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发表于 2008-5-19 15:50:51
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来自: 中国陕西西安
8、聚丙烯腈预氧化纤维(PAN0F) 8 h; c4 @, U7 R, [ K
聚丙烯腈预氧化纤维(PAN0F)是90年代开发出来的一种新型耐高温纤维,这种纤维具有不熔、不软化、不收缩、在300℃高温下性能稳定等特点,其极限氧指数高达55%。该纤维世界产量每年已超过3万t/a。国内在研制耐高温PAN0F纤维方面属起步阶段,虽在上海、北京、山西等科研院所都已开发,全国生产能力约1000t,但由于质量差、后加工难度大等原因至今发展缓授,尚未形成工业化生产。 $ }) Y8 [# g* G3 P' d
聚丙烯脂须氧化纤维(PAN0F)的加工原理是采用高强聚丙烯腊(PAN)长丝在高温和空气中进行氧化。在氧的作用下,PAN大分子发生环化、氧化及脱氧反应,形成一种共轭体系的梯型结构的带色和耐高温聚合物(即PAN0F)。 , G$ ~ i" D; e2 H' Y
根据其加工原理以及针对目前预氧化纤维存在的质量问题,如纤维强度低、脆性大、不利于后加工处理等问题,国内厂家采用了以下工艺措施加以解决: (1)对原丝质量进行监控测试、分批加工,确保每批纤维质量的均匀和稳定。(2)减少纤维之间的温差、层差,确保温度分布均匀,纤维强度在>2cN/dtex以上。(3)提高氧化护温度,延长纤维停留时间,确保纤维大分于环化等反应充分,提高耐高温性能等等。 ; Y9 D& f0 f6 M1 P) H6 B1 N4 o
目前在国内外之所以很少开发预氧化纤维的耐高温过滤材料,其根本原因是预氧化纤维的含碳量高、脆性大、无卷曲、抱合力差,可加工性较差。针对以上问题,国内厂家采用如下措施:(1)采用高温牵伸卷曲的方式,使纤维在其碳链大分子处于柔动状态下卷曲,从而达到卷曲数在13个/25mm以上。(2)采用低压机械卷曲,确保纤维强度无损伤且不产生毛丝。(3)对纤维表面进行上油处理,使纤维柔软、抗静电,从而提高其可纺性。产品经多家钢厂试用表明,其具有强度高、使用周期长、耐高温(无烧袋现象)、透气量大、易清灰等特点,能够达到和满足冶金、钢铁等行业耐高温过滤的各项要求。
+ Y+ C% W4 f& Y 9、纳米耐高温阻燃纤维过滤材料 $ e. B4 u; O' |8 b2 I& v0 ~
从国内外现有的各种耐高温阻燃纤维及在过滤材料应用效果方面分析,无论是进口产品,还是国产过滤材料,都或多或少地存在着不足。吉林纺织技术开发中心开发的纳米耐高温阻燃纤维过滤材料,以纳米微粉(5O~75 nm)作添加剂,利用低温等离子体处理技术和双相自然再生工艺技术,采用熔融共混的方法制备纺丝液,使纳米微粉均匀地分散在纺丝液中,并且不氧化、不团聚,形成稳定均匀的混合体,制成一种由纤维素和纳米复合盐组成的新型纳米耐高温阻燃纤维过滤材料,该新型耐高温过滤材料具有良好的耐温阻燃性和耐酸碱性、抗氧化、耐水解、抗拉强度高、耐折和耐磨性能好;高温条件下不熔融、不收缩、尺寸稳定性好;过滤风速高,过滤效果好,使用寿命长;产品成本也比较容易被市场接受。
; E/ \, W b6 m& a6 _ 二、各种耐高温纤维的优缺点比较
. r& Y1 C8 i" g( B 由于滤料使用现场情况复杂,含尘气体的温度、湿度、腐蚀性、可燃性、粉尘的形状、粒径大小、附着性和凝聚性有所差异,对原料纤维物理化学性能有不同的要求,因此对各高温合成纤维特性的研究,对于选用合适纤维研制耐高温滤料就显得非常重要,并且有一定难度。 7 [: W$ e- i- P
