（安全技术及工程专业论文）两种滤料耐腐蚀性研究.pdf

东北大学硕士学位论文a b s t r a c t r e s e a r c ho nr e s i s t a n c et oc o r r o s i o n o ft w of i l t e rm a t e r i a l s a b s 仃a c t w l t ht h ed e v e l o p m e n to fo u rc o u n t r y si n d u s t r i a l i z a t i o nt h e r ei sal o to fd u s ti nt h e p r o d u c i n gp r o c e s so f m a n yc o r p o r a t i o n ss u c ha sh e a v yi n d u s t r y 、c h e m i c a li n d u s t r ya n d r a w & p r o c e s s e dm a t e r i a l se n e r g yi n d u s t r y i fw ed o n tc o n t r o lt h a td u s t ，o u t d o o r sa n d i n d o o r sa t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n tw i l lb ep o l l u t e da n dd e s t r o y e d ，w h i c hw i l ld oh a r mt o h u m a n 、sh e a l t h 、p r o p a g a t i o n 、sg r o w t ha n dh a v ee f f e c to nn o r m a lp r o d u c i n gp r o c e s s t h e r e f o r ei ti sap r o b l e mw h i c hn e e d st ob ew o r k e do u tt h a tw ec o n t r o li n d u s t r i a l i n j u r a n t st o i n f l u e n c ea n dd e s t r o yo u t d o o r sa n di n d o o r sa t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t b a g h o u s ei s ak i n d o fe f f e c t i v ed u s tc o l l e c t e rt of a t h e ra t m o s p h e r i cp o l l u t i o n i t 、s p r o m i n e n te x c e l l e n c ei sh i 曲e f f i c i e n c y b a g h o u s e 、se f f i c i e n c yi s9 9 9 9 i nl a b o r a t o r y a n d9 9 9 i np r a c t i c a la p p l i c a t i o n e f f l u e n tc o n c e n 订a f i o no fd u s ta r r i v e sa tu n d e r 1 0 m g n m 3 ，e v e n1 m g n m 3 ，b a s i c a l l y r e a c h i n gz e r od i s c h a r g e a tt h es a m et i m e b a g , h o u s eh a sv e r yh i g he f f i c i e n c yw i t hs m a l lp a r t i c u l a t e sw h i c hp a r t i c l ed i a m e t e ri s 10 z m 、5 # mo r2 5 # m o u rc o u n t r yp u t ss u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ti n t op r a c t i c e ， r e i n f o r c e se n v i r o n m e n tp r o t e c t i o ng r e a t l ya n dc o n t r o l sp o l l u t i o nt o t a l l y b a g h o u s es t r u t s i t ss t u f fi nd u s tc o l l e c t i n g b u tt h eg r e a t e s td i s a d v a n t a g eo fb a g h o u s ei sr e p l a c i n gt h e d i s a b l e df i l t e r b a g b e c a