1、PTFE覆膜濾料在袋式除塵器中的應(yīng)用作者：包怡文宮繼虹單位:上海大宮新材料有限公司2009-4-23關(guān)鍵字:濾料-除塵摘要:本文介紹了國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品大宮聚四氟乙烯薄膜的特點(diǎn)及其PTFE覆膜濾袋在水泥 工業(yè)高溫袋式除塵器中的應(yīng)用情況。與國(guó)外同類著名品牌的相比，大宮聚四氟乙烯薄膜微觀 結(jié)構(gòu)均勻、超細(xì)粉塵過(guò)濾效果好、性價(jià)比高，可以在水泥等多種行業(yè)中發(fā)揮重要作用。一、概述近年來(lái)，隨著新型干法水泥生產(chǎn)的快速發(fā)展和國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，在許多場(chǎng)合 的廢氣除塵袋式除塵器正在逐步替代電收塵器。水泥工業(yè)正是如此，大型高溫袋收塵器已經(jīng) 越來(lái)越多的用于現(xiàn)代干法水泥工業(yè)中。在現(xiàn)階段淘汰落后產(chǎn)能政策的實(shí)施以及煤電等成本

2、上漲都使得水泥行業(yè)面臨著巨大壓 力。同比國(guó)際先進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)，我國(guó)水泥行業(yè)單位產(chǎn)量綜合能耗比高很多。其中不合理濾料的 使用也是造成能耗增加的原因之一。二十世紀(jì)九十年代末初，隨著新型濾料聚四氟乙烯(Poly-Tetra Fluoroethylene- PTFE)覆膜濾料的出現(xiàn)，在我國(guó)市場(chǎng)上，一些國(guó)外知名品牌產(chǎn)品開(kāi)始在水泥行業(yè)得到使用， 但其價(jià)格昂貴，在水泥這種低附加值高能耗行業(yè)里推廣使用確實(shí)是遙不可及。因此，為滿足 國(guó)務(wù)院(2006)年初提出的能耗降低4%、粉塵排放小于30mg/Nm3的指標(biāo)，大宮公司以國(guó) 產(chǎn)化為目標(biāo)，自行研發(fā)出一種性能價(jià)格均優(yōu)的新型PTFE覆膜濾料一DAGONG-TEX®

3、，來(lái) 滿足中國(guó)市場(chǎng)對(duì)PTFE覆膜濾料價(jià)廉物美的要求。從微觀結(jié)構(gòu)、過(guò)濾性能、使用周期等均 在水泥企業(yè)得到實(shí)際應(yīng)用和考驗(yàn)，證明了該濾料與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性。 同時(shí)在海外市場(chǎng)也得到大量成功的應(yīng)用。二、過(guò)濾的工作原理袋式除塵器是一種高效除塵設(shè)備，它除塵的機(jī)理主要是攔截和過(guò)濾。由于它不像電收塵 器對(duì)粉塵的粒徑、比電阻等理化特性敏感，且對(duì)2u以下微塵其收塵效果要成倍優(yōu)于電收塵 器。當(dāng)除塵效率超過(guò)99.5%以后，電收塵器的電暈功率急劇增加，如果電除塵器效率在99.8% 以下，其能耗低于常規(guī)袋除塵器；反之，除塵效率超過(guò)99.8%時(shí)，其能耗就高于常規(guī)袋除 塵器。事實(shí)上，按照新標(biāo)準(zhǔn)，除塵效率往往必

4、須達(dá)到99.9%以上，導(dǎo)致電收塵器的能耗及初 投資急劇增加，從而使電除塵器對(duì)袋除塵器的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)完全喪失。而袋式除塵器的核心部件一濾料，其性能的好壞將直接影響設(shè)備的能耗。下面先介紹濾料兩大分類，普通濾料和覆膜濾料在過(guò)濾原理上的區(qū)別。普通濾料即傳統(tǒng)的針刺氈、編織濾料等。其工作原理是所謂的“深層過(guò)濾”技術(shù)（圖1a）， 即通過(guò)濾料纖維的捕集，先在濾料表面形成一次粉塵層”（即粉餅），再通過(guò)這層粉餅來(lái)過(guò) 濾后續(xù)的粉塵。在使用初期，由于濾料本身的空隙較大，部分粉塵會(huì)穿過(guò)濾料排放出去。只 有當(dāng)粉餅形成后，過(guò)濾過(guò)程才真正開(kāi)始。繼續(xù)使用后，濾料表面的粉塵會(huì)逐漸滲入到濾料中， 導(dǎo)致濾料孔隙堵塞，使設(shè)備運(yùn)行阻力不斷增

