（环境科学专业论文）燃煤电厂袋式除尘器滤料性能失效过程研究.pdf

摘要 目录 蝴卿必 i l第1 章绪论 1 1 课题研究背景及意义 l 1 1 1 课题研究背景 l 1 1 2 课题研究意义 l 1 1 3 课题研究目的 1 1 1 4 课题研究的技术路线 1 1 2 袋式除尘技术的历史及发展现状 2 1 2 1 国外袋式除尘器的发展 2 1 2 2 国内袋式除尘器的发展 3 1 3 滤料技术的历史及发展现状 4 1 3 1 国外滤料技术的历史及发展现状 4 1 3 2 国内滤料技术的历史及发展现状 5 1 4 滤料性能的研究 6 1 4 1 燃煤电厂滤料要求 6 1 4 2 滤料耐腐蚀性能研究 7 1 4 3 滤料过滤机理及性能研究 7 1 4 4 滤料耐磨损性能研究 8 1 4 5 滤料清灰控制方式研究 9 1 5 造成滤料失效的因素分析 9 1 5 1 化学腐蚀 9 1 5 2 机械磨损 小 10 1 5 3 其他影响因素 1 1 第2 章滤料耐酸 碱腐蚀性能试验研究 2 1 试验装置及方法 13 i 2 1 1 试验仪器 1 3 2 1 2 试验方法 l3 2 1 3 试验步骤 1 4 2 1 4 试验对象 1 4 2 2 试验结果及分析 15 2 2 1 强力测试结果分析 15 2 2 2 扫描电镜结果分析 1 9 2 2 3f t i r 结果分析 2 0 2 2 a 差热结果分析 2 3 2 3 增强滤料耐酸 碱腐蚀性能的措施 2 8 2 4 本章小结 2 8 第3 章滤料过滤性能试验研究 2 9 3 1 试验装置及方法 2 9 3 1 1 试验仪器 2 9 3 1 2 试验方法 3 0 3 1 3 试验对象 3l 3 2 试验结果及分析 3 l 3 2 1 试运行阶段 3l 3 2 2 恢复阶段 3 3 3 2 3 性能测试期 3 4 3 3 提高滤料过滤性能的措施 3 6 3 4 本章小结 3 7 第4 章滤料机械性能试验研究 4 1 滤料耐磨损性能试验 3 9 4 1 1 试验仪器 3 9 4 1 2 试验方法 3 9 4 1 3 试验步骤 3 9 4 1 4 试验对象 3 9 4 1 5 试验结果及分析 3 9 4 1 6 加强滤料耐磨损性能的措施 4 1 4 1 7 改进试验方法的建议 4 1 4 2 滤料清灰周期研究 4 1 4 2 1 滤料压力损失理论分析 4 1 4 2 2 降低过滤层阻力的措施 4 2 4 2 3 滤料清灰周期的计算 4 2 4 3 本章小结 4 3 第5 章滤料失效的表现 原因分析4 5 5 1 滤料失效的表现及原因 4 5 5 1 1 滤袋的磨损 4 5 5 1 2 滤袋热损伤 4 6 5 1 3 化学腐蚀 4 7 5 1 4 阻力高 4 7 5 1 5 气流分布不均 4 8 5 2 滤料失效的过程分析 4 8 5 3 工程实例分析 5l 5 4 本章小结 5 6 第6 章结论与建议 6 1 结论 5 7 6 2 创新点 5 7 6 3 枣议 7 参考文献 l i l 摘要 修订中的燃煤电厂烟尘排放标准拟将最高允许排放浓度限制在3 0 m g m 3 以 下 由此预计配以合适滤料的袋式除尘器将会得到快速应用发展 滤料是袋式 除尘器的核心部件之一 但目前国内大型燃煤机组袋式除尘器的滤料寿命普遍 达不到3 万小时 滤料失效通常是由多种因素综合作用的结果 主要影响因素 为空气动力损伤 机械损伤 化学损伤和热损伤四大类 本课题为国内首次针 对滤料失效过程进行综合性的试验研究 并结合实例进行分析 提出应对措施 滤料耐化学腐蚀性能方面 在酸性条件下 h n 0 3 对p p s p t f e 两种纤维 的腐蚀性要强于h 2 s 0 4 且对p p s 的腐蚀性更为严重 在碱性条件下 滤料强 力随着p t f e 纤维含量的增加而增加 p t f e 的熔化温度降低对其热稳定性的影 响大于酸性环境 保证袋式除尘器运行烟气温度高于烟气露点温度以防结露 糊袋 根据烟气成分 粉尘性质等优选袋式除尘器的类型及滤料材质等措施 可有效提高滤料耐腐性能 滤料动态过滤性能方面 同等条件下p p s p t f e 两种纤维混合面层滤料的 残余阻力 排放浓度较之单一纤维面层的滤料要低 相同时间内清灰次数也低 清灰过程对复合滤料造成的损伤要低于单一滤料 更有利于延长复合滤料的使 用寿命 较低的过滤风速可延长滤料使用寿命 复合或覆膜滤料 滤料纤维比 表面积大 滤料后处理等均可改善滤料过滤性能 耐磨损性能方面 除尘器运行时间越长 滤袋阻力 过滤风速 滤袋冲刷 程度就越高 p t f e 的抗磨损性能优于p p s p t f e 含量与抗磨损性成正比 p p s 和p 盯e 优化混合后具有更好的摩擦和磨损性能 经后处理后其抗磨损性能更 优 合理确定滤袋间距 选择合适的清灰方式及时间 减少相互摩擦和碰撞 优化气流分布 提高除尘器密封性等措施 均可以有效提高滤料的机械性能 本课题以东北某电厂2 x 3 0 0 m w 机组除尘器实际运行工况为实例 从袋头 袋身 袋底三部分深入分析滤料损坏的形式 分析造成滤料失效的过程原因 袋头的损伤主要由清灰过程中的机械运动造成 袋身的破损和气流分布不均匀 过滤风速过高 清灰压力有关 袋底的损伤是由于气流分布不均匀 清灰压力 过高和灰斗设计不合理等 该结论为国内燃煤电厂袋式除尘器滤料选择 新型 