孫熙：袋式除塵濾料及應(yīng)用

　　11月23日，由中國水泥網(wǎng)主辦、北京金隅股份有限公司特別主辦、江蘇科行環(huán)保集團(tuán)特別協(xié)辦的“2013第六屆中國水泥環(huán)保大會”在北京市江西大酒店拉開帷幕。本次會議以“為祖國的藍(lán)天白云，構(gòu)筑水泥工業(yè)環(huán)保系統(tǒng)”為主題。東北大學(xué)濾料檢測中心主任、教授、博導(dǎo)孫熙做了以《袋式除塵濾料及應(yīng)用》為主題的報告。介紹了袋除塵技術(shù)對霧霾治理的重要性、濾袋的質(zhì)量控制、和目前幾種纖維了材料。

　　今天出現(xiàn)在中國的霧霾天氣，在18世紀(jì)初的英國也爆發(fā)過，英國借助工業(yè)革命迅速發(fā)展，但煤炭的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致了英國歷史上最為嚴(yán)重的大氣污染時期，20世紀(jì)初的倫敦是一座黑色的工業(yè)之都，輝煌卻又灰蒙蒙，由煤炭支撐的工業(yè)革命讓倫敦城內(nèi)遍布工廠，煤煙排放量急劇增加。煙塵與霧混合變成黃黑色，經(jīng)常在城市上空籠罩，多天不散，倫敦也被稱為“霧都”，倫敦市民也對毒霧產(chǎn)生了反應(yīng)，許多人感到呼吸困難、眼睛刺痛，發(fā)生哮喘、咳嗽等呼吸道癥狀的病人明顯增多。據(jù)統(tǒng)計，倫敦地區(qū)在煙霧期間共有4703人死亡，與以往同期相比，多出3000至4000人。在此后兩個月內(nèi)，又有近8000人死于呼吸系統(tǒng)疾病，據(jù)稱當(dāng)時全倫敦的公墓和棺材都被用完。這場悲劇終于使英國人痛下決心整治環(huán)境。從1956年開始英國頒布實(shí)施了一系列政策法令，痛下決心治理空氣污染。上世紀(jì)80年代開始，倫敦的霧天從19世紀(jì)末期每年90天左右減少至不到10天，如今只有偶爾在冬季或初春的早晨才能看到一層薄薄的白色霧靄。從滾滾毒霧到藍(lán)天白云，倫敦經(jīng)歷了血的教訓(xùn)，半個多世紀(jì)的鐵腕治污，為后世留下了寶貴經(jīng)驗(yàn)?！跋任廴竞笾卫怼钡睦下凡荒茉俦恢貜?fù)。

　　霧霾天氣主要由工業(yè)排放產(chǎn)生，所以控制工業(yè)煙塵排放是治理霧霾天氣的最主要手段，在控制工業(yè)煙塵排放當(dāng)面目前最有效的技術(shù)手段就是袋式除塵技術(shù)。

　　一、袋式除塵是控制工業(yè)煙塵PM2.5的主力軍

　　多種資料表明：工業(yè)煙塵顆粒物排放占大氣污染物總量的60-70%，其余為汽車尾氣，占20-25%，揚(yáng)塵10%左右。我國年排放工業(yè)顆粒800多萬噸，除污染排放很少的西藏地區(qū)除外，每平方公里約為1噸，包括菲達(dá)在內(nèi)的多單位測試表明：工業(yè)排放煙塵中PM2.5占90%。

　　上世紀(jì)80年代發(fā)達(dá)國家也受到粉塵顆粒的困擾，隨后澳大利亞，美國等國家相繼提高了粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)，排放控制達(dá)到30mg/m³，電廠、水泥廠等相繼由電除塵改為袋除塵。由于電除塵排放未能達(dá)標(biāo)所以在電除塵后面又加袋除塵。同時現(xiàn)在開始推廣的水泥窯協(xié)同處置廢棄物，由于垃圾的成分復(fù)雜，燃燒后有害物質(zhì)多所以垃圾焚燒必須采用袋除塵，表明袋除塵可以對二噁英這類高危微細(xì)粒子有效撲集。針刺濾料撲集效率99.955%以上，即入口10g/m³,出口5mg/m³。

