CN114307411B - 一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体包括：采用拉拔技术制备出金属长纤维，剪切成短纤维，然后分散均匀得到拉拔短纤维；采用切削技术制备出切削短纤维；采用振动成网方式，将切削短纤维与拉拔短纤维进行逐层级配，获得混合金属纤网；采用高温真空烧结炉，将混合金属纤网烧制成金属纤维滤毡，平整，达到精度要求；将金属纤维滤毡进行卷圆、焊接，制成金属纤维滤袋。与现有技术相比，本发明制备方法，通过将金属拉拔短纤维与金属切削短纤维按一定比例逐层级配的方式获得金属纤维滤毡，制成金属纤维滤袋，实现金属滤袋除尘系统低阻高效、超净排放的目的。
Description
技术领域
本发明属于高温烟气除尘技术领域，具体地说，涉及一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法。
背景技术
目前国内环境形势严峻，各个省份相继出台更为严格的环保要求，其中针对工业烟气颗粒物排放要求达到10mg/m3以下，传统的静电除尘已经很难满足这一要求。近几年，很多企业进行了原有除尘设备的改造，常见的一种是将电除尘改造成电袋复合除尘，另一种是将电除尘改造成纯袋式除尘。同时，也有不少除尘器新建项目，直接采用袋式除尘器。滤袋作为袋式除尘器的核心部件，包括传统布袋和金属纤维滤袋，前者最高耐温不超过280℃，后者最高耐温可达800℃。可见金属纤维滤袋在耐高温方面明显优于传统布袋，目前已在耐火材料、氧化铝、玻璃、水泥等行业已得到应用。
在环保要求日趋严格的形势下，一些企业已经超前于环保部门制定的排放标准，率先提出“颗粒物浓度小于5mg/Nm3”超低排放，这对滤材的过滤精度及过滤效率也是一种极大的挑战。关于传统布袋，出现了一种PTFE覆膜滤料，其精度较高，可达到超低排放要求，但其以牺牲滤料孔隙率为代价，使得滤袋透气性变差，过滤阻力增大，随之运行能耗也增大。同样，现有的金属纤维毡滤料，均使用超细纤维，一般纤维直径小于4μm，以改变金属纤维毡的绝对孔径，从而降低了孔隙率，最终满足超低排放的要求。这些均不利于除尘系统节能降耗，增加滤袋生产成本和除尘系统运行成本。
因此，开发一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法是至关重要以及亟待解决的。
发明内容
本发明的目的是提供一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，能够实现金属滤袋除尘系统的低阻高效和超净排放。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，采用拉拔技术制备出金属长纤维，将金属长纤维剪切成短纤维，然后分散均匀得到拉拔短纤维；
步骤2，采用切削技术制备出切削短纤维；
步骤3，采用振动成网方式，将步骤2得到的切削短纤维与步骤1得到的拉拔短纤维进行逐层级配，获得混合金属纤网；
步骤4，采用高温真空烧结炉，将步骤3得到的混合金属纤网烧制成金属纤维滤毡，平整，达到精度要求；
步骤5，将步骤4得到的金属纤维滤毡进行卷圆、焊接，制成金属纤维滤袋。
进一步地，步骤1中拉拔纤维的纤维丝径为6～15μm，剪切长度为4～5cm。
进一步地，步骤2中切削短纤维的纤维丝径为20～35μm，纤维长度为2～3.5cm。
进一步地，步骤3中混合金属纤网分为四层，第一层为切削短纤维，单重为100～150g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为300～400g/m2；第三层为切削短纤维，单重为250～300g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为150～210g/m2。
进一步地，步骤4中烧结温度为980～1010℃，保温时间为2.5～3.5h。
进一步地，步骤4中金属纤维滤毡的平整厚度为0.93～1.10mm，绝对精度为5～15μm。
进一步地，步骤5中金属纤维滤袋的直径为φ100～φ200mm，长度为0～8000mm，毡筒圆度公差为1.0mm，垂直度公差为2mm，直线度公差值为0.2％。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
本发明公开的一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，主要通过将金属拉拔短纤维与金属切削短纤维按一定比例逐层级配的方式获得金属纤维滤毡，制成金属纤维滤袋，实现金属滤袋除尘系统低阻高效、超净排放的目的。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，采用拉拔技术制备出金属长纤维，将金属长纤维剪切成短纤维，然后分散均匀得到拉拔短纤维，纤维丝径为6～15μm，剪切长度为4～5cm；
