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这些行业为何选择PPS、PTFE、聚酰亚胺等材料的滤袋,你猜?

目前我国工业污染是PM2.5的最大来源,其中水泥制造、燃煤电站和钢铁冶金更是工业污染源中的三大杀手,因此治理PM2.5,工业除尘不可忽视。然而工业除尘并非易事,这是因为工业烟尘温度较高,且常常含有酸性、碱性气体,对应用于工业除尘的技术、材料有较高要求。所以滤料的选择尤为关键。


图 PM2.5的来源Source:IPE


目前,国内外用于烟气治理的高温滤料纤维主要有PPS(聚苯硫醚)、Nomex(芳香族聚酰胺)、P84(聚酰亚胺)、PTFE(聚四氟乙烯)、玻璃纤维及PSA(芳砜纶)纤维等,实际应用中往往采用多种纤维配合。接下来我们就详细的介绍这几种材质。


表 耐高温纤维滤料性能对比


PPS

P84

PTFE

间位芳纶

芳砜纶

玻璃纤维

过滤效果

最佳

一般

使用寿命

较短

较长

最长

较长

较长

最短

耐温性能

较好

最佳

较好

较好

较好

耐酸碱

耐酸好、耐碱差

最好

一般

一般

耐氧化性

耐折性

价格方面

较低

较高

最高

中等

中等

最低


1. 聚苯硫醚(PPS)


聚苯硫醚纤维,目前应用最广的高温滤料具有稳定的化学性质、较高的熔点(285℃)和优异的耐热性,其阻燃性、耐化学药品性和稳定性也极其出众,主要用在市政废物焚烧炉、公用工程锅炉、燃煤锅炉、医院焚烧炉、热电联产锅炉上的脉冲袋滤器,是目前应用最广的高温滤料。


图 pps滤袋


2. 聚酰亚胺纤维(P84)


聚酰亚胺纤维,又称芳酰亚胺纤维,耐温等级最高的除尘材料是有均苯四酸二酐和芳香族二胺聚合得到聚酰胺酸预聚体,再通过溶液纺丝而制得的高性能纤维。最早由奥地利兰精公司开发,商品名“P84”。该垄断性产品现隶属于德国赢创,多用在除尘袋之中,素有“黄金丝”称号。


聚酰亚胺纤维综合性能优异,具有耐温等级高、过滤性好、耐酸碱性等诸多优势,可用于水泥窑尾、垃圾焚烧、电厂等高温环境。


图 P84除尘滤袋


另外,对于聚酰亚胺纤维产品来说,其具有独特的纤维结构——不规则叶片状截面,比一般圆形截面增加了80%的表面积,并带来两大优点:

  • 增强了捕捉粉尘的能力;

  • 不规则的纤维截面因其内应力大小不同,分布不均匀而使纤维自然卷曲,而使纤维具有较强的抱合缠结力。因此在玻纤复合针刺毡中加入聚酰亚胺纤维,即使风速增大,毡层也不容易脱落。


3. 聚四氟乙烯纤维(PTFE)


聚四氟乙烯纤维,国内也称“氟纶”。抗腐蚀性能最佳的除尘材料,最早由杜邦公司于1953年开发,1957年实现工业化生产。聚四氟乙烯纤维是以聚四氟乙烯为原料,经纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而制得的一种合成纤维。目前聚四氟乙烯纤维的生产方法主要有四种,包括乳液纺丝法、糊料挤出纺丝。


聚四氟乙烯纤维继承了聚四氟乙烯化学稳定性好,使用温度范围广,耐大气老化,耐辐照,较低的渗透性等诸多优点,主要用作高温粉尘滤袋、耐强腐蚀性的过滤气体或液体的滤材、泵和阀的填料、密封带、自润滑轴承、制碱用全氟离子交换膜的增强材料以及火箭发射台的苫布等。


图 PTFE滤袋


聚四氟乙烯除尘滤袋有两种形式:一种是聚四氟乙烯纤维覆膜于其他滤料(聚苯硫醚纤维、P84聚酰亚胺纤维、玻纤等)制成的基布上,另一种是覆膜和基布均采用聚四氟乙烯纤维,加工制成针刺毡。100%聚四氟乙烯纤维滤袋的性能更佳。尽管性能优越,但聚四氟乙烯纤维偏高的价格是制约其大范围推广的障碍。


4. 芳纶纤维


芳纶纤维是一种高性能合成纤维,用途最为广泛的除尘材料,最早由杜邦公司开发,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸碱、重量轻、耐热阻燃等优良性能,应用领域广泛。目前市场上已实现商业化的芳纶品种包括间位芳纶和对位芳纶,以及少量的改性产品芳纶II和芳纶III等。


间位芳纶具有耐高温、阻燃、绝缘性能,主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤领域。对位芳纶的应用则主要利用其高强高模特点,应用于个体防护、防弹装甲、力学橡胶制品、高强缆绳、石棉替代品。


图 芳纶纤维滤袋


高温除尘领域是间位芳纶最主要的消费市场。由于性价比与玻纤、PPS相比不占优势,芳纶纤维目前在高温过滤行业的占有率不高。较之其他纤维,芳纶纤维滤袋突出的性能是其在高温应用环境下极低的收缩率,250°C环境下使用1000小时仍能保持1%的收缩率。


5. 芳砜纶简介


芳砜纶属于对位芳纶系列,学名为聚苯砜对苯二甲酰胺纤维,它是一种在高分子主链上含有砜基(-SO2-)的芳香族聚酰胺纤维,为三元无规共聚物。


图 芳砜纶滤袋


芳砜纶是制作袋式除尘器配套滤袋的优良材料,不仅耐热性良好,而且还具有优良的抗热氧老化的稳定性,热收缩小,能保持良好的尺寸稳定性以及良好的抗酸性能等,可在高温下长期使用,非常适用于耐高温滤料,价格相对P84、PPS、Nomex也较便宜。另外,芳砜纶的纤维摩擦系数小,用其制成的滤袋清灰容易;由于芳砜纶耐温较高,因此可与PTFE(固化温度260℃)热压粘合制成过滤效果好且稳定的覆膜滤料。


6. 玻璃纤维


玻璃纤维是一种传统的过滤材料,最经济的高温滤料材料。玻璃纤维按玻璃成分不同,可分为C(中碱)玻璃纤维过滤材料和E(无碱)玻璃纤维过滤材料两大类。


图 玻璃纤维滤袋


玻璃纤维耐高温性能突出,可以在260℃(中碱)/280℃(无碱)的温度条件下长期工作。瞬间温度可达350℃。强度高、伸缩率小,它的抗拉强度比其他各种天然、合成纤维都要高,优良的耐腐蚀性能,能耐大部分酸(氢氟酸除外)的腐蚀。玻璃纤维表面光滑,过滤阻力小,有利于粉尘剥离。它不燃烧、不变形。经过不同表面处理剂处理的玻璃纤维,具有柔软、顺滑、疏水、抗结露和收缩率低等优点。玻璃纤维具有突出的尺寸稳定性,拉伸断裂强度高,,耐腐蚀性强,表面光滑,憎水透气,容易清灰,化学稳定性好,因其价廉,当用户要求低时,除尘设备制造厂也有采用玻璃纤维做脉冲袋滤器的。

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