1、PTFE覆膜濾料在袋式除塵器中的應用作者：包怡文宮繼虹單位:上海大宮新材料有限公司2009-4-23關鍵字:濾料-除塵摘要:本文介紹了國產化產品大宮聚四氟乙烯薄膜的特點及其PTFE覆膜濾袋在水泥 工業高溫袋式除塵器中的應用情況。與國外同類著名品牌的相比，大宮聚四氟乙烯薄膜微觀 結構均勻、超細粉塵過濾效果好、性價比高，可以在水泥等多種行業中發揮重要作用。一、概述近年來，隨著新型干法水泥生產的快速發展和國家對環保要求的不斷提高，在許多場合 的廢氣除塵袋式除塵器正在逐步替代電收塵器。水泥工業正是如此，大型高溫袋收塵器已經 越來越多的用于現代干法水泥工業中。在現階段淘汰落后產能政策的實施以及煤電等成本

2、上漲都使得水泥行業面臨著巨大壓 力。同比國際先進生產企業，我國水泥行業單位產量綜合能耗比高很多。其中不合理濾料的 使用也是造成能耗增加的原因之一。二十世紀九十年代末初，隨著新型濾料聚四氟乙烯(Poly-Tetra Fluoroethylene- PTFE)覆膜濾料的出現，在我國市場上，一些國外知名品牌產品開始在水泥行業得到使用， 但其價格昂貴，在水泥這種低附加值高能耗行業里推廣使用確實是遙不可及。因此，為滿足 國務院(2006)年初提出的能耗降低4%、粉塵排放小于30mg/Nm3的指標，大宮公司以國 產化為目標，自行研發出一種性能價格均優的新型PTFE覆膜濾料一DAGONG-TEX®

3、，來 滿足中國市場對PTFE覆膜濾料價廉物美的要求。從微觀結構、過濾性能、使用周期等均 在水泥企業得到實際應用和考驗，證明了該濾料與國外同類產品相比，具有相當的優越性。 同時在海外市場也得到大量成功的應用。二、過濾的工作原理袋式除塵器是一種高效除塵設備，它除塵的機理主要是攔截和過濾。由于它不像電收塵 器對粉塵的粒徑、比電阻等理化特性敏感，且對2u以下微塵其收塵效果要成倍優于電收塵 器。當除塵效率超過99.5%以后，電收塵器的電暈功率急劇增加，如果電除塵器效率在99.8% 以下，其能耗低于常規袋除塵器；反之，除塵效率超過99.8%時，其能耗就高于常規袋除 塵器。事實上，按照新標準，除塵效率往往必

4、須達到99.9%以上，導致電收塵器的能耗及初 投資急劇增加，從而使電除塵器對袋除塵器的傳統優勢完全喪失。而袋式除塵器的核心部件一濾料，其性能的好壞將直接影響設備的能耗。下面先介紹濾料兩大分類，普通濾料和覆膜濾料在過濾原理上的區別。普通濾料即傳統的針刺氈、編織濾料等。其工作原理是所謂的“深層過濾”技術（圖1a）， 即通過濾料纖維的捕集，先在濾料表面形成一次粉塵層”（即粉餅），再通過這層粉餅來過 濾后續的粉塵。在使用初期，由于濾料本身的空隙較大，部分粉塵會穿過濾料排放出去。只 有當粉餅形成后，過濾過程才真正開始。繼續使用后，濾料表面的粉塵會逐漸滲入到濾料中， 導致濾料孔隙堵塞，使設備運行阻力不斷增

5、加，直至必須更換濾料為止。覆膜濾料是在普通濾料表面復合一層聚四氟乙烯（PTFE）薄膜而行成的一種新型濾料。 這層薄膜相當于起到了“一次粉塵層”的作用，物料交換是在膜表面進行的，使用之初就能進 行有效的過濾。薄膜特有的立體網狀結構，使粉塵無法穿過，無孔隙堵塞之虞。這種過濾方 式稱為“表面過濾”（圖1b）。覆膜濾料不僅可實現近于零排放，同時由于薄膜不粘性、摩擦 系數小，故粉餅會自動脫落，確保了設備阻力長期穩定，因此充分發揮了袋式除塵器優越性， 是理想的過濾材料。兩種濾料的不同過濾方式如圖1所示:（a）普通濾料的深層過濾（b）覆膜濾料的表面過濾圖1:普通濾料和覆膜濾料的不同過濾原理（清吹階段）示意圖

