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    常用濾料失效因素分析

    文章作者:京奧除塵   發布時間:2016-01-17
    濾料使用壽命受多種因素影響,引起濾料性能失效的原因主要分兩類:一類是氣流沖刷、粉塵磨損等物理變化造成布袋損壞,濾料強度失效;另一類為化學腐蝕,主要包含氧腐蝕、酸堿腐蝕和水解(hydrolysis)作用。

    濾料作為袋式除塵器的核心部件,其使用壽命直接影響除塵器的使用狀況。濾料使用壽命受多種因素影響,引起濾料性能失效的原因主要分兩類:一類是氣流沖刷、粉塵磨損等物理變化造成布袋損壞,濾料強度失效;另一類為化學腐蝕,主要包含氧腐蝕、酸堿腐蝕和水解(hydrolysis)作用。下面對主要影響因素進行歸納,為濾料優選提供指導和參考。
      1.煙氣溫度
      工程上常用煙氣溫度作為選擇濾料的一個重要指標。與常溫煙氣相比,高溫條件下煙氣平均分子動能大,當煙氣溫度超過濾料的大耐受溫度時,纖維的結構和性能(拉伸強度等)將發生變化,直接影響纖維的力學性能和過濾效果。溫度升高,化學反應速率成倍上升,SO2,HCl等酸性氣體對纖維的腐蝕反應加快,而且高溫會強化纖維的水解和氧化反應。工程上,當煙氣溫度超過纖維耐受溫度時煙塵顆粒會導致局部燒袋,即纖維在高溫條件下燃燒分解。溫度過低容易引起低溫腐蝕,含酸氣體冷凝結露導致糊袋,低溫酸腐蝕對濾料過濾性能和使用壽命的影響甚于高溫燒袋。
      2.氧化劑氧化作用
      目前常用的濾料纖維多為高分子聚合物或樹脂,有的性,但當煙氣中含O2、NO2、Br2、Cl2等強氧化劑時,在特定條件下會與纖維發生氧化反應。常用濾料纖維的性相差較大,如常用于燃煤電廠鍋爐煙氣除塵工程的PPS纖維,雖具極優異的耐化學腐蝕性能,但容易被氧化。過量空氣中的氧和NO2的氧化性會破壞PPS纖維分子間共價鍵,使PPS纖維顏色變黃、變脆,終導致纖維斷裂。所以工程上選用PPS濾料的條件是煙氣溫度長期不高于150℃,含氧量不超過8%,含NO2量不超過15mg/m³(標準狀態下)。
      3.水解作用
      水解是指在氫離子和氫氧根離子的催化作用下有水參與的聚合物降解反應。水解對纖維的破壞作用是水分子將纖維聚合物的分子鏈分割成較小的片段,使分子量減小從而使纖維表面層層剝落,造成纖維失重和抗拉強度減弱。滌綸、芳綸、P84、芳颯綸等纖維均容易水解生成小片段,尤其是P84,耐酸堿腐蝕性均優良但耐水解能力一般。通常各類不耐水解濾料在常溫狀態下水解作用不明顯,但高溫條件下尤其是溫度超過100℃時,水解反應增速明顯。拒水、拒油處理是提高濾料性能的一種方式。理論表明液體能否浸潤固體主要取決于液體的表面張力和固體物質的臨界表面張力,如果液體的表面張力大于固體的臨界表面張力則液體不能浸潤固體;反之,固體將被浸潤。常用的解決纖維水解特性的主要方法有兩種:一是濾料表面涂層,如表面樹脂處理(物理變化);二是采用防水拒油劑與纖維大分子反應,使纖維中的某些基團形成大分子鏈,改善或改變纖維對水和油的親和力,使之變為拒水物質(化學變化)。前者會影響材料的透氣性能,后者只在纖維表面產生拒水層,纖維間的空隙未發生變化,不影響粉塵的過濾性能。
      4.酸性腐蝕(堿性腐蝕)
      有色金屬冶煉物料多為硫化伴生礦物質,熔煉、吹煉冶煉爐尾煙氣及爐體外溢煙氣中含SO2。酸性腐蝕是袋式除塵器的主要危害之一,主要表現為低溫腐蝕,煙氣溫度高于露點溫度,酸性腐蝕不明顯;當溫度降低時,水蒸氣分壓降低,相對濕度增加,達到飽和狀態時,水蒸氣凝結呈液態析出,溶解含酸性尾氣,強化酸性腐蝕。如某工程測量數據表明,含SO3的煙氣溫度在露點溫度時,SO3溶于水會形成質量分數約為80%的硫酸溶液。在實際工程中,尤其是在北方地區,設計含酸性煙氣除塵系統時,管道及設備需保溫處理,時需采取伴熱處理。
      5.氣流組織及清灰方式
      過濾氣流和清灰反吹氣流的沖刷,對濾料來說主要產生物理磨損。布袋內各布袋過濾不均容易造成濾料的局部受力過大使濾袋磨損。研究表明,袋式除塵器室內流場均勻對布袋均勻過濾,維持較低的過濾速度,延長濾料的使用壽命具有重要意義。設計除塵設備時,需優化室內氣流分布,時可采用計算流體力學模擬袋內的氣流分布狀態進行優化設計。袋式除塵器清灰過程是濾料過濾性能過程,濾料是袋式除塵器穩定運行的重要保障。清灰不均易加劇過濾不均,縮短濾袋使用壽命,清灰強度不足,設備長期在高阻力區運行,能耗增加,同時增大濾布氣布比;但清灰效率過高也易擴大布袋的氣布比變化域,尤其對不耐折材料(如玻纖)損害較大。因此濾料纖維性能決定其濾布的清灰方式。
      通常濾袋使用受上述多因素影響,設計選型時需綜合分析。

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