基于高溫含塵煙氣凈化用纖維濾料織物特性研究與應(yīng)用.pdf

1、當(dāng)前，霧霾引發(fā)的空氣污染問(wèn)題危害人們的健康和生活質(zhì)量，成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，在工業(yè)爐窯中如何更有效控制顆粒物的排放成為我國(guó)環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。袋式除塵技術(shù)作為含塵煙氣凈化的重要途徑之一，已經(jīng)在除塵領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。纖維濾料技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)主要偏重于產(chǎn)品性能技術(shù)研究，在與重化工行業(yè)快速發(fā)展中實(shí)施相互匹配的功能化技術(shù)研究方面顯得落后，濾料技術(shù)目前已逐漸表現(xiàn)為束縛袋式除塵技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸技術(shù)。對(duì)濾料技術(shù)進(jìn)一步深化研究的根本在于將濾料的技術(shù)性

2、研究轉(zhuǎn)化到對(duì)濾料的功能化技術(shù)研究上，即:把濾料自身性能的研究與濾料應(yīng)用的環(huán)境緊密結(jié)合起來(lái)，從行業(yè)應(yīng)用的角度進(jìn)一步深化認(rèn)識(shí)纖維濾料的各種特性和織物構(gòu)造，進(jìn)一步提出正確使用濾料的方法和技術(shù)改進(jìn)的途徑。
　　針對(duì)目前存在的問(wèn)題，本文主要做了以下相關(guān)研究:
　　(1)針對(duì)各種濾料主材的耐高溫特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分別從熱穩(wěn)定性分析和阻燃性角度，尤其對(duì)進(jìn)一步使用的芳砜綸進(jìn)行了熱反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析。熱穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表明，PSA纖維濾料的高溫穩(wěn)

3、定性?xún)?yōu)于PMIA、PI纖維濾料;玄武巖紗線(xiàn)及復(fù)合濾料的高溫處理后力學(xué)性能優(yōu)于玻璃纖維紗線(xiàn)及其濾料。高溫對(duì)濾料表面的纖維結(jié)構(gòu)有一定程度的損傷，纖維出現(xiàn)斷裂、炭化、剝離等現(xiàn)象，這是導(dǎo)致纖維力學(xué)穩(wěn)定性降低、濾料高溫力學(xué)失效的重要原因。對(duì)芳砜綸進(jìn)行的熱降解動(dòng)力學(xué)分析得到:采用不同升溫速率時(shí)，隨著升溫速率的增大，PSA纖維的初始分解溫度及熱降解速率最大時(shí)的溫度均升高;采用Kissinger法比用Flynn-Wall-Ozawa法和Friedman

4、法所得到的活化能高，并得到芳砜綸的熱降解動(dòng)力學(xué)方程。
　　(2)對(duì)耐高溫纖維濾料的耐酸堿失效特性的試驗(yàn)表明:PPS纖維的耐酸和堿腐蝕性能最好，PI纖維的耐酸性?xún)?yōu)于PSA、PMIA纖維，而耐堿性最差;PSA纖維和PMIA纖維的耐酸穩(wěn)定性接近，耐堿穩(wěn)定性上后者好于前者;纖維成網(wǎng)后形成的針刺氈的變化趨勢(shì)與纖維一致，有一定程度的提高;BAS/PSA復(fù)合濾料和GLA/PSA復(fù)合濾料的耐堿腐蝕穩(wěn)定性接近，而前者的耐酸腐蝕穩(wěn)定性?xún)?yōu)于后者。酸堿環(huán)

5、境會(huì)使纖維的表面微觀(guān)形態(tài)、分子官能團(tuán)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這是導(dǎo)致濾料失效的重要原因。
　　(3)對(duì)不同織物構(gòu)造形式的袋式除塵濾料進(jìn)行了過(guò)濾效率的試驗(yàn)研究，尤其是具有梯度構(gòu)造的濾料。試驗(yàn)分析了織物構(gòu)造中纖維細(xì)度、纖維比表面積、濾料單位面積質(zhì)量對(duì)過(guò)濾效率的影響，同時(shí)還對(duì)比了不同過(guò)濾方式的濾料在試驗(yàn)設(shè)定的不同過(guò)濾風(fēng)速、粉塵負(fù)荷下的過(guò)濾效率。試驗(yàn)結(jié)果表明，不論在清潔狀態(tài)還是含塵狀態(tài)下，梯度濾料（表層過(guò)濾）表面的超細(xì)纖維使得其分級(jí)效率較高，幾乎可

