水泥防水知识
水泥技术|高温过滤材料技术与工程应用
作者:防水之家  建材之家    2017-08-22  浏览:50
防水之家讯:1、水泥工业大气污染物排放标准全面实面实施
随着人们环保意识的增强,国家在环保法规方面对工业生产提出了越来越高的要求。就水泥工业而言,GB4915-2004对水泥制造过程中的最高允许排放浓度做出了规定,并且于2010年1月1日起全面实施,详见表1。同时还规定,对生产系统禁止非正常排放;除尘装置对于水泥窑通风机的年同步运转率不得小于99%;对现有的所有水泥生产线主要排尘点实行在线监测。

表1 水泥工业大气污染物排放标准GB4915-2004

生产设备

颗粒物

适用范围

排放浓度mg/m3

单位产品排放产量kg/t

水泥窑及窑磨一体机

100

0.30

2006年7月1日~ 2009年12月31日现有生产线及设备

烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机

100

0.30

破碎机、磨机、包装机及其它通风生产设备

50

0.04

水泥窑及窑磨一体机

50

0.15

自2010年1月1日,现有生产线及设备;2005年1月1日新建生产线及设备

烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机

50

0.15

破碎机、磨机、包装机及其它通风生产设备

30

0.24

2、袋式除尘技术代表除尘技术的发展方向
2.1 电、袋除尘技术效果比较

表2 电、袋除尘技术效果比较表

对比项目

袋除尘器

电除尘器

出口排放

选用高性能滤料、适宜的过滤风速可实现“趋零排放”

要达标排放需提高单位电晕功率或增加电场,很难实现“趋零排放”

粉尘比电阻

无影响

高比电阻粉尘难以扑集,且易产生反电晕现象

烟气

粉尘

性质

烟气温度

取决于滤袋的耐温性能,使用玻璃纤维覆膜滤料可在260℃长期使用

温度上升,粉尘层击穿电压下降,烟气运动黏度上升,除尘效率下降

化学成份

无影响

硅、铝、钙含量上升,比电阻上升,除尘效率下降

含尘浓度

适应范围广

高浓度需预收尘

烟气预处理措施

增湿量不到电除尘的一半,且有多种降温方式

需喷雾增湿,要深度调质

供电系统

只有低压,较安全

有高压,要十分注意安全

运转率

同步运行

可同步运行

窑点火时不同步

事故排放

无事故排放

CO超标等产生事故排放

在线检修

可在线检修

不可在线检修

脱硫作用

效果显著



表2是一个电、袋除尘技术效果的比较表。从出口排放看,袋除尘器只需选用高性能滤料和适宜的过滤风速,可实现“趋零排放”,而电除尘器要达标排放需提高单位电晕功率或增加电场,很难实现“趋零排放”。粉尘比电阻对袋除尘器没有影响,而对电除尘器来说,高比电阻粉尘难以扑集,且易产生反电晕现象。烟气温度对袋除尘器来说,取决于滤袋的耐温性能,使用玻璃纤维覆膜滤料可以在260℃长期使用,而对电除尘器来说温度上升,粉尘层击穿电压下降,烟气运动黏度上升,除尘效率下降。袋除尘器可与工艺设备同步运行,而电除尘器窑点火时不同步,而新标准规定年同步运转率不得小于99%。袋除尘器可在线检修,无事故排放,而电除尘器不可在线检修,在CO超标或绝缘子结露爬电等情况下会产生事故排放。所以比较的结果是:袋除尘器出口排放更优,可与工艺设备同步运行,可在线检修,无事故排放,优势明显。

2.2 投资、维护费用比较
投资和维护费用是业主非常关心的,这主要取决于过滤材料的价格(初投资)与寿命(维护费)。按过去50mg/Nm3的标准,采用进口滤袋,电除尘器和袋除尘器的一次性投资相当,若采用国产滤袋将节省约200万元投资。若按严格的30mg/Nm3甚至更严格标准,采用国产滤袋,完全可以达到,袋式除尘器在一次性投资方面的优势非常明显。电除尘器和袋除尘器的用电比较见表3。

表3 2500t/d水泥窑尾除尘器综合功率比较表 单位kw

电除尘器

反吹风袋除尘器

脉冲袋除尘器

废气风机

40

213.3

200

高压电源

195





反吹风机



24.4



压缩空气





23.6

振打电机

1.98





电加热器

4.8





合计

241.8

237.7

223.6

综上所述,无论从除尘效果、一次性投资和运行费用等方面比较,都表明,袋式除尘技术代表除尘技术的发展方向。目前我国水泥企业除尘的现状是,窑头主要用电除尘器,约占68~70%,窑尾主要用袋除尘器,约占63~68%。与前几年相比,袋除尘的比例有了显著的提高就是明显的例证。

3、高温过滤材料生产技术
3.1 玻璃纤维过滤材料的发展历程
玻璃纤维过滤材料的发展,经历了连续玻璃纤维平幅过滤布、玻璃纤维膨体纱过滤布、玻璃纤维针刺毡/复合毡和玻璃纤维覆膜滤料等发展阶段,其过滤机理已从“深层过滤”发展到了“表面过滤” ,适用的过滤风速和可达到的除尘效率也不断提高,详见表4。