u s eb a g h o u s ei so f t e np u tt ou s ei nt h ec o n d i t i o no fh i 曲 t e m p e r a t u r ea n gh i g hd a m pi n c l u d i n go fo x y s u l f i d ea n do x y n i t r i d ew h i c hm a k ef i l t e r b a gd e s t r i e d r e p l a c i n gf i l t e rb a g t h i sw i l la d dl o t so fm a i n t e n a n c ew o r k i ti s a i m p o r t a n ts u b j e c tt h a tr e s e a r c h i n go nm e c h a n i s mi n v a l i d a t i o no ff i l t e rb a ga n dl o o k i n g f o rp r o l o n g i n gt i m el i f eo ff i l t e rb a go f b a g h o u s e n o w a d a y sp p sa n dp 8 4f i l t e ra r ep u t i n t ou s eo fd e a l i n gw i t hs o o to fc o a lk i l ni np o w e rp l a n t s s oi ti sv e r yi m p o r t a n tt o s t u d yt h ei n v a l i d a t i o no ft h i st w ok i n d o ff i l t e rm a t e r i a l s t h i st h e s i si sb a s e do n e x p e r i m e n t s b yt h ew a yo fs o l u t i o ne x p e r i m e n ta n dg a se x p e r i m e n tis t u d ym e c h a n i s m i n v a l i d a t i o nw i t ht h et w of i l t e rm a t e r i a l si nt h ec o n d i t i o no fc a u s t i c i t y b yt h ew a yo f a n a l y z i n gp h e n o m e n a 、d a t e sa n dc u f v e so fe x p e r i m e n tid r a ws o m ec o n c l u s i o n sa b o u t f i l t e rm a t e r i a l s 、c o r r o s i o n p r o o fa n da g i n gr e s i s t a n c e m e a n w h i l ew eb r i n gf o r w a r d m e a s u r e so np r o l o n g i n gf i l t e rm a t e r i a l 、sl i f et i m e k e y w o r d s ：b a g h o u s e ；f i l t e rm a t e r i a l ；r e s i s i t a n c et oc o r r o s i o n ；i n v a l i d a t i o n 1 1 1 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：刁彬 1 日期：细，参砷 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文第一章综述 第一章综述 1 1 生产性粉尘的产生及危害 粉尘是指以气溶胶状态或以烟雾状态存在的，能较长时间飘浮于空气中的固 体微粒。它广泛存在于某些生产行业，如矿山开采业、机械加工业、冶炼业、建 筑材料、纺织工业、筑路业、水电业、食品行业。在这些行业中进行以下操作时 都会有粉尘产生：机械粉碎与研磨，粉状物料的混合、筛分、包装、运输等，物 质燃烧，矿石的烧结，金属冶炼等过程。 粉尘的危害表现在三个方面：对人体的危害、对生产的影响、对大气的污染。 一个成年人每天大约需要1 9 m 3 空气以便从中取得所需的氧气。如果工人工作 地点的空气中含有大量粉尘，在这种环境下工作的人吸进肺部的粉尘量就多，当 达到一定数量时，就能弓 起肺部组织发生纤维化病变，使肺部组织逐渐硬化，失 去正常的呼吸功能，发生尘肺病。尘肺是指工人在生产劳动过程中长期吸入较高 浓度的粉尘而引起的以肺组织纤维化为主的疾病。当粉尘进入呼吸道后，由于气 流方向的改变和粘液分泌，大的颗粒( 1 0 微米以上) 被阻留在鼻腔、咽喉、气管内， 通过咳嗽等排出体外，极小的尘粒可随呼气排出体外，余下的粉尘便进入肺组织 深部，但这其中仍有一部分可被吞噬细胞所吞噬。