6、以與覆膜濾料的分級(jí)效率接近，對(duì)粒徑大于1.0μm的顆粒物過(guò)濾效率接近100％，對(duì)顆粒物的分級(jí)效率明顯優(yōu)于深層過(guò)濾材料。在濾料構(gòu)造中適當(dāng)選用比表面積大的纖維（如細(xì)旦纖維、異形纖維等），可以有效增加濾料的過(guò)濾效率;對(duì)不同粒徑顆粒物的過(guò)濾效率隨濾料的克重（厚度）增加均呈上升趨勢(shì)，且存在最佳克重（厚度）;濾料的構(gòu)造形式對(duì)分級(jí)過(guò)濾效率有很大影響。
　　(4)將量綱分析理論用于濾料理論過(guò)濾效率的建模中，建立基于量綱分析理論的濾料過(guò)濾效率的無(wú)量

7、綱表達(dá)式，提出了定性判定濾料過(guò)濾效率的無(wú)量綱量，填充率和顆粒物直徑與纖維直徑的相對(duì)尺度?；诹烤V分析的結(jié)果得出在濾料的構(gòu)造設(shè)計(jì)中需提高相對(duì)尺度和纖維層的填充率，在袋式除塵濾料的構(gòu)造設(shè)計(jì)中采用有梯度的纖維層設(shè)計(jì)，并在濾料表面引入超細(xì)纖維層，為袋式除塵過(guò)濾材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用梯度構(gòu)造找到理論上的支撐點(diǎn)。
　　(5)利用模糊灰色理論，提出了耐高溫纖維性能和濾料織物構(gòu)造形式的評(píng)價(jià)，結(jié)果表明:四種耐高溫纖維性能優(yōu)劣順序依次為:聚酰亞胺纖維(

8、PI)、聚苯硫醚纖維(PPS)、芳砜綸纖維(PSA)、芳綸纖維(PMIA)，并且其中芳砜綸與聚苯硫醚的性能評(píng)價(jià)接近，優(yōu)于芳綸。三種濾料構(gòu)造形式的優(yōu)劣順序依次為:梯度濾料、覆膜濾料、深層濾料，因此在濾料的設(shè)計(jì)選用時(shí)優(yōu)先采用梯度構(gòu)造。應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)減少了評(píng)價(jià)的主觀(guān)性和盲目性，保證了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠及較大的實(shí)用性，評(píng)價(jià)結(jié)果以量化形式顯示，使不同種類(lèi)的耐高溫纖維和不同構(gòu)造形式具有可比性，該方法的采用方便了對(duì)過(guò)濾材料的評(píng)價(jià)和選型設(shè)計(jì)。

9、　　(6)對(duì)燃煤電廠(chǎng)電站鍋爐采用燃煤摻燒高爐煤氣，煙氣排放溫度接近200℃且腐蝕性較大的工況，進(jìn)行選用濾料設(shè)計(jì)選用及試驗(yàn)分析。設(shè)計(jì)中選用了梯度過(guò)濾材料和國(guó)產(chǎn)耐高溫纖維。結(jié)果表明，選用濾料在250℃高溫環(huán)境下的強(qiáng)度保持率均保持在100％以上，但尺寸穩(wěn)定性上低于另外兩種對(duì)比試驗(yàn)的玻纖濾料;在酸性腐蝕環(huán)境下的強(qiáng)度保持率都明顯高于其他兩種濾料;在氧化環(huán)境中經(jīng)緯向的強(qiáng)度保持率均保持在90％以上;過(guò)濾性能方面，該選用復(fù)合濾料在清潔狀態(tài)下阻力低于對(duì)比