CN103816717A - 一种用于袋式除尘的高温滤料生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于袋式除尘的高温滤料生产工艺，包括以下步骤：1）聚酰亚胺纤维和聚苯硫醚纤维按重量30-70/70-30比例混合后经过水刺工艺制成30-60g/m2滤料迎尘面面层；2）在聚苯硫醚基布上采用针刺工艺复合滤料迎尘面面层，制成滤材针坯布；3）对滤材针坯布进行轧光定型；4）对轧光后的滤材针坯布的迎尘面面层进行烧毛易清灰处理；5）对处理过的滤材针坯布进行聚四氟乙烯乳液浸渍。聚酰亚胺纤维通过复合方法植入滤料表层（迎尘面侧）以改善滤料的过滤性能，由于聚酰亚胺纤维是异型（叶子型）断面结构，具有很大的过滤表面积，有优异的过滤性能，同时，清灰时粉饼剥离性能也好，易于清灰，粉尘也不会渗进滤布，可减少过滤阻力。
Description
技术领域
本发明涉及袋式除尘材料制备领域，尤其涉及一种用于袋式除尘的高温滤料生产工艺。
背景技术
当前，我国经济已进入高速发展阶段，以资源、能源、消耗性为主的重工业（电力、建材、冶金、化工等）迅速发展，我国已成为世界第一大钢铁、水泥、煤炭、化纤生产国；第二大电力、有色金属、化肥生产国。高耗能、高污染产业的发展，带来严重的环境污染问题。重工业排放的大气污染物以高温烟气为主要特征，烟尘类颗粒物为主要控制对象之一。以前高温烟尘的治理主要采用电除尘器，但随着国家对环保标准的不断提高，特别是国家环保总局新排放标准2010年1月1日开始实施,火电和水泥企业等的气态污染物最高允许排放浓度及单位产品排放量不得超过50mg/m3。电除尘技术在可预见的未来没有改进的情况下将难以适应新的排放要求。这给袋式除尘和电袋复合除尘提供了广阔的市场空间,袋式除尘的市场份额将有大幅度提高,其核心部件高温滤料市场也将有巨大的发展。另外袋式除尘器中的高温滤料为消耗品，使用寿命大约为1-3.5年。
滤料的技术瓶颈：产业链协同开发不足，专用纤维原料装备、制品及应用领域不能形成有效对接，影响产品的市场开拓。高温滤料纺织品的权威检测和认证机构的缺失，制约产品进入高端市场。亟待解决的技术问题：研究耐高温、耐腐蚀、高吸附长寿命袋式除尘材料，提高高性能纤维的可加工性能，减少加工过程对纤维功能损伤，分别满足高温、高粉尘量、高酸性、高氧化性等气体的过滤需求，解决袋式除尘在钢铁、水泥、冶金等行业应用技术问题。
我国滤料和袋式除尘技术是同步发展的。70年代开发了玻璃纤维机织滤料、208涤纶绒布、729聚酯机织滤料。80年代初，随着非织造的发展，又研制成功了合成纤维针刺毡、使袋式除尘器的除尘效果提高了一个数量级；之后，又研制成功了芳砜纶针刺毡滤料，可耐温210度，并应用于钢铁、有色、炭黑等工业的高温烟气处理；防静电、耐高温、抗腐蚀、防油防水等合成纤维针刺毡产品的开发和生产基本满足了除尘需求。90年代后期，我国又开发了聚四氟乙烯微孔覆膜滤料，实现了表面过滤，达到了高效低阻的效果。但目前，我国耐高温纤维的研制仍处于初级阶段，国产的耐高温合成纤维较少，多数依赖进口。在我国水泥、电力、钢铁垃圾焚烧等行业除尘应用的P84(聚酰亚胺)纤维只有奥地利的1家公司生产。PPS纤维过去只有日本二家企业生产，然而2007年后，美国、奥大利也已开始生产，国内现已批量生产，使PPS价格略有下降。PTFE纤维过去只有奥地利和日本公司生产，价位很高，目前国内已有公司生产该产品，在垃圾焚烧炉袋式除尘和火电厂燃煤锅炉袋式除尘器上都有应用，并取得了良好的业绩。高端滤料市场不管是火电厂用的PPS滤料，还是水泥厂用的P84滤料，玻纤覆膜滤料，垃圾焚烧炉用的P84滤料，PTFE滤料、玻纤覆膜滤料等附加值较高的滤料，主要还是被美国和欧州一些国家的滤料公司所垄断，在新建的大型项目上更是如此。
