本發(fā)明屬于工業(yè)粉塵過濾材料領(lǐng)域，具體涉及一種混配微孔密實結(jié)構(gòu)的濾料及其生產(chǎn)方法和用途。
背景技術(shù)：
：近年來，袋式除塵由于其優(yōu)越的除塵效果，使其在工業(yè)廢氣粉塵治理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。隨著社會對環(huán)境保護要求的不斷提高，作為袋式除塵器核心配件的濾料，其研發(fā)設(shè)計和制造工藝也不斷地得到創(chuàng)新與進(jìn)步。從國內(nèi)袋式除塵器在水泥行業(yè)這幾年的應(yīng)用情況看，主要的濾料種類為玻纖加覆膜、芳綸(nomex)、p84濾料等。高品質(zhì)濾料主要為國外進(jìn)口，不僅供貨量緊張、價格也非常高，制約了我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。工業(yè)廢氣一般存在溫度高、粉塵濃度高，粉塵酸堿化學(xué)成分復(fù)雜、處理風(fēng)量大等特點，同時為了降低廢氣凈化治理成本，所用濾料除要求具有較高的過濾效果外，還要求濾料必須具有耐高溫、耐腐燭性能好，以及過濾阻力低、過濾風(fēng)速大、濾料纖維強度高等特點。目前對于袋式除塵器中的濾料，主要采用玻璃纖維、芳香族聚酰胺纖維(芳綸)、聚酰亞胺纖維p84等纖維制成的過濾材料，不同程度的存在著濾袋強度低、過濾阻力大、過濾效果差、抗腐蝕性能低等問題。比如在實際應(yīng)用中，國內(nèi)玻纖覆膜材料在玻纖性能，膜的厚度均勻程度、強度和孔隙率等方面都與國外產(chǎn)品存在較大差距，國內(nèi)化纖氈料在纖維細(xì)度、強度、耐腐蝕性和耐溫等諸多方面難以滿足日益惡劣的廢氣工況要求；國外玻纖覆膜材料雖然過濾效果很好，但由于玻纖材料本身無法解決的脆性和膜材料不耐磨、易破以及價格較高等問題，大大限制了在工業(yè)粉塵治理領(lǐng)域的應(yīng)用。國外的聚酰亞胺纖維p84雖然在性能上具有較大優(yōu)勢，但存在濾料細(xì)度單一，制造工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面不夠靈活，限制了其性能的更好發(fā)揮，同樣存在價格高的問題，限制了在國內(nèi)企業(yè)中的推廣應(yīng)用。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有的濾料性能不全面、成本偏高的缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種混配微孔密實結(jié)構(gòu)的濾料，該濾料具有耐高溫(長期使用溫度＜240℃、瞬時溫度280℃)、除塵效果好(高達(dá)99.998％，水泥窯尾廢氣顆粒排放濃度＜5mg/nm3)、運行阻力低(＜1000pa)、使用壽命長、價格低等特點。本發(fā)明的另一目的在于提供上述濾料的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的再一目的在于提供上述濾料的用途。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種濾料，是三層復(fù)合體結(jié)構(gòu)，由迎塵面層、背塵面層和聚四氟乙烯基布(以下簡稱ptfe基布)構(gòu)成；ptfe基布居中，其兩面分別是迎塵面層和背塵面層；所述的迎塵面層是由超細(xì)聚酰亞胺纖維(以下簡稱pi纖維)和/或中細(xì)pi纖維組成的纖維網(wǎng)，其中超細(xì)pi纖維占迎塵面層質(zhì)量的50-100％；迎塵面層中超細(xì)pi纖維是主要成分，它能形成致密的表層，一方面提高濾料的過濾精度，另一方面，避免粉塵過于深入濾料內(nèi)部，造成空隙的堵塞，從而造成濾料阻力的上升；所述的背塵面層是由超細(xì)pi纖維和/或中細(xì)pi纖維組成的纖維網(wǎng)，其中超細(xì)pi纖維占背塵面層質(zhì)量的0-50％；背塵面層中抱合及單絲強度較高的中細(xì)pi纖維是主要成分，這能提升濾料的整體強度，而其形成的較為粗大的孔徑結(jié)構(gòu)，又為煙氣預(yù)留了足夠的通道，進(jìn)一步降低濾料阻力；所述的超細(xì)pi纖維是0.89-1.0旦的pi纖維，優(yōu)選1.0旦的pi纖維；所述的中細(xì)pi纖維是1.5-1.68旦的pi纖維，優(yōu)選1.5旦的pi纖維；本發(fā)明將超細(xì)pi纖維和中細(xì)pi纖維相互組合交錯，形成小纖維填充大纖維孔徑的緊密堆積狀態(tài)，有效地增加纖維網(wǎng)的面層密度，減少孔隙率和孔洞直徑；且迎塵面層和背塵面層均采用雙細(xì)混配微孔密實纖維網(wǎng)，一方面提高濾料的過濾精度，另一方面，避免粉塵過于深入濾料內(nèi)部，造成空隙的堵塞，從而造成濾料阻力的上升。