　　日前，世界上對微細(xì)粒子凈化最有效，最可靠的工業(yè)技術(shù)是過濾技術(shù)，燒傷病房、手術(shù)室、制藥廠等要求無菌的場所均采用過濾凈化，0.13μ超大型集成電路需要超潔凈車間，0.3μ粒子小于10粒/升，采用的亦是過濾技術(shù)。所以在控制工業(yè)煙塵方面袋式除塵技術(shù)必是首選的除塵技術(shù)。

　　目前濾料對微細(xì)顆粒物捕集效率

　　袋除塵凈化PM2.5及更小粒子關(guān)鍵在于研究如何進(jìn)一步提高對微細(xì)粒子捕集的效率，解決效率與阻力的匹配問題。

　　二、袋除塵濾料與質(zhì)量控制

　　袋式除塵在技術(shù)上影響收塵的因素主要有：濾料質(zhì)量、清灰效率、氣流結(jié)構(gòu)，袋式除塵在應(yīng)用上影響收塵有兩點(diǎn)，一是破袋，另一個是高阻，從這幾個方面可以看出濾料在袋式除塵技術(shù)中起著非常重要的作用。要想達(dá)到好的除塵效果濾料的質(zhì)量是關(guān)鍵，所以要求濾料的技術(shù)含量要高，要達(dá)到高效、低阻、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，產(chǎn)品質(zhì)量要好，性能穩(wěn)定，不同批次之間，同批次不同部位之間性能要均一。質(zhì)量優(yōu)良的濾料應(yīng)該由良好的材料、先進(jìn)的裝備、合理的技術(shù)與工藝 、優(yōu)良的后處理技術(shù)與工藝，、完善的質(zhì)量管理體系形成的，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國標(biāo)要求的產(chǎn)品。隨著濾料制造技術(shù)快速發(fā)展，國內(nèi)由一開始的織造濾料、非織造濾料，到復(fù)合濾料、覆膜濾料、到目前應(yīng)用最多的纖維濾料，使我國的袋除塵技術(shù)得到了大力的推廣和應(yīng)用，但由于粉塵物化性質(zhì)的復(fù)雜性，和高溫含塵氣體的影響濾料還應(yīng)解決在不同環(huán)境下長期應(yīng)用的高效、低阻、經(jīng)濟(jì)的問題和解決PM2.5 微細(xì)顆粒的撲集及煙氣溫度在280℃以上凈化問題。

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　　三、幾種常見的纖維濾料

　　1、芳香族聚酰胺纖維

　　芳香族聚酰胺纖維是一種由芳香族聚酰胺大分子構(gòu)成的纖維，其中酰胺鍵至少有85%直接附在兩個芳基環(huán)上，按聚合物主鏈的差異分為對位型和間位型，除塵濾料大都采用間位型芳香族聚酰胺。

　　芳綸纖維在177～200℃的操作溫度下，其時間可達(dá)20000h而仍維持90%左右的強(qiáng)度。

　　可在204℃之高溫下連續(xù)操作(瞬間溫度240℃)。在204℃的連續(xù)操作溫度下收縮率小于1%，在285℃時(靠近玻璃化溫度Tg)收縮率仍小于2.5%。

　　有很好的阻燃性，在空氣中不延燃。耐大多數(shù)酸的腐蝕，對漂白劑、還原劑、有機(jī)溶劑等的穩(wěn)定性也良好。有很好的抗輻射性，尺寸穩(wěn)定性也好。

　　2、聚苯硫醚纖維

　　聚苯硫醚纖維（PPS）呈淡黃色。聚苯硫醚纖維的主要特點(diǎn)是耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)異，僅次于聚四氟乙烯纖維，對各種有機(jī)溶劑也很穩(wěn)定；耐熱性好，可在190℃的溫度下長期使用；阻燃性優(yōu)良，在空氣中不會燃燒。此種纖維也有良好的紡紗和織造加工性能。

