新型玻纤/P84复合针刺毡的开发及应用
1 前言
随着科学技术及现代化工业的飞速发展，工业废气与废渣排放造成的环境污染，给人类生存与健康带来了越来越大的危害。因此，对过滤材料的要求也越来越高。在我国高温烟气过滤的工业部门中，很多烟气过滤温度都超过200℃，如水泥、炭黑、高炉煤气等的过滤温度都在200℃～250℃左右，有时甚至达300℃，过滤材料因此也朝着高温、高效、高负荷的方向发展。
覆膜滤料生产技术、针刺毡滤料生产技术是高温滤料发展的重点。应用行业已从小水泥、小炭黑、小钢铁向新型干法水泥、万吨级炭黑、千立米级高炉发展，并且在新兴行业如电厂、垃圾焚烧等行业也发展迅速。玻纤/P84复合针刺毡主要应用于水泥、电力、钢铁等行业，这些行业的技术进步对玻纤/P84复合针刺毡在毡层均匀性、密实度、透气性和外观等方面提出了更高的要求。
新型玻纤/P84复合针刺毡滤材是将玻璃纤维和 P84纤维按一定比例混合，通过梳理、针刺、化学处理等工序而制成的新型过滤材料，可达到提高使用性能和降低产品成本的目的。
2 玻纤/P84复合针刺毡的研制
2.1 P84纤维与玻璃纤维复合的特点
将P84纤维与玻璃纤维复合是由于它们各自具有突出的优点：
（1）P84纤维可耐较高的使用温度（260℃），因此与玻璃纤维的使用温度相匹配，不会损伤玻璃纤维耐温高的优点。
（2）P84纤维的横截面呈现不规则的叶片状（见下图）。
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叶片状的横截面赋予了P84纤维两大优点： 1）纤维的表面积增大，比一般圆形截面的纤维增加了约80%的表面积。因而此种纤维具有较强的阻尘与捕尘能力，可大大提高过滤效率。
2）不规则截面的纤维因其内应力大小不同，分布不均匀，而使纤维自然卷曲，所以纤维之间具有较强的抱合缠结力；而圆形截面的玻璃纤维不能自然弯曲，纤维之间的抱合力与缠结力几乎为零。因此引入P84纤维的玻纤复合针刺毡，使纤维之间的抱合缠结力增强，提高了毡层与基布之间的结合力。即使过滤风速增大，毡层也不易从基布上剥离脱落。
P84纤维国内目前还无企业生产，产品依靠进口，价格昂贵，每千克约400多元。一般在毡层中需加入百分之十几的P84纤维，虽然每平方米复合针刺毡的成本增加了十几元，而其耐磨性以及毡层与基布之间的结合强度却有了大幅度提高。因此，P84纤维与玻璃纤维复合的针刺毡能以较小的投入，取得较好的效果。
2.2 P84纤维的开松与梳理
虽然P84纤维具有很强的抱合缠结力，并且为了运输方便，其原料（P84短纤维）又绑扎得很紧，但玻璃纤维很光滑，抱合力差，而且P84纤维的比重为1.4g/cm3 ，而玻纤的比重为2.5g/cm3 ，要将这两种性能相差很大的纤维混合均匀，难度很大。因此，P84纤维与玻璃纤维在混合以前必须分解为单根纤维。
采用改进了的梳理机预梳理工艺，P84纤维与玻璃纤维可得以充分分散，较好地解决了P84纤维与玻璃纤维在复合毡中的分散性问题。
2.3 P84纤维与玻璃纤维的输入
将预梳理后的玻璃纤维/P84纤维连续地、均匀地输入梳理机，梳理机可将两种纤维再一次均匀混合并梳理成单纤维，再由两台铺网机分别铺叠成一定厚度（或克重）的纤维棉层。由喂入机喂入预针刺机进行预针刺成型，可彻底解决玻纤与P84纤维混合后输入难的问题。
2.4 玻纤/P84复合针刺毡的针刺密度
针刺密度指的是每平方厘米面积上所刺过的刺针的数量，是针刺毡产品中重要的工艺技术参数。针刺密度大，毡层抱合力强，外观结实硬挺。但针刺密度过大，因玻纤折断的数量增多，强度反而会下降，并且针刺频率太高易断针；针刺密度太小，毡层疏松，纤维之间抱合力差，毡层容易松脱。针刺密度与过滤性能也有相应关系。因此，必须根据P84纤维与玻璃纤维的特点选择最佳的针刺密度。