发明内容
本发明的发明目的在于克服上述技术问题，提供一种耐高温、耐腐蚀、高吸附长寿命的高温滤料生产工艺。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于袋式除尘的高温滤料生产工艺，包括以下步骤：
1）聚酰亚胺纤维和聚苯硫醚纤维按重量30-70/70-30的比例混合后经过水刺工艺制成30-60g/m2滤料迎尘面面层；
2）在聚苯硫醚基布上采用针刺工艺复合滤料迎尘面面层，制成滤材针坯布，针刺坯布密度控制在0.20g/cm3以上，针刺缠结点控制在1500-1700N/cm2；
3）对滤材针坯布进行轧光定型：上轧辊温度为115-225℃，中轧辊温度为75-85℃，下轧辊温度为115-225℃，轧光速度为5.2-6.0m/min，轧辊压力为1.9-2.1MPa，轧光后半成品厚度控制在1.80±0.05mm；
4）对轧光定型后的滤材针坯布的迎尘面面层进行烧毛易清灰处理：火口选择高温火口，火口距离为3.0±0.1cm，液化汽流量为2.1±0.3m3/h，上轧辊温度为140-155℃，中轧辊温度为115-125℃，下轧辊温度为75-85℃，烧毛轧光速度为12～20m/min，轧辊压力为1.9-2.1MPa，烧毛轧光后半成品厚度控制在1.70±0.05mm；
5）对处理过的滤材针坯布进行聚四氟乙烯乳液浸渍。
其中，步骤1）中的聚酰亚胺纤维和聚苯硫醚纤维规格采用：2.0D-3.5D*51mm-64mm的聚酰亚胺纤维和0.9D-1.5D*38mm-51mm的聚苯硫醚纤维。
其中，步骤5）进行聚四氟乙烯乳液浸渍前先对聚四氟乙烯乳液进行发泡涂层处理。
本发明的有益效果为：聚酰亚胺纤维通过复合方法植入滤料表层（迎尘面侧）以改善滤料的过滤性能，由于聚酰亚胺纤维是异型（叶子型）断面结构，具有很大的过滤表面积，有优异的过滤性能，同时，清灰时粉饼剥离性能也好，易于清灰，粉尘也不会渗进滤布，可减少过滤阻力。聚酰亚胺纤维具有较高的耐温性能，连续使用温度可达240℃，瞬间可达260℃，聚苯硫醚纤维连续使用温度可达160℃，瞬间可达190℃，并抵抗许多酸、碱和氧化剂的化学腐蚀最重要的是聚苯硫醚纤维不会水解，聚苯硫醚纤维吸湿率只有0.6%，可用于含湿量较高的工况，因此生产工艺制备的高温滤料具有耐高温、耐腐蚀、高吸附长寿命等优势。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
纤维原料的选择：
几种常用耐高温纤维的性能比较分析，如下表：
P84纤维：P84纤维具有较高的耐温性能，连续使用温度可达240℃，瞬间可达260℃。另外，由于P84纤维是异型（叶子型）断面结构，具有很大的过滤表面积，有优异的过滤性能，同时，清灰时粉饼剥离性能也好，易于清灰。所以本产品中P84纤维通过复合方法植入滤料表层（迎尘面侧）以改善滤料的过滤性能，这样粉尘不会渗进滤布，可减少过滤阻力。