步骤2，采用切削技术制备出切削短纤维，纤维丝径为20～35μm，纤维长度为2～3.5cm；
步骤3，采用振动成网方式，将步骤2得到的切削短纤维与步骤1得到的拉拔短纤维进行逐层级配，获得混合金属纤网，其中，混合金属纤网分为四层，第一层为切削短纤维，单重为100～150g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为300～400g/m2；第三层为切削短纤维，单重为250～300g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为150～210g/m2；注意，过滤方向是由第一层向第四层进行；
步骤4，采用高温真空烧结炉，将步骤3得到的混合金属纤网烧制成金属纤维滤毡，烧结温度为980～1010℃，保温时间为2.5～3.5h，平整至厚度为0.93～1.10mm，绝对精度为5～15μm，达到精度要求；
步骤5，将步骤4得到的金属纤维滤毡进行卷圆、焊接，制成金属纤维滤袋，金属纤维滤袋的直径为φ100～φ200mm，长度为0～8000mm，毡筒圆度公差为1.0mm，垂直度公差为2mm，直线度公差值为0.2％。
与现有技术相比，本发明一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，主要通过将金属拉拔纤维与金属切削纤维按一定比例逐层级配的方式获得金属纤维滤毡，制成金属纤维滤袋，实现金属滤袋除尘系统低阻高效、超净排放的目的。
其原理是：过滤方向是由第一层向第四层进行，由于第一层是较粗的切削短纤维，使得滤料的粉尘接触面呈多毛结构，就像人类鼻孔或耳孔的毛发一样，具有拦截和吸附粉尘的作用，会将一部分较细颗粒物吸附拦截掉；然后第二层的拉拔短纤维层会将剩余99.99％的粉尘直接拦截；另外，由于第三层采用了较短的粗切削纤维，有助于振动成网过程中，第三层纤维穿插在第二层中，且其形状不规则，表面不光滑的特点，使得滤毡内部形成稳定的三维孔结构，提高了滤毡的孔隙率和透气性，降低了过滤阻力；第四层作为基层，采用较细的拉拔纤维，防止生产过程中的振动导致第二、三层纤维的掉落。
实施例1
一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体实施步骤如下：
(1)采用拉拔技术制备出丝径6.05μm的金属拉拔长纤维，将其剪切成4.5cm短纤维，然后分散均匀，得到拉拔短纤维，备用；
(2)采用切削技术制备出丝径22.13μm的金属切削短纤维，纤维长度平均为3.0cm，备用；
(3)采用振动成网方式，将纤网分为四层铺制，第一层为切削短纤维，单重为108g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为332g/m2；第三层为切削短纤维，单重为255g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为183g/m2，得到混合金属纤网；
(4)将步骤(3)中铺制好的混合金属纤网置于高温真空烧结炉中，在1000℃下保温3小时，待室温后取出，厚度平整至0.97mm，绝对精度达到5.0μm；
(5)将得到的金属纤维滤毡卷成直径130mm的圆，分两节，每节1米，焊接后制成规格为φ130×2000mm的低阻力超低排放的金属纤维滤袋，其圆度公差为0.82mm，垂直度公差为1.59mm，直线度公差为0.13％。
(6)进行除尘实验，过滤风速选择1.2m/min，采用标准粉尘Pural NF，其粒径分布见表1，实验结果见表2。
实施例2
一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体实施步骤如下：
(1)采用拉拔技术制备出丝径8.05μm的金属拉拔长纤维，将其剪切成4.3cm短纤维，然后分散均匀得到拉拔短纤维，备用；
(2)采用切削技术制备出丝径25μm的金属切削短纤维，纤维长度平均为2.8cm，备用；
(3)采用振动成网方式，将纤网分为四层铺制，第一层为切削短纤维，单重为125g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为355g/m2；第三层为切削短纤维，单重为253g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为206g/m2，得到混合金属纤网；
(4)将步骤(3)中铺制好的混合金属纤网置于高温真空烧结炉中，在1000℃下保温3小时，待室温后取出，厚度平整至1.02mm，绝对精度达到7.8μm；
