介紹了水泥行業(yè)的爐窯等高溫?zé)煔獬龎m工況對(duì)濾料技術(shù)要求，分析了聚四氟乙烯微孔薄膜與各種針刺氈復(fù)合濾料性能特點(diǎn)。指出聚四氟乙烯微孔薄膜復(fù)合濾料能夠滿(mǎn)足在水泥行業(yè)等高溫腐蝕性煙氣除塵工程的使用要求，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

　　我國(guó)水泥產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，連續(xù)22年產(chǎn)量居全球第一，技術(shù)不斷進(jìn)步，廣泛采用新型干法水泥窯技術(shù)，為節(jié)能減排所作的貢獻(xiàn)受到社會(huì)贊譽(yù)。以2007年為例，全國(guó)關(guān)停立窯生產(chǎn)企業(yè)520家，淘汰立窯水泥熟料與上年相比增長(zhǎng)17%，粉塵污染物排放量得到一定程度抑制。日產(chǎn)能4000，5000，10000t規(guī)模的生產(chǎn)線，全線采用袋式除塵器已不鮮見(jiàn)，處理風(fēng)量為幾十萬(wàn)m3/h到數(shù)百萬(wàn)m3/h的袋式除塵器在水泥生產(chǎn)企業(yè)已不稀罕，特別是窯尾高溫?zé)煔庖惨巡捎么�式除塵器，發(fā)展勢(shì)頭令人鼓舞。

　　但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活質(zhì)量期望值的提高，《國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》、水泥行業(yè)“十二五”規(guī)劃出臺(tái)及新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095—2012)實(shí)施，對(duì)水泥行業(yè)的除塵要求愈來(lái)愈高，從宏觀層面看，水泥行業(yè)的節(jié)能減排任務(wù)依然十分艱巨。

1、水泥行業(yè)除塵的濾料技術(shù)

　　水泥工藝的含塵氣體參數(shù)差異較大，其中窯尾排放的煙氣由于高溫以及含塵濃度、粉塵粒徑、含濕量以至于風(fēng)量有較大的變化波動(dòng)范圍，還含有SOx、NOx等有害腐蝕性氣體。因此用于窯尾的袋式除塵器濾料的選用要充分考慮到耐溫耐濕、耐腐蝕、抗氧化、耐水解等綜合性能，要從粉塵和氣相污染物的排放限值，一次投資和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用，使用壽命的比較加以確定，在這一方面已有不少工程技術(shù)人員作過(guò)研究，并積累了不少頗為有益的經(jīng)驗(yàn)。

　　由于我國(guó)水泥生產(chǎn)規(guī)模龐大，對(duì)濾料的需求量十分可觀。例如5000t/d熟料生產(chǎn)線的窯尾處理風(fēng)量約100萬(wàn)m3/h，10000t/d的窯尾處理風(fēng)量則達(dá)約200萬(wàn)m3/h，所用濾袋的一次投資和經(jīng)常費(fèi)用不能小視，從全國(guó)規(guī)�？紤]，濾料有其使用合理、可靠、經(jīng)濟(jì)性的意義不言而喻。

　　1.1、玻璃纖維濾料

　　水泥煙氣除塵用玻璃纖維濾料已有較長(zhǎng)歷史。這是由玻璃纖維的性能和國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定的。玻璃纖維有諸多優(yōu)良性能，主要是抗拉強(qiáng)度較高、耐高溫、耐腐蝕、幾何尺寸穩(wěn)定、表面光滑、價(jià)格相對(duì)便宜。其缺點(diǎn)是抗折性能差，這是玻纖用于濾料的一個(gè)致命性缺點(diǎn)。

　　1.2、聚四氟乙烯纖維

　　聚四氟乙烯(PTFE)由于優(yōu)異性能，得到廣泛應(yīng)用�？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，PTFE的使用水平一定程度上反映了該國(guó)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度。