PPS纤维：PPS是一种耐高温合成纤维，它具有优异的耐热性。此外其阻燃性、耐化学药品性、尺寸稳定性等也极为出众，具备了作为高性能纤维的各种特点。PPS纤维连续使用温度可达160℃，瞬间可达190℃，并抵抗许多酸、碱和氧化剂的化学腐蚀。最重要的是PPS纤维不会水解，PPS纤维吸湿率只有0.6%，可用于含湿量较高的工况。本滤料产品主要用于钢厂烧结厂半干法脱硫，工况气体含有SOX成分，酸性及腐蚀性较强，含湿量比较高，选用PPS纤维较为合适。
PTFE乳液：PTFE中文名称为聚四氟乙烯，通常又称之为特氟龙，PTFE乳液是一种含聚四氟乙烯高分子化学材料。经过PTFE浸渍或涂层后，过滤材料产品具有以下特性：A、拒水性：滤料经PTFE乳液浸渍或涂层后，有一定的拒水性能，可以适应含湿量高的工况，有效防止糊袋现象发生。B、耐热性：特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。过滤材料经过PTFE乳液浸渍或涂层后，可以有效提高滤料的耐温性能，延缓滤料纤维的热降解，延长滤料的使用寿命。C、不粘性：几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能，滤料经PTFE乳液浸渍或涂层后，清灰过程更容易进行，清灰效果更好，有利于减少过滤阻力。D、抗氧化性、耐磨损性、耐腐蚀性：滤料经PTFE乳液浸渍后，在纤维表面形成一层保护膜，可以延缓纤维的热老化，可以有效防止大粒径粉尘的磨损，可以保护纤维免受工况气体及粉尘的化学腐蚀，有效延长滤料使用寿命。本滤料产品要求保质期≥3.5年（24小时连续工作），且所用的PPS纤维抗氧化性较差，所以需要PTFE乳液浸渍处理，以提高滤料的过滤性能，延长滤料的使用寿命。
本发明高温滤料生产工艺，包括以下步骤：
1）选择聚酰亚胺纤维和聚苯硫醚纤维按一定比例混合后经过水刺工艺制成30-60g/m2滤料迎尘面面层，生产时滤料迎尘面表层采用2.0D*60mm的P84纤维和0.9D*51mmPPS纤维按一定比例进行混合，通过水刺法加工而成，水刺层重量为30～60g/m2，这样可以有效提高滤料的过滤精度和过滤效率，降低过滤阻力。另外，由于P84纤维和比较贵，此种加工方法比整个迎尘面层都加入P84纤维成本要低得多。0.9D*51mmPPS纤维也比2.0D*51mmPPS纤维贵20～30%，把细旦的PPS纤维加在表层，既可提高过滤精度，又可降低过滤阻力，同时还可以降低原料成本；
2）在聚苯硫醚基布上采用针刺工艺复合滤料迎尘面面层，制成滤材针坯布，为了保证最终过滤材料产品的过滤效率和过率精度，防止过滤初期阶段漏灰现象发生，针刺坯布密度应尽量大，一般要求控制在0.20g/cm3以上，为了保证水刺过程和针刺过程的顺利进行，需要合理搭配各组分纤维配比，纤维配比选择时除了考虑过滤的需要，还要考虑纤维之间的抱合力，确保梳理过程及针刺过程的顺利进行，为保证最终过滤材料产品的过滤效率和过率精度，针刺缠结点需较普通产品增加，针刺密度应控制点在1500—1700N/cm2左右。同时必须加大针深，以确保产品的剥离强度和缠结程度。对于此滤料工艺，需对刺针选型进行研究，选择最佳型号的刺针，保证滤料产品表面平整度好，易于清灰；保证滤料针眼小，防止过滤初期阶段漏灰现象发生，针刺复合基布层或水刺迎尘面层时，应确保复合不发生折皱。因此复合生产过程必须严格控制过程张力，保持持续恒定；复合层退卷张力恒定，布幅稳定性好，不发生偏移；复合针深合理，确保纤维穿刺充分但又不受到损伤。
