針刺氈濾料及其應用

孫志鉅 王北平 張金華

(1.浙江宇邦濾材科技有限公司，嘉興，314412;2.潔華控股股份有限公司，嘉興，314419)

針刺氈濾料及其應用

孫志鉅1王北平2張金華1

(1.浙江宇邦濾材科技有限公司，嘉興，314412;2.潔華控股股份有限公司，嘉興，314419)

袋式除塵器的性能在很大程度上取決于制作濾袋的濾料特性。介紹了針刺氈濾料的過濾機理、優良的過濾性能和表面處理方法，闡述了選用濾料時需要考慮的主要因素，并列舉了針刺氈濾料在實際工程中的應用案例。

針刺氈濾料，袋式除塵器，應用

作為過濾元件的濾袋是袋式除塵器的關鍵部件，袋式除塵器的除塵效率、排放氣體質量濃度、阻力和使用壽命等都取決于制作濾袋的濾料特性。

1 濾料的品種及其過濾機理

濾料的品種很多。按濾料所用材質可分為天然纖維濾料和合成纖維濾料。天然纖維如棉、麻、毛等，合成纖維如聚酯、間位芳香族聚酰胺、聚苯硫醚等纖維。按濾料的結構可分為機織濾料和非織造濾料，機織濾料如208聚酯纖維絨布、729機織布等，非織造濾料如聚丙烯、聚酯、聚酰亞胺纖維等針刺氈。目前發展最快、應用最多的濾料是針刺氈濾料。針刺氈濾料就是在基布的兩面覆以呈立體交錯排列的纖維網或無基布的纖維網，經壓實固定后用針刺機針刺而成的纖維呈立體結構的濾料。針刺氈濾料具有孔徑小、過濾阻力低、透氣性好、處理能力強和捕捉效率高等特點。

不同結構的濾料有不同的過濾機理。機織濾料由于其纖維表面孔隙的孔徑較大，且孔隙直通，必須建立一層較厚的粉塵初層，依賴粉塵初層的表面來過濾后續粉塵，進行所謂外部“表面過濾”，其過濾效率為99.5%。而針剌氈濾料實現了內部深層過濾。針刺氈濾料具有內部多孔結構，孔的數量多且孔隙不直通，孔徑小，容塵量大，具有內部深層過濾的作用。潔凈濾料通過篩濾，將大于其表面孔隙直徑的塵粒阻留于纖維層表面，而細小塵粒透入濾料內部，部分塵粒通過彎曲通道穿透而出，部分塵粒則通過多種捕塵效應黏附于濾料內部深層，并形成新的捕塵體，開始與纖維共同參與對后續粉塵的過濾。當纖維層中粉塵達到一定的容量后，后續的塵粒將沉積在纖維表面形成一層粉塵薄層。此粉塵層對后續粉塵起主要的過濾作用，后續粉塵將不斷在此粉塵層表面沉積，除塵效率不斷提高，其總的過濾效率可達99.99%以上。

針刺氈濾料表面覆一層聚四氟乙烯微孔薄膜，不僅能保護濾料不受化學腐蝕和油、水等的影響，而且能提高濾袋的過濾精度，實現表面過濾機理，覆膜針刺氈濾料的總過濾效率可達99.999 9%以上。近年來出現了以層狀復合、梯度變換以及采用超細纖維為表層的高效復合針刺氈面層過濾濾料。如高密面層梯度針刺氈，其各項性能較優，基于微孔效應，過濾效率已達99.97%，屬面層過濾濾料，過濾性能已接近覆膜濾料。

影響袋式除塵器除塵效率與排放氣體質量濃度的主要因素不僅與濾料的特性有關，還與粉塵特性、清灰方式以及過濾風速有關。

粉塵粒徑的大小直接影響除塵器的除塵效率與排放氣體質量濃度。從同一濾料不同狀態下的分級除塵效率曲線(圖1)可以看出，濾料在不同狀態下的除塵效率均隨粉塵粒徑的增大而提高。