　　PTFE的主要優(yōu)異性能有：良好的耐溫性能(正常使用溫度為-250～260℃，瞬時(shí)可承受290℃高溫)和耐濕性能，極其穩(wěn)定的化學(xué)物理性能，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、油脂、酮、醚等侵蝕，能耐王水腐蝕，被譽(yù)為“塑料之王”;物理力學(xué)性能好，靜摩擦系數(shù)在塑料中為最小，自潤(rùn)滑性能優(yōu)良;不吸水，不被水解;對(duì)氧作用的極其穩(wěn)定性，即抗氧化能力極強(qiáng);阻燃性好，極限氧指數(shù)(LOI)高達(dá)95%以上。

　　1.3、聚苯硫醚(PPS)

　　PPS有良好的性能，化學(xué)物理穩(wěn)定性好，能耐酸堿腐蝕，與其他高性能濾材相比，價(jià)格不是很高。其一個(gè)主要缺點(diǎn)是抗氧化能力較差，使用壽命受到人們的質(zhì)疑。

　　1.4、聚酰亞胺(P84)

　　P84的性能優(yōu)良，是一種公認(rèn)的高性能濾料，但是其耐水解能力較差，此外價(jià)格昂貴。在工程使用上受到一定的限制。

　　國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的P84、PPS、PTFE和玻璃纖維等的性能各有特點(diǎn)，但是綜合看，PTFE的優(yōu)點(diǎn)更突出。例如正常使用溫度，PTFE明顯高，抗酸堿腐蝕性能明顯要好。水泥行業(yè)窯尾等高溫?zé)煔獬龎m目前采用PPS濾料居多，但是其對(duì)氧化劑(例如O2)敏感，抗氧化性能還不夠。而P84則耐水解能力較低。濾料的抗氧化和耐水解在工程實(shí)際使用有十分重要的意義�？寡趸�是濾料介質(zhì)對(duì)因受氧元素作用可能發(fā)生的氧化可承受能力。對(duì)PPS，在氧過(guò)量的煙氣中，如有大量的氧存在，其能夠攻擊PPS分子中的硫(S)鍵，并與之結(jié)合生成硫氧化物(SOx)，使PPS纖維顏色變深變脆，強(qiáng)度降低。因此，在有較多氧的氣氛中，PPS濾料的使用要謹(jǐn)慎。

　　以聚縮型聚合體加工成的合成纖維不耐水解，在水泥行業(yè)，特別是機(jī)窯頭尾、烘干裝置的尾氣等，如用P84等就有可能出現(xiàn)水解。所用的濾料不僅要能耐高溫、腐蝕，又要能耐水解或抗氧化，或同時(shí)具備。

2、復(fù)合濾料的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

　　PTFE有塑料之王的美稱(chēng)，其性能之優(yōu)異已為工程技術(shù)界共識(shí)，在燃煤電站鍋爐、垃圾焚燒、水泥行業(yè)機(jī)窯的煙塵除塵已得到成功應(yīng)用，但是相對(duì)于玻璃纖維價(jià)格較高。玻璃纖維也具有相當(dāng)優(yōu)良的性能，這2種纖維的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性向我們提出了這樣的思路：能否將這2種纖維復(fù)合，以盡可能提高其性?xún)r(jià)比。國(guó)外公司已有此種復(fù)合濾料的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家也進(jìn)行了研發(fā)，并已成功研發(fā)這種具有高性能的復(fù)合纖維，而且性?xún)r(jià)比與國(guó)外公司產(chǎn)品相比明顯高。

　　2.1、PTFE/玻纖復(fù)合濾料

　　其優(yōu)點(diǎn)：

　　①PTFE纖維的使用溫度高，長(zhǎng)期使用為260℃，瞬時(shí)能承受280～290℃的高溫，與玻璃纖維的使用溫度大致匹配，即兩者的耐高溫性能同時(shí)相得益彰;

　�、赑TFE纖維的橫斷面呈近似六邊形，比表面積增加，較圓形斷面的纖維表面積增加近60%，即此種纖維表面捕集灰塵微粒的效應(yīng)強(qiáng)，可充分提高除塵效率，而玻璃纖維的斷面為圓形，此2種纖維的復(fù)合可避免玻纖圓形斷面的相對(duì)弊端;

　�、跴TFE纖維由于其橫斷面為近似六邊形，且表面不像玻纖那樣光滑，有較好的抱合纏繞力。玻纖表現(xiàn)相對(duì)光滑和圓形橫斷面所帶來(lái)的抱合粘合力較差的缺點(diǎn)得以彌補(bǔ)。當(dāng)然這還要由特定的工藝條件保障。玻璃纖維表面還需經(jīng)必要的改性處理;

