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纤维球滤料处理高温含尘烟气的应用

浏览量: 点击次数:28 更新时间:2022-09-14   时间:2022-09-14

    当前,雾霾引发的空气污染问题危害人们的健康和生活质量,成为社会关注的热点问题,在工业炉窑中如何更有效控制颗粒物的排放成为我国环保领域的研究热点。纤维球滤料技术长期以来主要偏重于产品性能技术研究,在与重化工行业快速发展中实施相互匹配的功能化技术研究方面显得落后。对滤料技术进一步深化研究的根本在于将滤料的技术性研究转化到对滤料的功能化技术研究上,即:把滤料自身性能的研究与滤料应用的环境紧密结合起来,从行业应用的角度进一步深化认识纤维滤料的各种特性和织物构造,进一步提出正确使用滤料的方法和技术改进的途径。

针对目前存在的问题,本文主要做了以下相关研究:

   1)针对各种滤料主材的耐高温特性进行了试验研究,分别从热稳定性分析和阻燃性角度,尤其对进一步使用的芳砜纶进行了热反应动力学分析。热稳定性试验结果表明,PSA纤维滤料的高温稳定性优于PMIAPI纤维滤料;玄武岩纱线及复合滤料的高温处理后力学性能优于玻璃纤维纱线及其滤料。高温对纤维球滤料表面的纤维结构有一定程度的损伤,纤维出现断裂、炭化、剥离等现象,这是导致纤维力学稳定性降低、滤料高温力学失效的重要原因。对芳砜纶进行的热降解动力学分析得到:采用不同升温速率时,随着升温速率的增大,PSA纤维的初始分解温度及热降解速率*大时的温度均升高;采用Kissinger法比用Flynn-Wall-Ozawa法和Friedman法所得到的活化能高,并得到芳砜纶的热降解动力学方程。

   2)对耐高温纤维滤料的耐酸碱失效特性的试验表明:PPS纤维的耐酸和碱腐蚀性能*好,PI纤维的耐酸性优于PSAPMIA纤维,而耐碱性*差;PSA纤维和PMIA纤维的耐酸稳定性接近,耐碱稳定性上后者好于前者;纤维成网后形成的针刺毡的变化趋势与纤维一致,有一定程度的提高;BAS/PSA复合滤料和GLA/PSA复合滤料的耐碱腐蚀稳定性接近,而前者的耐酸腐蚀稳定性优于后者。酸碱环境会使纤维的表面微观形态、分子官能团结构发生变化,这是导致滤料失效的重要原因。

   3)利用模糊灰色理论,提出了耐高温纤维性能和滤料织物构造形式的评价,结果表明:四种耐高温纤维性能优劣顺序依次为:聚酰亚胺纤维(PI)、聚苯硫醚纤维(PPS)、芳砜纶纤维(PSA)、芳纶纤维(PMIA),并且其中芳砜纶与聚苯硫醚的性能评价接近,优于芳纶。三种滤料构造形式的优劣顺序依次为:梯度滤料、覆膜滤料、深层滤料,因此在滤料的设计选用时优先采用梯度构造。应用灰色关联评价减少了评价的主观性和盲目性,保证了评价结果的准确可靠及较大的实用性,评价结果以量化形式显示,使不同种类的耐高温纤维和不同构造形式具有可比性,该方法的采用方便了对过滤材料的评价和选型设计。

   4)对燃煤电厂电站锅炉采用燃煤掺烧高炉煤气,烟气排放温度接近200℃且腐蚀性较大的工况,进行选用滤料设计选用及试验分析。设计中选用了梯度过滤材料和国产耐高温纤维。结果表明,选用滤料在250℃高温环境下的强度保持率均保持在100%以上,但尺寸稳定性上低于另外两种对比试验的玻纤滤料:在酸性腐蚀环境下的强度保持率都明显高于其他两种滤料;纤维球在氧化环境中经纬向的强度保持率均保持在90%以上;过滤性能方面,该选用复合滤料在清洁状态下阻力低于对比的两种滤料,并且在低风速环境下设计滤料在颗粒物捕集效率上高于对比的两种滤料。



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