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常规PTFE复合滤料抗结露糊袋研究分析

常规PTFE复合滤料抗结露糊袋研究分析

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【摘要】:
常规PTFE复合滤料抗结露糊袋研究分析
 
 
  针对现阶段布袋因结露糊袋导致除尘器压差过大,布袋失效情况,文本主要从滤料性能、工况烟气条件以及除尘器操作方面等因素来进行分析,了解造成布袋糊袋失效的本质原因。同时,通过对滤料进行特殊的后处理试验,降低布袋结露糊袋的可能。
 
 
 
1 前言
 
布袋在除尘器中失效,主要存在两个方面原因,一方面是布袋破损,主要包括机械硬物导致的破损、化学腐蚀性破损、高温热破损及气流冲刷导致的破损;另一方面是布袋表面存在结露糊袋作用,导致整体运行压差大、能耗高[1]。前些年布袋破损较多,但随着袋式除尘行业的发展,行业内专业人士对于不同工况下的滤料选型的精准,布袋使用初期因破损情况导致失效的可能性降低,但是因结露糊袋造成布袋失效的情况依旧较多,尤其是近些年因氨逃逸造成的布袋糊袋失效情况。因此,对于布袋抗结露糊袋研究及试验已成为袋式除尘行业急需解决的问题之一。
 
2 布袋结露糊袋简介
 
2.1布袋结露糊袋影响
 
除尘布袋在实际复杂的工况下过滤粉尘时,常常会因为结露糊袋作用(在工况含湿度高或与粘性大或者油性物质接触等)导致灰尘致密地覆盖在布袋表面,同时将纤维层构建三维结构的“透气通道”堵塞,在喷吹条件下难以被有效清除,致使滤料有效过滤面积变小,透气率下降,实际运行阻力上升,引风机的负荷增加造成能耗上升[2]。与此同时,布袋在该情况下因压差居高不下使得布袋反复清灰,滤料经纬向机械强度在收缩膨胀过程中会不断损失,使得使用寿命大大缩短。因此,布袋由于结露糊袋作用一方面会使得使用厂家的系统运行成本增加甚至需要做批量换袋处理;另一方面会造成布袋机械强度损失严重,从而使用寿命大大缩短。
 
本文通过对滤料进行抗结露后处理,减小布袋结露糊袋的可能,延长布袋的使用寿命,降低厂家在运行中的能耗损失。
 
2.2布袋结露糊袋的常见原因分析
 
在实际运行中,造成布袋糊袋的影响因子较多并且之间存在相互影响,接下来主要从滤料性能、工况烟气条件以及除尘器操作方面等因素来进行分析,了解造成布袋糊袋失效的本质原因。
 
2.2.1滤料性能方面
 
滤料因生产工艺调整不当,包括针刺环节的针刺密度控制、后处理环节的操作不当,引起滤料性能低下引起布袋结露糊袋现象。
 
2.2.1.1针刺毡针刺密度控制方面
 
不同滤料由于纤维种类不同,在实际针刺环节需要调整其针刺密度,保证滤料的密实性,同等材质配比,在克重相同的条件下,滤料厚度越薄,说明滤料密实性越好,虽透气性能会降低,但微细粉尘穿透的概率降低,滤料的过滤精度提高。若因针刺密度不够,纤维之间缠绕抱和疏松,微细粉尘极容易发生穿透现象同时部分粉尘会在三维孔隙内部逐渐堆积,到一定程度后,伴随着烟气中水分以及酸性等物质的影响,滤料的空间三维结构逐渐形成由内而外的堵塞而造成的糊袋现象。
 
2.2.1.2针刺毡后处理方面
 
(1)压光烧毛处理环节
针刺毡因没有做压光烧毛处理或者处理效果不好,导致滤料表面保留着纤维绒毛,这些绒毛实际上为粉尘提供了“结露点”,使得结露现象首先从绒毛开始粘附灰尘,逐渐在此位置形成团聚的粉尘,在通过粉尘间的吸附、架桥等作用逐步形成大面积的糊袋。
 
