除塵濾袋縫制針孔的防漏工藝

黃偉琪 梁 燕 嚴 爍 楊 東 周冠辰

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隨著國家經濟發展模式的轉變，人與自然和諧共生的理念逐漸深入人心。節能環保已成為行業發展的大趨勢，目前環保行業的研究熱點聚焦在顆粒物超低排放領域。其中，鋼鐵行業的主流除塵設備是袋式除塵器，其“心臟”——濾袋技術的創新和工藝改進對于鋼鐵行業除塵節能減排具有重要的現實意義[1-2]。

袋式除塵器工作時，由于濾袋縫合處存在針孔縫隙，在長期反復的過濾和清灰過程中，粉塵有從濾袋針孔縫隙滲入甚至穿透的風險。研究表明，粒徑大于0.3 μm的細小粉塵都可以被濾袋除塵器捕集，除塵效率超過99%[3-4]。劉興成等[5]針對袋式除塵器超低排放及PM2.5細顆粒物的捕集控制問題，選用分別經縫制、熱熔兩種制袋工藝制作的濾袋進行試驗，同時研究不同袋身接縫方法與袋式除塵器濾袋PM2.5過濾效率之間的關系，試驗結果表明，與熱熔濾袋相比，造成縫制濾袋對PM2.5過濾效率低的主要原因是針孔縫隙。因此，為了滿足日趨嚴格的環保要求，減少粉塵排放超標的風險，有必要對縫制濾袋的針孔進行防漏處理。

涂膠和貼膠帶是目前濾袋行業采取的主流防漏工藝，如圖1和圖2所示。有研究表明，采用密封膠可封堵縫制濾袋的針孔，避免粉塵從針孔縫隙處穿透濾料，從而實現粉塵的高效超低排放[6]。除此以外，市場上也存在采用貼聚四氟乙烯(PTFE)膠帶進行縫制濾袋針孔的封堵。PTFE是一種耐溫性極佳、化學性能穩定的材料，但其膠帶產品的黏合力主要依靠PTFE膠帶與基材之間的膠黏劑，而這種膠黏劑一般是較易于熱熔的聚氨酯(PU)材料，在高溫、酸堿性煙氣腐蝕的情況下，存在PU失效導致PTFE膠帶脫落的風險。而一旦PTFE膠帶發生整體脫落，粉塵從針孔處泄漏的風險將大大增加。

圖1 濾料針眼涂膠封堵工藝簡圖

圖2 濾料針眼貼膠帶封堵工藝簡圖

本文對比了行業內常用的涂膠和貼膠帶兩種濾袋防漏制作工藝的優劣，為濾袋防漏制作工藝提供技術參考，為合理選擇袋式除塵器濾料封堵形式提供一定的依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

測試中所需的材料如表1所示，所用儀器如表2所示。

表1 試驗材料及來源

表2 試驗儀器及來源

1.2 試驗方法

1.2.1 濾料耐溫、耐酸性、耐堿性試驗

熱電、金屬冶煉、水泥生產、垃圾焚燒等工業排放的煙氣溫度高，且含有酸性、堿性氣體。因此針對不同的工況條件，合理選用纖維袋式除塵器至關重要。GB/T 6719—2009《袋式除塵器技術要求》規定了濾料耐溫、耐腐蝕性檢測的方法。參考該標準，本文對袋式除塵器防漏處理的濾料進行相關測試，為便于標記，將AB速干膠、溧陽706膠、PU膠條以及PTFE膠條分別編號為1#膠、2#膠、3#膠以及4#膠。

1.2.2 處理條件

由于膠水存在固化時間問題，因此液態膠采用涂膠工藝，膠帶采用熱敷工藝，分別觀察溫度與固化時間的關系。

耐酸性能處理條件如下：質量分數為60%的H2SO4溶液，80 ℃水浴加熱放置24 h；耐堿性能處理條件如下：質量分數為40%的NaOH溶液，常溫放置48 h。

2 結果與討論

2.1 固化溫度

不同溫度下1#膠與2#膠的固化時間試驗結果如表3所示。由表3可知，1#膠在室溫(25 ℃)下可在300 s內實現固化，相比較而言，2#膠在室溫(25 ℃)條件下固化時間較長。烘箱溫度65 ℃條件下，1#膠表面固化時間為180～240 s，2#膠在900 s時仍呈液體狀態。該結果表明升高固化溫度，有助于提升1#膠的固化效率，但對2#膠效果不顯著。

表3 不同溫度下1#膠與2#膠固化試驗結果

將1#膠涂抹在聚苯硫醚(PPS)/PTFE纖維混紡濾料的縫線針眼上加熱固化，測試不同溫度下1#膠的固化時間，結果如圖3所示。試驗表明，1#膠固化時間與固化溫度呈正相關，即升高固化溫度有利于加速固化。當固化溫度為200 ℃時，1#膠表面固化時間為30～50 s。結合實際濾料生產的需要，該固化速度初步符合生產實驗。

圖3 不同溫度下1#膠的固化時間試驗結果

2.2 耐熱性試驗

在210 ℃、48 h的烘干條件下，試驗用膠與膠條的受熱質量損失情況如圖4所示。在試驗條件下，4#膠PTFE熱熔膠條的受熱質量損失率最小，耐溫性較為優異。測試中所用膠與膠條的受熱質量損失率從大到小依次為4#膠、1#膠、2#膠、3#膠。經耐溫測試后，3#膠出現變硬、變脆以及發黃的現象，說明3#膠不適用于高溫工況條件。高溫工況條件下，其他3種膠處理的濾袋不會出現因膠黏劑脫落或揮發而造成針眼密封失效，影響過濾效率。

圖4 試驗用膠與膠條的受熱質量損失情況

2.3 耐濃酸性、耐堿性試驗

試驗用4種膠與膠條的耐濃酸性、耐堿性測試結果如表4所示。試驗結果表明2#膠、3#膠及4#膠的耐濃酸性不如1#膠。1#膠、2#膠、3#膠以及4#膠均表現出良好的耐堿性。

表4 試驗用4種膠與膠條的耐濃酸性、耐堿性測試結果

2.4 耐稀酸性測試

試驗用4種膠與膠條的耐稀酸性測試結果如表5和圖5所示，由試驗結果可知，經過質量分數為30%和20%的稀硫酸處理，1#膠、2#膠以及4#膠都沒有脫落及破損；3#膠發生脫落，露出針眼。經過質量分數為10%稀硫酸處理，4種膠都沒有脫落或破損。

圖5 4種膠與膠條經稀硫酸處理后的形貌

表5 試驗用4種膠與膠條耐稀酸性測試結果

綜上所述，1#膠、2#膠以及4#膠的耐酸性為30%稀硫酸；3#膠的耐酸性為10%稀硫酸。因此，考慮到工況條件，在非酸性及低酸性環境中，4種膠處理的濾袋都不會出現因膠劑黏脫落或揮發造成針眼密封失效，進而影響過濾效率的問題。

3 結語

試驗表明，與貼膠帶工藝相比，涂膠工藝具有更好的耐熱性能、耐酸堿性能，但涂膠工藝對于設備及連續化生產條件的要求較高。因此，在濾料生產過程中應綜合考慮實際工藝條件，建議優先采用涂膠的封堵方式對濾袋針孔進行密封處理。