表4 玻璃纤维过滤材料的发展历程

品种

过滤特点

适用的过滤风速m/min

可达到的除尘效率

备注

连续玻璃纤维平幅过滤布

深层过滤

0.3~0.5

99%以上

第一代

玻璃纤维膨体纱过滤布

0.5~0.7

99.5%以上

第二代

玻璃纤维针刺毡/复合毡

0.5~0.8

99.9%以上

玻璃纤维覆膜滤料

表面过滤

0.8~1.0

出口排放浓度小于30mg/Nm3

第三代

3.2 高温过滤材料生产核心技术
玻璃纤维覆膜滤料的生产工艺流程见图1。其核心技术是覆膜、处理、制膜和制毡。具体介绍如下。

图1 玻璃纤维覆膜滤料的生产工艺流程图

3.2.1表面处理与高温热融覆膜技术
高温热融覆膜技术是先对玻纤进行表面化学处理,再进行高温热融覆膜,图2是覆膜原理图。


图2 高温热融覆膜原理图

表面处理技术的核心是处理剂配方技术。是以聚四氟乙烯为主,再引入其他组份形成配合料,对玻璃纤维浸渍,在其表面成膜,达到保护纤维的作用。先在玻纤的表面通过化学处理形成了一层富含聚四氟乙烯的表面层,再与聚四氟乙烯滤膜通过高温高压融合成一体,形成覆膜滤料,详见图3,黑色部份就是膜和布的交织点通过覆膜融成了一体,而其白色部份就是起过滤作用的膜。


图3 热融覆膜效果图

目前市场上还有一种覆膜技术是粘结剂覆膜,这种覆膜产品,布和膜结合强度低,膜浮在布的表面,使用效果没保障,详见图4。


图4 粘结剂覆膜效果图

目前滤料市场上有所谓的PTFE渗膜、PTFE镀膜,实质上就是前面所说的表面化学处理,是在纤维表面成膜,其作用是保护纤维,延长滤袋的使用寿命,对过滤本身没有直接作用,与真正的覆膜有本质的区别。

3.2.2 膨化微孔聚四氟乙烯滤膜制备技术
膨化微孔聚四氟乙烯滤膜是由微丝节点组织成的立体网状结构,其制备技术的核心是小孔径、高强度。小孔径是确保过滤精度,高强度是确保材料的使用寿命。

图5是中材科技股份有限公司公司生产的滤膜的扫描电镜照片。从图中可以看出,滤膜的孔径非常小,在1微米以下,这样就确保了过滤精度。而目前市场上的覆膜滤料,膜的孔径都比较大,达几个微米,甚至更大。

图5 滤膜SEM照片

3.2.3 复合针刺毡生产技术
复合针刺毡生产技术的核心是超细玻纤技术和纤维配方技术。复合针刺毡是超细玻纤和耐高温化纤混杂,梳理成单纤维,再针刺到玻纤网布上制成的,玻纤越细,强度越高,越柔软。

纤维配方技术主要是指耐高温化学纤维品种选择和配比多少。我们采用的是P84纤维,详见图6,这种纤维具有异型截面,比表面积大,过滤性能好,同时耐温达260度,与玻纤耐温匹配性好。


图6 P84纤维断面图

目前市场上复合毡品种很多很乱,采用的化学纤维耐温性差,但从外观看不出来。我们是否有过这样的经验,在换袋的时候,发现滤袋紧紧的包裹在笼骨上,笼骨都抽不出来,这就是用了耐温低的纤维,滤料收缩导致滤袋紧紧的裹在笼骨上了,只能用剪刀剪下来。

4、产品性能特点
水泥行业应用的高温过滤材料产品有四大系列,分别是FT-WM系列玻纤布覆膜滤料、FT-MM系列复合毡覆膜滤料、FT-M系列复合毡滤料和FT-W系列膨体玻纤布滤料。主流过滤材料是覆膜滤料。

覆膜滤料有其独特的优点, 1、过滤效率高,2、过滤阻力低,3、处理风量大,4、使用寿命长。这些优点都是来源于膜的结构。

覆膜滤料表面的这层膜,替代了传统深层滤料的滤饼,过滤过程中,使粉尘不会渗入滤料内部或透过滤料,从而保证了滤料的洁净性,这就是表面过滤。由于膜的微孔非常小,所以覆膜滤料具有过滤效率高的特性;由于粉尘不会渗入滤料内部,使滤料不会堵塞而增加阻力甚至失效,所以能保持滤袋运行阻力平稳,长期保持在低阻状态下运行,具有过滤阻力低的特性;由于膜的存在,即便过滤风速提高,也能达到好的过滤效率,所以具有处理风量大的特性;由于表面膜非常光滑,使滤袋清灰容易,所以覆膜滤袋所需的清灰压力低、清灰频次少、间隔时间长,这样对滤袋的损伤小,从而具有使用寿命长的特性。

