芳香族聚酰胺在新型干法水泥窑窑尾收尘上的应用.doc

芳香族聚酰胺在新型干法水泥窑窑尾收尘上的应用摘要 本文叙述了目前海内外水泥行业的发展方向，水泥窑尾的废气特征，渗膜过滤毡的性能特点，主要技术及在2500T/d水泥窑尾的应用实例等要害词 新型干法、过滤毡、布袋收尘、芳香族聚酰胺、渗膜、窑尾1 前言新型干法水泥生产线高温烟气主要集中咋水泥窑窑头，窑尾，烘干机，水泥磨机等工段上，尘源较集中，按照环保标准，粉尘排放浓度必须低于50mg/m3。采用袋式除尘器可以达到理想的收尘效果。根据新型干法水泥生产线窑头，窑尾，高温的特点，要求过滤毡必须耐高温，耐腐蚀，使用寿命长等特点。目前国内厂家大多采用进口的P84滤料和进口玻纤布覆膜滤料，价格非常昂贵。水泥生产单位的成本明显提高。因此，必须加快具有自己的知识产权的国产滤料的开发。2 目前国内外高温滤料的发展目前国内外用于高温领域的滤料瓶中越来越多。如聚酰亚胺纤维（P84），玻璃纤维系列，芳香族聚酰胺纤维（NomexConex芳纶1313），聚苯硫醚纤维（PPS）聚四氟乙烯（PTFE）等，从新型干法水泥窑头窑尾的烟气特点来分析，P84针刺毡滤料、玻纤布覆膜滤料、芳香族聚酰胺滤料、玻璃纤维耐高温复合滤料等产品是最适合该工况除尘要求的滤料。下面介绍一下用于水泥窑尾的耐高温纤维的性能：聚酰亚胺（P84 Polyimide）：正常运行温度240度，瞬间温度可以达到260度以上，P84纤维截面呈多叶状，它的不规则的纤维断面使纤维比表面积增大，100%P84纤维制成的针刺毡透气性好具有降阻增效的效果，可以保持较高的过滤效能。玻璃纤维（Class fibre）：玻璃纤维是由熔融的玻璃球拉制而成，是一种无机肥金属材料。与传统的合成纤维相比，其拉伸强度高，断裂伸长率小，具有很好的耐高温性和化学稳定性，经过不同的化学处理和表面处理，是一种较为理想的耐高温过滤材料，一般情况下，能耐260的高温烟气。但玻璃纤维属于无机纤维的范畴，其耐折性能较差，不能承受较大的过滤负荷。芳香族聚酰胺(Aramind)纤维：芳香族聚酰胺纤维根据分子结构不同分为对位型与见位型两类。用于生产过滤材料的为间位型，又称芳纶1313，纤维具有优异的耐高温，正常使用温度在204，瞬间能达到250，阻燃性能、良好的可纺和尺寸稳定性、较好的机械性能。3 新型干法水泥生产线窑尾烟气分析烟气主要成分水泥窑尾的延期主要来源为旋窑窑尾和生料磨机的废气，烟气中粉尘的腐蚀性能，且带有一定的酸性腐蚀。表1粉尘、烟气成分表 粉尘主要成分Sio2 Al2o3 Fe2o3 Cao Mgo烟气主要成分H2O SO2 NOx O2 N2 CO24 水泥窑窑尾除尘国内主要的比较从目前用于新型干法水泥窑尾烟气除尘滤料的使用情况和发展趋势来看，使用较成功的过滤材料主要品种有聚酰亚胺P84针刺过滤毡，进口玻纤覆膜滤料及芳香族聚酰胺+PTFE渗膜过滤毡，下面将芳香族聚酰胺+PTFE渗膜过滤毡与这些材料作个比较：价格比较：聚酰亚胺P84针刺过滤毡及玻纤布覆膜过滤毡大部分依靠进口，价格非常昂贵。芳香族聚酰胺+PTFE渗膜过滤毡与以上这些滤料材料相比，价格上具有相称大的优势。过滤效果方面：为了提高芳香族聚酰胺+PTFE渗膜过滤毡的过滤效果，提高了材料的克重，为每平方米550g/m2以这样在窑尾收尘上就能使得排放浓度低于50mg/m3的国家标准，实际排放标准在小于30 mg/m3，设备运行阻力在1200Pa左右，最高不超过1700Pa。使用寿命：聚酰亚胺P84针刺过滤毡及进口玻纤布覆膜过滤毡在实际使用寿命上一般在3年4年，而芳香族聚酰胺+PTFE渗膜过滤毡的使用寿命为2.5年以上。因此，从性价比来说，具有很大的竞争优势。而其它一些过滤材料如玻璃纤维耐高温复合材料的使用寿命仅为11.5年，且设备运行阻力高，滤袋的破损率较高。