袋式除塵器用PTFE復(fù)合濾料在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用探討

曹新秀

摘 要：鋼鐵行業(yè)是大氣污染的“貢獻(xiàn)大戶”，其產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵泻写罅康母g性成分，嚴(yán)重影響袋式除塵器濾料的使用壽命。PTFE纖維具有耐腐蝕、耐高溫但價(jià)格高等特點(diǎn)，對(duì)袋式除塵器用PTFE復(fù)合濾料性能的試驗(yàn)進(jìn)行研究，能夠在提高濾料的實(shí)際使用質(zhì)量的前提下有效確保應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性。本文通過(guò)對(duì)P/G復(fù)合濾料過(guò)濾性能的試驗(yàn)進(jìn)行研究，結(jié)合使用三年后P/G復(fù)合濾料的檢測(cè)數(shù)據(jù)，為鋼鐵行業(yè)袋式除塵器濾料的選用提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼鐵行業(yè)；袋式除塵器；P/G復(fù)合濾料；性能試驗(yàn)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.029

1 前言

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們生活水平不斷提高的同時(shí)對(duì)環(huán)境的破壞程度也不斷增加，于是袋式除塵器得到了廣泛的應(yīng)用。袋式除塵器是一種用于處理氣體中固態(tài)污染物的環(huán)保裝置，利用濾料自身固有的以及附著在濾料表面的粉塵層截留煙氣中的粉塵。濾料作為袋式除塵器的主要組成部分，其應(yīng)用性能直接決定了袋式除塵器的使用質(zhì)量。濾料的失效形式有：高溫失效、腐蝕性失效、機(jī)械損傷失效等。

2 鋼鐵行業(yè)LJS燒結(jié)煙氣多組分脫除工藝介紹

LJS燒結(jié)煙氣多組分脫除工藝是在總結(jié)火電廠大型機(jī)組煙氣循環(huán)流化床干法脫硫工藝成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，針對(duì)鋼鐵燒結(jié)機(jī)的工況特點(diǎn)，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出的燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)流化床多組分污染物干法凈化工藝。其工作原理是：煙氣從吸收塔底部進(jìn)入，與加入的吸收劑（消石灰）、循環(huán)灰及水發(fā)生反應(yīng)，從而除去煙氣中的SOx、HCl、HF、CO2等酸性氣體及污染物。經(jīng)過(guò)脫硫塔反應(yīng)后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器時(shí)，由于含有大量的未反應(yīng)的消石灰顆粒吸附在濾袋表面，形成一定厚度的粉塵層，相當(dāng)于固定床反應(yīng)器，煙氣通過(guò)時(shí)可以繼續(xù)進(jìn)行脫硫反應(yīng)，并脫除二噁英、重金屬及粉塵顆粒物等。典型的工藝流程如下圖：

3 LJS燒結(jié)煙氣多組分脫除工藝專用袋式除塵器介紹

LJS燒結(jié)煙氣多組分脫除工藝專用袋式除塵器是保證各項(xiàng)污染物達(dá)標(biāo)排放，特別是粉塵低排放濃度的關(guān)鍵設(shè)備之一。濾袋的使用壽命也直接影響整套系統(tǒng)裝置的經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過(guò)潛心研究與開(kāi)發(fā)，某鋼鐵廠一臺(tái)330m2燒結(jié)機(jī)采用LJS燒結(jié)煙氣多組分脫除工藝，其袋式除塵器運(yùn)行情況良好，至目前為止濾袋壽命已達(dá)3年，且經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)濾袋各項(xiàng)性能均保持良好。詳見(jiàn)如下袋式除塵器技術(shù)參數(shù)：

處理風(fēng)量：100萬(wàn)m3/h

過(guò)濾風(fēng)速：～1m/min

總濾袋數(shù)：6368條

除塵器出口排放濃度：～20mg/m3

布袋除塵器壓差：1400Pa

4 濾料性能試驗(yàn)

4.1 抗腐蝕性能的試驗(yàn)

在進(jìn)行抗腐性能試驗(yàn)的過(guò)程中采用的方法為加速試驗(yàn)法。首先，將袋式除塵器中的P/G復(fù)合濾料取出，并將其分為三組，分別對(duì)這三組P/G復(fù)合濾料的厚度、透氣程度、延伸性以及強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。其次，將以上三組P/G復(fù)合濾料分別浸泡在常溫的清水中，溫度為85℃、濃度為60%的硫酸以及濃度為20%的氫氧化鈉中，浸泡24小時(shí)之后將濾料取出。并將P/G復(fù)合濾料表面的液體洗凈，將其放在通風(fēng)地區(qū)進(jìn)行風(fēng)干，并對(duì)P/G復(fù)合濾料的厚度、透氣程度、延伸性以及強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。最后，將風(fēng)干后的P/G復(fù)合濾料放在保溫箱中，并將保溫箱中的溫度以2℃/min的速度進(jìn)行升高，溫度升高至190℃時(shí)停止加溫。分別在放置24小時(shí)、72小時(shí)以及100小時(shí)后取出濾料，并對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，P/G復(fù)合濾料在酸性條件下以及堿性條件下的抗腐蝕性能都較好。

4.2 過(guò)濾性能的試驗(yàn)