3）对滤材针坯布进行轧光定型，必须合理调整轧光定型工艺：上轧辊温度为115-225℃，中轧辊温度为75-85℃，下轧辊温度为115-225℃，轧光速度为5.2-6.0m/min，轧辊压力为1.9-2.1MPa，轧光后半成品厚度控制在1.80±0.05mm。
4）对轧光后的滤材针坯布的迎尘面面层进行烧毛易清灰处理，烧毛时必须控制合理烧毛工艺即：火口选择高温火口，火口距离为3.0±0.1cm，液化汽流量为2.1±0.3m3/h，上轧辊温度为140-155℃，中轧辊温度为115-125℃，下轧辊温度为75-85℃，烧毛轧光速度为12～20m/min，轧辊压力为1.9-2.1MPa，烧毛轧光后半成品厚度控制在1.70±0.05mm。
5）对处理过的滤材针坯布进行聚四氟乙烯乳液浸渍。
其中，步骤5）进行聚四氟乙烯乳液浸渍前先对聚四氟乙烯乳液进行发泡涂层处理。采用泡沫涂层方法这一关键技术进行深加工，能有效提高浸渍过程的生产速度，生产速度可达10m/min。同时采用泡沫涂层方法进行深加工，还可以有效减少生产过程的能耗，符合节能减排的要求。另外，采用泡沫涂层方法进行深加工还可以减少烘干过程胶乳发生泳移现象，可以实现胶乳与纤维之间的点粘合，从而保证产品和良好的手感，增强产品易清灰性能，产品可以适应含湿量高的工况，有效防止糊袋现象发生。滤料经PTFE乳液发泡涂层后，在纤维表面形成一层保护膜，可以延缓纤维的热老化，可以有效防止大粒径粉尘的磨损，可以保护纤维免受工况气体及粉尘的化学腐蚀，有效延长滤料使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种用于袋式除尘的高温滤料生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）聚酰亚胺纤维和聚苯硫醚纤维按重量30-70/70-30的比例混合后经过水刺工艺制成30-60g/m2滤料迎尘面面层；
2）在聚苯硫醚基布上采用针刺工艺复合滤料迎尘面面层，制成滤材针坯布，针刺坯布密度控制在0.20g/cm3以上，针刺缠结点控制在1500-1700N/cm2；
3）对滤材针坯布进行轧光定型；上轧辊温度为115-225℃，中轧辊温度为75-85℃，下轧辊温度为115-225℃，轧光速度为5.2-6.0m/min，轧辊压力为1.9-2.1MPa，轧光后半成品厚度控制在1.80±0.05mm；
4）对滤材轧光过的针坯布的迎尘面面层进行烧毛易清灰处理：火口选择高温火口，火口距离为3.0±0.1cm，液化汽流量为2.1±0.3m3/h，上轧辊温度为140-155℃，中轧辊温度为115-125℃，下轧辊温度为75-85℃，烧毛轧光速度为12～20m/min，轧辊压力为1.9-2.1MPa，烧毛轧光后半成品厚度控制在1.70±0.05mm）；
5）对处理过的滤材针坯布进行聚四氟乙烯乳液浸渍。
2.根据权利要求1所述的用于袋式除尘的高温滤料生产工艺，其特征在于，步骤1）中的聚酰亚胺纤维和聚苯硫醚纤维规格采用：2.0D-3.5D*51mm-64mm的聚酰亚胺纤维和0.9D-1.5D*38mm-51mm的聚苯硫醚纤维。
3.根据权利要求1所述的用于袋式除尘的高温滤料生产工艺，其特征在于，步骤5）进行聚四氟乙烯乳液浸渍前先对聚四氟乙烯乳液进行发泡涂层处理。
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