2.5 玻纤/P84复合针刺毡的表面化学处理
各行业工业窑炉产生的烟气粉尘化学成分、烟气的温湿度等差别很大。玻纤/P84复合针刺毡过滤材料的表面处理是根据使用领域的工况条件，在复合针刺毡的表面涂覆高分子有机聚合物，以增强玻纤/P84复合针刺毡的化学稳定性，保证长期处于高温状态下的玻纤/P84复合针刺毡滤料在酸性或碱性气氛中，其强度、耐折、耐磨等性能不受影响；改善玻纤/P84复合针刺毡的曲挠性，可使其满足袋式除尘器脉冲清灰工作的要求，并提高滤料表面的憎水性，使其具备抗结露能力，满足复杂工况的要求。
2.6 玻纤/P84复合针刺毡的研究成果
目前，国内有关的研究单位利用已掌握的理论知识与实践经验，在已有玻璃纤维针刺毡生产工艺的基础上，对玻纤/P84复合针刺毡工艺装备进行了系统的研究，实现了理想的效果，主要表现在：连续化生产，生产效率大幅度提高；机械化程度高，工人劳动强度大为降低；生产环境得到较大改善；产品质量性能提高，产品合格率达到99%。
经过批量生产及性能跟踪检测，玻纤/P84复合针刺毡技术指标如下表。
2.7 玻纤/P84复合针刺毡目前存在的问题
虽然现在玻纤/P84复合针刺毡生产线和产品性能都已达到国内先进水平，但是仍存在以下问题：在保证产品质量稳中有升的前提下，还需努力降低生产成本，提高原料的利用率；需要进一步实现产品的系列化，既要适应市场的需要，又要便于产品的规模生产，满足客户与市场不断增长的需求。
3 应用实例
3.1 郴州东江金磊水泥有限责任公司2500吨/日生产线
窑尾除尘
滤袋材质为：玻纤/P84复合毡覆膜；滤袋规格、数量：￠160×6.5，3100条；使用条件：最大处理风量46万m3 /h，清灰压力0.4～0.6MPa，压缩空气消耗量4.5Nm3 /min，进口含尘浓度≤100g/m3 ，净过滤风速＜0.76m/min，总过滤面积10,058m2 ，净过滤面积9,555m2 ，压力损失＜1700Pa，正常工作温度≤250℃，瞬时工作温度≤280℃。使用效果：2006年9月11日点火投产，出口含尘浓度 ≤50mg/Nm3 ，目前仍在正常使用。
3.2 大连天马3200吨/日水泥生产线窑头、窑尾除尘
滤袋材质为：玻纤/P84复合针刺毡；滤袋规格、数量：￠160×6000，6024条；使用条件：最大处理风量分别为36万m3 /h和55万m3 /h，清灰压力0.2～ 0.45MPa，压缩空气消耗量16Nm3 /min，进口含尘浓度 ≤200g/m3 ，净过滤风速＜0.8m/min，总过滤面积分别为7524m2 和10,635m2 ，压力损失≤1700Pa，正常工作温度≤250℃，瞬时工作温度≤280℃。使用效果：2008年4月28日点火投产，目前在正常使用。
4 结语
随着我国产业结构调整向纵深发展，以及国家环保标准的日趋严格，水泥行业、炭黑行业、钢铁行业等生产线均呈规模化、大型化的发展趋势，在这些行业使用袋收尘器进行高温烟尘治理是大势所趋。因此袋除尘行业应把产品质量放在首位，不断开发新产品，延长滤袋使用寿命，努力提高产量，更好地满足环保要求。新型玻纤/P84复合针刺毡的市场应用前景广阔。
参考文献：
[1] 张耀明，李巨白，姜肇中.玻璃纤维与矿物棉全书[M].北京:化学工业出版社， 2001.
[2] 姜肇中，邹宁宇，叶鼎铨.玻璃纤维应用技术[M].北京：中国石化出版社， 2004.
[3] 朱平.玻璃纤维与P84纤维混杂针刺毡高温滤材[J].玻璃纤维，2004，6:22～23.
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