耐过滤负荷：芳香族聚酰胺+PTFE渗膜过滤毡与聚酰亚胺P84针刺过滤毡的过滤负荷可达到1.01.2mm/min而玻纤布覆膜滤料及玻璃纤维耐高温复合滤料的过滤负荷仅为0.80.0.95 mm/min。5 芳香族聚酰胺渗膜滤料的产品性能特点我公司采用芳香族聚酰胺渗膜过滤毡，来满意国内新型干法水泥生产线高温烟气的收尘需要。根据烟气特性，原料上我们选用了100%的以耐高温在204，最高240的芳香族聚酰胺纤维，通过非织布针刺法生产工艺制成半成品，单位面积克重550 g/m2以上。以耐化学腐蚀性能特优的PTFE乳液浸渍防酸渗膜处理，经预烘和高温焙烘、烧毛、压光的技术方案路线制成。该产品的后处理技术获得国家发明专利，专利号为ZL200610027084.3（1） 工艺流程图：原料纤 开松 给棉 梳理 铺网 基布 预刺 主刺 后处理 原料纤（2）主要特点：1. 耐高温性能提高该过滤毡经过以PTFE乳液为主的化学处理剂浸渍后，并经预烘，高温焙烘后，使得组成过滤毡的芳香族聚酰胺每根纤维的表面均匀覆盖一层PTFE膜，使纤维不能直接与烟气中的腐蚀性气体接触，从而提高过滤毡的耐化学腐蚀性。2透气性能好由于过滤毡的生产采用了非织布针刺法的生产工艺，纤维呈三维结构交叉排列，毡材的空隙率高达70%，透气性能好。3清灰效果好该过滤毡经PTFE乳液处理后，纤维的表面更加光滑，与烟气中的粉尘粘后力下降，其工作过程中便于清灰，降低整个设备的运行阻力。4耐温性的提高过滤毡经过PTFE乳液处理后，使得整个过滤毡的耐温性能得到提高，未经处理的过滤毡正常运行温度为204，经过处理后的针刺过滤毡的正常运行温度达到210。5使用寿命的提高该过滤毡主要用于新型干法水泥生产线窑头窑尾高温烟气的除尘，未经处理的过滤毡在窑头的正常使用寿命为2年，而经过处理后的渗膜过滤毡的腰围正常使用寿命达到2.5年以上。（3）主要性能指标：品名：芳香族聚酰胺渗膜过滤毡表面纤维层：100%芳香族聚酰胺纤维基材：芳香族聚酰胺基布重量（g/m2）：550厚度（mm）：2.0密度（g/cm3）：0.28透气量(L/m2.s)：150（127 Pa）断裂强度（N/20x5cm）：经向：800纬向： 1100断裂伸长率（%）：径向：25纬向：40使用温度（）正常：210瞬间：250热收缩率（%）（200。，规格400 x400 mm）经向：0.5纬向：0.5表面处理：热定型、烧毛、压光化学处理：PTFE防酸渗膜处理6 应用实例（以2500T/d）表2产品（除尘器）工况技术 名称单位滤袋、配套 窑尾长袋脉冲袋收尘器用途用于窑尾烟气收尘处理风量：m3/h 600000（Max）净过滤风速：m/min 运行时0.92，检修时0.97滤袋材质：芳香族聚酰胺+PTFE渗膜滤袋规格：1606000mm过滤面积：m2 10840滤袋数量条：3600正常使用温度: 200-240（瞬间）进口含尘浓度:g/Nm3 150出口含尘浓度:mg/Nm3 30 mg/Nm3清灰方式：离线入口湿度：% 21压损：1400-1700 pa收尘效率：% 99.997 推广应用（1） 我公司生产的芳香族聚酰胺+PTFE渗膜过滤毡，产品具有耐高温，耐腐蚀，清灰效果好，设备运行阻力低等特点。于2006年年初配套浙江洁华环保科技有限公司云南大理红山水泥1200T/d的华新水泥苏州金猫2800T/d新型干法水泥生产线窑尾高温烟气的除尘，至今已达到两年多时间，粉尘排放浓度低于国家标准。目前该产品已配套浙江洁华多条2500T/d道5000T/d的新型干法水泥生产线的窑尾袋除尘，并用于出口。（2） 我们公司的芳香族聚酰胺+PTFE渗膜过滤毡的基础上，又研发了以芳香族聚酰胺为主的水泥窑尾专用滤料序列，如聚酰亚胺P84+芳香族聚酰胺复合滤料，芳香族聚酰胺P84面层过滤毡等，化学处理采用PTFE防酸渗膜处理、PTFE表面图涂层处理等先进的处理方法。