聚四氟乙烯在垃圾焚燒煙氣除塵中的應(yīng)用
來源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 閱讀：2312 更新時間：2010-12-16 14:38摘要：本文介紹了高溫濾料的種類及性能、聚四氟乙烯(PTFE)過濾材料在垃圾焚燒袋式除塵器上的應(yīng)用，并對PTFE濾料與其他濾料的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行了比較。
關(guān)鍵詞：固體廢棄物,垃圾焚燒,PTFE濾料
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市化建設(shè)迅速加快，城市固體廢棄物(以下簡稱垃圾)也隨之逐年增加。應(yīng)對垃圾污染已成為我國目前面臨的一個迫切而嚴(yán)峻的課題。
為實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，保證人與社會的和諧發(fā)展，我國正加大投入，力求解決垃圾污染問題，以適應(yīng)垃圾處理減量化、資源化和無害化的需要。
垃圾焚燒處理作為發(fā)達(dá)國家廣為采用的主要技術(shù)，因其可回收熱能高、減量大、能實(shí)現(xiàn)無害化等突出優(yōu)點(diǎn)，近年來在我國也得到迅速發(fā)展，因此與之同步發(fā)展的袋式除塵技術(shù)及高溫濾料特別是聚四氟乙烯(PTFE) 濾料的應(yīng)用也逐漸為人們所重視。
1垃圾焚燒煙氣的特點(diǎn)及治理
1．1 垃圾焚燒煙氣的特點(diǎn)
(1)煙氣溫度高且波動大？諝忸A(yù)熱器后的排煙溫度為140℃～240℃。
(2)煙氣中水蒸汽含量高。由于城市垃圾富含水分，燃燒煙氣中的水蒸汽含量可高達(dá)20％以上。
(3)煙氣中顆粒物濃度高。垃圾一煤混合燃燒的流化床焚燒爐，通過空氣預(yù)熱器之后的煙氣含塵濃度可達(dá)30～509／m3。
(4)煙氣富含酸性氣體：煙氣中包括HCl、SO。、 HF、NO。，燃燒不完全時還有CO。酸性氣體含量高，會提高煙氣酸露點(diǎn)溫度，也就增加了對袋式除塵器的使用要求。
(5)煙氣中含有毒性有機(jī)物。垃圾焚燒煙氣中含有微量多氯聯(lián)苯(PCB)、多環(huán)碳?xì)浠衔?PAN)、氯苯(CB) 和氯酚(CP)。這些有機(jī)物12太氣態(tài)形式存在，并在適當(dāng)條件下會轉(zhuǎn)變成毒性更強(qiáng)的多氯二口惡英(PCDD／PCDF)。
此外，垃圾焚燒爐窯器中還含有重金屬和痕量金屬鉛、鋅、汞、鈷、鉻等，其中鉛和汞的濃度較大，達(dá)mg／Nm3數(shù)量級。垃圾焚燒煙氣中主要污染物的種類和數(shù)量見表1。
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1．2垃圾焚燒煙氣的治理
各種污染物的凈化原理和所采用的技術(shù)措施并不相同，需要通過分析比較，采用經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠、操作方便的凈化方式，但不論采用濕式、半干式或干式煙氣凈化流程，對煙氣中的顆粒物都必須進(jìn)行分離，最可靠的分離裝置就是袋式除塵器。
1．3袋式除塵器主要的技術(shù)要求
必須有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸(堿)腐蝕，抗氧化；耐高溫(低溫)性能好；力學(xué)性能好；使用壽命較長，結(jié)構(gòu)可靠。對于袋式除塵器的核心二一濾袋尤其有特別嚴(yán)格的要求。
2高溫濾料的種類及性能
目前國內(nèi)外用于過濾材料的高溫纖維主要有Nomex 、PPS、P84、玻纖和PTFE。
(1)芳香族聚酰胺纖維(Nomex)
按1974年美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會(USFTC)定義，芳香族聚酰胺纖維是“一種人工制造的纖維，它們的成長物質(zhì)是長鏈合成的聚酰胺，其中至少85％(一CO— NH一)的鏈被直接連到兩個芳香環(huán)上”。這類纖維的商品名稱較多，如Conex(帝人)、Apyefl(尤尼吉卡)、 Inconer等，但最負(fù)盛名的則是Nomex，其化學(xué)式是
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芳香族聚酰胺纖維形狀有短絨、短纖維和連續(xù)長絲，有的甚至還制成豆型，橫斷面及線密度也不同，不同的商品性能和過濾效應(yīng)也不盡相同。該纖維的比重為 1．389／cm3，極限氧指數(shù)29，不自燃？稍诟稍飾l件下經(jīng)受200。C左右的操作溫度。當(dāng)在有水分及化學(xué)腐蝕成分時操作溫度將降低，尤其在SO，存在，且有水分時，強(qiáng)度保留率降低，纖維會被腐蝕。
(2)聚苯硫醚纖維(PPS)
用PPS制成的商品纖維，開發(fā)于1973年，由Phlips Fibers Corp以Ryton弓I薦。其化學(xué)結(jié)構(gòu)式是
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PPS耐溫性和化學(xué)穩(wěn)定性能較好，阻燃性、尺寸穩(wěn)定性也較好。短時間能經(jīng)受住190V的高溫，可抵抗多種酸、堿和氧化劑的化學(xué)腐蝕，不會水解。其缺點(diǎn)是對氧化劑敏感。
(5)聚芳族酰亞胺纖維(P84)