尽管人体有上述自净功能，但 若长期吸入较高浓度的粉尘，超过人体本身的防御能力，便会引起肺组织纤维化 病变，即患尘肺。尘肺的主要症状表现为气短、胸痛、胸闷、咳嗽等。粉尘除可 引起尘肺外，还可引起其它疾病一眼部和皮肤疾病。如阳光下接触煤焦油沥青粉 尘时可引起眼睑水肿和结膜炎：又如，粉尘落在皮肤上可堵塞皮脂腺而引起皮肤 干燥，继发感染时可形成毛囊炎、脓皮病等。 粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机器工作精度，空气中的粉尘落到 机器的转动部件上，会加速转动部件的磨损，降低机器工作的寿命。粉尘弥漫在 车间会使光照度和可见度降低，影响室内作业的视野，妨碍操作，降低劳动生产 率。有些粉尘如煤粉、铝尘和谷物粉尘在一定条件下会发生爆炸，造成经济损失 和人员伤亡。 粉尘排入大气会造成大气污染。很多有害气体，液体或某些金属元素都能吸 东北大学硕士学位论文第一章综述 附在其上，随着人的呼吸而被带入肺部深处或粘附在支气管的管壁上，引起或加 重呼吸器官的各种疾病。另外，空气中的粉尘还会降低大气的能见度，促使烟雾 的形成，使太阳辐射能的传递受到影响。 1 2 除尘技术 随着人们环保意识的提高，人们越来越注意到环境污染已成为我国崛起为世 界经济强国的负面因素，为了保护人类身心健康、控制大气污染、保证精密仪器 正常工作，同时也为了回收某些工业粉状产品，如碳黑、淀粉等，必须运用除尘 技术对含尘烟气进行处理才允许排放。常用的除尘技术有重力除尘技术、惯性除 尘技术、旋风除尘技术、静电除尘技术、湿式除尘技术、空气过滤技术和袋式除 尘技术，利用这些技术设计成的除尘装置称为除尘设备，通称为除尘器。除尘器 在除尘过程中将含尘气体引入具有种或几种力作用下，使颗粒相对于其运载气 流产生一定的位移，从而与气流分离开来，最终沉积到捕集体表面上。在众多的 除尘器中，袋式除尘器具有过滤效率高、运行稳定、操作简单、适应性强的特点， 从而袋式除尘技术成为目前国际、国内治理工业粉尘和烟尘备受青睐的一种除尘 技术，它的应用数量约占各类除尘器总量的6 0 7 0 ，是解决目前我国大气污 染问题的一个最有效的途径之一。 1 3 袋式除尘器 袋式除尘技术通常是指利用滤袋进行过滤的除尘技术。滤袋的材质有天然纤 维、化学合成纤维、玻璃纤维、金属纤维等。用这些材料织造成滤布，再把滤布 缝制成各种形状的滤袋，如圆形、扁形、波纹形或菱形等。用滤袋进行过滤与分 离粉尘颗粒时，可以让含尘气体从滤袋外部进入到内部，把粉尘分离在滤袋外面， 也可以使含尘气体从滤袋内部流向外部，将粉尘分离在滤袋内表面。含尘气体通 过滤袋分离与过滤完成除尘过程。利用袋式除尘原理进行除尘的设备称为袋式除 尘器。袋式除尘器是使含尘气体通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置。袋式除尘 器属于过滤除尘，它以织物作为过滤材料，依据滤料自身固有的物理过滤特性， 以及附着在滤料表面的粉尘层作为过滤层捕集粉尘。 东北大学硕士学位论文第一章综述 1 4 袋式除尘器在国内外的应用 袋式除尘器是最早出现的除尘设备之一。一百多年前人们就用简单的挂袋， 上口进气下口排尘，定期人工拍打，完成除尘过程。1 8 8 1 年贝特( b e t h ) 工厂的 机械振打清灰滤袋除尘器取得德国专利权。2 0 世纪4 0 年代出现了逆气反吹清灰 袋式除尘器。1 9 5 0 年气环逆喷清灰实现了袋式除尘器的连续操作。1 9 5 7 年美国粉 碎机公司t v 利奥尔( r e i n a u e r ) 发明了脉冲袋式除尘器，促进了袋式除尘器的进 步。中国的袋式除尘器从2 0 世纪5 0 年代主要采用苏联型式的产品起，在国内开 始有专业除尘设备厂来生产袋式除尘器，至今也已有半个世纪了。六、七十年代 在少数几个设计、研究单位的开发下，在仿造美国、日本等国的脉冲型，机械回 转反吹扁袋型除尘器的基础上开始生产自己的产品。1 9 7 3 年后，国内开始出现一 批生产袋式除尘器的企业，至今，其中大部分已成为我国生产袋式除尘器的骨干 企业。进入2 0 世纪8 0 年代，又有一批以袋式除尘器为主要产品的环保设备厂诞 生，使我国的袋式除尘器生产达到了一定的规模，在我国改革开放的大好形势下， 各科研、设计单位及大专院校在学习、引进、消化、移植的基础上，结合我国各 行业应用的需要和生产厂共同研制了适合碳黑行业的脉冲除尘器，不但作为除尘 设备，还作为不可缺少的工艺设备；钢铁工业、有色金属工业为适应处理大风量 设备的要求，开发了分室反吹风袋式除尘器和长袋低压或高压脉冲袋式除尘器， 使除尘设备大型化，每小时能处理1 0 0 2 9 1 万m 3 风量；水泥工业为适应我国立 窑量大而广的特点，开发了高温立窑，烘干机玻纤袋式除尘器和煤球防爆型袋式 除尘器，同时，还从美国富乐公司引进了气箱脉冲袋式除尘器和单机除尘器；修 筑高速公路，沥青、石子搅拌时，烟气净化引进和开发了袋式除尘器；各个城市 建设建成的垃圾焚烧炉，尾部除尘，除二恶英有害气体开发和引进了袋式除尘器， 致使国内的袋式除尘器产品品种日趋先进、完善、齐全，应用范围以及使用效果 等方面与国外相比，虽有差距，但已比较接近，有的已经达到国际先进水平。