6、普通濾料具有價格低廉的優勢，但運行后阻力較大、能耗高，難以長期實現低于30 mg/Nm3的排放指標要求。相比之下，覆膜濾料價格偏高，但排放含塵濃度可達30 mg/Nm3 甚至10 mg/Nm3以下，設備是在低壓下運行能耗極大的降低，壽命長達3年以上。以實際 200,000m3/h水泥磨集塵器按運行阻力降低500Pa計算，其每天節電842.4度，已0.5元/ 度電費計算可節省約420元錢。按每年正常運轉255天計算，每年可節省電費約10.7萬元。 按三年的正常使用考慮，其性價比更優于普通濾料。三、DAGONG-TEX®膜DAGONG-TEX®膜是以PTFE樹脂為原料，經特殊的

7、工藝制成，是一層具有不粘性、 光滑和多微孔薄膜，微孔數量可達1x109/cm2,可以覆合在傳統的針刺氈和編織濾料表面， 具有以下特點： 優異的過濾效率（99.99%以上）； 卓越的塵餅剝離性能； 光滑表面使糊袋現象大大減少； 過濾風速高，能耗低； 可捕集粒徑1 mm以下的超細粉塵； 開孔率：8593% ； 孔徑分布均勻，控制在0.053mm的范圍內（可根據實際粉塵的顆粒大小，提供孔 徑合適的膜材料，以達到最佳的效果） 溫度適用范圍：一180260 耐化學腐蝕性（除熔融堿金屬、元素氟氣體有輕微腐蝕以外）DAGONG-TEX®膜的優良性能與其均勻的微孔結構密切相關，如圖2所示。因此可從以

8、下幾方面對PTFE薄膜進行評定，其中包括PTFE膜纖維結構的均勻性及 PTFE膜的開孔率和PTFE膜纖維結構的剛性及PTFE膜的彈性。四、節能、減排與設備及濾料的關系袋式收塵設備是利用過濾原理，將氣體中的固體顆粒進行分離,主要用于收塵、氣體凈化 和粉料回收。其特點是：過濾效率高，在試驗室高達99.9999%,在實際工程應用中，可達 99.999%以上。經過覆膜濾料過濾后，粉塵濃度可降到10mg/m3以下，甚至達到1mg/m3； 同時袋式收塵器的分級效率高，對PM10、PM5、PM2.5等微細顆粒物也有很高的捕集效 率。這是袋式收塵器技術原理所決定的，這個原理就是過濾式收塵器的機理，再小的顆粒物

9、 都會被捕集下來。是屬于干式氣體凈化，沒有水污染；可以處理高濃度（1000g/m3以上） 含塵氣體凈化或用于物料回收。因而廣泛用于鋼鐵、水泥、電力、有色金屬冶煉、垃圾焚燒、 鐵合金、化工、醫藥等諸多行業。使用袋式除塵器，必定用風機給氣體施加動能，將粉塵以氣體的形式使其強行通過濾料 進行過濾，然后把過濾后的清潔氣體排入大氣。氣體的動能來自于風機電機，當人為的降低 了氣體的動能則動力源的動力消耗也隨之大幅下降，而達到節約能源的目的。在除塵系統中， 氣體的動能取決于風機的全壓；而風機全壓的大小又完全取決于除塵系統的總阻力；而在袋 除塵器中濾袋部分的阻力大約占總阻力的70%以上。我們可以看出濾料的性能

10、決定了設備 的阻力，設備的阻力改變了設備的能耗。從下表列出的數據可以看到阻力與能耗的關系：處理風量Q（m,h）壓差值AP（Pa）風機效率 系數（E）電費單價D （元/度）年耗電量 （萬元）480,000.002500.650.6024.13480,000.005000.650.6048.27480,000.007000.650.6067.57600,000.002500.650.6030.17600,000.005000.650.6060.33600,000.007000.650.6084.46800,000.002500.650.6040.22800,000.005000.650.6080.