所述的迎塵面層和背塵面層，克重為200-230g/m2，厚度為0.6-0.8mm；所述的濾料，克重為565-575g/m2；優(yōu)選地，所述的ptfe基布，克重為120-140g/m2，厚度為0.4-0.6mm。上述濾料的生產(chǎn)方法包括以下步驟：(1)制作迎塵面層和背塵面層以及疊網(wǎng)：將pi纖維原料經(jīng)過開松、混合、梳理后分別形成迎塵面層和背塵面層，將迎塵面層和背塵面層通過疊網(wǎng)的方式覆蓋于ptfe基布上；(2)預(yù)針刺和水刺：步驟(1)得到的疊網(wǎng)基布先做預(yù)針刺，而后迎塵面層做壓力340-380bar、速度10-30m/min的重磅水刺，背塵面層做壓力180-200bar、速度5-25m/min的普通水刺，形成克重為540-550g/m2的半成品濾料；國際上大部分水刺設(shè)備都是200bar以下的壓力，其產(chǎn)品的克重只能在300g/m2以下，主要用于衛(wèi)材及人革基布。本發(fā)明選用了水針壓力可以達(dá)到380bar的水刺設(shè)備，可用于生產(chǎn)500-700g/m2的濾料產(chǎn)品，為濾料品質(zhì)的進(jìn)一步提升提供了條件。水刺工藝中，存在二次加固的現(xiàn)象，即一次正面勾連，二次反面加固致密。根據(jù)這一特點，迎塵面層水刺壓力采用更高的水壓340-380bar，底層(即背塵面層)采用較低的普通水壓，使濾料的纏結(jié)效果呈現(xiàn)逐層增密的效果，一方面使表面的形成致密層，另一方面使底層擁有很好的支撐效果和透氣效果。通過這樣的改進(jìn)，濾料的性能無論從過濾精度還是阻力方面都可以超越p84纖維。(3)熱定型及后續(xù)處理：將半成品濾料在260-280℃下烘烤30-45s；再經(jīng)過燒毛、熱軋光處理，將所得濾料在ptfe覆膜液中浸泡4-5min；最后，在濾料表面涂覆硅膠，對縫紉針孔做封閉處理，得到成品濾料；本發(fā)明采用接觸式烘燥技術(shù)，熱定型溫度控制在260-280℃，遠(yuǎn)高于普通熱定型溫度(100-230℃)，能有效消除加工過程中殘余的應(yīng)力，獲得穩(wěn)定的尺寸和平整的表面；所述的燒毛，濾料以8-10m/min的速度在火口上方通過，濾料與火口的距離為25-35mm，燒毛溫度800-900℃；聚酰亞胺濾料水刺后表面上留有少量的纖毛，會影響濾料的清灰，因此通過火焰燒毛處理，以改善濾料的表面結(jié)構(gòu)。所述的熱軋光，溫度230℃、壓力3mpa、時間3min；對于袋式除塵器濾料，濾料的阻力和清灰性能是其主要指標(biāo)。針對研制的聚酰亞胺濾料，采取深度熱軋技術(shù)，使其表面極其光滑、平整，而且厚度、透氣性均勻，更增加了濾料表面的密實性，強化了高密面層的效果，使粉塵不易浸入濾料內(nèi)部，提高了清灰性能，降低了袋除塵器的工作阻力，提高了濾袋壽命。所述的ptfe覆膜液由25％的ptfe乳液、5％的合成硅成膜劑(即有機硅改性丙烯酸酯)和水配制而成；所述的百分比是質(zhì)量百分比。本發(fā)明使用的ptfe覆膜液，充分利用ptfe膜的孔徑細(xì)小、孔隙率高、防腐蝕的特性，實現(xiàn)高效除去微細(xì)粉塵，提高清灰效率，濾料獲得了更強的防腐和耐熱能力。本發(fā)明采用的硅膠是耐高溫、耐腐蝕的硅膠，用其對縫紉針孔做涂覆處理可以防止粉塵穿透，進(jìn)一步提高過濾效率。本發(fā)明的濾料可以用在袋式除塵器中，尤其是應(yīng)用在水泥窯尾袋式除塵器中。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：1、本發(fā)明的濾料具有高的過濾性能，除塵效率高達(dá)99.998％，滿足水泥窯尾廢氣排放濃度≤5mg/nm3的要求，(遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)30mg/nm3要求)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。2、本發(fā)明的濾料具有高的透氣性，較低的運行阻力，應(yīng)用于水泥窯尾袋式除塵器中系統(tǒng)運行阻力＜1000pa。