袋式除尘器用PTFE复合滤料在钢铁行业的应用探讨

曹新秀

摘 要：钢铁行业是大气污染的“贡献大户”，其产生的高温烟气中含有大量的腐蚀性成分，严重影响袋式除尘器滤料的使用寿命。PTFE纤维具有耐腐蚀、耐高温但价格高等特点，对袋式除尘器用PTFE复合滤料性能的试验进行研究，能够在提高滤料的实际使用质量的前提下有效确保应用经济性。本文通过对P/G复合滤料过滤性能的试验进行研究，结合使用三年后P/G复合滤料的检测数据，为钢铁行业袋式除尘器滤料的选用提供参考。

关键词：钢铁行业；袋式除尘器；P/G复合滤料；性能试验；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.029

1 前言

随着时代的发展，人们生活水平不断提高的同时对环境的破坏程度也不断增加，于是袋式除尘器得到了广泛的应用。袋式除尘器是一种用于处理气体中固态污染物的环保装置，利用滤料自身固有的以及附着在滤料表面的粉尘层截留烟气中的粉尘。滤料作为袋式除尘器的主要组成部分，其应用性能直接决定了袋式除尘器的使用质量。滤料的失效形式有：高温失效、腐蚀性失效、机械损伤失效等。

2 钢铁行业LJS烧结烟气多组分脱除工艺介绍

LJS烧结烟气多组分脱除工艺是在总结火电厂大型机组烟气循环流化床干法脱硫工艺成功应用的基础上，针对钢铁烧结机的工况特点，创新开发出的烧结机烟气循环流化床多组分污染物干法净化工艺。其工作原理是：烟气从吸收塔底部进入，与加入的吸收剂（消石灰）、循环灰及水发生反应，从而除去烟气中的SOx、HCl、HF、CO2等酸性气体及污染物。经过脱硫塔反应后的烟气进入布袋除尘器时，由于含有大量的未反应的消石灰颗粒吸附在滤袋表面，形成一定厚度的粉尘层，相当于固定床反应器，烟气通过时可以继续进行脱硫反应，并脱除二噁英、重金属及粉尘颗粒物等。典型的工艺流程如下图：

3 LJS烧结烟气多组分脱除工艺专用袋式除尘器介绍

LJS烧结烟气多组分脱除工艺专用袋式除尘器是保证各项污染物达标排放，特别是粉尘低排放浓度的关键设备之一。滤袋的使用寿命也直接影响整套系统装置的经济、高效、稳定运行。经过潜心研究与开发，某钢铁厂一台330m2烧结机采用LJS烧结烟气多组分脱除工艺，其袋式除尘器运行情况良好，至目前为止滤袋寿命已达3年，且经专业机构检测滤袋各项性能均保持良好。详见如下袋式除尘器技术参数：

处理风量：100万m3/h

过滤风速：～1m/min

总滤袋数：6368条

除尘器出口排放浓度：～20mg/m3

布袋除尘器压差：1400Pa

4 滤料性能试验

4.1 抗腐蚀性能的试验

在进行抗腐性能试验的过程中采用的方法为加速试验法。首先，将袋式除尘器中的P/G复合滤料取出，并将其分为三组，分别对这三组P/G复合滤料的厚度、透气程度、延伸性以及强度进行测量。其次，将以上三组P/G复合滤料分别浸泡在常温的清水中，温度为85℃、浓度为60%的硫酸以及浓度为20%的氢氧化钠中，浸泡24小时之后将滤料取出。并将P/G复合滤料表面的液体洗净，将其放在通风地区进行风干，并对P/G复合滤料的厚度、透气程度、延伸性以及强度进行测量。最后，将风干后的P/G复合滤料放在保温箱中，并将保温箱中的温度以2℃/min的速度进行升高，温度升高至190℃时停止加温。分别在放置24小时、72小时以及100小时后取出滤料，并对其进行性能测量。根据实验结果能够发现，P/G复合滤料在酸性条件下以及碱性条件下的抗腐蚀性能都较好。