　　④PTFE長(zhǎng)纖維與玻纖復(fù)合可以機(jī)織成布，也可以采用一定的工藝過(guò)程切斷成短纖維，經(jīng)開(kāi)松、梳理、針刺等多道工藝成氈，最后加工成濾袋�？p紉用線為PTFE縫紉線。

　　2.2、PTFE微孔薄膜覆膜濾料

　　PTFE微孔薄膜是一種具有很多微孔，且孔徑可達(dá)亞微米至幾微米的、且較均勻的一種高分子膜。從電鏡掃描(SEM)照片(見(jiàn)圖1)可以看出，這種膜是由縱橫交錯(cuò)的纖維構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)膜，具有PTFE固有的一切優(yōu)異特性。

圖1 PTFE微孔薄膜電鏡照片

　　膜分離技術(shù)是一種新型的分離技術(shù)，其應(yīng)用十分廣泛。膜分離技術(shù)既可用于氣相成分分離，也可用于氣固兩相分離，除塵是氣固兩相分離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

　　作為過(guò)濾介質(zhì)，PTFE薄膜必須滿(mǎn)足的基本條件是具有多孔性，即有足夠大的空隙率，從而能憑借篩分、攔截、擴(kuò)散和慣性碰撞、以至靜電效應(yīng)等多種捕集機(jī)理實(shí)現(xiàn)氣固分離。分離效率與微孔薄膜的幾何結(jié)構(gòu)、孔徑、固相微粒物性參數(shù)、氣相物性參數(shù)和流動(dòng)特性參數(shù)(包括雷諾數(shù)Re)等多種因素有關(guān)，這一方面已有許多經(jīng)實(shí)際使用效果驗(yàn)證的研究成果發(fā)表。

　　覆膜濾料能實(shí)現(xiàn)表面過(guò)濾，代替未覆膜濾料的深層過(guò)濾(見(jiàn)圖2)，從而使除塵效率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，而濾料的阻力可降低15%～25%，是一種當(dāng)之無(wú)愧的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，深層過(guò)濾濾料的運(yùn)行阻力隨使用時(shí)間而增加，覆膜濾料的運(yùn)行阻力經(jīng)不長(zhǎng)時(shí)間即保持定長(zhǎng)，盡管初期短時(shí)間其阻力略高于未覆膜濾料(見(jiàn)圖3)，此外覆膜濾料因清灰容易，剝離率高，可降低清灰脈沖頻率，延長(zhǎng)脈沖周期，可節(jié)省脈沖氣用量。此外，脈沖閥是以脈沖累計(jì)使用次數(shù)為其壽命的判斷依據(jù)，脈沖周期的延長(zhǎng)即表明增長(zhǎng)了脈沖閥壽命，增加了除塵器的運(yùn)行可靠性。以上的分析說(shuō)明，覆膜濾料從另一角度節(jié)省袋式除塵器所需的資源和能源，延長(zhǎng)了濾袋壽命，提高了設(shè)備可靠性。

圖2 表面過(guò)濾和深層過(guò)濾示意圖

圖3 覆膜與未覆膜濾料的運(yùn)行阻力示意圖

3、結(jié)束語(yǔ)

　　(1)PTFE有極好的耐酸堿腐蝕、耐高溫、耐高濕、耐水解和抗氧化的優(yōu)異性能，水泥行業(yè)爐窯和電站燃煤鍋爐、垃圾焚燒等的煙氣除塵領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　(2)復(fù)合濾料綜合具有單一濾料的優(yōu)點(diǎn)，PTFE/玻纖復(fù)合濾料具有一定的優(yōu)勢(shì)。

　　(3)袋式除塵器是控制粉塵的重要設(shè)備，濾料是其核心技術(shù)，選用時(shí)，要綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，對(duì)特殊氛圍、工況苛刻的煙氣必須選用高性能濾料，例如PTFE。

　　(4)PTFE薄膜具有優(yōu)異性能，其覆膜得到的濾料是重要的節(jié)能減排產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)技術(shù)已和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平相當(dāng)。