3、本發(fā)明的濾料具有高的結(jié)構(gòu)強度，經(jīng)向斷裂強力達(dá)800n/5cm，緯向斷裂強度＞1200n/5cm，在長期工作狀態(tài)保持材料自身形態(tài)不變或斷裂。4、本發(fā)明的濾料具有高的使用環(huán)境承受能力，在實驗室280℃處理30min后，濾料熱收縮＜0.2％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于p84的2.3％，在高溫環(huán)境下具有較好的強度、耐勞性，同時能夠耐受大多數(shù)有機溶劑的作用，如酸、堿、酮、醇等。5、本發(fā)明濾料使用的pi纖維，與高強高模聚乙烯、聚苯硫醚等高性能纖維相比，具有更廣的耐溫性；與芳綸相比，耐熱等級更高，阻燃更好，耐候性更佳。6、本發(fā)明的濾料易于制造加工和安裝使用，造價較低。附圖說明圖1是本發(fā)明濾料的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1-迎塵面層，2-ptfe基布，3-背塵面層。具體實施方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例一種混配微孔密實結(jié)構(gòu)的濾料，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，是三層復(fù)合體結(jié)構(gòu)，由迎塵面層1、背塵面層3和ptfe基布2構(gòu)成；ptfe基布2居中，其兩面分別是迎塵面層1和背塵面層3。迎塵面層和背塵面層都是由pi纖維組成，其具體的材料組成如表1所示：表1：實施例中迎塵面層和背塵面層的材料組成方案迎塵面層背塵面層a50％1.0旦+50％1.5旦50％1.0旦+50％1.5旦b75％1.0旦+25％1.5旦25％1.0旦+75％1.5旦c75％1.0旦+25％1.5旦50％1.0旦+50％1.5旦d50％1.0旦+50％1.5旦25％1.0旦+75％1.5旦e100％1.0旦50％1.0旦+50％1.5旦f100％1.0旦25％1.0旦+75％1.5旦g50％1.0旦+50％1.5旦100％1.5旦h75％1.0旦+25％1.5旦100％1.5旦對比例一種濾料，其結(jié)構(gòu)同實施例，迎塵面層和背塵面層亦是由pi纖維組成，但pi纖維的具體參數(shù)不同于實施例，其迎塵面層部分采用了直徑更細(xì)的0.8旦的pi纖維，背塵面層部分采用了直徑更粗的2旦和2.2旦的pi纖維，具體的材料組成如表2所示：表2：對比例中迎塵面層和背塵面層的材料組成將實施例和對比例中的不同濾料做成袋式除塵器，應(yīng)用于水泥窯尾廢氣的凈化除塵上，得到的相關(guān)性能參數(shù)如表3所示：其中，斷裂強力按gb/t3923.1-2013紡織品織物拉伸性能第1部分?jǐn)嗔褟娏蛿嗔焉扉L率的測定；初始/殘余阻力、粉塵剝離效率和除塵效率按《gb/t6719-2009袋式除塵器技術(shù)要求》中的方法測定；表3：濾料的性能參數(shù)水泥窯尾含塵濃度一般為80-100g/nm3，要達(dá)到窯尾煙氣排放濃度5mg/nm3以下的目標(biāo)，要求濾料除塵效率≥99.995％，考慮到濾料在使用過程中因高溫氧化、酸堿氣體侵蝕和使用老化等問題，要求濾料除塵效率存在一定的富余值。由表3可以看到，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m除塵效率均≥99.995％，考慮富余系數(shù)，方案a、b、c、d、e、f、g、h(實施例的方案)較i、j、k、l、m更具有優(yōu)勢。且方案i、j、k、l、m因使用0.8旦的pi纖維，該纖維存在細(xì)度較細(xì)，強力不足等問題，經(jīng)向斷裂強力＜800n/5cm，緯向斷裂強力＜1200(n/5cm)，難以適應(yīng)大型袋收塵大風(fēng)量、高風(fēng)速的要求。同時由于采用旦數(shù)更低的纖維梳理成網(wǎng)，導(dǎo)致濾料孔隙過小，孔隙率低，進(jìn)而導(dǎo)致殘余阻力(160-180pa之間)遠(yuǎn)大于方案a、b、c、d、e、f、g、h，最終導(dǎo)致濾料在長期使用過程中阻力增加，進(jìn)而導(dǎo)致電耗增加。方案n、o、p、q、r、s、t、u、v、w的除塵效率均小于99.995，不能滿足水泥窯尾粉塵排放濃度＜5mg/nm3的要求。因此可以看出，本發(fā)明的濾料性能均衡，其結(jié)構(gòu)強度、運行阻力、除塵效率都能滿足水泥窯尾廢氣的凈化除塵要求。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12