4.2 过滤性能的试验

在进行过滤试验的过程中，过滤设备的组成结构主要包括进气口、静压环以及采样口等。首先，将需要检测的滤料安置在检测设备中，将检测设备中通入适量的气体，并对试验过程中的过滤速度、压力损失以及过滤分级效率进行研究。其次，在试验过程中分别将过滤速度调节为1m/min、2 m/min以及3 m/min，并对每种速度中的过滤情况进行记录。试验结果表明，在过滤速度为1 m/min时，P/G复合滤料能够对1.5微米以上的颗粒进行有效过滤，过滤的效率为99%以上，并且能够对颗粒进行有效分级。当过滤速度在2 m/min时，能够对1.0微米以上的颗粒进行有效过滤。由此可以看出，过滤的速度越低，过滤颗粒的直径就越大，最终的分级效率也就越高[1]。

4.3 滤料清灰周期的试验

在进行P/G复合滤料清灰试验的过程中，重点的研究对象应为P/G复合滤料承受的压力，主要可以分以下几种情况进行。第一，在P/G复合滤料清洁的状态下，气流的速度越大，P/G复合滤料压力损失量也就越高。第二，在P/G复合滤料处于灰尘堆积的状态下，气體的速度越快，P/G复合滤料的压力损失也越高，但是在灰尘堆积的状态下，P/G复合滤料压力损失的增长速度与清洁状态相比较为缓慢。其中P/G复合滤料的压力损失变化幅度越小，P/G复合滤料的性能也就越高，清灰的周期也就越长。其中当过滤速度在1m/min时，过滤需要的时间为6分钟后，压力损失量为500pa。当过滤速度在3m/min时，压力损失量为2000pa。由此可以看出，过滤的速度越快，压力损失量就越大。由此可以看出，在过滤过程中降低过滤速度，能够在保证滤料压力损失率较小的同时，降低滤料灰尘清理的难度[3]。

5 使用3年后的滤袋各项性能检测

（1）外观观察。滤袋外表面没有破损痕迹，袋底无积灰且基本没有龙骨上剥落的油漆。滤袋内表面较干净，有少量的浮灰，与龙骨的接触部没有明显的磨损痕迹，纤维的颜色较接近于新纤维的颜色。综上从外观判断，滤袋没有机械损伤；从纤维颜色看，氧化劣化程度较轻。见如下图：

（2）氧化裂化判断。1）滤毡强力。使用3年后，滤袋各部的强力仍保持较高的水平，经向强力在1050N以上，纬向强力在1200N以上。参照国标中关于新滤毡的强力要求（经向≥900N；纬向≥1200N），使用3年后仍能满足。表明滤毡基本没有发生氧化劣化或者说明氧化劣化的程度很轻。

2）显微镜观察。通过显微镜对滤毡样品的观察，没有发现纤维开裂、分叉、表面起泡等劣化现象。因此判断此滤袋没有发生氧化劣化或者劣化的程度很轻。

3）红外分析。对比使用后样品和未使用的纤维的红外图谱，发现在1155cm-1的位置出现了较弱的氧化峰。据此判断滤毡发生了轻微的氧化劣化。

6 结论

综上所述，本文通过对袋式除尘器用P/G复合滤料的性能试验以及实际应用研究发现：在保证各项污染物低排放的前提下，LJS烧结烟气多组分脱除工艺专用袋式除尘器设计可以实现超低排放和滤袋长寿命，彻底打破了钢铁行业布袋除尘器滤袋寿命短的技术瓶颈，对烧结烟气净化系统的高效经济运行起到重要作用。

参考文献：

[1]陆勤伟，徐辉，周冠辰，刘江峰.负载催化剂活性液的P84/PTFE复合滤料的性能[J/OL].河南工程学院学报（自然科学版），2017（04）：22-24.

[2]于宾，曾月宁，赵晓明，漆东岳.PAN预氧化纤维针刺复合滤料制备与性能研究[J].化工新型材料，2017，45（10）：106-108.

[3]薛帆帆.耐高温复合滤料的结构分析和过滤性能理论探讨[D].青岛大学，2016.