袋式除塵器用PTFE復合濾料在鋼鐵行業的應用探討

曹新秀

摘 要：鋼鐵行業是大氣污染的“貢獻大戶”，其產生的高溫煙氣中含有大量的腐蝕性成分，嚴重影響袋式除塵器濾料的使用壽命。PTFE纖維具有耐腐蝕、耐高溫但價格高等特點，對袋式除塵器用PTFE復合濾料性能的試驗進行研究，能夠在提高濾料的實際使用質量的前提下有效確保應用經濟性。本文通過對P/G復合濾料過濾性能的試驗進行研究，結合使用三年后P/G復合濾料的檢測數據，為鋼鐵行業袋式除塵器濾料的選用提供參考。

關鍵詞：鋼鐵行業；袋式除塵器；P/G復合濾料；性能試驗；應用

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

1 前言

隨著時代的發展，人們生活水平不斷提高的同時對環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用。袋式除塵器是一種用于處理氣體中固態污染物的環保裝置，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，其應用性能直接決定了袋式除塵器的使用質量。濾料的失效形式有：高溫失效、腐蝕性失效、機械損傷失效等。

2 鋼鐵行業LJS燒結煙氣多組分脫除工藝介紹

LJS燒結煙氣多組分脫除工藝是在總結火電廠大型機組煙氣循環流化床干法脫硫工藝成功應用的基礎上，針對鋼鐵燒結機的工況特點，創新開發出的燒結機煙氣循環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入，與加入的吸收劑（消石灰）、循環灰及水發生反應，從而除去煙氣中的SOx、HCl、HF、CO2等酸性氣體及污染物。經過脫硫塔反應后的煙氣進入布袋除塵器時，由于含有大量的未反應的消石灰顆粒吸附在濾袋表面，形成一定厚度的粉塵層，相當于固定床反應器，煙氣通過時可以繼續進行脫硫反應，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燒結煙氣多組分脫除工藝專用袋式除塵器介紹

LJS燒結煙氣多組分脫除工藝專用袋式除塵器是保證各項污染物達標排放，特別是粉塵低排放濃度的關鍵設備之一。濾袋的使用壽命也直接影響整套系統裝置的經濟、高效、穩定運行。經過潛心研究與開發，某鋼鐵廠一臺330m2燒結機采用LJS燒結煙氣多組分脫除工藝，其袋式除塵器運行情況良好，至目前為止濾袋壽命已達3年，且經專業機構檢測濾袋各項性能均保持良好。詳見如下袋式除塵器技術參數：

處理風量：100萬m3/h

過濾風速：～1m/min

總濾袋數：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

4.1 抗腐蝕性能的試驗

在進行抗腐性能試驗的過程中采用的方法為加速試驗法。首先，將袋式除塵器中的P/G復合濾料取出，并將其分為三組，分別對這三組P/G復合濾料的厚度、透氣程度、延伸性以及強度進行測量。其次，將以上三組P/G復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小時之后將濾料取出。并將P/G復合濾料表面的液體洗凈，將其放在通風地區進行風干，并對P/G復合濾料的厚度、透氣程度、延伸性以及強度進行測量。最后，將風干后的P/G復合濾料放在保溫箱中，并將保溫箱中的溫度以2℃/min的速度進行升高，溫度升高至190℃時停止加溫。分別在放置24小時、72小時以及100小時后取出濾料，并對其進行性能測量。根據實驗結果能夠發現，P/G復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 過濾性能的試驗

在進行過濾試驗的過程中，過濾設備的組成結構主要包括進氣口、靜壓環以及采樣口等。首先，將需要檢測的濾料安置在檢測設備中，將檢測設備中通入適量的氣體，并對試驗過程中的過濾速度、壓力損失以及過濾分級效率進行研究。其次，在試驗過程中分別將過濾速度調節為1m/min、2 m/min以及3 m/min，并對每種速度中的過濾情況進行記錄。試驗結果表明，在過濾速度為1 m/min時，P/G復合濾料能夠對1.5微米以上的顆粒進行有效過濾，過濾的效率為99%以上，并且能夠對顆粒進行有效分級。當過濾速度在2 m/min時，能夠對1.0微米以上的顆粒進行有效過濾。由此可以看出，過濾的速度越低，過濾顆粒的直徑就越大，最終的分級效率也就越高[1]。

4.3 濾料清灰周期的試驗

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

5 使用3年后的濾袋各項性能檢測

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

（2）氧化裂化判斷。1）濾氈強力。使用3年后，濾袋各部的強力仍保持較高的水平，經向強力在1050N以上，緯向強力在1200N以上。參照國標中關于新濾氈的強力要求（經向≥900N；緯向≥1200N），使用3年后仍能滿足。表明濾氈基本沒有發生氧化劣化或者說明氧化劣化的程度很輕。

2）顯微鏡觀察。通過顯微鏡對濾氈樣品的觀察，沒有發現纖維開裂、分叉、表面起泡等劣化現象。因此判斷此濾袋沒有發生氧化劣化或者劣化的程度很輕。

3）紅外分析。對比使用后樣品和未使用的纖維的紅外圖譜，發現在1155cm-1的位置出現了較弱的氧化峰。據此判斷濾氈發生了輕微的氧化劣化。

6 結論

綜上所述，本文通過對袋式除塵器用P/G復合濾料的性能試驗以及實際應用研究發現：在保證各項污染物低排放的前提下，LJS燒結煙氣多組分脫除工藝專用袋式除塵器設計可以實現超低排放和濾袋長壽命，徹底打破了鋼鐵行業布袋除塵器濾袋壽命短的技術瓶頸，對燒結煙氣凈化系統的高效經濟運行起到重要作用。

參考文獻：

[1]陸勤偉，徐輝，周冠辰，劉江峰.負載催化劑活性液的P84/PTFE復合濾料的性能[J/OL].河南工程學院學報（自然科學版），2017（04）：22-24.

[2]于賓，曾月寧，趙曉明，漆東岳.PAN預氧化纖維針刺復合濾料制備與性能研究[J].化工新型材料，2017，45（10）：106-108.

[3]薛帆帆.耐高溫復合濾料的結構分析和過濾性能理論探討[D].青島大學，2016.