滤料的研发提供了有益参考 关键词 燃煤电厂 袋式除尘器 滤料 失效 i a b s t r a c t s i n c et h en e we m i s s i o nl i m i to ff i n ep a r t i c u l a t ei ne m i s s i o ns t a n d a r do f a i rp o l l u t a n t s f o rt h e r m a lp o w e rp l a n t su n d e rr e v i s i o nw i l lb ep o s s i b l yc o n t r o l l e du n d e r3 0 m g m 3 i t i se x p e c t e dt h a tt h eb a gf i l t e rw i t hs u i t a b l ef i l t e r b a g si sg o i n gt ob eu s e da n dd e v e l o p e d r a p i d l y 即硷f i l t e r b a gi so n eo f t h ec o l ep a r t sf o rb a gf i l t e r s b u tt h ew o r k i n gl i f eo ft h e f i l t e r b a gi ss h o r t e rt h a n3 0t h o u s a n dh o u r sp o p u l a r l yi nl a r g e s c a l ec o a l f i r e dp o w e r p l a n t si nc h i n a f a i l u r eo ff i l t e r b a gi su s u a l l yr e s u l t e df r o mc o m b i n e da c t i o no fm a n y f a g t o l s 啊1 em a i nf a c l c o i si n c l u d ea e r o d y n a m i cd a m a g e m e c h a n i c a ld a m a g e c h e m i c a l d a m a g ea n dt h e r m a ld a m a g e n l i sp a p e rp r o v i d e sc o m p r e h e n s i v ee x p e r i m e n t a ls t u d yo f f a i l u r em e c h a n i s mo f t h ef i l t e r b a gf o rt h ef i r s tt i m ei nc h i n aa n dg i v e sc o u n t e rm e a s u r 鹊 t t l r o u g ha n a l y s i si n t e g v 锄甜w i t hp r a c t i c e s 田kf i r s ta s p e c ti sc h e m i c a le o r r o s i 0 1 1r e s i s t a n c eo ff i l t e r b a g i na c i d i cc o n d i t i o n s t h e c o l r o d i b i l j 锣0 fn i t r i ca c i di ss t r o n g e rt h a nt h a to fv i t r i o lt ot h ef i l t e rp p sa n dp t f e e s p e c i a l l yt op p s i na l k a l i n ec o n d i t i o n s t h ei n t e n s i t yo ff a b r i cm a t e r i a lb e c o m e sh i g h e r w i t ht h ei n c r e a s eo ft h ep e r c e n t a g eo fp t f e f u s i o nt e m p e r a t u r ed r o po fp 吧m a y p r o d u c en l r ei m p a c t so i lt h e r m a ls t a b i l i t yo f i t s e l f t h a nt h a ti na c i d i cc o n d i t i o n s i no r d e r t oa v o i dc o n d e n s a t i o nt r o u b l e t h et e m p e r a t u r eo ff l u eg a sa c c e s s i n gf t l t e r b a g sh a st ob e c o n t r o l l e de x c e e d e di t sd e w p o i n tt e m i m a t u r e r n l ea c i dr e s i s t a n c eo ff a b r i cm a t e r i a l s c