以PTFE为基布的混织滤料过滤性能及其在燃煤电厂的应用

胡满银，车凯，李萌

(华北电力大学环境科学与工程学院，河北保定 071003)

以PTFE为基布的混织滤料过滤性能及其在燃煤电厂的应用

胡满银，车凯，李萌

(华北电力大学环境科学与工程学院，河北保定 071003)

滤料是袋式除尘器和电袋复合除尘器的核心，通过对目前常用的两种PTFE混织滤料材质结构、加工工艺及适用条件进行的对比分析，并列举了其在燃煤电厂中的应用效果，阐明了混织滤料的优良过滤性能，适用于烟气温度高、粉尘排放要求较高、工况变化大的燃煤电厂。

PTFE混织滤料;过滤性能;燃煤电厂

0 引言

为了防治火电厂排放造成的污染，《火电厂大气污染排放标准》(GB 13223－2011)将烟尘排放标准逐步提高到30mg/m3。目前，我国电除尘器设计除尘效率大多在99%～99.5%，相当于出口粉尘浓度为100～240mg/m3，加之近年来电煤市场供应紧张，燃煤煤种变化大，电除尘器极板极线变形、腐蚀，本体漏风严重，大部分电厂难以实现达标排放。因此，袋式除尘器和电袋复合式除尘器在我国新建电厂和老电厂改造中得到广泛的应用。

滤料是袋式除尘器和电袋复合式除尘器的核心部件，其性能优劣与寿命长短决定了除尘器的整体使用效果。本文对目前常用的两种PTFE混织滤料性能及加工工艺进行了对比分析，同时结合在燃煤电厂中的实际应用情况，阐明了PTFE混织滤料的优异过滤性能及其工程应用效果。

1 常用滤料的性质

聚苯硫醚(PPS)纤维是一种耐高温合成纤维，由于其分子结构中碳氢和碳硫原子形成稳定的共价键，因此纤维具有稳定的化学性质、较高的熔点(285℃)和优异的耐热性，其阻燃性、耐化学药品性、稳定性也极其出众，广泛应用于燃煤锅炉烟气的处理领域。但当被处理的烟气中含氧量超过8%，长期运行温度超过160℃时，PPS材料也会发生氧化而失效，因此，使用PPS滤料时应严格控制烟气的含氧量及温度范围值。

聚亚酰胺(P84)纤维是一种阻燃的、耐温稳定的纤维。P84纤维所制成的针刺滤料，在240℃温度的条件下，聚亚酰胺纤维的机械性能不会发生变化，最高耐温可以达到260℃。由于P84纤维断面是花瓣的特殊结构，具有很大的过滤表面积，有优异的过滤性能，所以P84纤维也经常被植入滤料表层，如迎尘面侧以改善滤料的过滤性能。但其耐水解性和抗氧化性一般，建议使用在烟气中水汽含量小于35%，O2含量小于16%的范围中。

聚四氟乙烯(PTFE)纤维是性能良好的一种化学合成纤维，具有稳定的C－F键、分子键，极难遭到破坏。耐酸碱、耐腐蚀、在各种pH值下化学稳定性极强、不老化、不氧化，连续耐温达220～260℃，机械强度大，抗弯折，耐磨性也均优于其他合成纤维，但PTFE纤维造价较高(比PPS要高3倍左右)，因而使用范围受到限制。

2 基布的重要作用

基布是支撑纤维网的基本组织，提供针刺毡70%～80%的强力，加强了针刺毡经纬强度及尺寸稳定性，作用非常重要。针刺毡的高纱线密度在100～130根/10cm，克重在 100～150g/m2(对于500g/m2左右的针刺毡来说)。这样充分地保证了基布经纬强度，从而保证针刺毡的经纬强度。经纬强度保证了滤料在除尘系统中不会被撕裂、撕破，良好的尺寸稳定性保证了滤料在工作中不会收缩或拉长，从而保证滤料在除尘系统的正常工作及良好的除尘效率。PTFE基布技术参数见表1。

基布在过滤材料的结构中起到的作用是非常重要的，过滤材料的结构及尺寸稳定性是靠基布来保障的。故基布可看作是“三明治毡”的中间层。它是毡体的支柱或骨架，它提供针刺毡的抗爆破和撕断力，即断裂强力和断裂伸长率。故基布是针刺毡滤料能否长寿命运行的关键所在。

表1 PTFE基布技术参数

3 PTFE混织滤料的理化性能

3.1 强力损失对比试验

以PTFE为基布的PTFE+P84混织滤料、以PTFE为基布的PPS+P84混织滤料和以PPS为基布的PPS滤料在165～175℃，含氧量10%条件下的强力损失对比试验，其结果见图1。

