耐高温除尘过滤材料的研发现状及发展趋势

赵梅玉　高超　张子轩

本文探讨了耐高温除尘过滤设备及防酸过滤材料的研究现状，总结了耐高温除尘过滤材料的性能和特点，同时展望了耐高温除尘过滤材料发展趋势，以期为相关研究提供参考。

耐高温;静电除尘;抗氧化性能

伴随着我国工业的不断发展，当前排放高温烟气的行业如钢铁、冶金、热电厂以及水泥生产等，其高温除尘工艺相比于常温除尘，更复杂，难度更大，同时较高的温度可能导致烟气以及粉尘的性能发生变化。

目前在机械式的高性能除尘设备中已经出现了单级和双级的旋风除尘器，该设备原理是高速旋转会产生较大风速，进而生成离心惯性力和不同的线速度差，此时高温气流中的粉尘颗粒能够被有效去除。如今市场上有很多废气排放企业，运用旋风除尘器，主要是因为这种除尘器的运行成本不高，而且该设备的结构也比较简单。该设备的缺点是在运行过程中，对颗粒物施加的惯性力比较低。其对于粒径为5～10 μm的颗粒没有除尘效果。在此条件下，很多细微的颗粒随着高温气流排放到大气环境中。将设备的颗粒载荷范围设置在0.01%～0.03%之间，能够优化去除高温气流粉尘颗粒的效果。

早在20世纪的60年代，静电除尘器就被应用于高温高压的环境中，以美国为例，目前正展开对压力达1.0 MPa静电除尘设备的研究，设备的最高除尘温度是900 ℃。当温度处于600～800 ℃时，设备对粒径小于10 μm的颗粒物除尘率为99.6%。在所捕获的颗粒中，大约有20%的颗粒，粒径小于3 μm。将该技术投入到实际应用中还需进一步研究。研究发现其现存问题有热膨胀性能差、设备使用寿命不长、设备用电不稳定、对废气成分过于敏感、设备运行不稳定等。由此可见该技术目前还不够成熟，无法投入到工业化应用中。

在研究过程中，通常会分析都市废弃物焚化炉和煤燃烧后的高温烟气。就都市废弃物焚烧炉和燃煤锅炉中典型的烟道气体而言，其成分有氯化氢，硫化物、氮化物、氟化氢，除此之外还含有一定量的水分、氧气和粉尘。通常情况下，进入到除尘箱之后，气体温度在100～200 ℃范围内。在开发过滤材料工作中，需考虑产品的耐高温性能，耐酸性气体腐蚀性能。面向燃煤锅炉高温烟气除尘，研发耐高温防酸过滤材料。

选择的第一种原材料是普抗纤维，其特点是有较强的耐酸、碱、水解性能。该材料的含氧量接近10%，需要在170 ℃的环境中使用。选用的第二種材料是P84纤维，耐热温度为250 ℃，特点是耐酸、碱，有着比普抗纤维更好的抗氧化能力。选用的第三种材料是PTFE纤维，该材料对各种化学腐蚀性能都有较强的抵抗性，可以在温度持续为250 ℃的环境中发挥作用。选用的第四种材料是进口防酸处理剂。

在试制环节，选用普抗纤维和PTFE两种纤维材料，采用的生产工艺是非织造布生产和纤维复合混纺工艺。将纤维材料制作成为基布，之后再用特殊方式进行处理。按照规范步骤实现成毡，先开松两块纤维，再混合、梳理、成网。之后的环节是针刺、后处理。在后处理过程中，要满足不同产品的不同需求，采用普通型和特殊型的处理方式。就普通型的处理方式而言，是先热定，再烧毛，最后再热定。特殊型的处理方式是先热定，再烧毛，之后进行PTFE防酸处理，最后再热定。

通常情况下，使用PPS材料的温度是170 ℃，温度最高为190 ℃。在燃煤锅炉运行状态不稳定情况下。烟气在进入除尘器之后，温度就会发生波动。甚至有时会超过PPS过滤材料所能承受的极限。按一定比例将P84材料加入到过滤材料中，。由于P84纤维材料有着较强的耐高温性能，能达到250 ℃。因此即便瞬时温度高于190 ℃，过滤材料的性能也不会受到很大影响。