5、加，直至必須更換濾料為止。覆膜濾料是在普通濾料表面復(fù)合一層聚四氟乙烯（PTFE）薄膜而行成的一種新型濾料。 這層薄膜相當(dāng)于起到了“一次粉塵層”的作用，物料交換是在膜表面進(jìn)行的，使用之初就能進(jìn) 行有效的過(guò)濾。薄膜特有的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使粉塵無(wú)法穿過(guò)，無(wú)孔隙堵塞之虞。這種過(guò)濾方 式稱為“表面過(guò)濾”（圖1b）。覆膜濾料不僅可實(shí)現(xiàn)近于零排放，同時(shí)由于薄膜不粘性、摩擦 系數(shù)小，故粉餅會(huì)自動(dòng)脫落，確保了設(shè)備阻力長(zhǎng)期穩(wěn)定，因此充分發(fā)揮了袋式除塵器優(yōu)越性， 是理想的過(guò)濾材料。兩種濾料的不同過(guò)濾方式如圖1所示:（a）普通濾料的深層過(guò)濾（b）覆膜濾料的表面過(guò)濾圖1:普通濾料和覆膜濾料的不同過(guò)濾原理（清吹階段）示意圖

6、普通濾料具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，但運(yùn)行后阻力較大、能耗高，難以長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)低于30 mg/Nm3的排放指標(biāo)要求。相比之下，覆膜濾料價(jià)格偏高，但排放含塵濃度可達(dá)30 mg/Nm3 甚至10 mg/Nm3以下，設(shè)備是在低壓下運(yùn)行能耗極大的降低，壽命長(zhǎng)達(dá)3年以上。以實(shí)際 200,000m3/h水泥磨集塵器按運(yùn)行阻力降低500Pa計(jì)算，其每天節(jié)電842.4度，已0.5元/ 度電費(fèi)計(jì)算可節(jié)省約420元錢。按每年正常運(yùn)轉(zhuǎn)255天計(jì)算，每年可節(jié)省電費(fèi)約10.7萬(wàn)元。 按三年的正常使用考慮，其性價(jià)比更優(yōu)于普通濾料。三、DAGONG-TEX®膜DAGONG-TEX®膜是以PTFE樹(shù)脂為原料，經(jīng)特殊的

7、工藝制成，是一層具有不粘性、 光滑和多微孔薄膜，微孔數(shù)量可達(dá)1x109/cm2,可以覆合在傳統(tǒng)的針刺氈和編織濾料表面， 具有以下特點(diǎn)： 優(yōu)異的過(guò)濾效率（99.99%以上）； 卓越的塵餅剝離性能； 光滑表面使糊袋現(xiàn)象大大減少； 過(guò)濾風(fēng)速高，能耗低； 可捕集粒徑1 mm以下的超細(xì)粉塵； 開(kāi)孔率：8593% ； 孔徑分布均勻，控制在0.053mm的范圍內(nèi)（可根據(jù)實(shí)際粉塵的顆粒大小，提供孔 徑合適的膜材料，以達(dá)到最佳的效果） 溫度適用范圍：一180260 耐化學(xué)腐蝕性（除熔融堿金屬、元素氟氣體有輕微腐蝕以外）DAGONG-TEX®膜的優(yōu)良性能與其均勻的微孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如圖2所示。因此可從以

8、下幾方面對(duì)PTFE薄膜進(jìn)行評(píng)定，其中包括PTFE膜纖維結(jié)構(gòu)的均勻性及 PTFE膜的開(kāi)孔率和PTFE膜纖維結(jié)構(gòu)的剛性及PTFE膜的彈性。四、節(jié)能、減排與設(shè)備及濾料的關(guān)系袋式收塵設(shè)備是利用過(guò)濾原理，將氣體中的固體顆粒進(jìn)行分離,主要用于收塵、氣體凈化 和粉料回收。其特點(diǎn)是：過(guò)濾效率高，在試驗(yàn)室高達(dá)99.9999%,在實(shí)際工程應(yīng)用中，可達(dá) 99.999%以上。經(jīng)過(guò)覆膜濾料過(guò)濾后，粉塵濃度可降到10mg/m3以下，甚至達(dá)到1mg/m3； 同時(shí)袋式收塵器的分級(jí)效率高，對(duì)PM10、PM5、PM2.5等微細(xì)顆粒物也有很高的捕集效 率。這是袋式收塵器技術(shù)原理所決定的，這個(gè)原理就是過(guò)濾式收塵器的機(jī)理，再小的顆粒物

