福建南紡有限責任公司, 福建 南平 353000

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會文明的進步，國家不斷加重對我們賴以生存的環(huán)境的保護和治理，環(huán)保已成為人們時刻關注的熱點。環(huán)境治理內容眾多，本文涉及的是大氣環(huán)境治理中的袋式除塵問題。袋式除塵技術的核心部分是過濾材料(簡稱“濾料”)，其在煙氣干法除塵治理中是“心臟”部位。袋式除塵器利用濾料中的孔隙過濾原理，對被污染的空氣進行處理，實現(xiàn)氣體和固體顆粒物的分離，達到空氣凈化和濾物回收的目的。袋式除塵器對細微顆粒物的捕集能力強且除塵效率高，是其他除塵器無法相比的。被污染氣體通過袋式除塵器后，再小的煙塵和粉塵顆粒物都會被捕集下來，其過濾效率高達99.99%以上，粉塵排放濃度可降到10.0 mg/m3以下，達到大氣環(huán)境治理目的[1]10。下面重點介紹一種拒水防油針刺氈濾料的應用與生產(chǎn)實踐。

1 針刺氈濾料及拒水防油針刺氈濾料的特性與工況應用

1.1 針刺氈濾料的優(yōu)點和特點

針刺氈濾料多為三層復合結構，分迎塵層、基布層和內表層，有“三維濾料”之稱，它具有過濾阻力低、透氣性好、處理能力強的優(yōu)點。針刺氈濾料中，纖維呈縱深立體狀、雜亂無規(guī)律分布，孔隙結構細小、均勻而不直通，具有深層過濾粉塵的作用，可將大部分塵粒阻留在濾料表面。

針刺氈濾料具有易清灰的特點，其設備運行阻力較穩(wěn)定。當濾袋表面的粉塵層厚到一定程度時，必須對濾袋進行清灰，以保證濾袋持續(xù)工作所需的透氣性。袋式除塵器的工作過程：通過清灰裝置實現(xiàn)不斷濾塵，又不斷清灰，周而復始，保證除塵和透氣效果。

1.2 針刺氈濾料的過濾機理

濾料過濾機理按其結構可分為表面過濾和深層過濾。針刺氈濾料以纖維層為集塵體，厚而蓬松，孔隙較大，形成內部纖維的過濾，其過濾粉塵的機理屬深層過濾。深層過濾首先是纖維過濾與顆粒過濾，最終表現(xiàn)為以粉塵層顆粒過濾為主導，即所謂的以粉塵過濾粉塵。纖維過濾的捕塵機理：當粉塵粒子隨氣流運動至接近纖維時，氣流繞過纖維，質量大的粉塵粒子由于慣性作用偏離氣流，這些粉塵粒子與纖維碰撞而被捕集；當粉塵粒子隨氣流運動至接近纖維時，較細小的粉塵粒子隨氣流繞過纖維，若粉塵粒子的半徑大于其中心至纖維邊緣的距離，則這些粉塵粒子與纖維接觸而被捕獲；微小的粉塵粒子在氣體分子的撞擊下脫離氣流，像氣體分子一樣，做不規(guī)則運動，若這些粉塵粒子與纖維接觸，即被捕集。

1.3 工況條件與拒水防油針刺氈濾料的選擇

在工業(yè)企業(yè)中，不同工況的煙氣成分千差萬別，這要求根據(jù)不同的工況選擇不同的濾料，進行不同的處理，故科學選擇濾料成為一項關鍵工作。濾料的選擇應根據(jù)處理對象的性質，并綜合考慮濾料的性能，以適應各種不同的條件及工況，不斷研究，不斷創(chuàng)新，實現(xiàn)“對況用材”。表1給出了一組鋼鐵企業(yè)工況調查數(shù)據(jù)。

表1 鋼鐵企業(yè)工況調查數(shù)據(jù)

選擇一種濾料后，一定要結合具體的工況條件，對濾料進行必要的處理。除了考慮煙氣的含塵濃度、粉塵細度、煙氣溫度、水分含量、排放要求和濾料的強度等因素外，還需考慮濾料的疏水疏油、耐酸耐堿和抗水解等化學穩(wěn)定性。表1中，瞬間溫度、含氧量和含濕量比較高，煙氣成分比較復雜。根據(jù)這一工況，選擇耐高溫、耐酸堿、耐有機溶劑及水解穩(wěn)定性好的內外層為聚苯硫醚(PPS)、中間層為聚四氟乙烯(PTFE)組合的三層濾料較為合理。在后處理工序中，除了對該三層濾料進行聚四氟乙烯(PTFE)乳液發(fā)泡涂層處理外，還需進行防水防油飽和浸漬處理。經(jīng)過處理的三層濾料的耐水解、抗氧化等性能得到增強，可以更好地發(fā)揮其過濾效能，延長使用壽命。拒水防油濾料是這種工況的首選產(chǎn)品。

