CN109289329A - 一种水泥窑除尘过滤材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水泥窑除尘过滤材料，包括四层结构，依次为迎面层、精过滤层、基布层、过滤层。本发明还提供了水泥窑除尘过滤材料的制备方法，包括以下步骤：纤维开松‑梳理‑铺网‑针刺‑将基布层和精过滤层面对面粘结到一起‑压光烧毛‑拉幅定型、浸渍。本发明具有以下有益效果：(1)根据窑尾烟气特点，选用芳纶纤维，可长期在200℃内环境使用，热稳定性高、耐热性能、防腐性能好。(2)纤维粉层抱合，孔径小，孔隙率高，致密性好，提高过滤精度和过滤效果。(3)采用专用化学涂层及后处理工艺，提高抗腐蚀性能，形成稳定的过滤压差，可实现高效过滤和清灰。(4)产品长期使用排放量浓度≤10mg/m3。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥窑除尘过滤材料及其制备方法，属于过滤材料技术领域。
背景技术
水泥行业作为国民经济的支柱产业，得到了长足的发展。经过多年的转型发展，水泥行业在淘汰落后产能、污染物治理、余热发电等方面都取得了不俗的成绩。水泥行业在支撑国民经济快速发展的同时，也带来了严重的环境污染。据统计，我国水泥工业的粉尘排放量占全国排放量总量的比例高达15％-20％，给生态环境带来巨大压力。同时，由于水泥厂粉尘粒径小于2μm的占60％，小于5μm占90％。水泥尘粒小，分散度高，对人群健康危害性大。
近十多年来，我国除尘滤料发展明显加快脚步，在滤料纤维、滤料结构、后处理和生产装备各方面得到全面提升与进步。袋式除尘器的处理工况具有高温、高浓度、高湿、强腐蚀及多变的特点，过滤功能从单纯除尘扩展到细颗粒物除尘、有害气体净化一体化处理。
芳纶具有阻燃、耐高温、高强度、高模量、绝缘等突出性能，是一类新型的特种高分子材料。芳纶过滤材料作为纤维层过滤，是净化处理化工、水泥等高温、强腐蚀烟气的理想材料。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种水泥窑除尘过滤材料及其制备方法，主要涉及水泥、化工领域，也可适用于炼铁厂高炉煤气、电石厂窑炉尾气、铸造、炼钢厂烟气、沥青混凝土搅拌、耐火砖窑炉烟气等。能有效减少水泥、化工等企业污染排放、降低了环境污染治理成本。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种水泥窑除尘过滤材料，包括四层结构，依次为迎面层、精过滤层、基布层、过滤层。
本发明进一步设置为，所述过滤层的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，所述聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占30％-40％，直径为0.05-0.1的占60％-70％。
本发明进一步设置为，所述水泥窑除尘过滤材料克重为780±10g/m2。
本发明进一步设置为，所述基布层的材质为间位芳香族聚酰胺，克重为130±10g/m2，径向强力≥1400N/(5*20cm)，纬向强力≥400N/(5*20cm)。
本发明进一步设置为，所述精过滤的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，所述聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05和直径为0.05-0.1的各占45％-55％的和45％-55％。
本发明进一步设置为，所述迎面层包括PTFE乳液和增稠剂涂覆而成。
本发明还提供了上述水泥窑除尘过滤材料的制备方法，包括以下步骤：(1)纤维开松：通过开包机先将纤维打散，按生产工艺的配比，通过自动称重分配到粗开松机进行开松，由开松机风机将开松的纤维送到大仓混棉进行混合均匀后输送到精开松进行再次开松；
(2)梳理：将开松好的纤维通过储棉箱风机输送到气压棉箱喂入机送给梳理机进行分梳和成网输送给铺网机；
(3)铺网：是将梳理好的棉网通过输送碳帘输送进铺网机，通过铺网机将棉网折叠，送入预针刺，制得过滤层；
(4)针刺：将过滤层和基布层转入到第二台主针刺，通过主刺机的一正一反和不同的针刺频率进行反复针刺，达到设定的针刺密度；
(5)将基布层和精过滤层面对面粘结到一起；
(6)压光烧毛：将滤料经过滤料烧毛机进行表面烧毛处理并将滤料的表面进行预轧光；
(7)拉幅定型、浸渍：烧毛完成的滤料通过浸渍机、压胶机进行PTFE乳液和增稠剂处理，然后传送到定型机烘箱进行烘干，保证表层化工得到深层处理，制得迎面层。
本发明进一步设置为，所述设定的针刺密度为40-50(刺/cm2)。
本发明进一步设置为，预轧光温度为200-220℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)根据窑尾烟气特点，选用芳纶纤维，可长期在200℃内环境使用，热稳定性高、耐热性能、防腐性能好。
(2)纤维粉层抱合，孔径小，孔隙率高，致密性好，提高过滤精度和过滤效果。
(3)采用专用化学涂层及后处理工艺，提高抗腐蚀性能，形成稳定的过滤压差，可实现高效过滤和清灰。