　　聚苯硫醚纖維濾料主要用于高溫?zé)煔?、腐蝕性介質(zhì)、化學(xué)藥品和油劑溶劑的過濾，可長期暴露于酸性介質(zhì)之中。聚苯硫醚纖維還可用作高溫和腐蝕性環(huán)境中使用的縫紉線。

　　PPS纖維強(qiáng)度保持率與時間的關(guān)系

　　空氣中含有21%的氧，在常溫下，對很多纖維體的氧化反應(yīng)十分微弱，幾乎無破壞作用，但在高溫狀態(tài)，對某些纖維的氧化分解作用急速加劇，而遭受破壞。聚苯硫醚(PPS)就是屬于在高溫條件下易氧化的纖維。因?yàn)镻PS容易氧化，所以要確保PPS濾料的使用壽命不低于24個月，就應(yīng)當(dāng)使之在煙氣溫度不超過150℃、含氧量不超過8%、含NO₂不超過15mg/Nm³的條件下使用。如溫度有波動，要控制達(dá)到170℃的溫度每次不超過1h，每年累計不得超過400h；達(dá)到190℃的溫度每次不超過10min，每年累計不得超過50h。

　　3、P84纖維

　　P84纖維在300℃下100h，強(qiáng)度保持率為50%，伸長率降低5%～10%；在275℃下尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良，在250℃熱空氣中10min，收縮率<1%，分解時只放出非常少的有害氣體；在-195～260℃工況下可長期使用。P84纖維絕緣性、絕熱性、隔音性良好。

　　P84纖維耐氧化性優(yōu)于PPS纖維

　　4、聚四氟乙烯纖維

　　聚四氟乙烯纖維具有獨(dú)特的綜合性能，以及非常優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。能耐氫氟酸、王水、發(fā)煙硫酸、濃堿、過氧化氫等強(qiáng)腐蝕性試劑的作用，是迄今為止最耐腐蝕的“纖維之王”。同時又具有良好的耐氣候性，在室外暴露15年，其機(jī)械性能不發(fā)生明顯的變化 。

　　原纖維一般為茶褐色，高溫處理后為銀灰色，王水處理后為白色。白色絲的電絕緣性好，電阻率為1017Ω·cm，褐色絲差一些。聚四氟乙烯纖維無任何毒性，但在200℃以上使用時，可能有氟化氫釋放出來，因而應(yīng)該采取必要的勞動保護(hù)措施 。

　　使用溫度的范圍為-180～260℃。聚四氟乙烯纖維是最難燃燒的有機(jī)纖維之一，還具有良好的電氣絕緣性能和抗輻射性能，摩擦系數(shù)在現(xiàn)有的合成纖維中最小(0.01～0.06)，而且在廣泛的溫度和載荷范圍內(nèi)保持不變。

　　四、濾料質(zhì)量檢測與安裝更換

　　對于濾料的質(zhì)量檢測，出現(xiàn)問題當(dāng)然還是需要送到專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，但是作為用戶在平時使用的時候，從買來到使用時刻都要對濾料進(jìn)行觀察，對產(chǎn)品質(zhì)量要有一個正確的評價，使用數(shù)據(jù)要存檔，一旦出現(xiàn)問題作為將來仲裁的依據(jù)，運(yùn)行過程要對濾料的壽命進(jìn)行監(jiān)控，對濾袋失效的原因要分析，是因?yàn)闉V料質(zhì)量出現(xiàn)的問題還是運(yùn)行操作上導(dǎo)致濾袋失效。

　　濾袋安裝及更換時要防止灰塵進(jìn)入濾袋；徹底清掃除塵器頂蓋，徹底清掃凈氣室，要一塵不染。工作及操作人員衣服，鞋，工具都要一塵不染。只要灰塵留在凈氣室，就有隱患。袋口與花板氣密必須保證。換袋時必須嚴(yán)格防止灰塵掉落到其他濾袋內(nèi)及凈氣室。

　　生產(chǎn)運(yùn)行是要了解和掌握濾料即時狀態(tài)，性能，預(yù)測濾料壽命，做好濾料更換各項(xiàng)準(zhǔn)備，包括檢修計劃，濾料預(yù)購，防止濾料破損，排放超標(biāo)，臨時停機(jī)。