(5)将得到的金属纤维滤毡卷成直径130mm的圆，分两节，每节1米，焊接后制成规格为φ130×2000mm的低阻力超低排放的金属纤维滤袋，其圆度公差为0.90mm，垂直度公差为1.59mm，直线度公差为0.16％。
(6)进行除尘实验，过滤风速选择1.2m/min，采用标准粉尘Pural NF，其粒径分布见表1，实验结果见表2。
实施例3
一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体实施步骤如下：
(1)采用拉拔技术制备出丝径12.03μm的金属拉拔长纤维，将其剪切成4.5cm短纤维，然后分散均匀，得到拉拔短纤维，备用；
(2)采用切削技术制备出丝径25.06μm的金属切削短纤维，纤维长度平均为3.0cm，备用；
(3)采用振动成网方式，将纤网分为四层铺制，第一层为切削短纤维，单重为112g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为370g/m2；第三层为切削短纤维，单重为253g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为206g/m2，得到混合金属纤网；
(4)将步骤(3)中铺制好的混合金属纤网置于高温真空烧结炉中，在1000℃下保温3小时，待室温后取出，厚度平整至1.07mm，绝对精度达到9.9μm；
(5)将得到的金属纤维滤毡卷成直径130mm的圆，分两节，每节1米，焊接后制成规格为φ130×2000mm的低阻力超低排放的金属纤维滤袋，其圆度公差为0.80mm，垂直度公差为1.65mm，直线度公差为0.14％。
(6)进行除尘实验，过滤风速选择1.2m/min，采用标准粉尘Pural NF，其粒径分布见表1，实验结果见表2。
实施例4
一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体实施步骤如下：
(1)采用拉拔技术制备出丝径6μm的金属拉拔长纤维，将其剪切成5.0cm短纤维，然后分散均匀，得到拉拔短纤维，备用；
(2)采用切削技术制备出丝径30.03μm的金属切削短纤维，纤维长度平均为2.0cm，备用；
(3)采用振动成网方式，将纤网分为四层铺制，第一层为切削短纤维，单重为100g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为400g/m2；第三层为切削短纤维，单重为276g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为210g/m2，得到混合金属纤网；
(4)将步骤(3)中铺制好的混合金属纤网置于高温真空烧结炉中，在980℃下保温3.5小时，待室温后取出，厚度平整至0.93mm，绝对精度达到6.2μm；
(5)将得到的金属纤维滤毡卷成直径130mm的圆，分两节，每节1米，焊接后制成规格为φ130×2000mm的低阻力超低排放的金属纤维滤袋，其圆度公差为0.78mm，垂直度公差为1.85mm，直线度公差为0.18％。
(6)进行除尘实验，过滤风速选择1.2m/min，采用标准粉尘Pural NF，其粒径分布见表1，实验结果见表2。
实施例5
一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体实施步骤如下：
(1)采用拉拔技术制备出丝径15μm的金属拉拔长纤维，将其剪切成4.0cm短纤维，然后分散均匀，得到拉拔短纤维，备用；
(2)采用切削技术制备出丝径20μm的金属切削短纤维，纤维长度平均为3.5cm，备用；
(3)采用振动成网方式，将纤网分为四层铺制，第一层为切削短纤维，单重为138g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为319g/m2；第三层为切削短纤维，单重为300g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为167g/m2，得到混合金属纤网；
(4)将步骤(3)中铺制好的混合金属纤网置于高温真空烧结炉中，在1010℃下保温2.5小时，待室温后取出，厚度平整至1.10mm，绝对精度达到12.3μm；
(5)将得到的金属纤维滤毡卷成直径130mm的圆，分两节，每节1米，焊接后制成规格为φ130×2000mm的低阻力超低排放的金属纤维滤袋，其圆度公差为0.72mm，垂直度公差为1.46mm，直线度公差为0.12％。
(6)进行除尘实验，过滤风速选择1.2m/min，采用标准粉尘Pural NF，其粒径分布见表1，实验结果见表2。
实施例6