(2)热定型环节
热定型因温度以及速度控制不到导致布袋经纬向热收缩超标,此种现象致使布袋在除尘器实际运行过程中,滤袋由于高温环境下经纬向收缩从而紧箍在笼骨上,甚至可能在龙骨上“抱死”,在喷吹清灰时,因布袋的形变量小,表面多余的粉尘无法被有效清除,清灰效果差使得粉尘在滤袋表面长期蓄积与板结就而造成糊袋[3]。
 
2.2.2烟气工况方面
 
2.2.2.1温度条件
 
除尘器的温度条件与布袋结露糊袋现象息息相关,接下来从除尘器运行温度、漏风率、压缩空气的温度进行分析总结。
 
(1)除尘器内运行温度低于露点温度造成结露糊袋现象
通过查阅的露点的计算公式:
ts=186+20lgψH2O +26lgψSO3[4]    
式中ts为露点温度,ψH2O 与ψSO3分别为H2O 和SO3的体积分数。
 
由上式可知,烟气中的露点温度与H2O 和SO3的体积分数呈正相关关系,H2O 或者SO3的含量越高,烟气的露点温度就越高,也就说明了布袋在不变的运行温度下,越容易达到结露条件从而发生糊袋现象,所以在实际运行中,除尘器需要控制的连续运行温度最好高于结露温度25℃以上,才会有效避免结露糊袋现象;这是因为在实际工程条件以及人为控制因素上,除尘器连续运行温度只能控制在一定区域内,不会固定在某个温度值,存在一定的波动性。
 
(2)漏风率的影响
除尘器的漏风率也是造成结露糊袋的重要因素。除尘器漏风率越高,对除尘器内的局部温度的影响越大,该泄露部位的滤袋结露而糊袋的风险越来越高。特别是在冬季,泄露处在负压条件下吸入外界冷空气,会使得局部温度变低、滤袋发潮而引起糊袋。所以整体除尘器漏风率要低于3%,相应的开孔处做好密封,这样才能够有效避免因漏风率偏大引起的结露糊袋现象。
 
(3)压缩空气的影响
我们知道除尘器无论是设定定压喷吹还是定时喷吹,布袋都是通过脉冲清灰的压缩空气对布袋进行反复清灰,保证滤料的透气及过滤性能。但是一般压缩空气的温度都要远远低于除尘器的运行温度,在喷吹过程中,滤袋袋头区域会受到压缩空气温度的影响从而温度下降,所以在很多的工程案例中,我们观察到的旧滤袋袋身与袋底区域未发生结露糊袋现象,但是袋头区域存在结露现象。
 
2.2.2.2湿度条件
 
上文也提到含湿度越高,布袋的结露点越高,越容易糊袋;其它导致除尘器湿度增加的原因可能有:
 
(1)压缩空气未经处理
脉冲清灰用的压缩空气可能混有油、水等杂质,直接喷入布袋中,滤袋会因为受潮从而导致粉尘容易沾附在布袋表面,逐渐板结糊袋。
 
(2)除尘器密封性差
袋式除尘器若密封性不严(检修时操作不当、设备老旧等),在负压的情况下容易吸入外界潮湿的空气,使得布袋潮湿,粉尘在表面板结糊袋。
 
(3)锅炉爆管
在运行过程中,若出现锅炉爆管的情况,也会导致大量的水蒸气进入袋式除尘区域,从而导致布袋结露糊袋,运行阻力增加。
 
2.2.2.3粉尘特性
 
主要是指由于粉尘沾附在布袋表面,在脉冲清灰下难以被清除,导致布袋透气性逐渐降低,整体除尘器运行能耗居高不下。
 
(1)粉尘粘性大,当其与滤料纤维接触时,分子间作用力比较强。尤其现在的氨逃逸形成的亚硫酸氢铵,是一种腐蚀性,象焦油一样粘性很强的固体,极容易粘附在布袋表面,造成板结糊袋的现象。
 