o u l db ee f f e c t i v e l ye n h a n c e db yt a k i n gs u c hm e a s u r e sa so p t i m i z i n gt h et y p eo fb a g f i l t e r sa n df a b r i cm a t e r i a la c c o r d i n gt of l u eg a sc o m p o s i t i o na n dd u s tp r o p e r t i e s t h es e c o n da s p e c ti sd y n a m i c a lf i l t e rp e r f o r m a n c eo ff i l t e r b a g t h er e s i d u a lr e s i s t a n c e a n dt h ed u s te m i s s i o nc o n c e n t r a t i o no ft h ec o m p o s i t ep p sa n dp n l em a t e r i a li sl o w e r t h a nt 1 1 a to fe i t h e rp p so rp t f em a t e r i a lu n d e rt h es e t l l 3 3 ee i r e t m l s t a n e e sa n dd u s tc l e a n i n g f r e q u e n c yo ft h ec o m p o s i t e m a t e r i a li sa l s ol o w e rd u r i n gt h es a m ep e r i o d f u r t h e r m o r e t h ec o m p o s i t ef a b r i cm a t e r i a ls u 鼢l e s sd a m a g ef r o md u s t c l e a n i n gp r o c e s st h a ns i n g l e f a b r i cm a t e r i a l w h i c hh e l p si ne x t e n a i n gw o r k i n gl i f eo ft h ec o m p o s i t ef a b r i cm a t e r i a l t h el o w e rg a sf l o wr a t ec o u l dl e n g t h e nw o r k i n gl i f eo f 丘l t e r b a g s f i l t e r i n gp e r f o r m a n c e o ff a b r i cm a t e r i a lc o u l da l s ob ei m p r o v e db yt h ef o l l o w i n gm e t h o d si n c l u d i n gc o m p o s i t e f a b r i cm a t e r i a l m e m b r a n a ec o v e r e df a b r i cm a t e r i a l b i g g e rs p e c i f i cs u r f a c ea r e ao f f a b r i c m a t e r i a la n dp o s t t r e a t m e n to ff a b r i cm a t e r i a l t h et h i r d 嬲p c c ti sa n l i f r i e t i o np r o p e r t yo ff i l t e r b a g t h el o n g e rt h eb a gf i l t e rm n s t h e h i g h e rt h eb a g 托 s i s t a n c e t h ef i l t e r i n gf l o ws p e e da n dt h eb a gs c o u r i n gb e c o m e s t h e n a n t i f r i c t i o np r o p e r t yo fp t f ei ss u p e r i o rt op p s t h ea n t i f i i c t i o np r o p e r t yo ff i l t e r b a g s i si np r o p o r t i o nt ot h ec o n t e n to fp t f e t h eo p t i m i z e dc o m p o u n do fp t f ea n dp p sh a s b e t t e ra n t i f r i c t i o np r o p e r t ye s p e c i a l l ya f t e rp o s t t r 既t m c n t t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f f a b r i cm a t e r i