9、 都會(huì)被捕集下來(lái)。是屬于干式氣體凈化，沒(méi)有水污染；可以處理高濃度（1000g/m3以上） 含塵氣體凈化或用于物料回收。因而廣泛用于鋼鐵、水泥、電力、有色金屬冶煉、垃圾焚燒、 鐵合金、化工、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。使用袋式除塵器，必定用風(fēng)機(jī)給氣體施加動(dòng)能，將粉塵以氣體的形式使其強(qiáng)行通過(guò)濾料 進(jìn)行過(guò)濾，然后把過(guò)濾后的清潔氣體排入大氣。氣體的動(dòng)能來(lái)自于風(fēng)機(jī)電機(jī)，當(dāng)人為的降低 了氣體的動(dòng)能則動(dòng)力源的動(dòng)力消耗也隨之大幅下降，而達(dá)到節(jié)約能源的目的。在除塵系統(tǒng)中， 氣體的動(dòng)能取決于風(fēng)機(jī)的全壓；而風(fēng)機(jī)全壓的大小又完全取決于除塵系統(tǒng)的總阻力；而在袋 除塵器中濾袋部分的阻力大約占總阻力的70%以上。我們可以看出濾料的性能

10、決定了設(shè)備 的阻力，設(shè)備的阻力改變了設(shè)備的能耗。從下表列出的數(shù)據(jù)可以看到阻力與能耗的關(guān)系：處理風(fēng)量Q（m,h）壓差值A(chǔ)P（Pa）風(fēng)機(jī)效率 系數(shù)（E）電費(fèi)單價(jià)D （元/度）年耗電量 （萬(wàn)元）480,000.002500.650.6024.13480,000.005000.650.6048.27480,000.007000.650.6067.57600,000.002500.650.6030.17600,000.005000.650.6060.33600,000.007000.650.6084.46800,000.002500.650.6040.22800,000.005000.650.6080.

11、44800,000.0010000.650.60160.88960,000.005000.650.6096.53960,000.0010000.650.60193.06表1目前我公司生產(chǎn)的產(chǎn)品在水泥窯尾袋式除塵器上應(yīng)用，以07年安裝的福建某水泥廠為 例；該廠2500T/D的水泥窯尾收塵設(shè)備，從使用至今濾袋的平均阻力為1000Pa，比保證阻 力低300Pa，比許多其它收塵器阻力低600Pa,目前該廠已提產(chǎn)至2850T/D。按表1以風(fēng) 量480,000m3/h計(jì)算，廢氣風(fēng)機(jī)每年節(jié)約電耗至少50萬(wàn)元。五、DAGONG-TEX®薄膜濾料在水泥工業(yè)中的應(yīng)用水泥制備工藝流程中的很多環(huán)節(jié)上都需要進(jìn)

12、行煙塵治理，其相對(duì)于其他工業(yè)過(guò)程的特殊 性在于，同時(shí)存在環(huán)保除塵設(shè)備和工藝除塵裝置，既要防止向大氣中排放，也需要回收水泥 粉末用于后續(xù)環(huán)節(jié)，如水泥磨部位就裝有典型的工藝收塵裝置。當(dāng)然，在工藝流程中并非處處采用覆膜濾料，否則會(huì)加大投資和運(yùn)營(yíng)成本。按照目前流 行的觀點(diǎn)，在水泥磨、水泥窯尾以及煤磨等部位最需要采用覆膜濾料。在引入了低溫余熱發(fā) 電技術(shù)后，水泥窯尾的溫度處于濾料可承受的范圍內(nèi)。DAGONG-TEX®薄膜濾料可在不改變現(xiàn)有設(shè)備的條件下使水泥廠環(huán)保達(dá)標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 量提高、降低成本、節(jié)約能源等方面，發(fā)揮了重要作用。下面列舉幾個(gè)實(shí)例：（1）江蘇某水泥廠水泥磨用除塵該公司有一套德國(guó)KHD