1.4 針刺氈濾料拒水防油處理的必要性

工礦煙氣中含有燃燒或干燥過程所帶來的濕氣，這是無法避免的。含有氣態(tài)水的煙氣在溫度降到露點以下時，會在濾料上結露，與工礦煙塵中滯留在濾袋表面的大量無機物結合，形成水溶液，同時發(fā)生化學反應，并產(chǎn)生酸性或堿性物質。煙氣中的水分含量和溫度越高，則因纖維水解造成的濾料損壞越嚴重；在強酸或強堿環(huán)境中，纖維水解作用會增強，纖維抗拉強度下降，導致濾料出現(xiàn)不同程度的失效。因此，生產(chǎn)中除了要控制煙氣溫度和防止結露外，還要注意濾料自身的疏水、耐濕、耐油和耐酸性能，保證除塵器安全運行，降低運行成本。

濕含塵氣體會使濾袋表面捕集的粉塵粒子潤濕、黏結，引起糊袋現(xiàn)象，導致過濾阻力上升。經(jīng)過含氟處理劑處理的拒水防油濾料，同時還具備覆膜濾料的清灰效果。福建南紡有限責任公司(以下簡稱“福建南紡”)開發(fā)的超亮面易清灰濾料，經(jīng)過防油防水化學處理后，不僅獲得了覆膜濾料的優(yōu)點，黏結在其表面的粉塵也更加容易清除。

2 拒水防油針刺氈濾料針刺工序生產(chǎn)實踐

2.1 工藝技術要點

針刺是拒水防油針刺氈濾料生產(chǎn)的第一步，應根據(jù)針刺工序生產(chǎn)線設備配置和纖維可紡性，合理選擇適應工藝參數(shù)，確保開清、梳理、鋪網(wǎng)及針刺過程中實現(xiàn)混合均勻、轉移充分、纏結良好等目的。針刺坯布的燒毛面和非燒毛面的毛羽都要短，以保證后處理過程順利進行。為適應拒水防油處理工藝的需要，需合理選擇刺針的規(guī)格型號、刺針密度和針刺頻率，確保纖維纏結充分，同時減少對纖維和基布的損傷。針深應從高到低設置，濾料針眼要小，表面平整度要好，以保證拒水防油和清灰效果。迎塵層與內表層的密度、厚薄盡可能接近。合理分配針刺內部牽伸及針刺臺間牽伸。復合過程中針刺布面張力和基布退布張力必須匹配，確保基布層不發(fā)生折皺和偏移，達到迎塵層與基布層之間、基布層與內表層之間復合良好的效果[1]11。

2.2 工藝流程選擇及創(chuàng)新點

按照上述工藝技術要點，福建南紡通過研發(fā)并擬訂了針刺工序的工藝流程(圖1)。

圖1 拒水防油針刺氈濾料針刺工序工藝流程

圖1所示工藝流程的創(chuàng)新點：創(chuàng)造性地運用雙預針刺裝置，保證針刺氈的多層面料的纏結效果，提高了剝離強力；雙預針刺裝置之間配有主動送布裝置，防止迎塵層在復合過程中發(fā)生意外牽伸；按PU(聚氨酯)革基布的標準，配備足夠的主針刺和修面針刺機臺，實現(xiàn)了針刺氈布面效果在同行業(yè)領先水平。

2.3 設備布置

按照圖1所示的工藝流程進行設備布置，采用雙開清、雙梳理、雙鋪網(wǎng)、雙預針刺的工藝路線，達到一次復合成型針刺氈的效果。開清裝置為對稱設置的雙開清裝置，包括分別用于迎塵層和內表層纖維開清、混合的開包機、粗開松、大倉、精開松、儲棉箱和喂棉箱各一套；梳理裝置為對稱設置的兩臺梳理機，一臺用于迎塵層纖維的梳理、混合，另一臺用于內表層纖維的梳理、混合，使迎塵層和內表層的纖維同時具備色澤均勻、比例一致、質量穩(wěn)定的效果；鋪網(wǎng)裝置為對稱設置的兩臺鋪網(wǎng)機，其作用是分別把梳理機輸出的較輕、較窄的迎塵層纖網(wǎng)和內表層纖網(wǎng)鋪疊成所需厚度和密度的迎塵層和內表層；預針刺裝置為兩臺預針刺機，其中一臺預針刺機把鋪網(wǎng)機輸出的蓬松、無強力的迎塵層初步加固成具有一定強力的預針刺布，另一臺預針刺機對迎塵層與退布裝置釋放的基布層和內表層進行三層復合，保證纖維纏結效果；主針刺采用兩臺雙板正刺機及兩臺雙板倒刺機；修面針刺采用一臺雙板對刺機，通過逐步穿刺、纏結和修面，達到針刺氈及后處理的工藝要求，保證最終濾料產(chǎn)品的品質。