从图1可以看出，PPS材料不适用于温度过高的烟气，与P84混织后也不会改变其耐温性。当烟气温度过高时，无论采用PPS+P84还是采用PPS混织均不能满足烟气温度的要求，无法保证滤料的使用寿命。因此，当烟气温度较高时建议采用以PTFE为基布PTFE+P84混织滤料;当烟气温度较低时(在160℃以下)，可以考虑采用以PTFE为基布的PPS+P84混织滤料。

图1 滤料使用后强力损失对比

3.2 滤料性能对比

以PTFE纤维为基布，P84纤维为迎尘面、PPS纤维为背尘面进行混织的滤料，其长期使用温度为140～160℃，O2含量＜8%;瞬时使用条件可以达到180℃，O2含量＜10%，NOx浓度＜600mg/m3(每年累计400h以下)。

由于PTFE纤维具有极佳的化学稳定性，滤料采用PTFE基布，面层采用P84纤维，其耐温性能好于PPS。P84的纤维断面为花瓣的特殊结构，过滤表面积大，可以有效地阻止细粉尘进入滤袋的内侧，提高滤袋的过滤效率，降低粉尘排放浓度。滤料后处理工艺为热定型、烧压处理。

以PTFE纤维为基布，由P84纤维和PTFE纤维混织的滤料。由于PTFE纤维具有极佳的化学稳定性，滤料采用100%PTFE基布，确保了滤料的化学稳定性能，既保证了滤料在较恶劣工况下的使用效果，又大大降低了因系统故障引起损伤滤袋的风险。P84纤维的加入增加了过滤表面积，提高了孔隙率，将其与PTFE纤维复合针刺成莱氟PTFE－Ⅲ滤料既满足了强度、耐温、透气性等各项滤料性能指标，又提高了过滤精度，确保粉尘排放≤30mg/m3或更低;其耐温及耐化学性能也优于100%P84滤料，允许连续使用温度可达160～200℃(氧含量8%)，瞬时使用温度可达220℃。滤料后处理工艺为热定型、烧压处理或PTFE深层浸渍处理。

PTFE深层浸渍处理是指将助剂配成一定浓度后浸渍滤料然后烘干，再在更高温度下焙烘。PTFE浸渍保证滤料纤维表面涂膜完整均匀，结合紧密，孔隙均匀。经此法处理的滤料，由于每根纤维有保护层，P84纤维抗氧化能力加强;纤维间孔隙变小，更能有效地防止粉尘的嵌入;滤袋表面光滑，耐磨性能好，对于高浓度粉尘的冲刷，有一定的保护作用;同时具有防油防水性能，等级能达到5级，且在高温下仍能保持防油防水性能，能耐水洗，效果持久，这对于高湿度粉尘和含油性的粉尘具有较好的降低滤袋糊袋的风险。两种混织滤料基本性能参数见表2。

表2 两种混织滤料基本性能参数

4 工程应用案例分析

天津某发电厂7、8号炉2×200MW机组电除尘器2007年改造为电袋复合式除尘器。布袋采用以PTFE材料为基布的PPS+P84混织滤料，该电厂自2007年11月投运至今，运行状况良好。除尘器出口排放浓度约为10mg/m3，除尘器运行阻力在800Pa以下，都远远低于设计值，满负荷下，布袋除尘器的清灰周期在1h左右，远远低于纯布袋地清灰周期。以PTFE为基布的PPS+P84混织滤袋完全能满足设计要求和环保排放标准，滤袋破损率极低，取得了良好的积极效益和环境效益。

河北某电厂2×300MW机组配套电除尘器于2010年9月改造为袋式除尘器。因为烟气温度比较高，有时可达到165～175℃。因此滤料采用了耐高温的PTFE+P84混织的滤料。自2010年11月投运至今半年时间里运行状况良好，未发现滤袋破损现象。滤袋完全能满足设计要求和环保排放标准。两电厂除尘器主要技术参数见表3。

表3 袋式/电袋复合除尘器主要技术参数

5 结语

PPS材料不适用于温度过高的烟气，与P84混织后也不会改变其耐温性，PTFE材料具有优异的耐温性和化学性能，与PPS和P84纤维混织后，可以提高滤料强度、耐温、透气性等性能。此外，经过热定型、烧压处理，PTFE深层浸渍等处理后处理工艺，可以进一步增强滤料过滤性能和使用寿命。

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The filtration performance of PTFE mix knitted filter media in coal－fired power plants and its application

The material structure，processing technology and application conditions of two kinds of PTFE mix knitted filter media were analyzed.The application situation of the filter media in coa1－fired power plants were illustrated.It was demonstrated that PTFE mix knitted filter media had excellent filtration property and was feasible to be applied in coal－fired power plants which had high demands on dust emission.

PTFE mix knitted filter media;filtration performance;coal－fired power plant

X701.2

B

1674－8069(2012)01－036－03

2011-09-20;

2011-12-21

胡满银(1952-)，男，教授，主要从事大气污染与控制技术方面的研究。E－mail:chekai311@163.com