CN104524886A - 一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，包括外侧除尘滤袋和内侧脱硝滤袋，所述外侧除尘滤袋套装于所述内侧脱硝滤袋外，所述外侧除尘滤袋由外至内依次包括用于截留飞灰的迎尘层、用于起骨架支撑作用的第一基布层和用于保证透气性的底层，所述迎尘层、所述第一基布层和所述底层之间通过针刺连接固定，所述内侧脱硝滤袋由外至内依次包括用于起催化脱硝作用的催化剂涂层和用于起骨架支撑作用的第二基布层。上述一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，能够克服现有的一体化功能性滤料除尘功能和脱硝功能使用寿命并不一致，导致其一功能剩余浪费的问题，并且降低脱硝催化剂的植入工艺复杂性，以降低滤料的制造和使用成本。

Description

一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋

技术领域

本发明涉及一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，属于环保除尘过滤产品技术领域。

背景技术

随着社会的发展，电力行业发展迅速，同时对于环境的污染也逐渐加剧，为了适应越来越严苛的低排放的要求，除尘技术和脱硝技术已经成为了电力行业重点开发和推广应用的技术项目。传统的除尘技术主要通过滤袋产品来实现；而在众多的脱硝技术中，选择性催化还原（SCR）脱硝技术是脱硝效率最高、最为成熟的脱硝技术，它是在特定催化剂作用下，用氨或其它还原剂选择性的将NO_X还原为N₂和H₂O的方法。为了提高除尘脱硝的作业效率，降低除尘脱硝的作业成本，并简化除尘脱硝设备的结构，现有技术提出了兼具除尘和脱硝功能的一体化滤袋的技术方案：

如中国专利文献CN 103252135 A公开的一种除尘脱硝一体化功能性滤料及其制备方法，其包括由聚四氟乙烯纤维和聚酰亚胺纤维混纺制成的迎尘层、由聚四氟乙烯纤维与聚酰亚胺纤维混纺制成的缓冲层、由含有V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂的聚四氟乙烯膜制成的催化分解层、由聚四氟乙烯纤维制成的基布层、以及由聚四氟乙烯纤维制成的支撑层。

上述技术方案具有运行阻力低、安装使用要求低、催化剂附着牢度高、脱硝效率高等优势；然而通过实际使用总结，也发现了一些需要改进的地方：将V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂植入聚四氟乙烯超细微孔膜中，再将植入脱硝催化剂的聚四氟乙烯超细微孔膜载体同迎尘层、缓冲层一同针刺，形成针刺毡滤料；固然有利于提高脱硝催化剂的附着牢度和分散均匀性，但是一体化功能性滤料的除尘功能和脱硝功能使用寿命并不一致，当脱硝功能难以满足需要的时候往往除尘效率依旧良好，而此时为了兼顾脱硝效率则不得不更换滤袋，从而造成了一体化功能性滤料在除尘功能上的剩余浪费；其次，将V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂植入聚四氟乙烯超细微孔膜中工艺较为复杂，导致一体化功能性滤料的制造和使用成本需要进一步降低；再次，聚四氟乙烯纤维和聚酰亚胺纤维的原料价格都较高，有必要开发新的材料以降低一体化功能性滤料的制造成本。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，能够克服现有的一体化功能性滤料除尘功能和脱硝功能使用寿命并不一致，导致其一功能剩余浪费的问题，并且降低脱硝催化剂的植入工艺复杂性，以降低一体化功能性滤料的制造和使用成本，满足实际使用要求。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，包括：外侧除尘滤袋和内侧脱硝滤袋，所述外侧除尘滤袋套装于所述内侧脱硝滤袋外，所述外侧除尘滤袋由外至内依次包括用于截留飞灰的迎尘层、用于起骨架支撑作用的第一基布层和用于保证透气性的底层，所述迎尘层、所述第一基布层和所述底层之间通过针刺连接固定，所述内侧脱硝滤袋由外至内依次包括用于起催化脱硝作用的催化剂涂层和用于起骨架支撑作用的第二基布层。

作为上述技术方案的改进，所述第一基布层和所述第二基布层均为聚四氟乙烯织造而成。

聚四氟乙烯熔点327℃，连续工作温度可达到280℃，瞬间耐温可达300℃，聚四氟乙烯的纺纱织造工艺主要有三种即：matrix spinning process、split-peel process和paste extrusion process；聚四氟乙烯纤维具有优秀的耐高温和耐腐蚀性，此外还具有低摩擦性，难燃性及良好的绝缘盒隔热性，可承受各种强氧化物的氧化腐蚀；聚四氟乙烯纤维不容易发生水解反应，捕集效率高、不容易积尘，即使在温度较高、含尘浓度较大的情况下，表面也只粘附少量的灰尘，清灰性能较好，因此聚四氟乙烯是电力行业中理想的烟气过滤材料。