主要由奧地利Lenzing開發(fā)，現(xiàn)在美國Inspect Fi— bres公司生產(chǎn)的P84纖維，具有代表性的化學(xué)結(jié)構(gòu)式是式中R=C6H4‘CH2，或R=C6H4’CH2‘C6H4。
P84耐高溫，能連續(xù)暴露在240。C的高溫中，并且耐化學(xué)腐蝕。由于其是一種三葉瓣形的纖維，表面積大，對顆粒的捕集率高，透氣性能好。其缺點(diǎn)是不耐水解，與PPS相比，價格較高。
(4)玻璃纖維
玻璃纖維是無機(jī)質(zhì)，主要成分為SiO，，耐高溫，能連續(xù)暴露在260V的高溫下，尺寸穩(wěn)定性好，耐化學(xué)腐蝕，但對氫氟酸、強(qiáng)堿的耐腐蝕性較差。
(5)聚四氟乙烯(PTFE)
PTFE纖維是氟聚合物纖維中最具代表性的高性能纖維，其常溫力學(xué)性能見表2。
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由于PTFE具有內(nèi)在穩(wěn)定性和聚合物鏈結(jié)構(gòu)的不活潑性以及與分子問力和鏈的有序功效，因而對高溫和化學(xué)作用的聯(lián)合影響具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力。其熔點(diǎn)為 327℃，瞬間耐溫可達(dá)300℃，抗氧化能力強(qiáng)，不會水解，力學(xué)性能好，因而廣泛作為垃圾焚燒爐上的除塵器濾料。DuPont、Lenzing、Albang、Gore等公司均有生產(chǎn)。產(chǎn)品有長纖維、短纖維和短絨等形式，不同的工藝還有褐色和白色產(chǎn)品之分。就化學(xué)穩(wěn)定性、耐高(低) 溫性、力學(xué)性能等綜合指標(biāo)來看，PTFE具有上述列舉的高性能纖維難以比擬的優(yōu)越性，而且使用壽命長。以 PTFE膜覆在PTFE纖維制成的基布上，制成的濾料性能遠(yuǎn)高于其他濾料。
3 PTFE過濾材料在垃圾焚燒袋式除塵器上的應(yīng)用
由于PTFE濾料具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其在原子能、航天、電子、化工、機(jī)械、儀器儀表等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，在環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用亦越來越多，國外的垃圾焚燒爐、電廠燃煤鍋爐、工業(yè)窯爐除塵上也廣泛使用PTFE濾袋。
PTFE濾袋的形式有：PTFE薄膜覆于高溫濾料(如 P84、PPS、玻纖等)制成的基布上；使用效果更好的則是薄膜和基布均用PTFE，縫線也用PTFE。由于垃圾焚燒爐煙氣中酸性氣體含量(如HCl、SO。)高、水蒸汽含量多、煙氣溫度高、顆粒物濃度高，使用PTFE做濾袋更有明顯的優(yōu)越性。
深圳某垃圾焚燒廠應(yīng)用PTFE濾袋的袋式除塵器情況見表3。
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4 PTFE濾料與其他濾料的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能比較
現(xiàn)有的袋式除塵器濾袋多采用玻纖或PPS濾料，但由于垃圾焚燒的煙氣具有高溫、高濕和腐蝕的特性，因此這些濾袋使用壽命不長，一般為10～12月，而PTFE過濾材料的使用壽命可達(dá)48個月。
我國目前已形成純PTFE濾料的工業(yè)化生產(chǎn)，用聚四氟乙烯長纖維編織基布、用聚四氟乙烯短纖維敷在基布表面經(jīng)加工制成針刺氈，其成分是100％聚四氟乙。豢酥8009／m2；耐溫260。C；縱向斷裂強(qiáng)力600N／5cm；緯向斷裂強(qiáng)力600N／5cm；過濾效果99．9％。根據(jù)需要還可在PTFE針刺氈的表面覆聚四氟乙烯薄膜。
PTFE與目前用的PPS、P84j(H比，強(qiáng)度指標(biāo)相當(dāng)，但其耐溫性、耐腐蝕眭和水解陛則好于PPS與玻纖；長期的過濾效果也好于PPS、P84與玻纖。從經(jīng)濟(jì)性方面看，目前純PTFE過濾材料的價格比PPS要高出3倍以上，比玻纖還要高一些。但考慮到濾料的使用壽命及更換濾袋的勞動成本、工作人員的勞動強(qiáng)度等綜合指標(biāo)，使用純 PTFE濾料的價格綜合指標(biāo)比現(xiàn)有的PPS、P84和玻纖濾料高出并不多，仍是多數(shù)企業(yè)可以接受的。而且由于我國的勞動力成本在不斷提高，因此純PTFE濾料的使用即使從經(jīng)濟(jì)角度看，也越來越有競爭力。
5 PTFE濾料的應(yīng)用前景
PTFE過濾材料可以使用全聚四氟乙烯制品，也可以使用混合聚四氟乙烯制品；旌暇鬯姆蚁┻^濾材料是以聚四氟乙烯長纖維作基布，用聚四氟乙烯短纖維、玻纖和PPS短纖維混合針刺于基布上制成的過濾氈；旌暇鬯姆蚁┻^濾材料的價格與技術(shù)性能都介于純聚四氟乙烯過濾材料與上述其他組分相應(yīng)的過濾材料之間。
根據(jù)發(fā)達(dá)國家已有的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。隨著我國綜合國力的不斷提高和更加嚴(yán)格的環(huán)保要求；聚四氟乙烯的優(yōu)勢越來越為社會所認(rèn)同，聚四氟乙烯的應(yīng)用必將越來越廣泛。
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