滤料耐腐蚀性能的气体试验方法研究

1. 盐城纤维检验所/江苏省环保过滤材料质量监督检验中心，江苏 盐城 224051；2. 江苏省特种设备检验研究院盐城分院，江苏 盐城 224051；3. 江苏省生态建材与环保装备协同创新中心/江苏省新型环保重点实验室，盐城工学院，江苏 盐城 224051

袋式除尘器作为一种高效的粉尘去除装备,被广泛地应用于各种粉尘企业。滤料是除尘器的核心。工业烟气的成分复杂，它含有各种酸碱性的气体，且高温下会加剧对滤料的腐蚀作用，造成滤料提前损毁和滤料更换周期缩短，这给企业带来了巨大的经济损失。因此，在滤料性能检测中，应测试滤料的耐气体腐蚀性能。目前，国家标准GB/T 6719—2009《袋式除尘器技术要求》中的耐腐蚀性能测试方法，将滤料分别放入60%(质量分数)H2SO4和40%(质量分数)NaOH的常温溶液中浸泡24 h，然后测试其强力保持率。但这种测试方法中的滤料腐蚀环境与滤料在实际工况中的高温气体腐蚀环境不同，只能大致模拟在极端结露条件下酸碱性气体在滤料表面形成液滴时的情况[1]。因此，国外的企业开始采用气体腐蚀的测试方法来考察滤料的耐腐蚀性能，这种方法中的滤料腐蚀形式与滤料在实际工况中的气体腐蚀形式相似。日本帝人公司设计了滤料在酸性气体中的暴露试验[2]，利用风机将酸性气体循环通过滤料，对滤料进行腐蚀老化。国内的东北大学也设计了相应的气体腐蚀装置，将滤料放置在不同浓度的高温气体中，研究滤料的腐蚀老化性能[3-6]。本文根据滤料在实际工况中的环境参数，设计了模拟高温工况条件的滤料耐腐蚀性能的气体试验设备，并对滤料的耐气体腐蚀性能进行研究。

1 滤料耐腐蚀性能的气体试验装置研发

根据滤料气体腐蚀性的原理，设计了一种测试滤料耐腐蚀性能的气体试验装置，如图1所示。该装置由配气系统、温度腐蚀箱和吸收装置组成。其中，配气系统可以完成三种气体的定量混合。三种

气体，一种为氮气，一种为氧气，还有一种为腐蚀性气体(如SO2、NO、NO2等)。相应地，针对三种气体，设计了三条气路管道。将三种气体装入对应的气路管道，通过电磁开关控制气路管道的开闭，每条气路管道由质子流量计控制其气体流量。气体通过质子流量计后，到达混气罐，在其中进行均匀混合，制成试验需要的混合气体。同时，通过气相质谱仪测量混合气体中各气体组分的浓度，从而保证混合气体的浓度准确。随后，混合气体通过管道进入烘箱内的密封罐，滤料在密封罐中接受高温气体的腐蚀作用而发生老化。为了保证老化效果，按GB/T 6719—2009《袋式除尘器技术要求》的规定，将滤料剪成条状试样，然后将试样垂直夹持在密封罐中的支架上，确保滤料和高温气体充分接触，这与实际应用中除尘器中的滤料状态基本一致；接着，将密封罐体密封，防止气体泄漏。为了保证气体循环流通，多余的气体通过排出通道排入吸收瓶中，净化后排出室外。

图1 气体试验装置示意

2 检测流程

首先，将滤料裁剪并放入密封罐，将烘箱设定到所需要的温度后进行升温。然后，将混合气体调节到所需要的浓度，打开阀门，将混合气体放入密封罐。在试验初始阶段，可以持续放入混合气体，时间为20～30 min，以充分保证密封罐中混合气体浓度一致、各气体组分稳定。对滤料进行长期气体腐蚀试验时，待密封罐中的气体浓度稳定后，可以将密封罐两侧的气路阀门关闭，停止放入气体，节省气体用量。但为了防止密封罐中的气体腐蚀滤料后浓度降低，可以间隔固定时间(24 h)，重新放入气体。待滤料腐蚀达到需要的时间后，关停烘箱，停止加热。可以通入氮气至密封罐中以冲出残留的有害气体，然后关闭气路阀门，待烘箱冷却后，打开密封罐，取出腐蚀后的滤料进行力学性能测试。

3 PPS 滤料在NO2气体中的耐腐蚀性能试验

PPS滤料是目前应用广泛的一种耐高温除尘滤料。为了研究PPS滤料在NO2气体中的耐腐蚀性能，将PPS滤料放置在NO2气体中进行加速腐蚀试验。试验中，设定NO2气体浓度为2 000 mL/m3，辅助气体为氮气，试验温度设定为PPS纤维的推荐使用温度190 ℃，试验时间设定为100、200、300 h。图2、图3所示分别为经NO2气体腐蚀后PPS滤料的经纬向拉伸曲线。

图3 PPS滤料纬向拉伸曲线

由图2可以看出，PPS滤料在NO2中气体腐蚀后，其经向拉伸性能明显下降，且随着试验时间增加，下降幅度越大；试验时间为300 h时，其断裂强力的峰值仅为原样的81.2%。另外，由图2还可以看出，经NO2气体腐蚀后，PPS滤料的经向拉伸模量(即拉伸曲线初始直线段的斜率)较原样略微降低。

由图3可以看出，PPS滤料在NO2气体中腐蚀后，其纬向的拉伸性能与经向有所差别，主要表现为断裂伸长明显减小；试验时间为300 h时，其断裂伸长仅为原样的76%。这与滤料在高温NO2气体中发生收缩有关，滤料收缩造成其纬向的拉伸模量有所提高。随着试验时间增加，PPS滤料纬向的拉伸断裂强力也呈下降趋势，但变化幅度不大。

由此可以得出，PPS滤料在NO2气体中较容易发生氧化反应，且在高温条件下，NO2气体对PPS滤料的腐蚀作用加快，导致滤料的拉伸性能下降，同时滤料的脆性增加，这降低了滤料的使用寿命。

4 结论

研发制备了滤料耐腐蚀性能的气体试验装置，提出了滤料在高温气体中耐腐蚀性能的测试方法，并利用气体试验装置对PPS滤料在NO2气体中的耐腐蚀性能进行测试。通过滤料耐腐蚀性能的气体试验装置，可以很好地控制气体的浓度和温度，研究滤料在高温气体中的耐腐蚀性能。PPS滤料在NO2气体中容易发生氧化反应，随着腐蚀时间的增加，其拉伸性能明显下降，尤其是经向的断裂强力；同时，经气体腐蚀后，PPS滤料纬向的断裂伸长降低明显。在实际使用中，过高浓度的NO2气体会减少PPS滤料的使用寿命，因此要注意控制烟气中的腐蚀性气体浓度，从而延长滤料的使用寿命。