玻璃纤维是传统的耐高温阻燃无机过滤材料,其优点是价格便宜,抗拉强度大,耐温可达到260~280~℃,具有三维微孔结构,空隙率高,过滤阻力小,除尘效率高,耐腐蚀性好,但是其致命弱点是耐折和耐磨性能较差,过滤毡与基布剥离强度低,导致过滤风速小,产品使用寿命较短。
( K- c" B2 W9 g6 K 聚丙烯腈纤维过滤材料价格比较便宜,具有良好的耐水解、耐酸碱性能,其缺点是耐温性能差,只能达到130℃,仅适用于低温烟气除尘系统。
% n4 b' E/ N+ U7 n! K# [# v7 G 芳香族聚酰胺纤维过滤材料的优点是机械强度大,耐折和耐磨性能好,具有良好的耐热阻燃性,耐温可达到204~240℃,但是在酸碱浓度较大的高温烟气中,耐水解性能较差,使用寿命较短,特怕SOx的侵蚀,因此在烧煤的电厂中往往不能应用,只适用于还原性烟气净化。 4 w" S* ?1 M8 W c3 y
聚苯撑硫醚纤维过滤材料具有良好的耐温阻燃性,耐温可达到190~260℃,而且耐酸碱和耐水解能力都很强,在燃煤锅炉上是最适合的滤料,其缺点是耐氧化性差,易收缩变形,变硬老化,使用寿命比较短,长期工作温度应控制在190℃以下,在工况温度高于200℃场合,应用受到影响。
6 \( ?8 z0 m/ q+ V: R: F 聚酰亚胺纤维过滤材料具有优良的耐酸碱性,由于纤维的异形截面,使其具有良好的过滤性能,过滤效果好,耐温可达到260~280℃,其缺点是产量少且价格相当高,易水解老化,使用寿命较短。 ( Q8 R$ J7 l, c! A5 J! F
聚四氟乙烯纤维过滤材料的耐酸碱、耐水解性和耐高温阻燃性都可以说是最优秀的,耐温可达到260℃以上,表面过滤性能和清灰效果好,具有良好的抗氧化性,其缺点是抗拉强度低,耐折和耐磨性能差,其价格过于昂贵。
8 ], B9 z- o7 V! y% w w2 b# ^- K6 M 玻璃纤维作为滤料最杰出的优点是耐高温、尺寸稳定性好、拉伸断裂强度高不耐折,除了HF、高温高碱外,对其它介质都很稳定,但其缺点是耐折性差,清灰时易产生落纤。
3 f+ [0 K! M1 g1 D! _ } 三、耐高温纤维在新型高温滤材业的应用 # ~! K* P/ l I. x2 a" L
各种耐高温滤材纤维具有不同的理化特性,在高温滤材的选择上应综合考虑含尘气体的温度、湿度、耐化学性、腐蚀性、可燃性、爆炸性,粉尘的形状、粒径大小、附着力和凝聚性等各方面的具体要求,选择合适的高温滤材及其组合使用。目前高温过滤材料除由美塔斯和玻璃纤维制做外,还有恶二唑、聚苯硫醚、聚亚酰胺、聚四氟乙烯、不锈钢纤维等。后几种纤维的耐温性、化学稳定性并不比前二种差,但也要从制造加工成本和生产难易程度上加以选择确定。 c9 y* k; X0 k- N& F2 s- X4 _" a
目前,在钢铁厂的高炉煤气,水泥广烘干及窑头窑尾,炭黑厂的尾气收集,铁合金广各种电炉,冶练广的高温烟气集尘等场合,80%以上使用玻纤饥织布或玻纤针刺毡。玻纤虽价格较低,但耐磨耐折性能差,不能应用于带有骨架的除尘器中,只能选择很低的过滤风速。除尘器的过滤面积和体积较大,运行费用极高.市场将会呈逐步下降态势。在一些过滤精度要求比较高、高风速、高气布比的场合,一班使用引进国外特种功能化纤制造的耐高温过滤毡。如在电力行业及燃煤锅炉上使用的菜顿(Rym)针刺毡,在垃圾焚挠炉上使用的P84针刺毡,在沥青混凝土搅拌机及一些冶炼厂、钢铁厂上都使用美塔斯(Metamax)针刺毡。但依赖进口,价格昂贵.使一些工厂在经济方面难以承受较高的使用成本,推广受到限制。虽然目前国内有几家自己进口原料生产针刺毡,性能与国外产品差不多,与进口毡相比价格虽降低一点,用户仍难以承受。为适应中国环保产业发展的需求,研制高效、高风速、低阻力、低价格、耐高温复合型针刺毡是除尘技术发展到一定阶段的必然。 5 Y- E1 Q' _1 p2 ?