(2)粉尘吸湿性强,在实际运行过程中易吸收烟气中的水分,从而在布袋表面进行重结晶等物理化学作用形成新的水硬性的物质或结晶物,牢固地与布袋表面紧密地沾附在一起。
 
(3)粉尘粒径细小并且含水率大,粉尘很容易进入到滤料内部并为外部粉尘提供“结露点”,使得粉尘不断地被吸附在滤料表面,形成一层“表面浮灰”,运行时间越长,表面浮灰越厚[5]。
 
2.2.3除尘器操作方面
 
(1)喷吹压力设定不合理,通常表现为喷吹压力设定较小,导致清灰效果不佳,粉尘积聚在布袋表面,在温湿度以及粉尘的共同作用下,糊袋风险比较高。
 
(2)未按要求进行预喷涂,启动时使得少量未燃尽的助燃油雾进入袋式除尘区域导致布袋表面易沾附粉尘,造成糊袋。
 
(3)在开关机过程时,由于温湿度的变化,结露概率增加,未按正确程序进行清灰操作。
 
(4)运行过程中锅炉出现爆管等意外时,未对滤袋进行正确处理与补救操作[6]。    
 
3 不同后处理方式对比分析
 
综上所述,布袋结露糊袋的因素可以归纳滤料性能、工况烟气条件以及除尘器操作方面,我们可以看出布袋的表面光滑性以及拒水防油性能优良可以有效降低布袋结露糊袋的可能。故以同一批针刺密度的PTFE混纺滤料为样品,设计对比抗糊袋一体化处理、拒水防油处理、乳液浸渍处理三种整理液,通过模拟实验、拒水防油测试以及电镜测试对比综合表示布袋的抗结露糊袋功效。
 
3.1模拟实验
 
在每块滤料表面模拟负载NH4HSO4与Al2O3的混合物,其中NH4HSO4比例为50%,观看NH4HSO4在布料上的浸湿效果。
 
结果表明:置于布料上24小时后,混合物团结现象加剧,通过剥离力对比布料的沾附效果上可以看出,抗糊袋一体化处理<拒水防油处理<PTFE乳液浸渍处理。
 
3.2拒水防油性能测试对比
 
根据拒水防油标准测试,可以看出抗糊袋一体化处理预拒水防油处理效果一致,乳液浸渍处理拒水防油性能差,这表明在湿度影响条件下的工况中,不易选用乳液浸渍处理。
 
 
通过抗糊袋一体化处理SEM图,可以看出PTFE乳液在纤维表面以及纤维孔隙间成膜,降低了孔隙率,提高了滤料的过滤精度;同时也阻挡工况中复杂的烟气成分直接对纤维损伤,从而延长滤料使用寿命。该抗结露糊袋后处理配方通过对滤料进行高效渗膜处理,使滤料拥有良好的防水防油性;同时,PTFE乳液包裹在每根纤维表面,提高滤料的耐温性、耐酸碱腐蚀性能,延长布袋的使用寿命;并且滤料的孔径变得更加小而集中,有助于提高滤料的过滤精度,从而降低实际运行中的排放浓度。
 
4 结语
 
抗糊袋一体化处理抗结露糊袋效果优于拒水防油处理,拒水防油处理优于乳液浸渍处理。这是因为抗糊袋一体化处理一方面可以增加纤维及固体颗粒表面光滑,降低了滤料与粘性颗粒的结合力。另一方面具有滤料拒水防油性能,抗结露性能较好。其是一种多功效整理液配方,主要成分包括PTFE乳液、水以及功能性助剂组份构成,能够提高滤料的抗氧化、耐腐蚀、拒水防油、防静电、防结露糊袋的性能,并且同时延长滤料使用寿命,提高针刺毡滤料过滤效率。
 
其次,拒水防油处理可以有效避免因烟气湿度、粉尘潮湿等作用导致的糊袋作用,但是纤维表面未被乳液包覆,光滑性较差。但拒水防油处理性价比较高,绝大多数工况中布袋结露糊袋因素为烟气湿度大、粉尘易潮解,故我们可以根据工况条件进行性价比更高的后处理方式。乳液浸渍虽然可以增加纤维表面光滑性,但是不具有拒水防油性能,一般针对于易结露糊袋工况,不建议使用乳液浸渍处理。