a lc o u l db ee f f e c t i v e l yi m p r o v e db yt h ef o l l o w i n gm e a s m ss u c hi l l s r e a s o n a b l ed a e n n i n a f i o no fs p a c eb c t w e e nb a g s p r o p e ro p t i o no fd u s t c l e a n i n gw a y s a n dt i m e d e c r e a s eo f b a gf r i c t i o na n dc o l l i s i o n o p t i m i z a t i o no f g a s f l o wd i s t r i b u t i o na n d i m p r o v e m e n to f t h eb a gf i l t e rs e a l i n g i nc o m b i n a t i o no f 也eb a gf a l t e rp r a c t i c ei no n e2 x 3 0 0 m wp o w e rp l a n ti nn o r t h e a s t c h i n a b a gd a m a g ef o r m sh a v eb e e na n a l y z e dd e e p l yf r o mt h eh e a d b o d ya n db o t t o mo f b a g si nt h i sp a p e r r e a s o n so ff a b r i cm a t 威a lf a i l u r eh a v ea l s ob e e nw o r k e do u t d a m a g e o nt h eb a gh e a dw a sm a i n l yc a u s e db ym e c h a n i c a lm o t i o nd u r i n ga s h r e m o v a lp r o c e s s b r e a k a g eo ft h eb a gb o d yh a ds o m e t h i n gt od ow i t hu n u n i f o r mo fg a s f l o wd i s t r i b u t i o n a n do v e r h i g hf i l t e r h gf l o wr a t ea n da s h r e m o v a lp r e s s u r e d a m a g eo ft h eb a gb o t t o m w a si n c u r r e db yt h eu n u n i f o r mo fg a s f l o wd i s t r i b u t i o n o v e r h i g ha s h r e m o v a lp r e s s u r e a n d 糊n a b l ed e s i g no fa s hh o p p e r s t h a tc o n c l u s i o np r o v i d e sr e f e r e n c ef o rt h e r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f n e wf a b r i cm a t e r i a la n do p t i o no f b a gm a t e r i a li nc o a l f i r e d p o w e rp l a n t si nc h i n a k e yw o r d s c o a l f i r e dp o w e rp l a n t b a gf i l t e r f a b r i cm a t e r i a l f a i l u r n l 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题研究背景及意义 1 1 1 课题研究背景 随着人们生活品质的提高 环保标准也日趋严格 在 火电厂大气污染物 排放标准 g b l 3 2 2 3 2 0 0 3 0 1 2 0 0 9 年修订征求意见稿中 最高允许排放浓度拟 定为3 0m g m 3 部分省市出台了更严格的地方标准 如 锅炉大气污染物排放 标准 d b l1 1 3 9 2 0 0 7 对北京新建 扩建 改建锅炉大气污染物烟尘的排放 限值在1 0 m g n m s 以下1 2 近十年来 火电发电量稳步上升 火电结构不断优化 机组规模发展趋势 是大容量 高参数 截止2 0 1 0 年底 全国火电装机容量达到7 0 6 亿千瓦 占总 装机容量的7 5 t 3 1 同时 由于各燃煤电厂的锅炉运行条件差异很大 电除尘 器已难以适应大部分工况及严格的排放要求 袋式除尘器与电除尘器同属高效 除尘器 但袋式除尘器对粉尘性质不敏感 不受粉尘比电阻影响 对p m 2 5 这 样的微细粉尘粒子具有极高的捕集效率 在排放标准日益严格的情况下 袋式 除尘器存在很大的发展空间及前景 1 1 2 课题研究意义 