我 国的滤料、滤袋和袋式除尘技术是同步发展的，目前已能自己生产合纤机制布， 常温针刺毡，防静电针刺毡，防水针刺毡，耐高温、耐腐蚀针刺毡，玻纤连续布， 玻纤膨体纱，玻纤针剌毡等滤料，以及聚四氟乙烯覆膜滤料等适合各种工况条件 的性能优良的过滤材料。缝袋技术水平有了长足的进步，有的制袋厂已经达到国 外缝制滤袋的水平。 东北走学硕士学位论文第一章综述 国外，尤其是发达国家，最初是从制品回收、防止公害的角度推行除尘技术 的，而在当今社会，从作业环境到地球环境的改善，它己成为开创舒适生活环境 必不可少的手段。目前的环保标准要求排放浓度必须在几十个m g n m 3 以下。从集 尘性能来说，一般只有袋式除尘器和电除尘器可以胜任，虽然电除尘器在运行中 压力损失低，在电力、钢铁、水泥、纸浆行业特大风量的集尘中用的较多，但是 近年来袋式除尘器由于对微细粉尘捕集的高效率，已经扩大了其应用范围，在5 0 多种行业中广泛使用。 日前，加强环境保护成为我国的一项基本国策。为了保护环境，扭转环境恶 化的趋势，我国制定了一系列有关环境保护的法律、法规和标准，提高了对工业 烟气的排放标准。袋式除尘器由于其高过滤效率在钢铁业、水泥业、电解铝、炭 黑、化工、陶瓷、化肥、医药、农药、烟草、交通筑路等行业都得到了用武之地， 此外，袋式除尘器还有两个新的经济增长点，一个是电厂燃煤锅炉，另一个是垃 圾焚烧炉。 我国燃煤锅炉高温烟气目前所采用的主要方式是电除尘，它的最大的不足就 是受粉尘比电阻的影响。早在2 0 世纪8 0 年代初，国外火力发电厂燃煤锅炉就已 经开始推广袋式除尘技术，特别是澳大利亚，近9 0 的火电厂燃煤锅炉采用袋式 除尘，而在我国目前还未得到广泛推广，关键在于除尘器和滤料的使用寿命达不 到用户的要求。另外，我国用于电力生产的煤种较复杂，这些都影响了袋式除尘 在电力行业的推广。随着近年来人们对滤料性能的研究，2 0 0 1 年内蒙古呼市丰泰 电厂两台2 0 万千瓦机组成功应用袋式除尘，2 0 0 3 年河南将不能达标排放的四台5 万火电机组的电除尘器改造为袋式除尘器，几个省还将近十台不能达标排放的5 万火电机组电除尘器或多管旋风除尘器改造成袋式除尘器，另外，l o 万火电机组、 1 2 ，5 万火电机组、1 3 0 t 、9 0 t 、7 5 t 、3 5 t 燃煤锅炉都纷纷采用袋式除尘器。采用袋 式除尘以后，除尘效率大大提高，排放浓度可以达到5 0 m g n m 3 ，远远低于国家现 行标准的2 0 0m g n m 。 近2 0 年来，随着我国城市化进程加快，城市垃圾的产量迅速增长，城市垃圾 的构成也越来越复杂，污染越来越突出。1 9 9 0 年我国垃圾清运量为6 7 6 7 万吨， 到2 0 0 0 年已达1 1 8 万吨。卫生填埋是我国城市垃圾处理的主要方式，在全国3 5 个重点调研城市的垃圾处理方式中，卫生填埋占实际垃圾处理重量的9 7 ，堆肥 东北大学硕士学位论文第一章综述 处理占2 ，焚烧处理仅占l 。“非典”时期医院垃圾焚烧处理得到了发展，因 此在未来的时间里垃圾焚烧处理的比重会进一步提高，而所有垃圾焚烧炉除尘都 是采用袋式除尘器，过滤材料尤其是耐高温抗腐蚀滤料的市场潜力更大。 我国钢铁工业有1 6 0 0 多家企业，是袋式除尘器的第一大用户。袋式除尘器在 钢铁工业中使用相当广泛。从矿石破碎、筛分、皮带运转、烧结、炼铁、轧钢、 铁合金冶炼，焦化、石灰、耐火材料等等，基本上是钢铁工业生产过程中的各道 工序，都可采用袋式除尘器，使用效果良好。宝钢、首钢、武钢、攀刚等大型钢 铁联合公司都拥有袋式除尘器2 0 0 台以上。以上海宝钢为例，宝钢年产钢l 千多 万吨，尘源点多，烟气温度高，排出的烟尘、粉尘数量很大。为了控制粉尘、烟 尘对厂区和大气环境的污染在规划设计时非常重视，充分考虑到保护环境的问 题。第一期工程采用袋式除尘器1 0 9 台，占全厂除尘设备总数的7 0 以上，处理 烟气量1 8 8 1 0 4 m 3 m i n ，总装机容量2 8 万千瓦，整体运行效果良好。全年回收尘 量4 7 5 万吨，其中直接返回生产流水线2 4 2 万吨，造小球送烧结回用1 9 5 万吨， 回收利用率9 2 ，取得了良好的经济效益和环保效益。宝钢一、二、三期工程环 保投资达到4 3 4 亿元，配套环保设施3 1 6 台套，环保投资占总投资的5 。其中 袋式除尘器2 0 5 台( 不包括小单机和小机组) ，装机滤料达到8 0 万m 2 ( 占到全国 滤料年产量的1 0 左右) ，共处理风量5 5 2 2 x 1 c m 3 1 m i n 。宝钢内控袋式除尘器排 放浓度仅3 5 m g n m 3 ，最低的达到4 8m g n m 3 ，已经达到国外发达国家的先进水 平。 我国水泥生产企业较多，年生产能力5 9 亿吨，我国的水泥产量已连续数年稳 居世界第一位，但同时给环境造成严重污染，引发的社会矛盾也很多。每生产一 吨水泥，要加工三吨物料，我国水泥工业的粉尘、烟尘年排放量高达1 2 0 0 万吨以 上。到2 0 0 0 年我国已淘汰4 4 万吨年以下小水泥企业4 4 0 0 家，年产量约2 亿吨。 