袋式除塵高溫濾料大匯總
近年來,霧霾天氣頻繁襲擊我國大部分地區(qū),PM2.5也成為大家耳熟能詳?shù)拿~。從NASA公布的一張PM2.5污染地圖來看,全球細(xì)顆粒物污染最嚴(yán)重的地區(qū)為北非及我國的華北、華東和華中地區(qū),我國大部分地區(qū)細(xì)顆粒物年均濃度接近80微克/立方米,約為世界衛(wèi)生組織規(guī)定的安全值(年均10微克/立方米)的8倍,空氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻。
全球PM2.5污染地圖(2001-2016)
Source:NASA
目前我國工業(yè)污染是 PM2.5的最大來源,其中水泥制造、燃煤電站和鋼鐵冶金更是工業(yè)污染源中的三大殺手,因此治理PM2.5,工業(yè)除塵不可忽視。
PM2.5的來源
Source:IPE
然而工業(yè)除塵并非易事,這是因?yàn)楣I(yè)煙塵溫度較高,且常常含有酸性、堿性氣體,對(duì)應(yīng)用于工業(yè)除塵的技術(shù)、材料有較高要求。目前工業(yè)除塵主流的技術(shù)有兩種,分別是靜電除塵、袋式除塵;在此二者基礎(chǔ)上又衍生出了電袋復(fù)合除塵。
三種除塵器技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能比較
Source:《工業(yè)煙塵廢棄中PM2.5的除塵技術(shù)概述》,廣發(fā)證券
一、袋式除塵——工業(yè)除塵的主流技術(shù)
目前我國電除塵技術(shù)已達(dá)到應(yīng)用成熟階段,袋式除塵技術(shù)正處于快速發(fā)展時(shí)期,但是隨著國家對(duì)工業(yè)煙氣污染控制要求不斷提高,電除塵技術(shù)已經(jīng)不能完全滿足要求,采用袋式除塵技術(shù)和電袋復(fù)合除塵替代電除塵技術(shù)已經(jīng)成為主流。
袋式除塵作用機(jī)理:利用特種纖維制成濾袋,將含塵氣體噴入濾袋中,用濾袋過濾和捕集粉塵,過濾效果取決于濾袋的質(zhì)量。
袋式除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
Source:三維絲招股書
二、高溫濾料——袋式除塵的核心材料
濾袋
Source:三維絲招股書
袋式除塵器的過濾作用是通過濾料實(shí)現(xiàn),可以通過配備耐常溫(130℃以下)、耐高溫(130℃以上)、耐腐蝕、拒水防油、防燃防爆、長壽命(2——4年)等不同性能的各種濾袋來實(shí)現(xiàn)不同的過濾效果,袋式除塵技術(shù)的變化與革新與濾料的變革也具有較強(qiáng)的相關(guān)性。
目前,國內(nèi)外用于煙氣治理的高溫濾料纖維主要有PPS(聚苯硫醚)、Nomex(芳香族聚酰胺)、 P84(聚酰亞胺)、PTFE(聚四氟乙烯)、玻璃纖維及PSA(芳砜綸)纖維等,實(shí)際應(yīng)用中往往采用多種纖維配合。制作工藝有針刺氈、表面覆膜、乳液浸漬等,能達(dá)到表面過濾、梯度過濾的效果,不僅提高了粉塵捕集能力,而且減少了壓力損失,易于清灰,節(jié)約能耗。
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三、主要高溫濾料介紹
1、聚苯硫醚(PPS)——目前應(yīng)用最廣的高溫濾料
簡(jiǎn)介:聚苯硫醚纖維,具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、較高的熔點(diǎn)(285℃)和優(yōu)異的耐熱性,其阻燃性、耐化學(xué)藥品性和穩(wěn)定性也極其出眾,主要用在市政廢物焚燒爐、公用工程鍋爐、燃煤鍋爐、醫(yī)院焚燒爐、熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐上的脈沖袋濾器,是目前應(yīng)用最廣的高溫濾料。