滤料失效成为袋式除尘器工程应用的热点问题 影响因素很多 是袋式除 尘器的设计 安装和滤料本身综合作用的集中反映 本课题在研究总结当前实 际工程使用的代表性滤料性能的基础上 探索滤料失效过程 机理和主要影响 因素 并找到延长滤料寿命的技术措施 为今后推广袋式除尘器的工程应用提 供实际参考 1 1 3 课题研究目的 通过研究滤料的性能 选用 失效及对策措施 达到以下研究目的 1 分析常用滤料的各项性能 为袋式除尘器用滤料的选用提供参考 2 研究袋式除尘器滤料的失效形式 过程和机理 提出避免滤料过早失效 延长使用寿命的方法和措施 1 1 4 课题研究的技术路线 南京信息工程大学硕士学位论文 1 2 袋式除尘技术的历史及发展现状 1 2 1 国外袋式除尘器的发展 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 开始应用于商业化生产实践中 4 1 9 2 0 年 反吹风清灰方式出现 随后就有了 机械振打和反吹风结合的清灰方式 5 2 0 世纪4 0 年代 逆气反吹清灰袋式除尘 器出现 5 0 年代初 气环逆喷清灰实现了袋式除尘器的连续操作 稳定的运行 阻力使过滤风速提高了几倍嘲 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 发明的脉冲袋式除尘器 被认为是袋式除尘技术的一次革命 除尘器内部无运 动部件 滤袋压力损失更稳定 处理气量更爹7 1 9 6 2 年 日本首先研发成功 2 第1 章绪论 了适合处理中 小风量废气的回转反吹式袋式除尘器 美国也于同期推出了r j r f p n 等型号系列产品 s 7 0 年代初 美国率先在燃煤锅炉行业采用袋式除 尘器 同期澳大利亚也在燃煤锅炉上采用该种除尘方式 7 0 年代中后期开始 欧盟国家以每1 0 年1 0 的份额递增速率增加袋式除尘器的使用 除尘技术向大 型化发展 美 日 澳及欧洲等国家 结合大规模工业生产 应用于燃煤电站 干法水泥回转窑窑尾和电炉除尘 很多除尘器单台过滤面积超过1 0 0 0 0 平方米 例 但那时的电除尘仍占主导地位 到8 0 年代 澳大利贬开始实施 电改袋 工 程 其他国家纷纷加入电除尘器改造成 电一袋 复合除尘器或袋式除尘器的行列 1 2 2 国内袋式除尘器的发展 2 0 世纪5 0 年代初期 中国主要从苏联整机引进机械振动结合反吹风袋式除 尘器 国内开始有专业生产袋式除尘器的设备厂 6 0 年代因其技术缺陷而逐渐 被淘汰 6 0 年代中期 北京建材研究院研究出吹气环袋式除尘器 但未用于实 际工程中 6 0 年代后期 鞍山焦耐院研制出m c 型脉冲喷吹袋式除尘器 利用 压缩空气向每排滤袋定期喷吹 产生与过滤气流相反的逆气流 加上振动作用 达到清除滤袋表面粉尘的效果 l o l 7 0 年代初 我国用于立窑除尘的反吹风玻纤 袋式除尘器 以后几乎全部停用 1 9 7 4 年 湖南辰溪水泥厂立筒预热器窑尾烟 气除尘 使用的新一代反吹风玻纤袋式除尘器首次获得成功后 反吹风技术在 水泥行业得以迅速发展 1 9 7 5 年 机械部第一设计院首次研发出回转反吹扁袋 式除尘器 1 9 7 9 年编制了回转反吹圆袋式除尘器系列化设计 有z c l m f f d l d b 等十六个系列 在国内获得广泛应用 而燃煤电厂中袋式除尘器的应 用最早是从上世纪八十年代初开始 当时电力部门在五个电厂试验运行了袋式 除尘器 分别为淮南发电厂 南定热电厂 内江电力修造厂 普坪村电厂和巡 检司电厂 由于当时对反吹清灰玻纤滤袋的气布比选的过高 没有考虑到煤种 的变化 漏气量的增加 反吹风形式和风量大小不当 没有做好超高温的控制 花板积灰的清理和防止再燃 以及滤袋材质和制造工艺水平等因素的影响 基 本均以失败告终 之后1 0 余年无大的发展 迄今为止 大型袋式除尘器 3 0 0 m w 及以上 在我国还没有成功运行超过3 万小时的例子 因此 通过国际合作 充分掌握袋式除尘技术 并通过模拟试验的方法研究其关键性技术 为工程设 计提供试验依据 确保实际工程的高可靠性 就显得非常必要和紧迫 二十世纪九十年代以后 随着袋式除尘技术的进步和多种耐高温滤料的问 世 袋式除尘器在我国燃煤电厂烟气净化方面才开始有了一定的应用 2 0 0 1 年 年底由国电环境保护研究院总包的内蒙古呼和浩特丰泰发电有限公司 3 南京信息工程大学硕士学位论文 2 x 2 0 0 m w 发电机组 采用德国鲁奇 l u r g i 公司低压回转脉冲袋式除尘器技 术 进口p p s p 8 4 复合滤料 过滤风速1 1 3 m m i n 扁圆滤袋长8 m 过滤面积 2 5 6 0 0 m 2 罗茨风机 回转反吹 清灰阻力9 0 0 p a 烟尘排放浓度低于3 0 m g m 3 运行成功 成为我国第一台在电厂领域成功运行的袋式除尘器 从此 袋式除 尘技术的工程应用快速发展 尤其是大型低压脉冲袋式除尘器 新的滤料和新 的脉冲阀逐渐问世 使袋式除尘器工况的稳定性和可靠性有了充分的保证 如 今 中国燃煤锅炉烟气除尘采用袋式除尘器的比例还很低 不足燃煤发电机组 总容量的1 0 9 0 以上的燃煤发电锅炉烟气除尘仍采用静电除尘器 从机组 容量来看 目前采用袋式除尘器的主要是3 0 0 m w 及以下机组 首台采用袋式 除尘器的6 0 0 m w 机组是山西漳山电厂二期工程 