針刺濾料過濾筒技術及應用探討
摘要:本文分析了針刺濾料過濾筒的技術特點、過濾原理及特性，并介紹了其在煙氣除塵領域中的應用及實例。
關鍵詞:針刺濾料;過濾筒;粉塵
1 針刺濾料過濾筒的特點
針刺濾料過濾筒為一體化的設計，安裝、維修快捷簡單，可適用于多種花板，被廣泛應用于過濾裝置內，進行各種形式的過濾，如對水泥粉、炭黑粉、顏料粉、滑石粉、鐵氧化物、化學藥品粉塵等的過濾，汽車、火車的空氣過濾，化工、制藥、粉末冶金、鋼鐵、機械加工、造船、陶瓷、煙草、噴涂等行業超細粉塵的收集，貴重粉塵的回收，是新一代除塵的理想過濾元件。
傳統的除塵布袋容易破裂或被鋼筋掛破，而針刺濾料過濾筒的過濾面積是傳統布袋的2～4倍，并可縮小除塵器的體積1/2～1/4，壽命也是傳統布袋的2倍，而且針刺濾料過濾筒孔隙率高，除塵效率高；濾筒濾料透氣性能極佳，過濾效果好，并可清洗，重復使用。由于半表面過濾的特性，粉塵容易剝落，工作阻力低，低氣壓也可清灰，耗氣量少，節省空壓機能源。針刺濾料過濾筒還具有耐酸堿、耐高溫、耐磨，不易破損，使用壽命長等優點，適合多種工況條件下使用，能夠滿足不同的使用要求。
2 濾筒的過濾材料
過濾筒的關鍵是濾材，針刺濾料過濾筒的過濾材料采用80%細旦1.0DPET短纖維加上20%細旦0.8DPET短纖維以及PET高強低伸基布，通過高速高密度細針針刺而成。濾料的過濾機理見下圖。
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針刺濾料牢固密實，密度可達到0.6g/cm3。由細旦纖維形成的精細過濾料，用高強低伸的基布作為骨架，使濾料具有良好的過濾特性。如需生產抗靜電的濾料可加不銹鋼等導電纖維或通過基布加導電紗產生導電性能，然后對濾料進行硬挺化處理，針刺濾筒濾料的硬挺化采用耐高溫、耐腐蝕的高分子材料，經降解加入發泡劑等其它助劑后，讓高分子材料發泡，然后在高溫條件下，使高分子材料交聯，重新組合，并產生均勻微孔隙，使成網纖維與纖維之間相粘并產生均勻微孔。由于布料本身孔隙均勻，涂上發泡后的高分子材料后，產生的孔隙更均勻，更細密，較軟的針刺布變成堅硬的剛性濾料，涂覆耐高溫發泡后的高分子材料后均勻產生1～3μm的微孔隙，孔隙率大于70%；過濾精度高，相對過濾效率（1μm）大于99.9%；工作阻力低，小于1200Pa，初阻力<200Pa，粉塵容易剝落，堵塞系數0.3～0.65，基本符合半表面過濾機理。
針刺濾料過濾筒的過濾介質采用的是合成纖維和高性能、耐高溫的高分子材料，降解速度低，這就確保了濾筒在整個使用壽命內的性能更為穩定，而且具有極好的過濾性能和耐磨、耐腐蝕性能以及較低的維護成本，并能安全操作。
3 針刺濾料過濾筒的技術參數
過濾筒端蓋與濾料之間、端蓋與中心管之間粘結的密封膠采用聚氨酯膠粘劑，灌封后表面平整，耐高溫（130℃），粘接強度高，抗拉力大于800N，具有優異的耐振動、耐溶劑、耐酸堿和良好的耐氣候性。濾料可耐高溫150℃，在高溫下的尺寸穩定性非常好，濾料的抗拉強力高（大于900N/5cm），破損壓力0.91MPa，透氣性好，透氣量大于200L/m2·s，過濾筒的初阻力小; 濾料的耐磨性和抗折性是普通濾筒濾料的兩倍以上，經1萬次彎曲試驗正常，長期使用反吹壓力0.4～0.5MPa。
4 針刺濾料過濾筒的測試
將針刺濾料過濾筒折疊制成圓筒，有效過濾面積為10.5m2。按照GB12625-90要求，將試驗過濾筒安裝在濾筒特性測試臺上，用滑石粉作試驗粉塵，粉塵濃度的波動控制在20%之內，利用滑石粉動態發塵，發塵時間不少于30分鐘，反復過濾及清灰操作五次。用微壓計測定過濾筒的阻力，用計數法檢測過濾筒的集塵效率，檢測結果如下：