PPS纖維及PPS纖維濾袋
從全球來看 2012 年 PPS 主要運(yùn)用在汽車領(lǐng)域,日本 PPS 的33%、歐洲 PPS 的 50%都消費(fèi)在該領(lǐng)域。我國消費(fèi)結(jié)構(gòu)則以環(huán)保產(chǎn)業(yè)(過濾袋)為主,占比 30%左右,汽車零部件和電子電工產(chǎn)業(yè)緊接其后。
主要生產(chǎn)企業(yè):
國內(nèi)與PPS相關(guān)上市企業(yè)有三維絲、新和成、旭光高新。其中旭光高新為全球產(chǎn)能最大的 PPS 樹脂生產(chǎn)商。
海外 PPS 生產(chǎn)集中在美國(康菲石油)、日本(東麗工業(yè)、吳羽化工、迪愛生、出光興產(chǎn)、德國(拜耳集團(tuán)),其中日本PPS產(chǎn)能產(chǎn)量均居世界第一。
2、聚酰亞胺纖維(P84)——耐溫等級(jí)最高的除塵材料
簡(jiǎn)介:聚酰亞胺纖維,又稱芳酰亞胺纖維,是有均苯四酸二酐和芳香族二胺聚合得到聚酰胺酸預(yù)聚體,再通過溶液紡絲而制得的高性能纖維。
聚酰亞胺纖維最早由奧地利蘭精公司開發(fā),商品名“P84”。該壟斷性產(chǎn)品現(xiàn)隸屬于德國贏創(chuàng),多用在除塵袋之中,素有“黃金絲”稱號(hào)。
聚酰亞胺纖維綜合性能優(yōu)異,具有耐溫等級(jí)高、過濾性好、耐酸堿性等諸多優(yōu)勢(shì),可用于水泥窯尾、垃圾焚燒、電廠等高溫環(huán)境。
PI纖維及PI纖維濾袋
另外,對(duì)于聚酰亞胺纖維產(chǎn)品來說,其具有獨(dú)特的纖維結(jié)構(gòu)——不規(guī)則葉片狀截面,比一般圓形截面增加了 80%的表面積,并帶來兩大優(yōu)點(diǎn):
1.增強(qiáng)了捕捉粉塵的能力;
2.不規(guī)則的纖維截面因其內(nèi)應(yīng)力大小不同,分布不均勻而使纖維自然卷曲,而使纖維具有較強(qiáng)的抱合纏結(jié)力。因此在玻纖復(fù)合針刺氈中加入聚酰亞胺纖維,即使風(fēng)速增大,氈層也不容易脫落。
聚酰亞胺纖維截面圖
主要生產(chǎn)企業(yè):
國外:德國贏創(chuàng);
國內(nèi):長春高琦(深圳惠程控股)和江蘇奧神。
3、聚四氟乙烯纖維——抗腐蝕性能最佳的除塵材料
簡(jiǎn)介:聚四氟乙烯纖維,國內(nèi)也稱“氟綸”。 最早由杜邦公司于 1953 年開發(fā),1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。聚四氟乙烯纖維是以聚四氟乙烯為原料,經(jīng)紡絲或制成薄膜后切割或原纖化而制得的一種合成纖維。目前聚四氟乙烯纖維的生產(chǎn)方法主要有四種,包括乳液紡絲法、糊料擠出紡絲。
聚四氟乙烯纖維繼承了聚四氟乙烯化學(xué)穩(wěn)定性好,使用溫度范圍廣,耐大氣老化,耐輻照,較低的滲透性等諸多優(yōu)點(diǎn),主要用作高溫粉塵濾袋、耐強(qiáng)腐蝕性的過濾氣體或液體的濾材、泵和閥的填料、密封帶、自潤滑軸承、制堿用全氟離子交換膜的增強(qiáng)材料以及火箭發(fā)射臺(tái)的苫布等。
PTFE纖維及PTFE濾袋
聚四氟乙烯除塵濾袋有兩種形式:一種是聚四氟乙烯纖維覆膜于其他濾料(聚苯硫醚纖維、 P84聚酰亞胺纖維、玻纖等)制成的基布上,另一種是覆膜和基布均采用聚四氟乙烯纖維,加工制成針刺氈。100%聚四氟乙烯纖維濾袋的性能更佳。盡管性能優(yōu)越,但聚四氟乙烯纖維偏高的價(jià)格是制約其大范圍推廣的障礙。
主要生產(chǎn)企業(yè):
國內(nèi)僅有幾家企業(yè)可以生產(chǎn)純聚四氟乙烯濾料(主要有上海凌橋保設(shè)備廠有限公司,上海大宮新材料有限公司、浙江戈?duì)柼┧弓h(huán)保特材科技有限公司等);國外則以蘭精公司為主。
4、芳綸纖維——用途最為廣泛的除塵材料