13、設(shè)計(jì)制造的5250 t/d水泥熟料生產(chǎn)線，并采用“一托二”粉磨技 術(shù)，配套了設(shè)計(jì)能力為300 t/h的水泥粉磨系統(tǒng)，由一臺(tái)MPS5000BC立磨預(yù)粉磨和兩臺(tái) 4.2x12.5 m球磨機(jī)組成。在窯系統(tǒng)提產(chǎn)到6700 t/d以后，為消化增產(chǎn)的熟料量，水泥磨 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造，除了改進(jìn)了助磨劑、質(zhì)量改進(jìn)劑外，還使用大宮PTFE薄膜濾料，將處理 能力提高30%，達(dá)到352 t/h （比表面積也從320±10 m2/kg增加到360±10 m2/kg）。水泥磨系統(tǒng)采用了德國(guó)GORCO公司在線脈沖噴吹袋式除塵器，工作參數(shù)如下：過(guò)濾風(fēng)量：220000 m3/h工作溫度：80100 濾袋條數(shù)：

14、1260條/臺(tái)濾袋規(guī)格：160x4500 mm壓縮空氣消耗：364 m3/h清灰壓力：6 kg/cm3處理粉塵濃度：1000 g/m3過(guò)濾面積：2850 m2過(guò)濾風(fēng)速：1.29 m/min灰斗下料方式：雙向絞刀，中間下料。清灰方式為“COANDA"二級(jí)噴吹高效清灰，即：壓縮空氣經(jīng)噴吹排管進(jìn)入文丘里噴射器 環(huán)氣腔后，通過(guò)文氏環(huán)隙噴出，形成垂直向下的高速氣流，并在文丘里管上部形成負(fù)壓，卷 吸大量外部空氣向下進(jìn)行清灰。原濾袋為普通針刺氈濾袋，運(yùn)行壓差在150175 mmH2O。在生產(chǎn)普通水泥和復(fù)合水 泥時(shí)，由于大量使用粉煤灰且比表面積控制在360 m2/kg以上，經(jīng)常造成糊袋，袋收塵入口

15、負(fù)壓降低，選粉機(jī)回粉增加，導(dǎo)致產(chǎn)能降低，必須停磨處理。磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率受很大影響。針對(duì) 以上情況，并考慮到ISO 14000認(rèn)證對(duì)排放的要求，采用了我們DAGONG-TEX®覆膜濾袋 對(duì)兩臺(tái)主工藝袋式除塵器進(jìn)行了改造。從2002年8月投入使用后三個(gè)月內(nèi)運(yùn)行壓差始終保持在95 mmH2O；經(jīng)環(huán)保部門檢 測(cè)，排放濃度20 mg/m3；半年后壓差穩(wěn)定在115 mmH2O左右。球磨系統(tǒng)單位產(chǎn)量增產(chǎn)7 10%,尤其在生產(chǎn)PC 32.5水泥時(shí)，產(chǎn)量近400 t/h,粉煤灰添加量在20%以上時(shí)，從未發(fā) 生過(guò)糊袋現(xiàn)象，生產(chǎn)十分順利。迄今為止，該批DAGONG-TEX®覆膜濾袋已正常工作了 3 年

16、多并仍在使用。Pa425O0pJ情統(tǒng)漁袋 更換期12月圖6為除塵器的運(yùn)行壓差紀(jì)錄。20lMlP：i1劑的PhKIJWIPh50。Pn圖6： DAGONG-TEX®覆膜濾袋的運(yùn)行壓差紀(jì)錄球磨工藝袋式除塵器在使用DAGONG-TEX®覆膜濾袋后，也大大改善了通風(fēng)和粉塵 排放，磨機(jī)單位產(chǎn)量和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率提高，維修工作量降低，使綜合成本降低。以一臺(tái)除塵器 為例，年節(jié)約壓縮空氣約100,000 m3,折合電費(fèi)約5萬(wàn)元，以產(chǎn)量提高5%計(jì)算，單位 水泥電耗降低約1.5 kWh，一臺(tái)磨機(jī)年處理水泥約130萬(wàn)噸，年節(jié)省電費(fèi)用約85萬(wàn)元。 雖然覆膜濾袋一次投資成本較高，但按3年的壽命計(jì)算，同普通