(4)产品长期使用排放量浓度≤10mg/m3。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种水泥窑除尘过滤材料，包括四层结构，依次为迎面层、精过滤层、基布层、过滤层。过滤层的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占30％-40％，直径为0.05-0.1的占60％-70％。水泥窑除尘过滤材料克重为780±10g/m2。基布层的材质为间位芳香族聚酰胺，克重为125g/m2，径向强力1480N/(5*20cm)，纬向强力500N/(5*20cm)。精过滤的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05和直径为0.05-0.1的各占50％。迎面层包括PTFE乳液和增稠剂涂覆而成。
实施例2
一种水泥窑除尘过滤材料，包括四层结构，依次为迎面层、精过滤层、基布层、过滤层。过滤层的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占30％-40％，直径为0.05-0.1的占60％-70％。水泥窑除尘过滤材料克重为780±10g/m2。基布层的材质为间位芳香族聚酰胺，克重为135g/m2，径向强力1560N/(5*20cm)，纬向强力550N/(5*20cm)。精过滤的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占45％，直径为0.05-0.1的各占55％。迎面层包括PTFE乳液和增稠剂涂覆而成。
实施例3
一种水泥窑除尘过滤材料，包括四层结构，依次为迎面层、精过滤层、基布层、过滤层。过滤层的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占30％-40％，直径为0.05-0.1的占60％-70％。水泥窑除尘过滤材料克重为780±10g/m2。基布层的材质为间位芳香族聚酰胺，克重为120g/m2，径向强力1400N/(5*20cm)，纬向强力400N/(5*20cm)。精过滤的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占48％，直径为0.05-0.1的各占52％。迎面层包括PTFE乳液和增稠剂涂覆而成。
实施例4
一种水泥窑除尘过滤材料，包括四层结构，依次为迎面层、精过滤层、基布层、过滤层。过滤层的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占30％-40％，直径为0.05-0.1的占60％-70％。水泥窑除尘过滤材料克重为780±10g/m2。基布层的材质为间位芳香族聚酰胺，克重为130g/m2，径向强力1500N/(5*20cm)，纬向强力520N/(5*20cm)。精过滤的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占55％，直径为0.05-0.1的各占45％。迎面层包括PTFE乳液和增稠剂涂覆而成。
实施例5
一种水泥窑除尘过滤材料，包括四层结构，依次为迎面层、精过滤层、基布层、过滤层。过滤层的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占30％-40％，直径为0.05-0.1的占60％-70％。水泥窑除尘过滤材料克重为780±10g/m2。基布层的材质为间位芳香族聚酰胺，克重为140g/m2，径向强力1600N/(5*20cm)，纬向强力600N/(5*20cm)。精过滤的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占53％，直径为0.05-0.1的各占47％。迎面层包括PTFE乳液和增稠剂涂覆而成。
本发明还提供了上述水泥窑除尘过滤材料的制备方法，包括以下步骤：(1)纤维开松：通过开包机先将纤维打散，按生产工艺的配比，通过自动称重分配到粗开松机进行开松，由开松机风机将开松的纤维送到大仓混棉进行混合均匀后输送到精开松进行再次开松；
(2)梳理：将开松好的纤维通过储棉箱风机输送到气压棉箱喂入机送给梳理机进行分梳和成网输送给铺网机；
(3)铺网：是将梳理好的棉网通过输送碳帘输送进铺网机，通过铺网机将棉网折叠，送入预针刺，制得过滤层；
(4)针刺：将过滤层和基布层转入到第二台主针刺，通过主刺机的一正一反和不同的针刺频率进行反复针刺，达到设定的针刺密度40-50(刺/cm2)；(5)将基布层和精过滤层面对面粘结到一起；
(6)压光烧毛：将滤料经过滤料烧毛机进行表面烧毛处理并将滤料的表面进行预轧光，温度为200-220℃；
(7)拉幅定型、浸渍：烧毛完成的滤料通过浸渍机、压胶机进行PTFE乳液和增稠剂处理，然后传送到定型机烘箱进行烘干，保证表层化工得到深层处理，制得迎面层。
本发明的耐高温耐腐蚀过滤材料主要特性包括：
(1)针对除尘器内部含有大的尘类粉尘和有细小的粉尘气体时，容易冲击滤袋表面，造成滤料表面破损，降低时效，引起滤袋透滤。并且滤袋本身强力下降，降低滤袋使用寿命。本发明对滤袋结构进行改进，使其表面增强抗冲击性能。在使用过程中不会造成表面有粗糙现象，容易清灰。本发明的滤料经过严格的化工处理工艺，提升滤料本身耐酸、耐碱性能，更适合水泥窑用料的不同特性。