簡(jiǎn)介:芳綸纖維是一種高性能合成纖維,最早由杜邦公司開發(fā),具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸堿、重量輕、耐熱阻燃等優(yōu)良性能,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。目前市場(chǎng)上已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的芳綸品種包括間位芳綸和對(duì)位芳綸,以及少量的改性產(chǎn)品芳綸II和芳綸III等。
間位芳綸具有耐高溫、阻燃、絕緣性能,主要應(yīng)用于高溫防護(hù)服、電絕緣和高溫過濾領(lǐng)域。對(duì)位芳綸的應(yīng)用則主要利用其高強(qiáng)高模特點(diǎn),應(yīng)用于個(gè)體防護(hù)、防彈裝甲、力學(xué)橡膠制品、高強(qiáng)纜繩、石棉替代品。
Nomex纖維及Nomex纖維濾袋
高溫除塵領(lǐng)域是間位芳綸最主要的消費(fèi)市場(chǎng)。由于性價(jià)比與玻纖、PPS相比不占優(yōu)勢(shì),芳綸纖維目前在高溫過濾行業(yè)的占有率僅為 5%左右。較之其他纖維,芳綸纖維濾袋突出的性能是其在高溫應(yīng)用環(huán)境下極低的收縮率, 250°C 環(huán)境下使用1000 小時(shí)仍能保持 1%的收縮率。
主要生產(chǎn)企業(yè):
國際:美國杜邦、日本帝人等
國內(nèi):泰和新材、圣歐集團(tuán)等
5、芳砜綸簡(jiǎn)介
簡(jiǎn)介:芳砜綸屬于對(duì)位芳綸系列,學(xué)名為聚苯砜對(duì)苯二甲酰胺纖維,它是一種在高分子主鏈上含有砜基(——SO2——)的芳香族聚酰胺纖維,為三元無規(guī)共聚物。
芳砜綸是制作袋式除塵器配套濾袋的優(yōu)良材料,不僅耐熱性良好,而且還具有優(yōu)良的抗熱氧老化的穩(wěn)定性,熱收縮小,能保持良好的尺寸穩(wěn)定性以及良好的抗酸性能等,可在高溫下長期使用,非常適用于耐高溫濾料,價(jià)格相對(duì)P84、PPS、Nomex也較便宜。另外,芳砜綸的纖維摩擦系數(shù)小,用其制成的濾袋清灰容易;由于芳砜綸耐溫較高,因此可與PTFE(固化溫度260℃)熱壓粘合制成過濾效果好且穩(wěn)定的覆膜濾料。
芳砜綸纖維濾袋
主要生產(chǎn)企業(yè):
上海特安綸纖維
6、玻璃纖維——最經(jīng)濟(jì)的高溫濾料材料
簡(jiǎn)介:玻璃纖維是一種傳統(tǒng)的過濾材料,也是中、高溫?zé)煔獬龎m中應(yīng)用最為廣泛的濾料。玻璃纖維按玻璃成分不同,可分為 C(中堿)玻璃纖維過濾材料和E(無堿)玻璃纖維過濾材料兩大類。
玻璃纖維及玻璃纖維濾袋
玻璃纖維耐高溫性能突出,可以在260℃ (中堿) /280℃(無堿)的溫度條件下長期工作。瞬間溫度可達(dá)350℃。強(qiáng)度高、伸縮率小,它的抗拉強(qiáng)度比其他各種天然、合成纖維都要高,優(yōu)良的耐腐蝕性能,能耐大部分酸(氫氟酸除外)的腐蝕。玻璃纖維表面光滑,過濾阻力小,有利于粉塵剝離。它不燃燒、不變形。經(jīng)過不同表面處理劑處理的玻璃纖維,具有柔軟、順滑、疏水、抗結(jié)露和收縮率低等優(yōu)點(diǎn)。玻璃纖維具有突出的尺寸穩(wěn)定性,拉伸斷裂強(qiáng)度高,耐腐蝕性強(qiáng),表面光滑,憎水透氣,容易清灰,化學(xué)穩(wěn)定性好,因其價(jià)廉,當(dāng)用戶要求低時(shí),除塵設(shè)備制造廠也有采用玻璃纖維做脈沖袋濾器的。
玻璃纖維主要生產(chǎn)企業(yè):
國外:歐文斯科寧、JohnsManville、PPG
國內(nèi):中國巨石、中材科技(收購泰山玻纖)和云天化(控股重慶國際)
編輯:孔雪玲
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