水泥工业进行结构调整，上大改小，注重环保己成为行业的共识。特别是引进美 国富乐袋收尘技术以后，新上的日产7 0 0 吨、1 0 0 0 吨、2 0 0 0 吨的数十条生产线广 泛采用美国富乐袋收尘技术，单是气箱脉冲袋式除尘器用量已达1 5 0 0 台以上。北 京水泥厂共配套除尘器7 0 台，除窑头采用一台电除尘器外，其它基本都是袋式除 尘器，共投资1 6 2 23 万元。1 9 9 6 年排放浓度2 4m 蜊矗，1 9 9 7 年为1 9 4 m g n m 3 ， 1 9 9 8 年仅3 1 7 m g n m 3 ，全厂每年收尘产生的经济效益，扣除运行成本2 1 3 万元， 东北大学硕士学位论文第一章综述 达到5 8 3 2 6 万元，两年半就可以收回所有除尘器的投资。如果我国的其它大中型 水泥厂都能像北京水泥厂这样，那么我国水泥行业的粉尘、烟尘排放量将减少数 百万吨，每年收尘的经济效益将以亿元计算。 近几年来，我国的铝工业得到了长足的发展，铝冶炼生产是以氧化铝为原料， 氟化盐为溶剂，炭素材料做导体，用电解法制取金属铝的生产过程，主要设备是 电解槽，生产过程中产生大量的氟化物和粉尘等有害物，是一个污染较严重的生 产工艺。例如贵州铝厂和广西平果铝厂，电解槽系统风量分别为2 7 8 万m 3 m 和 2 9 l 万m 3 h ，入口粉尘浓度分别是3 0 9 n m 3 5 0 9 n m 3 ，分别采用1 6 8 万m 2 和2 1 7 万m 2 过滤面积的脉冲袋式除尘器，出口浓度降到9 1 1 m g n m 3 和9 3 m g n m 3 ，出 口氟浓度分别是o 2 2 m g n m 3 和o 8 4 m g n m 3 。采用袋式除尘器，净化铝电解槽烟 气系统，有效地控制了烟气，比较彻底地解决了电解槽烟气污染问题。除了铝冶 炼，重有色金属冶炼也广泛采用袋式除尘器。 除了上面谈到的钢铁、水泥、有色冶金工业外，机械、蓄电池、炭黑、电力、 煤炭、陶瓷、化工、化肥、医药、轻工、烟草、面粉、饲料、油料加工、粮库、 港口转运、交通筑路、垃圾焚烧等2 0 多个行业都广泛采用袋式除尘器，尤其是在 各种产业领域的中小规模发生源设施上，采用袋式除尘器更为广泛，效果良好。 1 5 袋式除尘器滤料的发展简介 滤料是可以将分散于弥散的流体中的固体颗料分离出来的多孔材料，弥散的 流体可以是气体或液体。滤料的种类有纤维滤料、微孔滤膜及覆膜滤料。滤料决 定着过滤过程的效果和效益，它的发展决定着袋式过滤技术的发展。 在生活中各国人民一直在有意无意地使用滤料，只是没有专门称之为滤料。 汉代时，横穿大沙漠的商队及外交使团都有专门用来挡沙尘及防止吸入粉尘的棉 纱或丝绸织物，生活在大漠的居民多用毛制品来防尘。古罗马人、古阿拉伯人用 面罩来防止吸入粉尘。而在生产实践中，古埃及的采矿工人则用机织的布袋罩在 头上来过滤粉尘。 滤料的大规模使用与现代人的环保意识日益加强以及规模化生产密切相关。 我国滤料的发展是为了适应国民经济的发展，它的发展涉及到化工、建材、纺织、 机械、冶金等多个部门和众多学科。受限于环保意识以及其它学科的发展，我国 6 东北大学硕士学位论文第一章综述 滤料工业起步较晚，前期发展较缓慢，改革开放后迅速发展，大体可分为三个阶 段。 第一个阶段，从5 0 年代到7 0 年代。5 0 年代初期，我国没有滤料生产厂，市 场上也没有专供用作滤料的产品。为了过滤除尘或其他过滤的需要，只能从既有 的织物中寻求代用品。常温情况下多用白素布，为了适应高温含酸气体的过滤， 有的曾试用毛呢类织物。6 0 年代有了玻纤布，但不耐用。7 0 年代，开始使用代用 品素布，直到生产出玻纤布和2 0 8 绒布，才有了专门用于过滤除尘的滤料产品。 由于这一时期用作滤料的织物都不是按过滤需要生产，故使用中效率低、阻力大、 寿命短，而且由于滤袋的清灰技术( 多为振打式) 尚不理想，因而袋式除尘器的 应用受到了限制。这个时期生产厂家很少，规模也很小，多是纺织厂作为辅助产 品而进行生产的，主要集中在辽宁、上海、北京、天津。只有在7 0 年代末才由东 北大学研制开发出针刺毡滤料，其后又开发出高温针刺毡滤料。同期宝钢设计院 开发出由涤纶长丝织造的7 2 9 滤布。 第二个阶段，从改革开放到8 0 年代末。这时期，我国的滤料产品开始开发。 随着我国国民经济迅速发展，广大环保科技工作者为了尽快扭转我国过滤技术落 后的局面，以满足生产建设和环境保护对滤料产品的需求，深入研究过滤理论， 广泛收集国内外资料，与纺织、建材等有关部门合作，开发出新型滤料产品一针 刺毡滤布。它一度成为滤料的“一统天下”。针刺毡滤料的出现，使袋式除尘器的 滤尘效率提高了一个数量级；7 2 9 机织滤料的开发成功及其不断改进，为机织滤 料在袋式除尘器，特别是在大型袋式除尘器上的应用树立了典范；耐温、抗腐蚀 和防静电等针刺毡的生产，满足了多种条件下过滤除尘的需要。同期的玻纤也得 到了很大的发展，为了净化高温烟气，开发出中碱玻纤和无碱玻纤以及玻纤膨体 布和玻纤毡。这个阶段我国不仅开始出现了一些使用先进设各的大型专业生产过 滤材料的工厂，如抚顺产业用布厂、上海耀华玻璃分厂等，而且出现了一些专门 从事过滤材料研究的大学和研究所。 第三个阶段，9 0 年代以来。