17、濾袋相比綜合費(fèi)用更低， 所節(jié)省費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成本的增加，故使用覆膜濾袋的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。（2）上海某水泥廠窯尾收塵該公司原窯尾收塵器為靜電收塵除塵器帶低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)窯產(chǎn)量逐步由原設(shè)計(jì) 的1050 t/d提高到了 1500 t/d后，排放遠(yuǎn)達(dá)不到上海市的排放要求，小于等于30毫克。為此，2004年3月公司將靜電除塵器改造成電-袋復(fù)合式除塵器，全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備 （部件）和技術(shù)，經(jīng)過(guò)近5年的運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。該收塵器進(jìn)口溫度230c左右由于窯尾煙氣工況較復(fù)雜，濕度高、含塵濃度高、煙氣 黏附性較強(qiáng)，而且窯尾除塵器在水泥廠中屬主要設(shè)備，（該系統(tǒng)同時(shí)也焚燒工業(yè)垃圾）所以 要求可靠

18、性高，使用壽命要長(zhǎng)，對(duì)袋式除塵器而言，則對(duì)布袋和脈沖閥等主要部件要求較高， 其中占改造投資比例最高的布袋尤為重要。所以，針對(duì)該工況的具體情況，我公司采用了不 同于國(guó)外570克的玻纖覆膜濾袋而選用了 800克以上并極具柔軟性及耐高溫、易清灰、對(duì) 粉塵捕集率高的窯尾專用玻纖覆膜濾料。DAGONG-TEX®覆膜濾袋在該除塵器已成功使用了 5年，目前仍在運(yùn)行中，其運(yùn)行 壓差前4年始終穩(wěn)定在90-100 mmH2O,4能后運(yùn)行壓差開(kāi)始上升至140-160 mmH2O。 每年兩次的環(huán)保測(cè)試表明，粉塵排放濃度都低于20 mg/Nm3。在前三年半，未更換過(guò)一 只布袋，破損率為零。至今為止濾袋破損率為

19、1%。2006年底，專門取下兩只布袋進(jìn)行測(cè) 試，結(jié)果濾袋表面覆膜完好，濾袋上口部強(qiáng)度指數(shù)只下降了 10%,下半袋底部強(qiáng)度指數(shù)最 大下降20%,由此可以判斷，完全可以實(shí)現(xiàn)5 6年的使用壽命。創(chuàng)國(guó)內(nèi)在窯尾脈沖玻纖 覆膜濾袋壽命使用記錄。袋式除塵器的相關(guān)工作參數(shù)如下：過(guò)濾風(fēng)量：270000 m3/h （原料磨、余熱鍋爐全開(kāi)）（實(shí)際為300000 m3/h）工作溫度：150濾袋條數(shù)：1440條/臺(tái)濾袋規(guī)格：160x6500 mm空氣消耗量：3 m3/min清灰壓力：0.25 MPa處理粉塵濃度：80 g/m3過(guò)濾面積：4705 m2過(guò)濾風(fēng)速：0.951.06 m/min脈沖閥：淹沒(méi)閥圖7為除塵起運(yùn)行壓

20、差的紀(jì)錄該設(shè)備4年內(nèi)的平均阻力不大于1150Pa,按300000m3/h計(jì)算，AP為500Pa,共 節(jié)約能耗達(dá)120萬(wàn)元。（2）上海某水泥廠窯頭除塵應(yīng)用在該廠水泥窯頭部位（帶烘干機(jī)）收塵器，DAGONG-TEX®覆膜濾袋至今已成功 使用了 2年9個(gè)月保持零破損。其運(yùn)行壓差始終穩(wěn)定在7095mmH2O,粉塵排放濃度都 低于20 mg/Nm3。該窯頭除塵器前端有烘干機(jī)，主要粉塵組成（水泥熟料、黃沙和礦渣）， 該工況技術(shù)描述如下：過(guò)濾風(fēng)量：180000 m3/h （實(shí)際 210000 m3/h）工作溫度：150瞬間220濾袋條數(shù)：1092條/臺(tái)濾袋規(guī)格：160x6500 mm空氣消耗量：3 m3/min清灰壓力：0.25 MPa處理粉塵濃度：150 g/m3過(guò)濾面積：3566 m2過(guò)濾風(fēng)速：0.841 m/min該設(shè)備從2005年5月開(kāi)始使用，每月都對(duì)系統(tǒng)阻力進(jìn)行跟蹤記錄，圖8為除塵器運(yùn) 行壓差的紀(jì)錄圖8： DAGONG-TEX®覆膜濾袋在水泥窯頭運(yùn)行壓差紀(jì)錄實(shí)踐證明，DAGONG-TEX®覆膜濾袋不僅滿足了設(shè)計(jì)要求，也保證了電-袋復(fù)合式除塵 器的可靠運(yùn)行，為國(guó)內(nèi)大量窯頭靜電除塵器