于2 0 0 8 年3 月投产 到目前 为止 6 0 0 m w 机组采用袋式除尘器的不超过3 0 台 1 0 0 0 m w 机组至今还没有 实际运行的袋式除尘器工程案例 仅有2 台1 0 0 0 m w 机组袋式除尘器工程目前 正在实施 这也是全世界1 0 0 0 m w 机组首次采用袋式除尘器的工程案例 目前在国内燃煤电厂中采用的技术大致有以下五种 低压脉冲回转袋式 除尘器 低压长袋脉冲袋式除尘器 定位反吹袋式除尘器 直通式 端 迸端出袋式除尘器 电 袋 复合除尘器 i h 1 3 滤料技术的历史及发展现状 1 3 1 国外滤料技术的历史及发展现状 非织造工业的飞速发展始于上世纪5 0 年代 特别是化纤工业的发展奠定了 丰富的基础 世界上生产与应用非织造滤料最多的是美国 大多数滤料公司也 集中在美国 其次是西欧和日本 美洲在滤料市场上占的份额为4 1 欧洲 主 要是西欧 占3 5 亚洲为2 4 非织造滤料的主要原料是聚酯 粘胶 聚丙 烯及各种高性能纤维 如聚四氟乙烯 p t f e 聚苯硫醚 p p s 聚醚密酮 p e e k 芳香族聚酰胺 对位型或间位型 等 以及一些无机纤维 其中玻 璃纤维使用较早 较新开发的有陶瓷纤维 金属纤维等 1 2 1 玻璃纤维是滤料中 使用最广的无机纤维 但较脆 抗弯性差 不耐磨 不能处理含h f 气体的烟 尘 在使用上有一定的局限性 而陶瓷纤维虽能克服玻纤滤料一些致命弱点 但尚处于研发阶段 随着技术的成熟 陶瓷纤维将会取代玻璃纤维成为无机滤 料的主流i j 引 国外p p s 的合成研究 最早于1 8 8 8 年由g r e nv e s s e 用苯和硫在a i c l 催化 条件下利用f f i e d e l c r a f i s 反应合成 美国菲利浦石油公司最早商业化生产p p s 4 第1 苹绪论 纤维 在1 9 6 7 年取得以对二氯苯和硫化钠为原料在n 甲基毗咯烷酮极性溶剂中 合成p p s 的专利 19 7 1 年实现工业化生产 19 7 3 年建成2 6 k t a 规模生产装置 实现p p s 树脂的工业化生产 1 9 7 9 年合成出适于纺丝的高分子质量线性p p s 树 脂并实现了工业化生产 生产出商标名 r y t o n 莱登 的p p s 纤维投放市场 受到各国的高度重视 在1 9 8 5 年以前 美国p h i l l i p s 公司一直垄断着p p s 的生 产和市场 其后短短几年时间里 日本的东丽公司 东洋纺公司 吴羽公司相 续进行了p p s 纤维的开发 德国拜尔公司在比利时也建成了4 k t a 的p p s 生产 装置 1 9 8 9 年p h i l l i p s 公司将国内p p s 生产能力扩大到7 5 k t a 同时还与日本 东丽公司合建了1 个7 5 k t a 的p p s 树脂合成厂 1 9 9 3 年4 月p h i l l i p s 公司撤出 股份并由东丽公司独资生产经营 2 0 0 1 年 a m e r i c a nf i b e r s y a m s 公司将该纤 维生产技术专利全部转让给日本东丽公司 商品牌号也由 r y t o n 改为 t o r c o n 特康 目前年产量约1 5 0 0 吨 其中爱嫒5 0 0 t a 短纤维装置 o k a z a k i l 0 0 t a 长丝装置 东洋纺公司的年产量为6 4 0 吨 其中岩国5 4 0 t a 短纤维 装置 敦贺1 0 0 t a 长丝装置 商品名为 p r o e o n c 普康 目前 p p s 纤维 的主要生产商是日本东丽工业公司和日本东洋纺公司 这两家公司也是我国滤 料用p p s 纤维的主要供应商 它们使用日本吴羽化工的p p s 树脂 另外两家p p s 纤维厂家是美国的f i t 公司及法国的n e x i s 原名罗地亚 公司 使用德国泰科纳 的p p s 树脂 美国公司的p p s 纤维于2 0 0 7 年1 月进入中国 p t f e 纤维在1 9 5 3 年由美国杜邦公司开发 1 9 5 7 年实现工业化生产 制丝 方法有乳液纺丝法 膜裂纺丝法 糊料挤出纺丝法 熔体纺丝法 乳液纺丝法 制得的纤维纤度较小 但强度较低 呈褐色或黑色 膜裂纺丝法制得的纤维呈 白色 强度稍高 缺点是纤维粗细不均 糊料挤出纺丝法制得的纤维强度较高 纤度较大 熔体纺丝法制得的纤维强度较高 1 4 一般很少采用 国际上p t f e 纤维主要生产厂商有美国杜邦公司 美国g o r e 公司 奥地利兰精 l e n z a n g 公司 日本大金公司及东丽公司等 市面商品有t e f l o n p r o f i l e n t o y o f l o n 及r a s t e x 等 1 5 1 3 2 国内滤料技术的历史及发展现状 国内于2 0 世纪7 0 年代开始开发p p s 纤维 进展缓慢 生产规模较小 品 种少 2 0 世纪8 0 年代末 四川大学 四川省纺织工业研究所 中国纺织大学等 单位进行了p p s 纤维的纺制工作 初步研究了p p s 纤维样品的性能 1 9 9 3 年 四川省纺织工业研究所生产出了单丝纤度6 7 d t e x 强度达2 8 3 5 e n d t e x 的 p p s 长丝并试织成了p p s 织物 但未形成商业规模 