我国滤料工业步入以高新技术为内容的新时期。 国产覆膜滤料的问世和成功应用，为我国实现高效、低阻、节能、耐温、抗腐的 表面过滤，提供了重要的物质条件，阻燃、疏水、疏油滤料也正在开发与应用。 这个时期另一个特点是具有较先进设备的滤料生产线加紧建设，国外具有高新技 东北大学硕士学位论文第一章综述 术的跨国公司开始步入我国滤料生产行列。同时小型企业急剧膨胀，滤料生产面 临激烈竞争的势头。 总之，随着工业过程的多样化和环保要求，为了满足对粉尘有效捕集的要求， 满足在不同工艺条件下的应用，滤料在材质和结构上都在不断变化着。 1 6 课题研究意义 1 6 1 袋式除尘器面临的问题 实践表明袋式除尘器已经成功用于治理冶金、水泥、电力等行业的烟尘排放 处理。在其单位烟尘处理费用上，无疑都占据着经济、技术优势，是钢铁、水泥、 电力等行业首选的除尘方法。然而，一些工业烟尘具有腐蚀性的化学性质，给袋 式除尘器的使用带来极大的危害，导致滤袋的使用寿命缩短，设备材料老化进一 步加剧。而滤料是除尘器的心脏，约占设备造价的1 5 3 0 ，它是决定袋式除 尘器能否正常工作和除尘效率高低的关键元件，更换滤袋的费用又是袋式除尘器 运行的主要维修费用，占除尘器运行年成本的2 0 ，因此滤袋的损坏在很大程度 上增加了除尘的处理费用。举个例子来说，p p s 滤料在低于1 6 0 c 温度下使用寿 命为2 3 年，超过了这个温度就不能胜任；玻纤滤料在2 0 0 c 2 6 0 。c 条件下的 使用寿命不到一年：p 8 4 和p t f e 滤料虽然能够胜任这样的工况条件，使用寿命 也能够达到两年以上，但是由于价格昂贵，一般企业难以接受。滤袋破损不仅造 成粉尘排放浓度超标，同时，因滤袋的破损，造成设备维修量增加，增加运行成 本，影响除尘作业，频繁更换滤袋给企业带来了负担，因此滤袋工作寿命关系到 除尘器的运行状态、捕集效果和成本。研究袋式除尘器的耐腐蚀性，能够分析滤 袋失效原因并采取相应防范措施，就可以提高除尘器滤袋使用寿命，另外通过对 滤料耐腐蚀性的研究，可获得其特性参数，这可为滤料生产厂家掌握其产品性能， 保证产品质量并不断改进、提高，开发新产品提供依据，也有助于使用部门有根 据地选用合适滤料。尤其是对特殊功能的滤料，如防静电滤料、耐高温滤料、耐 腐蚀滤料，般商品介绍中，对其性能多以“优”、“良”、“一般”等模糊概念进 行表达，经常缺少数量指标，如果使用者缺乏经验，很可能造成失误。总之，对 滤料进行耐腐蚀性研究在现阶段有着较大的经济和现实意义，是厂家确保产品质 一8 一 东北大学硕士学位论文第一章综述 量，随时发现问题和及时解决问题的可靠保证，也是使用部门合理选取合适滤料 的可靠依据，避免浪费和发生不必要事故的重要保障。 1 6 2 解决方法 现在，袋式除尘器的耐酸性抗腐蚀性的研究主要体现在两个方面，一是增强 除尘器及滤料本身的耐腐蚀性：二是在含尘气流进入除尘器前，采用适当的方法 去除烟尘的腐蚀性。 本论文就滤料的耐腐蚀性开展研究。 1 7 滤料耐腐蚀性研究概况 1 7 1 东北大学滤料耐腐蚀性研究 东北大学张睿冲就滤料耐腐蚀性进行了研究。他研究了部分滤料在常温下酸 性和碱性溶液中的断裂强力的变化情况以及在热酸溶液中的滤料断裂强力变化的 变化情况。实验滤料包括克麦尔、美塔斯、p p s 、玻纤毡、涤纶易清灰、p 8 4 防静 电、f m s 9 8 0 6 、f m s 9 8 0 7 、f m s 9 8 0 8 共九种。其研究所采用的方法是溶液法。具 体步骤如下： ( 1 ) 按照标准裁剪好滤料试样，并分为8 组，每组经向和纬向各三条滤料。 ( 2 ) 取其中的5 组浸泡于常温下浓度为6 0 的h 2 s 0 4 溶液，分别于2 4 h 、4 8 h 、 7 2 h 、1 0 0 h 、1 2 0 h ( p p s 滤料为1 0 0 0 h ) 后各取出一组，经过清水充分漂洗，通风 干燥后测定其断裂强力和断裂伸长率； ( 3 ) 剩余的2 组分别浸泡于恒温8 5 。c 浓度为6 0 的h z s 0 4 溶液和常温下浓 度为4 0 的n 。o h 溶液，2 4 小时后取出漂洗晾干，测其断裂强力和断裂伸长率。 ( 4 ) 剩余一组作为对比组，不作任何处理，测定其断裂强力和断裂伸长率。 实验所用装置见表1 1 。 东北大学硕士学位论文 第一章综述 表1 1滤料耐腐蚀所需设备 研究的结论是滤料耐酸碱的腐蚀过程其实质就是在酸碱条件下分别水解、氧 化或者是水解和氧化的综合结果。影响因素有：含水量、氧化剂浓度、作用时间、 温度等。温度增加能加速腐蚀速度。 1 7 2 德国滤料耐腐蚀性研究 德国必达福( b w f ) 公司对滤料耐腐蚀性进行过研究，其研究方法是：让浸泡 在酸液中的滤料承受一定的拉力下，来检测研究滤料的耐酸性能。其原理图如图 1 1 所示。 5 0 n n 8 0 0 m l 硫酸 ( 9 6 ) 2 0 0 m 【水 图1 1 必达福公司滤料耐酸性实验原理图 f 培、1 1t h e f i l t e r m 斑血i 越d 面c 。