的技术来烧毛或其它后处理。2.1.6P84P84是一种抗高温的合成纤维。它能连续暴露在2400C中。P84纤维是用一种缩聚型聚合物制成的，不耐水解。P84是一种三叶瓣形的纤维，由于其单纤维增加了表面积，提供了一种能有效捕集颗粒的介质。因此P84是最有效的合成纤维之一，P84又是非热塑性的，当玻璃纤维经受不住脉冲清灰的磨损时，用P84来取代玻璃纤维。当化学品或水分都不存在时，它工作得最好。但P84将既被酸又被碱所腐蚀掉。2.1.7PTFE（聚四氟乙烯）纤维1、目前为止它是全世界可找到的耐化学药品性最好的纤维，它从“氟”石中提炼出来，中国是世界最大的“氟”原料生产地。2、其纤维熔点3270C，瞬间耐温可达到3000C3、PTFE纤维具有良好的低磨擦性，难燃烧性及良好的绝缘和隔热性。4、可承受各种强氧化物的氧化腐蚀及根本不会发生水解反应的问题。5、大量应用于垃圾焚烧除尘中，将来会大量应用于燃烧高硫煤除尘工况条件下。6、具有良好的过滤效率及良好的清灰性能。即使在温度较大的情况下，表面也只粘附少量的灰尘。7、同等工况条件下，滤料的使用寿命将比其它材质的滤料提高1－3倍以上。8、具有很高的性价比。随着使用量的扩大，成本将会进一步降低至可易于接受的价格。2.2几种无机化学纤维的性能和各自特点。2.2.1玻璃纤维织物这种物料在高温用途上表现很突出。它能经得起在2600C下连续暴露。它亦能抵抗大部分酸，但有一重要例外就是氟氢酸。氟元素将逐渐蚀刻玻璃，室温下的强碱及高温下的中等碱性亦将侵蚀玻璃。玻纤在曲挠磨损上的抗性极差，如果有脉冲或清灰剧烈，很快就坏了。玻纤织物的这种脆性使它只能成为反吹风清灰系统的良好备选滤料，而不用在振荡或脉冲系统。然而因其价廉，当项目要求低价时，除尘设备制造厂也有采用玻纤做脉冲袋滤器的。用高温合纤毡，把脉冲系统上的玻纤换下来以改善服务年限也是不少的。玻纤性脆，特别易于因曲挠磨损而损坏。在这种条件下建议用高温合纤来取代。玻纤织物一般只是为了降低费用及高温作业而选用的。2.2.2陶瓷纤维（具体性能及特点略）2.2.3玄武岩纤维（具体性能及特点略）2.2.4不锈钢纤维（具体性能及特点略）3.几种特性纤维总的分类及滤料相关名词的解释：2.3.1热塑性纤维：指在熔点可熔化的纤维。热塑性纤维包括聚酯、聚丙烯聚、亚克力、聚苯硫醚PPS、玻璃纤维及PTFE（聚四氟乙烯），。这些纤维可以达到很好的后处理效果。2.3.2非热塑性纤维：MATAMEX、(聚酰胺芳纶)、P84（聚酰亚胺），它们是不熔的，不能采用常规的后处理技术。2.3.3抗静电纤维：不锈钢纤维及碳或其它抗静电元素与纤维混合以有助于减轻静电积累的危险。在袋滤器有爆炸危险的场合常用这种抗静电纤维。2.3.4缩聚型合成纤维：造成滤袋毁坏的一项重大原因是水解反应。水解的定义是水分子介入纤维的高分子键引起分解的一种化学过程。以缩聚型聚合体生产的合成纤维是不耐水解的。这些缩聚型聚合体包括：聚酯、尼龙、聚酰亚胺（P84）及美塔斯MATAMEX（NOMEX及COMEX）许多生产工艺在高温下产生的湿气及化学品（不论是酸还是碱）生成了理想的水解条件。高温、湿度及化学品这三种因素必须都存在才能激活水解。聚丙烯腈均聚体、PPS纤维、PTFE纤维不是产自缩聚型聚合体，常选来取代有水解问题的纤维。如当美塔斯纤维在高于1350C温度下水解时，用PPS纤维来替代。涤纶滤料在低于1200C以下水解时，常用均聚丙烯腈来替代，即我们所称的“亚克力”滤料。2.3.5袋式除尘器用滤料一．机织滤料我国在1986年以前,袋式除尘器用滤料都是机织的(也有针织和三向织物),这类滤料是以合股加捻的经纬纱线、单丝用织布机交织而成的。滤料的密度相对较大，空隙率在30—40%之间。与非织造布相比具有强度和耐磨性较好、能承受较大的压力和粉尘的磨蚀，尺寸稳定、表面光滑利于清灰。织物的密度能够较精确的控制。其缺点是过滤阻力大，过滤精度要在形成尘架后才能提高。典型的机织滤料生产流程如下：开松—混合—粗梳—精梳—并捻—络筒——整经—浆纱—穿筘—织布—整理络纬—由于机织滤料采用传统的方法制造，所以生产流程长、生产速度慢。制造成本相对较高。很多企业已经使用箭杆织机等先进的设备，产品的水平和生产效率比传统的有梭织机有了很大的提高。机织滤料的织物组织一般用平纹、斜纹以及五枚三飞（或五枚二飞）的缎纹组织，有些产品会采用表面拉毛（起绒机）的方法形成绒布