1、目前所使用的几个滤料品种
! N* n9 T6 a, | 目前用于高炉煤气净化的国产耐高温滤料品种较少,使用纤维的品种只集中在玻璃纤维和美塔斯(Metamax)化学纤维两种原料上,滤布的材质及制做的滤袋规格主要有小高炉用布袋的机织玻璃纤维布,为中碱玻璃纤维,一般为后处理,也有用素布的;30Dm3左右的中型高炉绝大部分使用的为前处理或后处理的玻璃纤维布,中碱、无碱均有:部分300m3中型高炉近年来采用了首钢设计院设计的高炉煤气净化技术--长袋低压脉冲除尘器,选用过的滤料有杖邦-帝人公司的美塔斯针刺过滤毡。后来,一部分炼铁企业开始使用玻纤针刺毡滤袋。大型高炉,如首钢、太钢所使用的滤料为从日本进口的美塔斯针刺毡大布袋。 3 Y/ {2 d3 y5 g
2、毡类滤料在应用中存在的问题 8 m* [0 B) a( J9 f9 T) ]
目前所使用的净化高炉煤气的毡类滤料主要有美塔斯针刺毡和玻纤毡滤袋,两者比较,美塔斯针刺毡使用寿命长,但价格较贵,耐温在220℃左右,对现场操作水平和温控水平均要求较高;玻纤毡滤袋虽耐温度波动范围较大,价格便宜,但同美塔斯针刺毡相比,运行阻力高、耐磨和耐折性差、使用寿命短。综合使用成本二者相差不太大。对比之下,前者性能好,价格也高;后者性能差,价格也低。因此制造一种性能价格比高的毡类滤料是提高高炉煤气除尘净化技术水平的关键。为满足我国的耐高温滤料市场需求,化纤和非织造布行业应加快研制和生产价格性能更优的耐高温纤维和高温粉尘滤料。 * x- r* \5 \0 }: B% C, A% C, b0 `
3、国内新型耐高温复合针刺滤材的应用开发
8 Z% V" I" c3 T" F4 j. Q 国外在耐高温滤材方面研究较早,现已开发多种规格、类型的高性能耐高温滤料。国内耐高温滤材纤维由于种种原因起步晚,发展慢,由于采用纯高温纤维滤料生产成本较高,目前采用既能发挥进口耐高温纤维的特性,又能降低成本的新型耐高温复合针刺滤料的方法,开发了部分耐高温复合滤材系列产品。
& l6 g2 S! g6 Z( `" T/ A) j4 v& b 近年来、辽宁抚顺市工业用布厂与营口玻璃纤维有限公司、在玻纤毡的基础上研制及开发了氟美斯耐高温过滤毡的系列产品,部分型号的产品已批量投放市场。其中最适合高炉煤气净化使用的耐高温过滤毡为FM59806型,它是P84与玻纤的复合产品,其耐温为260℃、透气性好于玻纤毡,价格与玻纤毡差距不大。此滤毡抱合更牢固,耐磨、耐折,并可以达到化纤毡的寿命。因P84纤维的截面不是圆柱型,为无规则形截面,因此具有更大的表面积,其产品过滤效果更佳,是今后很有发展前景的一种价廉物美的新型滤料。氟美斯针刺毡的强度比美塔斯和玻纤毡均好:断裂伸长仅为6%-9%,大大低于常规合成纤维滤料;透气度好于玻纤毡.略低于美塔斯毡;静态除尘率在325目标准粉尘状态下达到99.99%,过滤效率完全可以达到高炉煤气净化的要求。 " H; [' k h3 |! E' K4 Y) K" L# `
为了提高过滤材料的使用性能,尤其由于玻纤耐磨、耐折性能差,复合滤料在针刺复合后还要进行表面光洁处理。由于原料为耐高温的纤维,纤维受热不易熔粘,国内有厂家选择聚四氟乙烯浸渍法。先在滤料表面浸渍聚四氟乙烯溶液,然后经烘燥、热轧便溶液固化成膜,强了复合滤料的易清灰、耐磨、耐折、高强等性能。此系列产品经试用能够达到和满足冶金、钢铁等行业耐高温过滤的要求。
! s' H$ u! {" M: y" I 4、高妒煤气净化用布袋除尘器及滤料的发展趋势
# z+ k, w/ M/ s3 A+ K6 ^8 G& s 滤料是除尘器的心脏,每一次布袋除尘技术的变化和革新无不是从滤料的变革更新开始的。耐高温化纤滤料、复台滤料新品种越来越多地投放市场,将在高炉煤气净化中大量使用。长袋低压脉冲除尘器因其过滤风速高、投资节省、操作运行方便,仍将在一段时间内成为高炉煤气净化除尘的主力机型;反吹风布袋除尘器因占地面积大、过滤风速低、投资规模大,将处于逐步淘汰的局面。 氖美斯过滤毡除尘布袋格应用于引进的大布袋除尘器中,替代进口产品;因大型高炉煤气净化较中小型高炉复杂,大布袋除尘器过滤风速低,届低能渭灰,易于保护布袋、可保证除尘器稳定地运行。它仍是大高炉煤气的主要净化设备、只是使用的滤料在提高过滤精度、降低运行阻力、防止渗漏及降低布袋伸长率等方面还会不断地改进。 |
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