i 球血妇 吐s c h e m a t i c p i c t u r eo f b w fc o m p a n y 1 7 3 日本滤料耐腐蚀性研究 日本对滤料耐腐蚀性进行了研究，其研究方法是溶液法，就是把相同的滤料 规格为( 1 0 0 m m x 4 0 0 m m ) 分别浸泡在不同浓度、不同温度的各种酸或碱+ 中，以 此来研究该滤料的耐腐蚀性，检测滤料的断裂强力和断裂伸长率在酸中的变化情 况。评估方法：强度保持率( ) ，定义如下： 塑 末北大学硕士学位论文第一章综述 强度保持率( ) = 实验后强力实验前强力 ( 1 - 1 ) 着重对p p s 、p 8 4 聚酰亚胺，p t f e 聚四氟乙烯，p m i a 进行实验。其中得出 的是p p s 耐腐蚀性的结论。如表1 2 。 表1 2p p s 耐腐蚀的保持率 功6 l e l 2 乃er a t i oo f 口t a i no f r e s i s t a n c et oc 0 1 t o s s i o nf o rp p s 日前日本也在开展滤料耐腐蚀性气体实验法的研究，其实验条件见表1 3 。 表1 3 滤料耐久性气体实验法实验条件 t a b l e l ，3e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o no f g a sw e a re x p e r i m e n tf o rf i t t e rm a t e r i a l 东北大学硕士学位论文第一章综述 其实验装置如图1 l 一注水口2 一排放口3 一迸气口4 一风机5 一滤料试样6 一压力计 图1 2 日本帝人株式会社酸性气体暴露实验装置装置系统图 f i g 1 2s y s t e m d r a w i n g f o r a c i d i cg a se x p o s u r ee x p e r u n e n t f a c i l i t i e s o f j a p a n t e i j i nc o r p o r a t i o n 5 1 一入口2 一排出口3 一玻璃容器盖4 一夹子5 一摺角6 一玻璃容器，本体壁厚3 m m 7 一玻璃管，外径1 0 m m ，内径6 m m 图i 3 实验玻璃容器 f i g1 3e x p e r i m e n tt e r r a r i u m 2 东北大学硕士学位论文第一章综述 图1 4 酸性气体接触实验装置 f i g 1 4e x p e r i m e n tf a c i l i t i e so f e x p o s e dt oa c i d i cg a s 东北大学硕士学位论文第二章实验内容、装置和方案 第二章实验内容、装置及方案 2 1 实验内容 工业烟气中通常含有水蒸汽及碳、氮、硫的氧化物，烟气呈现弱酸性，滤料 长时间在此种工况下工作，同时再加上高温的影响，使得滤料迅速老化，性能降 低，考虑到现场的使用条件下滤袋多数在酸性环境中工作，而在氮氧化物中9 0 以上都是一氧化氮，所以本次实验主要考察p p s ( 为主) 、p 8 4 滤料在一氧化氮气 体环境中经历不同时间、不同温度的老化后与原试样进行机械强力、热收缩率、 厚度、透气、单位面积质量和密度等性能的比较，并运用电子显微镜、红外光谱 分析等手段再结合断口形貌来研究其老化的规律。 2 2 实验装置 表2 1 实验仪器一览表 t a b l e 2 1s c h e d u l eo f e x p e r i m e n t a li n s t r u m e n t s 东北大学硕士学位论文第二章实验内容、装置和方案 溶液实验法所用实验装置见图2 1 。 2 1 一水槽2 一某浓度的酸性或碱性溶液 3 一滤料试样 图2 1 溶液实验法实验装置 f i g 2 1e x p e r r i m e n tf a c i l i t i e so f s o l u t i o ne x p e r i m e n t 东北大学硕士学位论文 1 6 第二章实验内容、装置和方案 矗吕j鲁口一名菪qg卷嚣u18芑jo暑u言日南uo口d0一nn粤阻 匝h曩维倒林窜搁州n圃 舌o_【赵窿球似牛球似世咏 届骘*掣棼懈彬幅最嚣封髫蛊牡f珥圹封州￥菩n。0一。如暖。磐芸群蹦旧样末忸州燃嘣蘸静u0。诞腮g鞯幂目_【一毯趾墨辚器牛一刺鼎霜蜂幂莲心蟮臣聪。菇萁匾剥蕊懈谢营，璃帮。酱随d1o坦窿 。o 。n 0蚂州。赠蓬晤攀怍。蒜靼 。器器砸h暑 。赵憾蟮器 查i ! 茎兰翌主兰堡垒墨 箜三主壅竺塑查：茎墨至! 耋茎 二 。 、 千i萨l= 堇芍仁jf_lu吕ijo鲁8岫o db目ilu苗)in n 吐e 。 噩艟峰鞑燃嘁巍辞俅1n匝 0巢扩ozi。一鼹扩髓ia舞蛐蟋i淫廷域， 雄勰泳葚姆0口噼r兰日l譬磨剞悄i口若赵赠in=厘 卜 n 撰蓉 东北大学硕士学位论文 第二章实验内容、装置和方案 实验所用装置是一个可以保持恒定温度、能够控制气体进出、并具备气体回收 功能的系统，是以实验室原有实验设备为基础，加工了一个老化实验器并改造现 有设备而成的。实际含尘气流中含有多种腐蚀性气体，本次实验只考虑一氧化氮 一种气体在不同温度下、经历不同时间对滤料的腐蚀作用，一氧化氮的浓度是依 据通入韵氮气量来调整，一氧化氮和氮气的体积比是通过流量计按时间计算的。 