作为上述技术方案的改进，所述底层为聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维混合针刺毡，且所述底层中聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为3︰7。

中国专利文献CN 201257337 Y公开了一种聚苯硫醚与聚四氟乙烯纤维复合耐高温针刺过滤毡，其中公开了聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为3︰7的聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维混合针刺毡。但是，该聚苯硫醚与聚四氟乙烯纤维复合耐高温针刺过滤毡的耐高温性能较佳，连续工作温度为160～190℃，瞬间工作温度可以达到210℃，但是由于目前聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维的制造工艺所能够实现的纤度最高只能达到1.0～1.5旦，已经市场化的聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维纤度都在2.0旦以上，因此该聚苯硫醚与聚四氟乙烯纤维复合耐高温针刺过滤毡的除尘性能不佳，尤其对于PM2.5等西粒径的粉尘，去除效率底下，通常PM2.5去除率不足50%。

作为上述技术方案的改进，所述迎尘层为超细纤维、聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维混合针刺毡，且所述迎尘层中聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为3︰7。通过在所述迎尘层中增加超细纤维，能够有效地提高本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋的除尘能力，尤其是可以提高去除PM2.5的能力。

作为上述技术方案的改进，所述迎尘层中的超细纤维为玻璃纤维，且所述超细纤维的纤度不大于0.5旦，所述迎尘层中的超细纤维、聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为1︰3︰7。

在市场化较为成熟的高性能耐高温纤维即：聚酰亚胺纤维、三聚氰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维、高硅氧纤维及玄武岩纤维中，陶瓷纤维、碳纤维、高硅氧纤维及玄武岩纤维主要应用于大于300℃的特殊高温环境，应用成本较高，因而不适合应用于电力行业中的烟气除尘，而较为适合的聚酰亚胺纤维、三聚氰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、玻璃纤维中，在现有技术中仅玻璃纤维可供应纤度小于等于0.5旦的超细纤维，市场上主要的超细纤维常见地为绦纶（Polyester）和锦纶（Polyemide）构成，但是绦纶和锦纶的耐温性能较差，不适合应用于烟气除尘；因而本发明选择纤度小于等于0.5旦的玻璃纤维作为超细纤维，与聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维混合针刺制成所述迎尘层，即能够满足所述迎尘层的耐温性能，又能够提高所述迎尘层的除尘能力，尤其是可以提高去除PM2.5的能力。

玻璃纤维是一种传统的过滤材料，也是中、高温烟气除尘中应用最为广泛的滤料，玻璃纤维中的化学成分分为两大类：一类是铝硼硅酸玻璃纤维，又称E玻璃纤维（Electrical Fiberglass）或无碱玻璃纤维；另一类是钠钙硅酸盐玻璃纤维，又称C玻璃纤维（Chemical Fiberglass）或碱玻璃纤维。玻璃纤维耐高温性能突出，玻璃纤维可以在260℃（中碱）/280℃（无碱）的温度条件下长期工作；瞬间温度可达350℃，强度高、伸缩率小，它的抗拉强度比其他各种天然、合成纤维都要高，伸长率都要高，伸长率仅为2%～3%，这一特性可以保证滤袋具有足够的抗拉强度和尺寸稳定性能；优良的耐腐蚀性能，能耐大部分酸（氢氟酸除外）的腐蚀；玻璃纤维表面光滑，过滤阻力小，有利于粉尘剥离。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，采用外侧除尘滤袋和内侧脱硝滤袋的分体结构，即保证了脱硝除尘一体化功能的实现，又克服了除尘功能和脱硝功能使用寿命不一致，当脱硝功能难以满足需要而更换滤袋导致的除尘功能剩余浪费，或当除尘功能难以满足需要而更换滤袋导致的脱硝功能剩余浪费的问题，外侧除尘滤袋的除尘功能难以满足需要则只需更换外侧除尘滤袋，内侧脱硝滤袋的脱硝功能难以满足需要则只需更换内侧脱硝滤袋。

本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋中的催化剂只需要通过磁控溅射方式即可涂布于所述第二基布层上，相对于现有技术中将V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂植入聚四氟乙烯超细微孔膜中的工艺，一体化功能性滤料的制造成本得到降低；且催化剂位于所述底层和所述第二基布层之间，在工作时具有较好的附着牢度。

此外，本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋的迎尘层和底层主要采用聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维作为混合针刺毡的原料，相对于现有技术中的一体化功能性滤料中常用的聚四氟乙烯纤维和聚酰亚胺纤维，显著地降低了一体化功能性滤袋的原料成本，其中聚四氟乙烯纤维和聚酰亚胺纤维通常的市场价格在每吨30万元～50万元之间，而聚苯硫醚纤维的市场价格仅有每吨10万元～15万元之间。