從圖1還可以看出，清灰時須掌握好清灰的力度和時間，特別在脈沖反吹時要調整好反吹的壓力和時間，不要讓粉塵初層受到破壞，以減少清灰后恢復過濾時所逸散的粉塵量。

圖1 濾料不同狀態下的分級除塵效率曲線

機織濾料在過濾初始階段，過濾風速小有助于較快地建立粉塵初層，而過濾風速大則粉塵初層建立較慢，排放氣體質量濃度大。過濾風速對針刺氈濾料的過濾效果影響較小，對覆膜濾料的過濾效果影響則更小。

圖2 針刺氈濾料斷面的電鏡掃描照片

圖2是聚酯纖維和聚酰亞胺纖維針刺氈兩種濾料在5 000倍電鏡掃描下的斷面照片，可清楚地看到針刺氈濾料具有的特殊的三維立體結構。

2 針刺氈濾料的表面處理

針刺氈濾料品種繁多、性能優良，但是為了進一步改善性能，以擴大其應用范圍，一般都對其表面進行后處理，即進行表面處理。表面處理的方法有如下幾種:

(1)拉幅定型處理。針刺氈的拉幅定型是為了消除其加工過程中殘存的應力，獲得穩定的尺寸和平整的表面，以減少濾袋變形，降低伸長率，延長濾袋使用壽命。

(2)燒毛處理。利用煤氣燒毛，可將懸浮于濾料表面的纖毛燒掉，改善表面結構，易于清灰。

(3)壓光處理。通過熱壓光可使針刺氈濾料表面光滑、平整、厚度勻稱、透氣均勻、易清灰。

(4)防水拒油處理。防水拒油處理有兩種方法。一種是用涂層的方法來防止濾料被水或油浸濕;另一種是反應型處理法，使防水防油劑與纖維分子中某些基團發生反應，改變纖維與水、油的親和性能。

(5)涂層或浸漬處理。經涂層或浸漬處理的針刺氈，表面光滑平整，耐化學腐蝕、防水防油、耐磨性能等均得到提高。這是被廣泛應用的一種濾料表面處理方法。

3 濾料的選用

選用濾料時應綜合考慮含塵氣體的特性以及達到環保要求的排放氣體質量濃度等因素。

3.1 含塵氣體性能對濾料的要求

3.1.1 溫度

各種濾料有其限定的耐溫范圍，須針對被過濾的含塵氣體的溫度選擇相應的濾料。對溫度高的含塵氣體要進行降溫處理，對溫度低的含塵氣體則要防止結露。一般溫度不大于130℃的含塵氣體稱為常溫氣體，150～260℃的含塵氣體稱為高溫氣體。對高溫氣體可以直接選用高溫濾料進行過濾或使氣體冷卻后選用常溫濾料過濾 ;對溫度有波動的氣體要求其瞬時溫度峰值不得超過濾料的耐溫溫度的上限。

3.1.2 濕度

濕度指含塵氣體中水汽的含量。通常水汽含量大于8%或相對濕度大于80%的氣體稱為高濕氣體。高濕氣體會使濾袋表面的粉塵潤濕黏結;吸水性粉塵當溫度低于露點溫度時會引起結露糊袋;當被過濾氣體高溫和高濕并存時，會影響濾料的耐溫性，尤其對由聚酯纖維、間位芳香族聚酰胺纖維和聚酰亞胺纖維等耐水解性能差的纖維制成的濾料影響更大。

3.1.3 腐蝕性

在各種工業爐窯和鍋爐煙氣中常常含有酸、堿、氧化劑和有機溶劑等多種化學成分，選用濾料時必須要考慮濾料的耐腐蝕性能;還須考慮各種耐高溫防腐蝕的針剌氈或復合針剌氈的性能會受溫度、濕度等多種因素的交叉影響。

3.1.4 可燃性與爆炸性

金屬冶煉和化工生產、煤粉制備過程中產生的煙塵往往具有可燃性和易爆性，其與氧或其他助燃性氣體形成的混合物若濃度處在爆炸極限范圍內，遇火源即會燃燒或爆炸。過濾該類煙塵時適用的濾料為各種防靜電針剌氈和阻燃性針剌氈等。