11、44800,000.0010000.650.60160.88960,000.005000.650.6096.53960,000.0010000.650.60193.06表1目前我公司生產的產品在水泥窯尾袋式除塵器上應用，以07年安裝的福建某水泥廠為 例；該廠2500T/D的水泥窯尾收塵設備，從使用至今濾袋的平均阻力為1000Pa，比保證阻 力低300Pa，比許多其它收塵器阻力低600Pa,目前該廠已提產至2850T/D。按表1以風 量480,000m3/h計算，廢氣風機每年節約電耗至少50萬元。五、DAGONG-TEX®薄膜濾料在水泥工業中的應用水泥制備工藝流程中的很多環節上都需要進

12、行煙塵治理，其相對于其他工業過程的特殊 性在于，同時存在環保除塵設備和工藝除塵裝置，既要防止向大氣中排放，也需要回收水泥 粉末用于后續環節，如水泥磨部位就裝有典型的工藝收塵裝置。當然，在工藝流程中并非處處采用覆膜濾料，否則會加大投資和運營成本。按照目前流 行的觀點，在水泥磨、水泥窯尾以及煤磨等部位最需要采用覆膜濾料。在引入了低溫余熱發 電技術后，水泥窯尾的溫度處于濾料可承受的范圍內。DAGONG-TEX®薄膜濾料可在不改變現有設備的條件下使水泥廠環保達標，并實現產 量提高、降低成本、節約能源等方面，發揮了重要作用。下面列舉幾個實例：（1）江蘇某水泥廠水泥磨用除塵該公司有一套德國KHD

13、設計制造的5250 t/d水泥熟料生產線，并采用“一托二”粉磨技 術，配套了設計能力為300 t/h的水泥粉磨系統，由一臺MPS5000BC立磨預粉磨和兩臺 4.2x12.5 m球磨機組成。在窯系統提產到6700 t/d以后，為消化增產的熟料量，水泥磨 系統經過改造，除了改進了助磨劑、質量改進劑外，還使用大宮PTFE薄膜濾料，將處理 能力提高30%，達到352 t/h （比表面積也從320±10 m2/kg增加到360±10 m2/kg）。水泥磨系統采用了德國GORCO公司在線脈沖噴吹袋式除塵器，工作參數如下：過濾風量：220000 m3/h工作溫度：80100 濾袋條數：

14、1260條/臺濾袋規格：160x4500 mm壓縮空氣消耗：364 m3/h清灰壓力：6 kg/cm3處理粉塵濃度：1000 g/m3過濾面積：2850 m2過濾風速：1.29 m/min灰斗下料方式：雙向絞刀，中間下料。清灰方式為“COANDA"二級噴吹高效清灰，即：壓縮空氣經噴吹排管進入文丘里噴射器 環氣腔后，通過文氏環隙噴出，形成垂直向下的高速氣流，并在文丘里管上部形成負壓，卷 吸大量外部空氣向下進行清灰。原濾袋為普通針刺氈濾袋，運行壓差在150175 mmH2O。在生產普通水泥和復合水 泥時，由于大量使用粉煤灰且比表面積控制在360 m2/kg以上，經常造成糊袋，袋收塵入口

15、負壓降低，選粉機回粉增加，導致產能降低，必須停磨處理。磨機運轉率受很大影響。針對 以上情況，并考慮到ISO 14000認證對排放的要求，采用了我們DAGONG-TEX®覆膜濾袋 對兩臺主工藝袋式除塵器進行了改造。從2002年8月投入使用后三個月內運行壓差始終保持在95 mmH2O；經環保部門檢 測，排放濃度20 mg/m3；半年后壓差穩定在115 mmH2O左右。球磨系統單位產量增產7 10%,尤其在生產PC 32.5水泥時，產量近400 t/h,粉煤灰添加量在20%以上時，從未發 生過糊袋現象，生產十分順利。迄今為止，該批DAGONG-TEX®覆膜濾袋已正常工作了 3 年

16、多并仍在使用。Pa425O0pJ情統漁袋 更換期12月圖6為除塵器的運行壓差紀錄。20lMlP：i1劑的PhKIJWIPh50。Pn圖6： DAGONG-TEX®覆膜濾袋的運行壓差紀錄球磨工藝袋式除塵器在使用DAGONG-TEX®覆膜濾袋后，也大大改善了通風和粉塵 排放，磨機單位產量和設備運轉率提高，維修工作量降低，使綜合成本降低。以一臺除塵器 為例，年節約壓縮空氣約100,000 m3,折合電費約5萬元，以產量提高5%計算，單位 水泥電耗降低約1.5 kWh，一臺磨機年處理水泥約130萬噸，年節省電費用約85萬元。 雖然覆膜濾袋一次投資成本較高，但按3年的壽命計算，同普通