一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，具体实施步骤如下：
(1)采用拉拔技术制备出丝径13.14μm的金属拉拔长纤维，将其剪切成4.8cm短纤维，然后分散均匀，得到拉拔短纤维，备用；
(2)采用切削技术制备出丝径35μm的金属切削短纤维，纤维长度平均为2.5cm，备用；
(3)采用振动成网方式，将纤网分为四层铺制，第一层为切削短纤维，单重为150g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为300g/m2；第三层为切削短纤维，单重为250g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为150g/m2，得到混合金属纤网；
(4)将步骤(3)中铺制好的混合金属纤网置于高温真空烧结炉中，在990℃下保温2.8小时，待室温后取出，厚度平整至1.00mm，绝对精度达到15μm；
(5)将得到的金属纤维滤毡卷成直径130mm的圆，分两节，每节1米，焊接后制成规格为φ130×2000mm的低阻力超低排放的金属纤维滤袋，其圆度公差为0.91mm，垂直度公差为1.54mm，直线度公差为0.15％。
(6)进行除尘实验，过滤风速选择1.2m/min，采用标准粉尘Pural NF，其粒径分布见表1，实验结果见表2。
对比例1
本对比实施例采用现有技术制作超低排放金属纤维滤袋，制作方法如下：
(1)采用拉拔技术分别制备出丝径2.0μm和4.0μm的金属拉拔长纤维，备用；
(2)采用气流成网方式，分别铺制2.0μm和4.0μm金属纤网，单重均为600g/m2；
(3)将步骤(2)中获得的两种金属纤维进行叠配；
(4)将步骤(3)叠配好的金属纤网置于高温真空烧结炉中，在1000℃下保温3小时，待室温后取出，厚度平整至9.5mm，绝对精度达到9.8μm；
(5)将得到的金属纤维滤毡卷成直径130mm的圆，分两节，每节1米，焊接后制成规格为φ130×2000mm的金属纤维滤袋，其圆度公差为0.95mm，垂直度公差为1.65mm，直线度公差为0.14％。
(6)进行除尘实验，过滤风速选择1.2m/min，采用标准粉尘Pural NF，其粒径分布见表1，实验结果见表2。
表1测试标准粉尘(Al2O3)粒径分布
| 含量/w％ | d(50) | d(90) | d(99) |
| 粒径大小/μm | ＜4 | ＜25 | ＜100 |
表2实验结果
由表2可知，与对比例1相比较，按本发明制作的金属纤维滤袋，其使用效果明显优于现有金属纤维滤袋，其过滤阻力仅为300Pa左右，颗粒物排放浓度控制在3mg·Nm3以下，解决了现有超低排放金属纤维滤袋高成本问题，实现了金属纤维滤袋除尘系统节能降耗、超净排放的目标。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，采用拉拔技术制备出金属长纤维，将金属长纤维剪切成短纤维，然后分散均匀得到拉拔短纤维；拉拔纤维的纤维丝径为6～15μm，剪切长度为4～5cm；
步骤2，采用切削技术制备出切削短纤维；切削短纤维的纤维丝径为20～35μm，纤维长度为2～3.5cm；
步骤3，采用振动成网方式，将步骤2得到的切削短纤维与步骤1得到的拉拔短纤维进行逐层级配，获得混合金属纤网；
混合金属纤网分为四层，第一层为切削短纤维，单重为100～150g/m2；第二层为拉拔短纤维，单重为300～400g/m2；第三层为切削短纤维，单重为250～300g/m2；第四层是拉拔短纤维，单重为150～210g/m2；
步骤4，采用高温真空烧结炉，将步骤3得到的混合金属纤网烧制成金属纤维滤毡，平整，达到精度要求；
步骤5，将步骤4得到的金属纤维滤毡进行卷圆、焊接，制成金属纤维滤袋。
2.根据权利要求1所述的低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，其特征在于，步骤4中烧结温度为980～1010℃，保温时间为2.5～3.5h。
3.根据权利要求2所述的低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，其特征在于，步骤4中得到的金属纤维滤毡的平整厚度为0.93～1.10mm，绝对精度为5～15μm。
4.根据权利要求1所述的低阻力超低排放金属纤维滤袋的制备方法，其特
征在于，步骤5中金属纤维滤袋的直径为
长度为0～8000mm，
毡筒圆度公差为1.0mm，垂直度公差为2mm，直线度公差值为0.2％。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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