3.1.5 超細粉塵

過濾含有粉塵直徑在1～2 μm以下細小微塵粒的氣體時，宜選用由較細、較短、卷曲和具有不規則截面的纖維制成的濾料，或者選用表面覆膜的濾料。

3.1.6 磨啄性粉塵

磨啄性粉塵的塵粒表面具有不規則的尖棱形，該塵粒對濾料的磨損較大。一般塵粒對濾料的磨損性與氣流速度的2～3.5次方和粒徑的1.5次方成正比，粒徑為90 μm左右的塵粒磨損性最大。鋁粉、硅粉、碳粉和燒結礦粉等都屬于高磨損性粉塵。過濾含該類塵粒的氣體時應選用耐磨性好的濾料，不宜選用覆膜濾料。

3.2 袋式除塵器類型對濾料的要求

不同的袋式除塵器對濾料有不同的要求。袋式除塵器的清灰方式有多種，不同清灰方式所選用的濾料面密度不同。脈沖清灰方式強度大，濾料應選用厚實耐磨、抗張力強的各類針剌氈和復合針剌氈，面密度在500～650 g/m2之間;或選用膨體玻纖布，面密度在800～900 g/m2之間;或選用玻纖針剌氈，面密度在850～1 050 g/m2之間。噴嘴反吹類清灰方式強度中等，如回轉反吹袋式除塵器，要求選用結構穩定、耐磨性好的針剌氈，如常溫聚酯纖維針剌氈，面密度在400～550 g/m2之間。分室反吹風類清灰方式強度較弱，宜選用膨體玻纖布，面密度在800～900 g/m2之間。

4 針刺氈濾料在實際工程中的應用案例

案例一:某鋼鐵廠，轉爐二次煙氣除塵，煙氣量79萬 m3/h，含塵質量濃度 30 g/m3，煙氣溫度＜120℃。項目配備潔華控股股份有限公司生產的LCM940-2x7型除塵器，濾料選用550 g/m2的聚酯纖維針刺氈，過濾面積1.22萬m2，設計排放質量濃度40 mmg/m3。2004年投產使用，經當地環境監測中心測試，排放質量濃度為29.9 mmg/m3。

案例二:某水泥廠，窯尾煙氣治理，煙氣量95萬m3/h，含塵質量濃度80 g/m3，煙氣溫度150～200℃。項目配備潔華控股股份有限公司生產的LCMG615-2x14型除塵器，濾料選用經過耐酸疏水表面處理(RH處理)的500 g/m2的聚酰亞胺針刺氈，過濾面積 17 218 m2，設計排放質量濃度30 mmg/m3。2007年投產使用，經當地環境監測中心測試，排放質量濃度為8.67 mmg/m3。

案例三:某燃煤發電廠鍋爐尾氣處理，原使用電除塵器，因排放質量濃度達不到國家排放標準之要求，決定將其改為袋式除塵器。潔華控股股份有限公司承擔了全部改造工程。除塵器選用JGD-6270型電改袋除塵器，煙氣量34.5萬m3/h，含塵質量濃度800 g/m3，煙氣溫度＜180℃。濾料選用經防水防油處理的570 g/m2的聚苯硫醚針刺氈，過濾面積6 270 m2，設計排放質量濃度40 mmg/m3。2006年改造完成并投產使用，4年來運行穩定、除塵效果好，排放濃度達到了設計要求。

5 結語

隨著社會的發展和科技的不斷進步，人們對濾料的性能提出了更高的要求，如要求阻力低、過濾風速高和耐受溫度高。國內外開發的觸媒涂層、納米材料、光催化等新技術和新材料的應用，使濾料具有除塵與廢氣凈化的雙重功能，從而使袋式除塵器在有害、有毒廢氣凈化領域的應用范圍得到了更大的拓展，針刺氈濾料的使用量和對其性能的要求也隨之提高。

Needle-punched filter media and its application

Sun Zhiju1，Wang Beiping2and Zhang Jinhua1
(1.Zhejiang Yubang Filter Technology Co.，Ltd.; 2.Jiehua Holdings Co.，Ltd.)

The property of bag-house duster is determined by filter media character to a great extent.The filtration mechanism and good filtration performance and surface treatment method of needle-punched filter media were introduced.It is demonstrated that which key factors should be considered on selection of filter media and the application example in practice engineering were listed.

needle-punched filter media，bag-house duster，application

TS176.5

B

1004－7093(2010)09－0041－04

2010－08－02

孫志鉅，男，1967年生，總經理。多年來從事紡織和濾料方面的研發和生產工作。