直到2 0 0 4 年 德阳科技公 5 南京信息工程大学硕士学位论文 司的p p s 纤维级树脂和p p s 纤维产品正式形成了生产能力 我国的p p s 纤维才 步入商业化阶段 其p p s 长丝纤维强度达到3 c n d t e x 此外 海宁营口耐斯特 环保科技有限公司 江苏张家港瑞泰新中环保有限公司和东邦特种纤维有限公 司己有批量生产 2 0 0 8 年 浙江海宁新能纺织有限公司也投入p p s 纤维生产 f 16 i i 刀 近几年 国内p t f e 纤维生产技术发展较快 主要采用膜裂纺丝法制造 如常州中澳在2 0 0 2 年 上海凌桥在2 0 0 5 年用膜裂法生产出p t f e 纤维 浙江 理工大学采用凝胶法制备了p 吧纤维 墙 还将膨体p 1 r f 吧树脂 废气催化剂 粉体和润滑剂混和 经筛分 熟化 压坯 纺丝 脱脂 拉伸和热定型 制备 了一种用于废气分解的膨体p 也纤维 1 9 1 4 滤料性能的研究 滤料作为袋式除尘器的核心部件 造价占整个设备总费用的1 0 一1 5 袋 式除尘器的关键技术除了气流分布 清灰技术外 还包括滤料技术 而且除尘 器所有的问题 最终都会反应在滤料上 因此 要想突破电力行业滤料使用时 间普遍达不到3 万小时的瓶颈 只有从分析滤料性能失效原因入手 从而研发 并选用适合不同工况的滤料 1 4 1 燃煤电厂滤料要求 燃煤电厂锅炉烟气的复杂工况条件 对袋式除尘用滤料提出了以下具体的 要求 2 0 j 1 滤料需具有耐高温 耐折 耐氧化等性能 2 滤料有较好的耐磨性 锅炉烟气中含有硬度较高的氧化物 如 s i 0 2 a 1 2 0 3 f e 2 0 3 等成分 这些是造成滤袋磨损的主要因素 3 滤料需具备耐腐蚀性 锅炉烟气中含有s n 等元素 氧化物 酸 在高温 高湿的条件下 对滤袋会产生酸腐蚀 当滤料的耐酸性不好时 会使滤袋发生脆化 严重影响滤袋寿命 4 在保证一定除尘效率下 要求滤布有较好的透气性 滤布的透气率与滤 袋的阻力损失有直接的关系 滤布的透气性必须从洁净滤袋和含尘滤袋 的透气率两方面来综合考虑 5 滤袋要有稳定的热收缩性 尤其是由电除尘器改造的袋式除尘器 由于 条件的限制 其滤袋与滤袋之间的间隙相对较小 因而 对滤料的尺寸 稳定性要求越来越高 6 翌 兰堑笙 6 滤料需具备耐水解性 锅炉运行时难免发生 四管 爆裂的状况 这对滤 料也是极大的考验 1 4 2 滤料耐腐蚀性能研究 我国有关滤料耐腐蚀性能检验方法是将测试滤料样品淹没于盛有8 5 的浓 h 2 s 0 4 和n a o h 两种溶液中恒温浸泡2 4 h 后取出 经过清水充分漂洗 并在通 风橱中干燥后 再按 纺织物拉伸性能第一部分 断裂强力和断裂伸长率的 测定条样法 g b 3 9 2 3 1 9 9 7 测定其断裂强力 2 1 1 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和 8 5 0 c 温度条件下 6 0 h 2 s 0 4 和4 0 n a o h 溶液中断裂强力的变化情况以及在 热酸溶液中断裂强力的变化情况 实验滤料包括克麦尔 美塔斯 p p s 玻纤 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 s 共九种 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 温度升高会加速腐蚀速度 影响因素有 含水量 氧化 剂浓度 作用时间 温度等 1 4 3 滤料过滤机理及性能研究 针刺毡滤料的纤维过滤会同时存在几种机理 绕圆柱群的流动 纤维阻力 纤维滤料压力损失和非连续区过滤 但起主导作用的机理往往只有一两个 对 于扩散与拦截机理同时作用 a i b a 和y a s u d a 应用l a n g m u i r 的拦截效率和扩散 效率公式 简化后得到如下关系式 t l r e f t l s p e 2 誊 g 2 r e f l t s 式中 g 为拦截参数 g d f 可以肯定地说 多个机理同时作用既不是 各效率简单的相加也不是简单的相乘 确定多机理同时作用是困难的 考虑到 各机理讨论的都是分级效率 可以使用如下串联模式的计算 唯 1 一 1 一n d 1 一矶r 1 一 1 e 纤维层的过滤方式分内部过滤 3 z 称深层过滤 和表面过滤两种 过滤过程分 三个阶段 洁净滤料的稳态过滤 含尘滤料的非稳态过滤和滤料表面有粉尘层 的表面非稳态过滤 非稳态过滤一直是纤维过滤理论及应用中一个重要研究课 题 对评价纤维滤料的收尘性能 效率 粉尘载荷 压损等 和运行管理 清 灰方式 清灰效果 清灰时间控制 滤料使用寿命等 具有重要意义 许多学 者已提出了非稳态过滤的效率和压力损失数学模型 其中 关于纤维层内部非 稳态过滤的研究比较成熟 而表面非稳态过滤的研究较少 同时还存在建模方 7 南京信息工程大学硕士学位论文 法不完善 表达式较复杂 某些参数难以确定等问题瞄l 1 4 4 滤料耐磨损性能研究 杨宝林等嘲研究了常温和高温条件下p p s 干摩擦的摩擦学性能 发现在 3 0 0 以上 随烧结温度上升可成型出以线性 支链及交联结构为主的p p s 材料 改变聚合物线性结构 即不分解的情况下交联型结构 有利于提高材料的耐磨 性 3 7 0 c 