炭黑行业玻纤复合毡覆膜滤料的应用范文

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摘要：针对炭黑行业排放小于10mg/m3的需求，经过性能对比，采用过滤性能更加优越的玻纤复合毡覆膜滤料取代原来使用的玻纤复合毡滤料，成功降低炭黑生产的烟尘排放，满足了客户的排放要求，使用效果良好。

关键词：玻纤复合毡；覆膜；效率；阻力；排放

前言

我国目前严格的环保政策下，袋式除尘器是工业烟气处理的主要手段［1，2］，袋除尘及相关滤料产品也已经成为工业烟尘净化的主要手段［1-3］。炭黑是轮胎等橡胶制品工业的重要原料，在染料、印刷、塑料、涂料、冶金等行业也有广泛的应用，炭黑粉尘和含尘废气是炭黑工业的主要污染源［4-6］。炭黑烟气具有含尘浓度大、微细粉尘颗粒所占比重大、温度高、含水量高的特点，除此之外，它的烟气中含有H2、CO等可燃性气体，含有CO2、NOX、SO2等酸性气体，烟气具有较高腐蚀性［7］。因此要选择具有较高强度、较好透气性、较高除尘效率、较高耐温性能、较好的耐腐蚀性及耐酸性、较好的清灰性能的除尘滤袋滤料。2016年山东某集团与中材科技股份有限公 司联系，希望提供合适的滤料，降低该集团炭黑生产的烟尘排放，由目前排放12~18mg/m3降至10mg/m3以下。针对客户的要求，同时根据烟气的特性，在玻纤复合毡上进行了覆膜处理，并且通过性能比较，采用玻纤复合毡覆膜滤料替代原来使用的玻纤复合毡滤料。为了保证PTFE覆膜滤袋的超低排放标准［8-10］，加强了滤袋的制作技术，确保满足排放要求。2017年1月在该集团日产300t炭黑生产线上应用，使用1年多以来，排放指标在5~8mg/m3，产品及服务得到客户的认可。

1玻纤复合毡覆膜滤料与玻纤复合毡滤料过滤机理比较

图1中可以看出，玻纤复合毡覆膜滤料属于表面过滤，玻纤复合毡滤料属于深层过滤（通过形成的滤饼过滤），表面过滤可以过滤更加细小的粉尘（5μm以上的的粉尘可以100%拦截），有极佳的过滤效果和清灰性能；而细小粉尘可以穿过玻纤复合毡滤料，造成透滤，一部分留在滤料内部，造成滤料运行阻力上升，影响玻纤复合毡滤料的过滤效果和使用性能。

2玻纤复合毡覆膜滤料与玻纤复合毡滤料表面形态比较

图2显示的是玻纤复合毡的表面形态，它是通过纤维之间的物理缠结形成孔隙，然后粉尘在空隙上形成粉尘饼，通过粉尘饼进行过滤，属于深层过滤；图3是膜的微观结构，平均孔径在2μm左右，图4显示，通过热压覆合工艺，ePTFE膜的一部分与基材通过基材上的处理剂结合在一起，即ePTFE膜与基材的结合点，如图所示。结合点和结合点之间是处于自由状态的ePTFE膜（白色部分）。这部分ePTFE膜没有与基材进行结合，呈现具有一定孔径大小和高孔隙率，多层空间结构。粉尘过滤主要靠这部分ePTFE膜实现表面过滤功能。

3玻纤复合毡覆膜滤料与玻纤复合毡滤料过滤性能测试比较

3.1测试条件入口粉尘浓度：5g/m3；过滤速度：2m/min；喷吹压力：0.5MPa；脉冲宽度：50ms。

3.2测试用氧化铝粉尘粒径分布

3.3测试方法首先调整期是在1000Pa定压喷吹30次；然后间隔5s，喷吹，老化10000次；老化后的测量期是在1000Pa定压喷吹30次，进行动态过滤性能对比。

3.4测试结果

3.5测试结果对比分析3.5.1过滤效率玻纤复合毡覆膜滤料的过滤效率达到99.998%，远高于玻纤复合毡滤料的99.872%的过滤效率。3.5.2运行阻力3.5.2.1老化期玻纤复合毡覆膜滤料老化过程阻力上升曲线如玻纤复合毡滤料老化过程阻力上升曲线如图6所示，初始阻力152.2Pa；残余阻力425.9Pa。从10000次的老化期阻力上升曲线对比可以看出，玻纤复合毡覆膜滤料的初始阻力是244.4Pa，残余阻力为289.3Pa，增加了44.9Pa，较初始阻力上升了18.4%；而玻纤复合毡滤料的初始阻力是152.2Pa，残余阻力为425.9Pa，增加了273.7Pa，较初始阻力上升了180%。玻纤复合毡覆膜滤料阻力增加的绝对值与相对值都远远低于玻纤复合毡滤料，说明玻纤复合毡覆膜滤料运行时清灰效果优越，运行阻力平稳。3.5.2.2老化后测量期玻纤复合毡覆膜滤料，初始阻力321.2Pa；残余阻力339.7Pa；第一周期时间9分2秒；第30周期时间6分35秒。玻纤复合毡滤料，初始阻力651.2Pa；残余阻力720.6Pa；第一周期时间3分2秒；第30周期时间1分57秒。从老化后的测量期1000Pa定压喷吹30次比较，可以看出，玻纤复合毡覆膜滤料初始阻力为321.2Pa，残余阻力是339.7Pa，第30个清灰周期时间为6分35秒；玻纤复合毡滤料初始阻力为651.2Pa，残余阻力是720.6Pa，第30个清灰周期时间为1分57秒。残余阻力低和清灰周期长，都说明玻纤复合毡覆膜滤料的过滤效果好，更反映了玻纤复合毡覆膜滤料运行阻力低，可以大大节省运行费用。

4小结

通过该集团炭黑生产线一年多的使用，玻纤复合毡覆膜滤料使用效果更加良好，主要表现在以下几个方面。（1）过滤效率高。使用玻纤复合毡覆膜滤料的排放浓度5~8mg/m3，满足排放＜10mg/m3的需求。（2）运行阻力低。使用玻纤复合毡覆膜滤料的系统运行阻力在1200Pa左右，玻纤复合毡滤料一般系统运行阻力在1700Pa左右。（3）使用寿命长。玻纤复合毡覆膜滤料使用寿命可达3年，玻纤复合毡滤料使用寿命在2年左右。综上所述，玻纤复合毡覆膜滤料的过滤效果高、运行阻力低、使用寿命长，相比玻纤复合毡滤料而言，玻纤复合毡覆膜滤料的过滤性能更佳，更能满足市场的需求。

参考文献

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［2］孙熙.袋式除尘技术与应用［M］.北京：机械工业出版社，2004.

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［4］李清.钢铁行业生产工艺除尘超净排放用滤料特性的试验研究［D］.东华大学，2016.

［5］胡明华，余新明.一种高效覆膜滤料的性能研究［J］.工业安全与环保，2017（6）.

［6］陈念.国外聚四氟乙烯纤维的开发和应用［J］.产业用纺织品，1992，10（3）：15-19.

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［10］王屹，尹奕玲，范凌云，等.缝纫工艺对超低排放覆膜滤袋过滤效率的影响研究［J］.玻璃纤维，2017（5）：18-21.

作者：刘锋 徐涛 尹奕玲 费传军 单位：中材科技股份有限公司