其中聚酰亚胺P84+芳香族聚酰胺复合滤料在绍兴三狮2500T/d水泥窑尾收尘器上得应用。HBT/P84复合滤料在昭通水泥窑尾烟气除尘上的应用刘书平 徐彪（上海博格工业用布有限公司）1概况华新水泥（昭通）有限公司日产4000吨水泥孰料干法生产线是昭通市最大的水泥孰料生产线，也是云南省目前两条最大的水泥生产线之一。该项目于2006年5月25日上午9时58分正式点火投料。其窑尾除尘器的滤袋材质选用上海博格工业用布有限公司生产的HBT/P84复合滤料，此项产品已经获得实用新型专利证书。2该项目水泥窑尾采用的布袋除尘器参数见下表：华新水泥（昭通）窑尾布袋除尘器参数 型号：FDYL210-28用途;用于水泥窑尾及生料磨废气处理布置形式:露天布置数量:台 1室数:16室（双室布置）进口风量:m3/h 550000进口含尘浓度：g/Nm3 100出口含尘浓度：mg/Nm3 30正常工作温度： 180260最高瞬时温度： 280收尘效率：%99.99全过滤风速：m/min 0.9总温度降： 20总过滤面积：m2 10133除尘器阻力：pa 1500压力损失：pa 12001500清灰压缩空气压力：Mpa 0.30.4自大过滤风速：m/min 1.07滤袋规格：mm 1606030滤袋：HBT/P84复合滤料3滤料选用针对此干法水泥生产线窑尾的除尘器进口烟气温度高、变化大、粉尘浓度高的运行状态，博格公司研发了HBT/P84复合超细面层梯度特种滤料。该滤料为博格公司HBT/RM84型滤料，表层采用超细P84+PTFE混合纤维层和其他细度的P84复合纤维层。后处理采用PTFE乳液整体浸渍镀膜、表面特氟龙-B涂层处理。3.1梯度结构为了降低滤料阻力，对采用单一细度纤维制作的滤料针刺毡（简称常规滤料）进一步改进为采用不同细度的纤维制作的具有纤维梯度结构的滤料针刺毡（简称梯度滤料），同时在滤料表面采用超细P84+PTFE混合纤维层，增加了过滤精度，在实际使用当中具有接近覆膜滤料的过滤效果，但运行阻力降低。（1） 针刺毡截面结构上采用纤维细度逐层加大的梯度结构，它有表面超细纤维层、细纤维层、基布、粗纤维层4层构成。纤维越细，透气通道越致密。梯度层次结构可以形成前密后疏的流体通道，由传统的针刺毡的等宽绕流通道改变为前宽后窄的梯形绕流通道。（2） 借鉴了覆膜滤料表面过滤技术。把传统的单一细度纤维或混合纤维制作的针刺毡变为梯度纤维针刺毡，过滤方式由“表层+深层”转变为“表层过滤”，超细纤维形成的滤料面层阻挡微细尘粒能力提高。前翟后宽的梯形通道使滤料内层不易集尘，保持滤料长期运行而滤料固有阻力上升变化速度减缓。表层采用超细纤维层，超细面层使针刺毡表面更致密。阻挡微细尘粒能力提高，而且表面易清灰。3.2 后处理方式（1）PTFE整体浸渍镀膜处理利用我公司的专利配方-高浓度聚四氟乙烯（PTFE）乳液-对针刺毡进行整体浸镀处理，实现对每一根纤维表面进行镀膜的作用，等于包渗覆一层PTFE薄膜，大大的提高了滤料的抗氧化、耐腐蚀、耐温能力，增强滤料憎水性，延长了滤料的使用寿命，同时提高了滤料的过滤精度。（2）特氟隆B乳液涂层处理对滤料表面做特氟隆B乳液的涂层处理，大大的提高了滤料的抗氧化、耐腐蚀、耐折、耐温性能，增强滤料憎水性，改善清灰效果，延长了滤料的使用寿命，同时提高了滤料的过滤精度。4 运行效果及经济效益该项目水泥窑尾布袋除尘器所用滤袋为博格公司生产的HBT /P84复合滤料，对于整台窑尾布袋除尘器而言，滤料的质量直接影响除尘器的除尘效率，滤袋的使用寿命直接影响到除尘器的运行费用。水泥窑尾布袋除尘器经过两年多的运行，博格公司的HBT /P84复合滤料经受住了考验。下图