附图说明

图1为本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

如图1所示，为本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋结构示意图。本发明所述一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，包括：外侧除尘滤袋1和内侧脱硝滤袋2，所述外侧除尘滤袋1套装于所述内侧脱硝滤袋2外，所述外侧除尘滤袋1由外至内依次包括用于截留飞灰的迎尘层11、用于起骨架支撑作用的第一基布层12和用于保证透气性的底层13，所述迎尘层11、所述第一基布层12和所述底层13之间通过针刺连接固定，所述内侧脱硝滤袋2由外至内依次包括用于起催化脱硝作用的催化剂涂层22和用于起骨架支撑作用的第二基布层21；所述第一基布层12和所述第二基布层21均为聚四氟乙烯织造而成；所述底层13为聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维混合针刺毡，且所述底层13中聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为3︰7；所述迎尘层11为超细纤维、聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维混合针刺毡，所述迎尘层11中的超细纤维为玻璃纤维，且所述超细纤维的纤度不大于0.5旦，所述迎尘层11中的超细纤维、聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为1︰3︰7。

制备时，首先将聚四氟乙烯纤维和聚酰亚胺纤维按照3︰7的重量比例混合进行开松后，通过机械成网形成缓冲层，并经过针刺加固制成所述底层13；然后将纤度不大于0.5旦的玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维和聚酰亚胺纤维按照1︰3︰7的重量比例混合后，经过纤维预处理、开松、梳理加工制成所述迎尘层11；其中预处理采用表面活性剂OP-10，与纤维重量比为1︰（300～800），喷洒到混合纤维表面，密闭24～72小时；然后采用聚四氟乙烯长丝，通过经纬向交织制成所述第一基布层12和所述第二基布层21；所述底层13和所述迎尘层11的克重为每平米400～650克，所述第一基布层12和所述第二基布层21的克重为每平米100～300克；将上述制得的所述迎尘层11、所述第一基布层12和所述底层13之间通过针刺加工制成所述外侧除尘滤袋1。

以二氧化钛为基质，以V₂O₅和低毒WO₃为催化剂和助催化剂的具有脱硝催化活性的V₂O₅-WO₃/TiO₂混合物，其具体地成分比例可以按照现有技术中公开的配方结合实际需要来确定，然后通过磁控溅射方式将上述V₂O₅-WO₃/TiO₂混合物附着在所述第二基布层21上，从而制成内侧脱硝滤袋2，将所述外侧除尘滤袋1套装于所述内侧脱硝滤袋2外即得本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋。

上述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋在170℃时的脱硝率可以达到93%，对PM2.5颗粒去除效率达98%，运行阻力为900～1000Pa；在180℃时的脱硝率可以达到98%，对PM2.5颗粒去除效率达99.5%，运行阻力为1200～1300Pa。

本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋扩大了过滤材料的应用范围，可以应用到各种类型的袋式除尘器上，本发明所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋在使用过程中能够达到热能和电能的最佳能耗，外侧除尘滤袋和内侧脱硝滤袋联合使用，保证了NO_X和粉尘排放达到更低的要求，同时可以替换SCR尾部装置系统，减低能耗，提高了使用效率。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，其特征是，包括：外侧除尘滤袋（1）和内侧脱硝滤袋（2），所述外侧除尘滤袋（1）套装于所述内侧脱硝滤袋（2）外，所述外侧除尘滤袋（1）由外至内依次包括用于截留飞灰的迎尘层（11）、用于起骨架支撑作用的第一基布层（12）和用于保证透气性的底层（13），所述迎尘层（11）、所述第一基布层（12）和所述底层（13）之间通过针刺连接固定，所述内侧脱硝滤袋（2）由外至内依次包括用于起催化脱硝作用的催化剂涂层（22）和用于起骨架支撑作用的第二基布层（21）。

2.如权利要求1所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，其特征是，所述第一基布层（12）和所述第二基布层（21）均为聚四氟乙烯织造而成。

3.如权利要求1或2所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，其特征是，所述底层（13）为聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维混合针刺毡，且所述底层（13）中聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为3︰7。

4.如权利要求1或2所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，其特征是，所述迎尘层（11）为超细纤维、聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维混合针刺毡，且所述迎尘层（11）中聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为3︰7。

5.如权利要求4所述的一种双层结构的脱硝除尘一体化功能性滤袋，其特征是，所述迎尘层（11）中的超细纤维为玻璃纤维，且所述超细纤维的纤度不大于0.5旦，所述迎尘层（11）中的超细纤维、聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维的混合重量比例为1︰3︰7。