P84材料的截面是不规则的，实际面积略大于表面积。因此该材料具备较强的捕捉粉尘能力，尤其是在捕捉超细粉尘方面。PPS纤维的优势是具有很好的耐水解、耐酸碱性能力，该材料的劣势是没有较强的抗氧化性能。所以必须要对PPS过滤材料有一定的限制，在含氧量过高的情况下，已经超过PPS过滤材料所能承受的范围。此外由于温度比较高，此时过滤材料的强力将会受到很大影响。需要向过滤材料中加入一些P84纤维，使得PPS抗氧化性能较差的缺陷得到有效弥补。

应用PPS和PTFE材料制作长丝复合基布过滤材料，此时基布的经纬向密度也会有所提高。相比于普通的PPS过滤材料，合成的过滤材料各项指标都更好。当经过了两次高温热定型之后，过滤材料的强力将得到进一步提高，其气布比将会达到1.5 m³/（㎡·min）。这一标准符合大型燃煤锅炉袋式除尘器设计的标准要求。

从近几年的发展情况来看，覆膜滤料的主要形式是“表面过滤”，这能够有效解决过滤效率和清灰性能之间的矛盾，在滤料表面会有一层多微孔，另外还会有一层非常光滑的膨体聚四氟一席薄膜，这层薄膜有比较好的透气性，而且还有非常细密的纤维组织。只有少量粉尘能够穿过薄膜进入到滤料层，因此有着较为稳定的化学性能，不会有“糊袋”问题的发生。在长期使用后，系统的阻力会始终维持在150 mm水柱以下，确保处理气量维持在比较高的水平上。在滤袋清灰性能比较好的情况下，除尘器的喷吹周期会变长。清灰强度也会有所弱化，此时滤袋的使用寿命就会延长至36个月。能明显降低覆膜滤料除尘器排放浓度。

制作玻纤膨体纱机织滤料，其中有一部分使用的是膨体玻璃纤维，另外还有一部分使用的是普通的玻璃纤维，这样的玻璃纤维同时具备长纤维的高强度和短纤维的蓬松性。这是一种新型的机织滤料，优点是耐高温、抗腐蚀、容空率高。相比于连续的玻纤平幅滤布，受纱线蓬松的影响，使得材料的透气性能大幅度提高，但是并不会降低材料的强度。在此条件下，材料的过滤效率会有所提高，并降低过滤阻力。使用TEFLON乳液对其进行表面浸渍处理，能有效改善材料的耐温性、透气性、耐磨性、憎水性、耐腐蚀性。但是该处理方式仍然无法增强材料的抗折叠性。

通常情况下，对过滤材料进行处理会采用单面烧毛的方式，在某一研究中运用双面烧毛的方式处理的过滤材料，其优点在于能减少安装过程中滤袋和袋笼之间的摩擦力，滤袋表面也不容易受到损伤。对袋式除尘器进行脉冲清灰处理，能有效缓解袋笼与滤袋表面发生滤袋损伤的情况。

5

综上所述，目前常见的耐高温除尘过滤设备有机械除尘和静电除尘两种形式，研究耐高温防酸过滤材料，会经历确定研发思路、选择原材料和确定处理工艺的环节。耐高温除尘过滤材料的特点是有较强的耐高温性能和抗氧化性能，能承受较高的过滤负荷。在未来的发展中，膨体聚四氟乙烯覆膜滤料和玻纤膨体纱机织滤料的性能会得到持续改进，后处理方式也会得到进一步优化。

[1] 白媛，马新安，杨家密.耐高温除尘过滤材料的研发现状及趋势[J].棉纺织技术，2019（10）：78-81.

[2] 徐鹏，吴汉阳.壁流式蜂窝陶瓷在高温除尘技术中的应用[J].佛山陶瓷，2019（3）：35-38.

[3] 王凡，刘冠颖，陈利军.金属过滤材料在高温除尘中的应用与发展[J].粉末冶金技术，2018（3）：230-238.

This paper discusses the research status of high temperature resistant filter equipment and acid resistant filter materials， summarizes the performance and characteristics of high temperature resistant dust removal filter materials， and looks forward to the development trend of high temperature resistant dust removal and filtering materials， so as to provide reference for related research.

high temperature resistance; electrostatic precipitator; oxidation resistance

g=EN� u s y �" ��� idi-font-size：10.5pt;font-family：宋体;mso-bidi-font-family： 宋体'>

Energy-saving and emission-reducing technologies have developed rapidly in recent years. The energy-saving methods in the industrial field are particularly complete. Energy-consumption analysis techniques for high-power equipment have been widely used and are becoming more mature. However， there are few studies and technical improvements on the office building nodes of administrative agencies and other units， and its energy consumption monitoring and analysis technology is still in its infancy， so it has great potential.

energy;Energy saving;Research