在進(jìn)行過(guò)濾試驗(yàn)的過(guò)程中，過(guò)濾設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)主要包括進(jìn)氣口、靜壓環(huán)以及采樣口等。首先，將需要檢測(cè)的濾料安置在檢測(cè)設(shè)備中，將檢測(cè)設(shè)備中通入適量的氣體，并對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的過(guò)濾速度、壓力損失以及過(guò)濾分級(jí)效率進(jìn)行研究。其次，在試驗(yàn)過(guò)程中分別將過(guò)濾速度調(diào)節(jié)為1m/min、2 m/min以及3 m/min，并對(duì)每種速度中的過(guò)濾情況進(jìn)行記錄。試驗(yàn)結(jié)果表明，在過(guò)濾速度為1 m/min時(shí)，P/G復(fù)合濾料能夠?qū)?.5微米以上的顆粒進(jìn)行有效過(guò)濾，過(guò)濾的效率為99%以上，并且能夠?qū)︻w粒進(jìn)行有效分級(jí)。當(dāng)過(guò)濾速度在2 m/min時(shí)，能夠?qū)?.0微米以上的顆粒進(jìn)行有效過(guò)濾。由此可以看出，過(guò)濾的速度越低，過(guò)濾顆粒的直徑就越大，最終的分級(jí)效率也就越高[1]。

4.3 濾料清灰周期的試驗(yàn)

在進(jìn)行P/G復(fù)合濾料清灰試驗(yàn)的過(guò)程中，重點(diǎn)的研究對(duì)象應(yīng)為P/G復(fù)合濾料承受的壓力，主要可以分以下幾種情況進(jìn)行。第一，在P/G復(fù)合濾料清潔的狀態(tài)下，氣流的速度越大，P/G復(fù)合濾料壓力損失量也就越高。第二，在P/G復(fù)合濾料處于灰塵堆積的狀態(tài)下，氣體的速度越快，P/G復(fù)合濾料的壓力損失也越高，但是在灰塵堆積的狀態(tài)下，P/G復(fù)合濾料壓力損失的增長(zhǎng)速度與清潔狀態(tài)相比較為緩慢。其中P/G復(fù)合濾料的壓力損失變化幅度越小，P/G復(fù)合濾料的性能也就越高，清灰的周期也就越長(zhǎng)。其中當(dāng)過(guò)濾速度在1m/min時(shí)，過(guò)濾需要的時(shí)間為6分鐘后，壓力損失量為500pa。當(dāng)過(guò)濾速度在3m/min時(shí)，壓力損失量為2000pa。由此可以看出，過(guò)濾的速度越快，壓力損失量就越大。由此可以看出，在過(guò)濾過(guò)程中降低過(guò)濾速度，能夠在保證濾料壓力損失率較小的同時(shí)，降低濾料灰塵清理的難度[3]。

5 使用3年后的濾袋各項(xiàng)性能檢測(cè)

（1）外觀觀察。濾袋外表面沒(méi)有破損痕跡，袋底無(wú)積灰且基本沒(méi)有龍骨上剝落的油漆。濾袋內(nèi)表面較干凈，有少量的浮灰，與龍骨的接觸部沒(méi)有明顯的磨損痕跡，纖維的顏色較接近于新纖維的顏色。綜上從外觀判斷，濾袋沒(méi)有機(jī)械損傷；從纖維顏色看，氧化劣化程度較輕。見(jiàn)如下圖：

（2）氧化裂化判斷。1）濾氈強(qiáng)力。使用3年后，濾袋各部的強(qiáng)力仍保持較高的水平，經(jīng)向強(qiáng)力在1050N以上，緯向強(qiáng)力在1200N以上。參照國(guó)標(biāo)中關(guān)于新濾氈的強(qiáng)力要求（經(jīng)向≥900N；緯向≥1200N），使用3年后仍能滿足。表明濾氈基本沒(méi)有發(fā)生氧化劣化或者說(shuō)明氧化劣化的程度很輕。

2）顯微鏡觀察。通過(guò)顯微鏡對(duì)濾氈樣品的觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)纖維開(kāi)裂、分叉、表面起泡等劣化現(xiàn)象。因此判斷此濾袋沒(méi)有發(fā)生氧化劣化或者劣化的程度很輕。

3）紅外分析。對(duì)比使用后樣品和未使用的纖維的紅外圖譜，發(fā)現(xiàn)在1155cm-1的位置出現(xiàn)了較弱的氧化峰。據(jù)此判斷濾氈發(fā)生了輕微的氧化劣化。

6 結(jié)論

綜上所述，本文通過(guò)對(duì)袋式除塵器用P/G復(fù)合濾料的性能試驗(yàn)以及實(shí)際應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)：在保證各項(xiàng)污染物低排放的前提下，LJS燒結(jié)煙氣多組分脫除工藝專用袋式除塵器設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)超低排放和濾袋長(zhǎng)壽命，徹底打破了鋼鐵行業(yè)布袋除塵器濾袋壽命短的技術(shù)瓶頸，對(duì)燒結(jié)煙氣凈化系統(tǒng)的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到重要作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]薛帆帆.耐高溫復(fù)合濾料的結(jié)構(gòu)分析和過(guò)濾性能理論探討[D].青島大學(xué)，2016.