如果要进行在多种因素共同作用下滤料的耐腐蚀性研究，只要增加三通或四通的 个数而增加进气口就可以实现。 供气 吸收 2 3 实验方案 2 3 1 实验用滤料 加热 通风 图2 4 实验装置实物照片 f i 醇4p r a c t i c a l i t yp i c t u r eo f e x p e r i m e n t a lf a c i l i t i e s 老化 现有的滤料种类有很多，由于时间和主客观条件的限制，不能一一对所有的滤 料进行测试，仅选择有代表性的p p s 和p 8 4 为代表来进行研究，其中考虑到实际 的应用情况尤以p p s 为主要研究对象。实验试样随机取自国内某厂某批产品。 p p s 针刺毡滤料是由聚苯硫醚( p o l y p h e n y l e n es u l f i d e ) 纤维经过针刺工艺加 矿飞r j 工制成的高温过滤材料。p p s 的结构式为。二抽，由于p p s 具有比较优良的耐 酸、耐碱特性，因此是一种具有广阔应用前景的控制高温烟尘排放的过滤材料。 广泛用于粮食加工、制药行业、燃煤锅炉、垃圾焚烧、金属熔炼、化工行业等的 粉尘收集和烟气收尘。适合于连续温度低于1 6 0 、瞬间不超过2 0 0 的工况。 东北大学硕士学位论文第二章实验内容、装置扣方案 p 8 4 针刺毡滤料是由奥地利兰精公司 研制开发的一种合成纤维一聚酰亚胺纤 十 维，作为过滤材料用的p 8 4 针刺毡是将p 8 4 纤维经过针刺、高温热压及烧毛或泰氟隆 o ： 一飞 s 涂层等处理而加工制成的。p 8 4 纤维是一种新型的高科技纤维。它具有不规则的叶 片状截面，因此比一般圆形截面增加8 9 的表面积。它的结构式如上所示，英文名 为p o l y i m i d e ( 简称p i ) 。p 8 4 纤维滤料由于其耐温性能好、过滤效率高等特点而广 泛用于化工、金属熔炼、垃圾焚烧、水泥窑尾、燃煤锅炉等中等腐蚀烟气的过滤， 适于连续温度小于2 2 0 ，瞬间不超过2 6 0 的工况。 2 3 2 实验用滤料的制备方法 滤料断裂强力和断裂伸长率测试样品的制备、测试和计算按g b 3 9 2 3 9 7 进行。 试样样条的剪取通常采用平行法，但国际贸易仲裁检验时采取梯形法。 本次实验滤料试样样条的剪取采取平行法。从批量样品中的某一批，随机剪下 至少l m 长的全幅作为实验样品，但离匹端至少3 m 。每份样品需在布匹上剪取长 度为4 0 0 m m 左右，或可根据织物的幅宽和试样长度要求剪取适当长度。裁剪经纬 向实验样品各5 条，长4 0 0 m m ，宽为5 0 m m 。各试样的长度方向平行于织物的经 纱或纬纱。要求两个试样长度方向不得含有相同的纱线，幅宽小于1 0 0 0 m m 的， 经向在距布边1 1 0 幅宽处裁取，幅宽大于1 0 0 0 m m 的，经向距布边1 0 0 m m 处裁取。 见图2 5 所示。 w - w 2 j 】 j 2j 3 w 3 j 4 j 5 w 4 w 5 图2 , 5 试样裁剪图例 f i g2 5t h e c u tw a yl e g e n df o rs a m p l e 注：j 为经向，w 为纬向：经向和纬向的长和宽是相等的。【1 】 东北大学硕士学位论文第二章实验内容、装置和方素 2 3 - 3 实验方法 实验方法有两种：溶液实验法和气体实验法。 溶液实验法就是把需要研究的滤料( p p s 和p 8 4 ) 按照图2 5 裁剪成实验所需 的试样，然后放入一定浓度的盐酸、硫酸或硝酸中浸泡，根据时间、温度和浓度 的不同变化以及相互作用检验它们对实验试样寿命的影响。 在进行气体实验法时，同样是要把需要进行研究的滤料( p p s ) 按照图2 5 裁 剪成标准所规定的那样，然后放入能够控制气体进出，又能够保持某一恒定温度 的密闭装置中，在不同的温度、浓度和时间条件下，检验滤料性能是否发生变化， 发生怎样的变化。 1 溶液实验法具体步骤如下： ( 1 ) 取8 小块样品分别按图2 5 的方法剪取样条并相应分为8 组予以标记。 每组经向和纬向各5 条滤料。 ( 2 ) 取其中5 组在常温下浸泡于质量浓度为6 0 的h 2 s 0 4 溶液中，分别于2 4 h 、 4 8 h 、7 2 h 、l o o h 和1 0 0 0 h ( p 8 4 为1 2 0 h ) 后各取出一组，经清水充分漂洗，通风干 燥后，测定其断裂强力和断裂伸长率。 ( 3 ) 取其中1 组浸泡于恒温8 5 ，浓度为6 0 的h 2 s 0 4 溶液中，2 4 h 后取出， 漂洗、干燥，测定其断裂强力和断裂伸长率。 ( 4 ) 取1 组于常温下浸泡于浓度为4 0 的n a o h 溶液中，2 4 h 后取出，漂洗、 干燥，测定其断裂强力和断裂伸长率。 ( 5 ) 剩余1 组作为对比组，测定其断裂强力和断裂伸长率。 ( 6 ) 对上述每组样品取试样作扫描电镜和红外光谱分析。 气体实验法具体步骤如下： ( 1 ) 实验装置的气密性检查与调试。 ( 2 ) 按照图2 ，5 裁剪好1 3 组的实验样品，并标记。每组经向和纬向各5 条滤 料。 ( 3 ) 取其中