成型试样表现出最佳的摩擦学性能且有一定的自增强特性 聚合物在 摩擦过程中发挥摩擦学作用的重要保证是形成牢固 薄而均匀的转移膜 通过 分析p p s 磨屑和磨痕的电镜照片 认为p p s 的磨损机制是复合型的 以挤出和 粘着转移磨损为主 z h a oq 2 4 用盘 销式摩擦磨损试验机测量了纯p p s 的摩擦系数 发现其在磨 合阶段的值较低 逐渐增大至稳定状态 这种摩擦系数的变化与在对偶面上是 否形成转移膜有关 用光学显微镜可观察到 p p s 在滑动中形成转移膜的能力 较强 随着磨合阶段在对偶面上不断形成转移膜 形成厚且不平整的转移膜在 到达稳定阶段前几乎覆盖了全部对磨表面 p p s 与转移膜的接触增大 使得摩 擦系数增大 得出成型温度 对磨面粗糙度 滑动速度和负荷对p p s 的摩擦学 性能有显著影响的结论 何志敏等 2 5 研究了p p s p t f e 的复合材料 发现p p s p n 吧复合材料的摩擦 系数和明显比纯p p s 低 由0 7 降至0 1 0 2 且磨痕宽度也降低 即磨损量降 低耐磨性提高 研究认为 p p s 不能形成牢固的转移膜 所以材料的摩擦磨损 性能取决于其与钢环之间的机械相互作用 摩擦过程中 聚合物与对偶表面直 接接触 钢环上的微突起对样品表面产生犁耕作用 会提高p p s 的摩擦因数 另外 聚合物向对偶转移 而转移膜与对偶钢环间的结合力很弱 附着的这层 转移膜又不断被除去 这种重复作用导致p p s 的磨损增大 而p p s p t f e 复合 物可能在对偶面上生成的转移膜薄且均匀 粘着力强 在摩擦过程中所生成的 转移膜防止了对偶表面上的微突起对样品的犁耕作用 降低了摩擦磨损 张晴等 2 6 研究了不同含量p t f e 对p p s p t f e 复合材料摩擦因数和磨损体积 的影响 发现填充p t f e 的p p s 复合材料摩擦因数比未填充的p p s 摩擦因数小 得多 因为摩擦过程中p t f e 大分子容易被拉出结晶区 摩擦初期就向对偶面 转移 以库仑力在对偶面上形成转移膜 转移膜高度取向 使摩擦因数降低 随着p e 含量的增加 更容易形成粘着力强的转移膜 在摩擦过程中阻止了 对偶面上微凸起的犁耕作用 复合材料中填料的添加起到了支撑作用 降低了 磨损体积 8 第1 章绪论 1 4 5 滤料清灰控制方式研究 滤料品种的选择也取决于袋式除尘器的清灰方式 这和清灰能量 滤袋形 变特征的不同有关 表1 1 清灰方式与滤料结构的优s t 5 滤料单重 清灰方式清灰动力滤袋形式 滤料结构优选 g m 五 手振 机振 振动内滤圆袋筒形缎纹或斜纹织物 3 0 0 3 5 0 气振 电磁振 高强低伸形筒形缎纹或 除尘器资用压 内滤圆袋斜纹织物 3 0 0 3 5 0 反吹风力或配反吹风 加强基本的薄型针刺毡3 0 0 4 0 0 机外滤异形 普通薄型针刺毡3 5 0 5 0 0 袋 阔幅筒形缎纹织物 3 0 0 3 5 0 反吹风 振 除尘器资用压 高强低伸形筒形缎纹或 力手振 机振 内滤圆袋斜纹织物 3 0 0 3 5 0 动 气振 电磁振 加强基本的薄型针刺毡3 0 0 4 0 0 高压风机或鼓 中等厚度针刺毡 3 5 0 5 0 0 喷嘴反吹风外滤扁袋 纬二重或双层织物 4 0 0 5 5 0 风机 筒形缎纹织物 3 0 0 3 5 0 o 1 5 o 7 毋a 针刺毡或压缩毡 5 0 0 6 5 0 脉冲喷吹外滤圆袋 压缩空气 纬二重或双层织物 4 5 0 一6 0 0 1 5 造成滤料失效的因素分析 1 5 1 化学腐蚀 1 燃烧过程中酸性物质的形成 我国燃煤电厂基本使用原煤 热值 灰份 含硫量之间存在差异 煤中硫 主要以有机硫 黄铁矿硫和硫酸盐硫这三种形式存在 煤燃烧主要包括干燥脱 水 热解脱挥发分 挥发分和焦碳燃烧等步骤 一般认为 在低于1 0 0 0 时 煤中硫酸盐硫不发生分解和其它化学反应 常称为非可燃硫 煤中可燃硫 黄 铁矿硫和有机硫 在燃烧过程中发生氧化反应 主要氧化成s 0 2 同时约有0 5 2 0 的s 0 2 进一步氧化成s 0 3 煤在氧化气氛下 s 0 2 和s 0 3 的生成量显著 h 2 s 的生成量则很低 低温下生成物以s 0 3 为主 高温下以s 0 2 为主 同时生成 物的量与燃料含硫量相关 在还原性气氛下 h 2 s 和s 0 2 的生成量显著 低温 下生成物以h 2 s 为主 高温下以s 0 3 为主 且与燃料含硫量有关 2 7 1 s 0 3 使烟 9 南京信息工程大学硕士学位论文 气中水蒸气的露点大大升高 s 0 2 和s 0 3 排放到大气中造成对大气环境的污染 无论无机硫还是有机硫的氧化反应 均为气固多相反应 其反应步骤如下 气流中的氧气通过颗粒表面的气膜向颗粒扩散 氧和固相颗粒进行气固表面 反应 反应生成的二氧化硫通过气流扩散 2 8 1 1 2 9 1 1 3 0 1 氮氧化物的形成是燃料中 的氮 通常是有机氮和低分子氮 在一般的燃烧条件下受热分解 在脱挥发分 过程中大量的气相燃料氮随挥发分释放出来 被氧化成n o 烟气中硫氧化物和氮氧化物的存在形态主要以s 0 2 和n o 为主 s 0 2 中s 和n 0 2 中n 的氧化态均为中间价态 所以它们可以作为氧化剂又可作为还原 剂 通常s 0 2 是作为还原剂 不能直接被氧所氧化 但容易被高级氧化氮类 n 0 2 n 2 0