3 拒水防油針刺氈濾料后處理工序

生產(chǎn)實踐

3.1 工藝技術要點

為了保證最終濾料產(chǎn)品的熱收縮率、透氣率、表觀效果，必須合理調整軋光定型工藝，如軋光溫度、軋光速度、軋輥壓力、引布方式、過程張力和軋光半成品厚度等。軋光工序要注意控制濾料的厚度均勻度，保證產(chǎn)品透氣性一致；燒毛工序要適時調整車速，火口火焰要均勻，保證無燒毛顏色色差。

拒水防油處理時對針刺氈表層纖維的處理效果要求較高，但不需要太高的溫度和熱風穿透工藝。因此，采用小布鋏拉幅裝置和表面烘干設備即可滿足要求。生產(chǎn)過程中針刺氈幅寬要保持穩(wěn)定，兩面均烘干、烘透。

拒水防油處理過程中針刺氈容易發(fā)生折皺現(xiàn)象，為控制好張力，該生產(chǎn)線必須具備連續(xù)儲布、連續(xù)放布和張力自動調節(jié)功能，以實現(xiàn)針刺氈拒水防油處理的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

3.2 工藝流程選擇及創(chuàng)新點

按照上述工藝技術要點，福建南紡通過研發(fā)并擬訂了后處理工序的工藝流程(圖2)。

圖2 拒水防油針刺氈濾料后處理工序工藝流程

圖2所示工藝流程的創(chuàng)新點：采用表面接觸烘干取代熱風穿透烘干，防止針刺氈表面起毛和厚度反彈；配備在線軋光、張力自動調節(jié)和儲布裝置，保證生產(chǎn)連續(xù)性，穩(wěn)定針刺氈的寬度、厚度及透氣量；配置蒸汽加熱調漿、U型槽和液位自動探測裝置，提高飽和浸漬效果，保證針刺氈拒水防油處理效果的一致性。

3.3 設備布置

按照圖2所示的工藝流程進行設備布置：配置一套燒毛、軋光設備進行輕燒冷軋?zhí)幚?，保證針坯得到充分定型和易清灰效果，保證濾料的收縮率及透氣量達到工藝要求；浸漬裝置包括一個調漿桶、一個U型漿槽，實現(xiàn)拒水防油溶液的飽和浸漬；軋車裝置包括二輥斜軋、二輥平軋，保證布面平整，左右軋余率一致；拉幅裝置采用小布鋏夾持和自動對邊拉幅裝置，把擠漿、軋制后容易產(chǎn)生折皺、兩邊松緊不一致和門幅波動現(xiàn)象的針刺氈拉平或輕微拉幅，滿足成品要求；烘干裝置包括預烘、二烘和三烘三套烘干裝置，每套烘干裝置均配有一套獨立的溫控系統(tǒng)，獨立控溫，除了保證烘干能力外，還保證了拒水防油效果。

4 拒水防油劑的選擇

拒水防油劑的選擇要求：使用安全、無毒、無烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)類環(huán)境激素的非危險品類物質；對不同水質的適應性要高；能適應滌綸(PET)、亞克力(DT)、芳綸(AR)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亞胺(P84)等各類濾料纖維的后處理工藝要求；濾料經(jīng)處理后具有良好的防水防油性能，布面殘留物質對其防水效果的影響??；能增強濾料的使用壽命，有利于清灰；與其他助劑并用時，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。

本流程使用的拒水防油劑為TG410HN乳液，其主要成分是氟碳化合物共聚物，乳白色，弱陽離子，含固量17%～19%(質量分數(shù))，pH值2～4，密度1.02～1.06 g/cm3。

5 結語

我國的大氣污染治理任重道遠，隨著社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展，對環(huán)保將提出更高的要求。由于袋式除塵器具有一定的優(yōu)越性，其應用和發(fā)展前景十分廣闊。經(jīng)拒水防油處理后具有耐濕、耐油和耐酸性的拒水防油針刺氈濾料，因它在特定工況環(huán)境中能夠發(fā)揮常規(guī)濾料所不具備的特殊作用，將被更多企業(yè)采用，并將伴隨著袋式除塵行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。

[1] 黎清芳. 針刺超亮面易清灰環(huán)保過濾材料產(chǎn)品的開發(fā)[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品, 2014, 32(9).