4.1 玻纤布覆膜系列
玻纤布覆膜系列是经典成熟的玻璃纤维覆膜滤料品种,使用效果有保障,使用寿命可达5到6年。但对除尘器及运行维护要求极高。适合于水泥窑尾除尘。其性能指标见表5。

表5 玻纤布覆膜系列特性

滤料型号、名称

FM/EWTF400

FM/EWTF750

滤料材质

玻纤、PTFE膜

玻纤、PTFE膜

质量(g/m2)

400±40

750±75

拉伸断裂强力

经向

≥1400(N/25mm)

≥2200(N/25mm)

纬向

≥1200(N/25mm)

≥2400(N/25mm)

透气率(cm/s)

2~8

2~8

适合除尘形式

高速反吹风袋滤器

低压脉冲袋滤器

使用温度(℃)

高于露点20℃,小于260℃

过滤风速(m/min)

<0.6

<1.0

滤袋规格

实际情况而定

¢160×6000

袋笼竖筋数量(根/3.5mm)

24

使用寿命

正常工况下:3 ~6年

正常工况下:3~5年

排放浓度

< 30mg/Nm3

< 30mg/Nm3

4.2复合毡滤袋系列
综合了玻璃纤维的耐高温和化学纤维抱合能力强的优点,经双面针刺,毡层密实。对收尘器及笼骨的精度要求相对较低,可降低除尘器成本。但使用后期阻力较大,使用寿命只能保证2年。适用于水泥窑尾和窑头袋收尘器。其性能指标见表6。

表6 复合毡滤袋系列特性

滤料型号、名称

FM/E-P84MN950

滤料材质

玻纤、P84纤维、PTFE膜

质量(g/m2)

950±95

拉伸断裂强力

经向

≥1500(N/50mm)

纬向

≥1500(N/50mm)

透气率(cm/s)

2~8

适合除尘形式

低压脉冲袋滤器

使用温度(℃)

高于露点20℃,小于260℃

过滤风速(m/min)

<1.0

滤袋规格

¢160×6000

袋笼竖筋数量(根/3.5mm)

16~20

使用寿命

正常工况下:3年以上

排放浓度

< 30mg/Nm3

4.3复合毡覆膜系列
克服了复合毡后期阻力大的缺点,具有“表面过滤”特性,且对收尘器及笼骨的精度要求相对较低,与我国目前除尘器水平适应性强。适用于水泥窑尾袋收尘器。其性能指标见表7。

表7 复合毡覆膜系列特性

滤料型号、名称

FM/E-P84MN950

滤料材质

玻纤、P84纤维、PTFE膜

质量(g/m2)

950±95

拉伸断裂强力

经向

≥1500(N/50mm)

纬向

≥1500(N/50mm)

透气率(cm/s)

2~8

适合除尘形式

低压脉冲袋滤器

使用温度(℃)

高于露点20℃,小于260℃

过滤风速(m/min)

<1.0

滤袋规格

¢160×6000

袋笼竖筋数量(根/3.5mm)

16~20

使用寿命

正常工况下:3年以上

排放浓度

<30mg/Nm3

5、应用情况
5.1覆膜滤料应用情况
中材科技股份有限公司覆膜滤料已广泛应用于水泥、钢铁、炭黑、铁合金等行业,其中新型干法水泥生产线68条。应用数量达412万平方米。

推广地区包括东北、西北、西南在内的全国24个省、自治区、自辖市,并出口巴西、伊拉克、哈萨克斯坦、越南等地。

5.2 项目产品使用效果
在某水泥有限公司日产2500吨水泥生产线应用,于2003年11月28日点火投产,出口排放浓度18mg/ Nm3,滤袋阻力在1200 Pa左右,目前使用状况良好,使用寿命已近6年。

在某化学工业有限公司年产15000吨炭黑生产线应用,于2007年7月1日开始运行,系统通风量由原来的13200 Nm3/h提高到14200 Nm3/h,除尘室压差也由原来的3400 Pa降低到840Pa(原压差的1/4),起到了很好的示范作用。

项目产品使用效果已达国外同类产品先进水平,产品售价只有进口产品的60%,产品性价比高。在水泥行业应用,节能减排、节省投资效果明显,详见表8。

表8 水泥窑尾应用能效

水泥窑尾效果

节能

减排

节省投资

运行效果

运行阻力
1000Pa左右

出口排放
30mg/ Nm3以下

替代进口

1条5000T/D
水泥生产线可实现

160万度/年
100万元/年

360吨/年

220万元

200条5000T/D
水泥生产线可实现

3.2亿度/年
2亿元/年

72000吨/年

4.4亿元

水泥行业
全面推广可实现

12亿度/年
7.5亿元/年

27万吨/年

16.5亿元

6、结语
袋式除尘及高温过滤材料生产技术为我国节能减排、实现趋零排放提供了技术支撑;产品替代进口,对促进我国过滤材料行业和相关行业的技术进步具有重要意义。

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