新型玻纖/P84復合針刺氈的開發及應用
1 前言
隨著科學技術及現代化工業的飛速發展，工業廢氣與廢渣排放造成的環境污染，給人類生存與健康帶來了越來越大的危害。因此，對過濾材料的要求也越來越高。在我國高溫煙氣過濾的工業部門中，很多煙氣過濾溫度都超過200℃，如水泥、炭黑、高爐煤氣等的過濾溫度都在200℃～250℃左右，有時甚至達300℃，過濾材料因此也朝著高溫、高效、高負荷的方向發展。
覆膜濾料生產技術、針刺氈濾料生產技術是高溫濾料發展的重點。應用行業已從小水泥、小炭黑、小鋼鐵向新型干法水泥、萬噸級炭黑、千立米級高爐發展，并且在新興行業如電廠、垃圾焚燒等行業也發展迅速。玻纖/P84復合針刺氈主要應用于水泥、電力、鋼鐵等行業，這些行業的技術進步對玻纖/P84復合針刺氈在氈層均勻性、密實度、透氣性和外觀等方面提出了更高的要求。
新型玻纖/P84復合針刺氈濾材是將玻璃纖維和 P84纖維按一定比例混合，通過梳理、針刺、化學處理等工序而制成的新型過濾材料，可達到提高使用性能和降低產品成本的目的。
2 玻纖/P84復合針刺氈的研制
2.1 P84纖維與玻璃纖維復合的特點
將P84纖維與玻璃纖維復合是由于它們各自具有突出的優點：
（1）P84纖維可耐較高的使用溫度（260℃），因此與玻璃纖維的使用溫度相匹配，不會損傷玻璃纖維耐溫高的優點。
（2）P84纖維的橫截面呈現不規則的葉片狀（見下圖）。
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葉片狀的橫截面賦予了P84纖維兩大優點： 1）纖維的表面積增大，比一般圓形截面的纖維增加了約80%的表面積。因而此種纖維具有較強的阻塵與捕塵能力，可大大提高過濾效率。
2）不規則截面的纖維因其內應力大小不同，分布不均勻，而使纖維自然卷曲，所以纖維之間具有較強的抱合纏結力；而圓形截面的玻璃纖維不能自然彎曲，纖維之間的抱合力與纏結力幾乎為零。因此引入P84纖維的玻纖復合針刺氈，使纖維之間的抱合纏結力增強，提高了氈層與基布之間的結合力。即使過濾風速增大，氈層也不易從基布上剝離脫落。
P84纖維國內目前還無企業生產，產品依靠進口，價格昂貴，每千克約400多元。一般在氈層中需加入百分之十幾的P84纖維，雖然每平方米復合針刺氈的成本增加了十幾元，而其耐磨性以及氈層與基布之間的結合強度卻有了大幅度提高。因此，P84纖維與玻璃纖維復合的針刺氈能以較小的投入，取得較好的效果。
2.2 P84纖維的開松與梳理
雖然P84纖維具有很強的抱合纏結力，并且為了運輸方便，其原料（P84短纖維）又綁扎得很緊，但玻璃纖維很光滑，抱合力差，而且P84纖維的比重為1.4g/cm3 ，而玻纖的比重為2.5g/cm3 ，要將這兩種性能相差很大的纖維混合均勻，難度很大。因此，P84纖維與玻璃纖維在混合以前必須分解為單根纖維。
采用改進了的梳理機預梳理工藝，P84纖維與玻璃纖維可得以充分分散，較好地解決了P84纖維與玻璃纖維在復合氈中的分散性問題。
2.3 P84纖維與玻璃纖維的輸入
將預梳理后的玻璃纖維/P84纖維連續地、均勻地輸入梳理機，梳理機可將兩種纖維再一次均勻混合并梳理成單纖維，再由兩臺鋪網機分別鋪疊成一定厚度（或克重）的纖維棉層。由喂入機喂入預針刺機進行預針刺成型，可徹底解決玻纖與P84纖維混合后輸入難的問題。
2.4 玻纖/P84復合針刺氈的針刺密度
針刺密度指的是每平方厘米面積上所刺過的刺針的數量，是針刺氈產品中重要的工藝技術參數。針刺密度大，氈層抱合力強，外觀結實硬挺。但針刺密度過大，因玻纖折斷的數量增多，強度反而會下降，并且針刺頻率太高易斷針；針刺密度太小，氈層疏松，纖維之間抱合力差，氈層容易松脫。針刺密度與過濾性能也有相應關系。因此，必須根據P84纖維與玻璃纖維的特點選擇最佳的針刺密度。