(2)普通滤料热稳定性、冲击性能不佳。本发明的滤料制成的滤袋，应用在水泥行业不同的场合下，与普通滤料相比，因耐高温、热稳定性好、抗冲击，使滤袋使用寿命延长，过滤效率高，除尘器运行阻力降低，可大量节省能耗和换袋周期。
(3)滤料的内部结构，孔隙结构极大的影响滤料的过滤效果、阻力及使用寿命。本发明选用复合材料，表面选用抗冲击材料，能有效把尖类颗粒挡在滤料表层。
滤料的过滤介质有三种状态，深层过滤、暂态过滤和表面过滤，本发明的耐高温耐腐蚀过滤材料主要是表面过滤。深层过滤：洁净的新滤袋，纤维的孔隙大，颗粒直接进入滤料的内部，堵塞纤维孔隙，使除尘器阻力上升，阻力的上升与滤料及粉尘的特性有关，低温含湿的工况更是难处理粉尘。表面过滤在一定的过滤风速下颗粒很难进入滤料内部，在滤料迎层面堆积起来，形成致密粉尘层。这粉尘层起到过滤作用，而且能经受化学气体的侵蚀，但遇到大颗粒和尖类粉尘就会导致滤料表面破损，迎面层受损而降低罗过滤效果。本发明的滤料的迎面层具有较强的抗冲击性能，很好的解决了这个问题。
为了验证水泥窑除尘过滤材料的性能，进行以下测试：
1、滤料强力和伸长性能的检测
强力特性检测，伸长率按GB/T3923.1的规定检测，准备能满足名义夹持长度达200㎜。宽度为50㎜的试样五条，分别将五条的一端夹紧固定，每条的另端加载40N，静置24h后卸载，取下试样并测量其长度，分别计算五条试样的伸长率，然后求其平均值。
2、滤料透气性检测
滤料的透气率按GB/T5453的规定检测，单位为m3/m2/min。计算其CV值和偏差。
3、滤料阻力特性的检测
(1)洁净滤料阻力系数使用滤料静态性能测试仪检测。
(2)滤料的动态阻力、残余阻力利用滤料静态性能测试仪检测。
4、滤料滤尘性能检测
(1)滤料静态滤尘性能使用滤料静态性能测试仪检测。
(2)滤料动态滤尘性能使用滤料动态性能测试仪检测。
测得断裂强度：径向≥900N，纬向≥1500N；
断裂伸长率：径向≤15％，纬向≤45％；
热收缩率(200℃24小时)：径向≤1％，纬向≤1％；
断裂强力保持率(200℃24小时)：径向≥100％，纬向≥100％；
除尘特性：除尘效率＞99.99％(试验最终阶段)；
透气度(m3/(m2*min))为11.2-11.9；
清尘特性：粉尘剥离＞91％(试验最终阶段)；第一个周期33分19秒开始，最后一个周期8分54秒统计。
所有关键指标均已达到技术任务书要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水泥窑除尘过滤材料，其特征在于，包括四层结构，依次为迎面层、精过滤层、基布层、过滤层。
2.根据权利要求1所述的水泥窑除尘过滤材料，其特征在于，所述过滤层的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，所述聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05的占30％-40％，直径为0.05-0.1的占60％-70％。
3.根据权利要求1所述的水泥窑除尘过滤材料，其特征在于，所述水泥窑除尘过滤材料克重为780±10g/m2。
4.根据权利要求1所述的水泥窑除尘过滤材料，其特征在于，所述基布层的材质为间位芳香族聚酰胺，克重为130±10g/m2，径向强力≥1400N/(5*20cm)，纬向强力≥400N/(5*20cm)。
5.根据权利要求1所述的水泥窑除尘过滤材料，其特征在于，所述精过滤的材质为聚苯二甲酰苯二胺纤维，所述聚苯二甲酰苯二胺纤维有两种粗细，直径为0.01-0.05和直径为0.05-0.1的各占45％-55％的和45％-55％。
6.根据权利要求1所述的水泥窑除尘过滤材料，其特征在于，所述迎面层包括PTFE乳液和增稠剂涂覆而成。
7.权利要求1-6任一项所述的水泥窑除尘过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)纤维开松：通过开包机先将纤维打散，按生产工艺的配比，通过自动称重分配到粗开松机进行开松，由开松机风机将开松的纤维送到大仓混棉进行混合均匀后输送到精开松进行再次开松；
(2)梳理：将开松好的纤维通过储棉箱风机输送到气压棉箱喂入机送给梳理机进行分梳和成网输送给铺网机；
(3)铺网：是将梳理好的棉网通过输送碳帘输送进铺网机，通过铺网机将棉网折叠，送入预针刺，制得过滤层；
(4)针刺：将过滤层和基布层转入到第二台主针刺，通过主刺机的一正一反和不同的针刺频率进行反复针刺，达到设定的针刺密度；
(5)将基布层和精过滤层面对面粘结到一起；
(6)压光烧毛：将滤料经过滤料烧毛机进行表面烧毛处理并将滤料的表面进行预轧光；
(7)拉幅定型、浸渍：烧毛完成的滤料通过浸渍机、压胶机进行PTFE乳液和增稠剂处理，然后传送到定型机烘箱进行烘干，保证表层化工得到深层处理，制得迎面层。
8.根据权利要求7所述的水泥窑除尘过滤材料的制备方法，其特征在于，所述设定的针刺密度为40-50(刺/cm2)。
9.根据权利要求7所述的水泥窑除尘过滤材料的制备方法，其特征在于，预轧光温度为200-220℃。
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