（1）潔凈濾料初阻力120～170Pa，清洗之后再生濾料阻力200～280Pa，動態運行阻力600～800Pa。濾料清洗之后壓力越低，過濾材料的回復性就越好。
（2）參照BIA測試標準，過濾風速控制在0.056m/s。用計數法檢測過濾筒集塵效率，先將過濾筒安裝在濾筒特性測試臺上過濾空氣，然后使用光散射式激光塵埃粒子計數器，測定含塵空氣和潔凈空氣的同一粒徑擋的粒子個數，再求出集塵效率。檢測結果為，大于1μm的顆粒的集塵效率是99.9%，集塵效率很高。
總之，該種濾料表面光滑疏水，孔隙細小均勻，粉塵易脫落，過濾筒運行時容易清灰，粉塵難以進入濾料深處，大大降低了濾料的堵塞系數。實際剖析0.7mm厚的濾料，其層斷面中含有色微顆粒層0.02～0.05mm厚，基本實現了表面過濾，噴吹清灰效果顯著。從濾料初阻力和再生濾料阻力來看，濾料在長期運行過程中阻力上升速度緩慢，運行阻力低，并且具有良好的粉塵剝離性能，過濾筒運行時，低氣壓也可清灰，延長了清灰周期，大大提高了過濾筒的使用壽命。
5 針刺濾料過濾筒與普通過濾筒在煙氣過濾中的應用比較
（1）針刺濾料過濾筒的濾料拉伸強力、頂破強度、耐磨性和使用壽命等都比普通同類產品高1倍以上。
（2）針刺濾料過濾筒剝離率高，堵塞系數低，清灰效果明顯，清灰時間可延長。
（3）針刺濾料過濾筒的運行阻力減小，動態運行平穩，降低了運行成本。
（4）針刺折疊式鋼性濾料均勻分布在濾筒上，最大限度地縮小了設備體積，應用于沉流式除塵器具有安裝方便，維護保養簡單，阻力低且較穩定，能耗低，過濾筒使用壽命長，而且濾料表面光滑，可解決潮濕性、纖維性、聚結性粉塵的過濾。
（5）針刺濾料過濾筒的過濾介質采用合成纖維和高性能、耐高溫的高分子材料，由于其具有優良的物理化學性質，可進行各種形式的過濾，并且采用的纖維不同，耐溫范圍也不同。
（6）針刺過濾筒還可根據用途進行抗靜電處理、化學處理等。
（7）過濾筒可采用多種快速拆裝接頭形式，專門用作袋式除塵器的改造和配新型脈沖除塵器，省時省工。
6 針刺濾料過濾筒應用實例
（1）鋁電解工業
針刺濾料過濾筒主要是用在鋁電解煙氣凈化系統和鋁用炭素除塵系統。由于鋁電解槽煙氣凈化系統回收的粉塵就是電解槽生產使用的原料氧化鋁，而且其產品成本較高，因此，鋁廠都要盡量減少粉塵排放量。采用針刺濾料過濾筒，每臺電解槽煙氣通過排煙管道匯集在一起進入凈化系統的針刺濾料濾筒式除塵器，與煙氣中的氟化氫混合，反應器和過濾筒上的氧化鋁濾層均可吸咐氟化氫氣體，吸附后的氧化鋁通過濾筒式除塵器進行過濾分離后收集下來，一部分送到貯倉供電解槽生產使用，一部分再返回到濾筒式除塵器前的煙道與煙氣中的氟化氫氣體混合，使氟化氫氣體充分被氧化鋁吸附，保證較高的凈化效率，排放濃度<5mg/m3。
（2）水泥磨除塵器改造
除塵器入口濃度800g/m3，最細過濾粉塵精度1μm，粉塵含有一定量水分、油分，最高運行溫度120℃，采用頂裝式針刺濾料過濾筒，與原除塵器花板配合，除塵器改造費用很低，改造后的除塵器運行穩定、可靠。粉塵雖帶有一定粘性，但該種過濾筒清灰能力較強，清灰壓縮空氣0.4～0.5MPa，平均壓差能持續保持在1000Pa左右，出口排放濃度<50mg/m3，水泥磨產量提高了約20%，除塵器風機耗電量降低近20%，磨機節電達18%以上。
參考文獻：（略）
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