2.5 玻纖/P84復合針刺氈的表面化學處理
各行業工業窯爐產生的煙氣粉塵化學成分、煙氣的溫濕度等差別很大。玻纖/P84復合針刺氈過濾材料的表面處理是根據使用領域的工況條件，在復合針刺氈的表面涂覆高分子有機聚合物，以增強玻纖/P84復合針刺氈的化學穩定性，保證長期處于高溫狀態下的玻纖/P84復合針刺氈濾料在酸性或堿性氣氛中，其強度、耐折、耐磨等性能不受影響；改善玻纖/P84復合針刺氈的曲撓性，可使其滿足袋式除塵器脈沖清灰工作的要求，并提高濾料表面的憎水性，使其具備抗結露能力，滿足復雜工況的要求。
2.6 玻纖/P84復合針刺氈的研究成果
目前，國內有關的研究單位利用已掌握的理論知識與實踐經驗，在已有玻璃纖維針刺氈生產工藝的基礎上，對玻纖/P84復合針刺氈工藝裝備進行了系統的研究，實現了理想的效果，主要表現在：連續化生產，生產效率大幅度提高；機械化程度高，工人勞動強度大為降低；生產環境得到較大改善；產品質量性能提高，產品合格率達到99%。
經過批量生產及性能跟蹤檢測，玻纖/P84復合針刺氈技術指標如下表。
2.7 玻纖/P84復合針刺氈目前存在的問題
雖然現在玻纖/P84復合針刺氈生產線和產品性能都已達到國內先進水平，但是仍存在以下問題：在保證產品質量穩中有升的前提下，還需努力降低生產成本，提高原料的利用率；需要進一步實現產品的系列化，既要適應市場的需要，又要便于產品的規模生產，滿足客戶與市場不斷增長的需求。
3 應用實例
3.1 郴州東江金磊水泥有限責任公司2500噸/日生產線
窯尾除塵
濾袋材質為：玻纖/P84復合氈覆膜；濾袋規格、數量：￠160×6.5，3100條；使用條件：最大處理風量46萬m3 /h，清灰壓力0.4～0.6MPa，壓縮空氣消耗量4.5Nm3 /min，進口含塵濃度≤100g/m3 ，凈過濾風速＜0.76m/min，總過濾面積10,058m2 ，凈過濾面積9,555m2 ，壓力損失＜1700Pa，正常工作溫度≤250℃，瞬時工作溫度≤280℃。使用效果：2006年9月11日點火投產，出口含塵濃度 ≤50mg/Nm3 ，目前仍在正常使用。
3.2 大連天馬3200噸/日水泥生產線窯頭、窯尾除塵
濾袋材質為：玻纖/P84復合針刺氈；濾袋規格、數量：￠160×6000，6024條；使用條件：最大處理風量分別為36萬m3 /h和55萬m3 /h，清灰壓力0.2～ 0.45MPa，壓縮空氣消耗量16Nm3 /min，進口含塵濃度 ≤200g/m3 ，凈過濾風速＜0.8m/min，總過濾面積分別為7524m2 和10,635m2 ，壓力損失≤1700Pa，正常工作溫度≤250℃，瞬時工作溫度≤280℃。使用效果：2008年4月28日點火投產，目前在正常使用。
4 結語
隨著我國產業結構調整向縱深發展，以及國家環保標準的日趨嚴格，水泥行業、炭黑行業、鋼鐵行業等生產線均呈規模化、大型化的發展趨勢，在這些行業使用袋收塵器進行高溫煙塵治理是大勢所趨。因此袋除塵行業應把產品質量放在首位，不斷開發新產品，延長濾袋使用壽命，努力提高產量，更好地滿足環保要求。新型玻纖/P84復合針刺氈的市場應用前景廣闊。
參考文獻：
[1] 張耀明，李巨白，姜肇中.玻璃纖維與礦物棉全書[M].北京:化學工業出版社， 2001.
[2] 姜肇中，鄒寧宇，葉鼎銓.玻璃纖維應用技術[M].北京：中國石化出版社， 2004.
[3] 朱平.玻璃纖維與P84纖維混雜針刺氈高溫濾材[J].玻璃纖維，2004，6:22～23.
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