17、濾袋相比綜合費用更低， 所節省費用遠遠高于成本的增加，故使用覆膜濾袋的經濟效益十分明顯。（2）上海某水泥廠窯尾收塵該公司原窯尾收塵器為靜電收塵除塵器帶低溫余熱發電系統。回轉窯產量逐步由原設計 的1050 t/d提高到了 1500 t/d后，排放遠達不到上海市的排放要求，小于等于30毫克。為此，2004年3月公司將靜電除塵器改造成電-袋復合式除塵器，全部采用國產設備 （部件）和技術，經過近5年的運行，系統穩定，完全達到了設計指標。該收塵器進口溫度230c左右由于窯尾煙氣工況較復雜，濕度高、含塵濃度高、煙氣 黏附性較強，而且窯尾除塵器在水泥廠中屬主要設備，（該系統同時也焚燒工業垃圾）所以 要求可靠

18、性高，使用壽命要長，對袋式除塵器而言，則對布袋和脈沖閥等主要部件要求較高， 其中占改造投資比例最高的布袋尤為重要。所以，針對該工況的具體情況，我公司采用了不 同于國外570克的玻纖覆膜濾袋而選用了 800克以上并極具柔軟性及耐高溫、易清灰、對 粉塵捕集率高的窯尾專用玻纖覆膜濾料。DAGONG-TEX®覆膜濾袋在該除塵器已成功使用了 5年，目前仍在運行中，其運行 壓差前4年始終穩定在90-100 mmH2O,4能后運行壓差開始上升至140-160 mmH2O。 每年兩次的環保測試表明，粉塵排放濃度都低于20 mg/Nm3。在前三年半，未更換過一 只布袋，破損率為零。至今為止濾袋破損率為

19、1%。2006年底，專門取下兩只布袋進行測 試，結果濾袋表面覆膜完好，濾袋上口部強度指數只下降了 10%,下半袋底部強度指數最 大下降20%,由此可以判斷，完全可以實現5 6年的使用壽命。創國內在窯尾脈沖玻纖 覆膜濾袋壽命使用記錄。袋式除塵器的相關工作參數如下：過濾風量：270000 m3/h （原料磨、余熱鍋爐全開）（實際為300000 m3/h）工作溫度：150濾袋條數：1440條/臺濾袋規格：160x6500 mm空氣消耗量：3 m3/min清灰壓力：0.25 MPa處理粉塵濃度：80 g/m3過濾面積：4705 m2過濾風速：0.951.06 m/min脈沖閥：淹沒閥圖7為除塵起運行壓

20、差的紀錄該設備4年內的平均阻力不大于1150Pa,按300000m3/h計算，AP為500Pa,共 節約能耗達120萬元。（2）上海某水泥廠窯頭除塵應用在該廠水泥窯頭部位（帶烘干機）收塵器，DAGONG-TEX®覆膜濾袋至今已成功 使用了 2年9個月保持零破損。其運行壓差始終穩定在7095mmH2O,粉塵排放濃度都 低于20 mg/Nm3。該窯頭除塵器前端有烘干機，主要粉塵組成（水泥熟料、黃沙和礦渣）， 該工況技術描述如下：過濾風量：180000 m3/h （實際 210000 m3/h）工作溫度：150瞬間220濾袋條數：1092條/臺濾袋規格：160x6500 mm空氣消耗量：3 m3/min清灰壓力：0.25 MPa處理粉塵濃度：150 g/m3過濾面積：3566 m2過濾風速：0.841 m/min該設備從2005年5月開始使用，每月都對系統阻力進行跟蹤記錄，圖8為除塵器運 行壓差的紀錄圖8： DAGONG-TEX®覆膜濾袋在水泥窯頭運行壓差紀錄實踐證明，DAGONG-TEX®覆膜濾袋不僅滿足了設計要求，也保證了電-袋復合式除塵 器的可靠運行，為國內大量窯頭靜電除塵器