Фильтрующий мешок является основным компонентом системы сбора пыли в фильтре. Выбор материала фильтрующего мешка напрямую определяет ключевые параметры производительности пылесборника, включая размер оборудования, эффективность удаления пыли, концентрацию выбросов, рабочее сопротивление, срок службы и общую стабильность системы.
Поэтому при выборе игольчатого войлока важно тщательно учитывать рабочие условия, такие как концентрация пыли, температура газа, влажность и pH, а также физические и химические характеристики пыли, включая размер частиц, клеевость и абразивность. Только выбирая подходящий игольчатый фетр, система сбора пыли может работать эффективно, надёжно и экономично.
1. Принципы выбора игольчатого фетра
Выбор игольчатого фетра должен основываться на свойствах пыльного газа, характеристиках пыли и способе очистки мешка. В целом следует следовать следующим принципам:
- Разумная структура волокна с высокой эффективностью улавливания пыли
- Легкий выпуск пылевого опека, хорошая чистка и низкая склонность к засорению
- Подходящая проницаемость воздуха с низким рабочем сопротивлением и высокой точностью фильтрации
- Достаточная механическая прочность и отличная размерная устойчивость
- Хорошая устойчивость к теплу, химикатам, окислению и гидролизу, с широкой адаптивностью к применению
- Стабильная и надёжная работа при стабильном поставке сырья
- Экономически эффективное решение с длительным сроком службы
2. Отбор по характеристикам фильтрующих носителей
2.1 Полиэстеровый игольчатый фетр
Полиэстеровый игольчатый фетр широко используется в условиях низких температур. В обычных условиях его используют без поверхностного покрытия. Однако при пределах выбросов ниже 30 мг/Нм³ или при фильтрации очень мелкой или влажной пыли, могут рассматриваться поверхностные обработки или ламинирование мембран для повышения эффективности фильтрации и качества выпуска пыли.
2.2 PTFE (политетрафторэтилен)
PTFE, также известный как тефлон, может быть расширен до высокомикропористой структуры с размером пор от 0,1 мкм до 2,0 мкм и пористостью более 80%. Он обладает исключительной химической устойчивостью и практически не подвержен воздействию сильных кислот, щелочей и сильно коррозийных химикатов. PTFE может работать непрерывно при широком температурном диапазоне от –200°C до 250°C, обеспечивая отличную электрическую изоляцию и чрезвычайно гладкую поверхность.
Мембраны PTFE часто ламинируются или комбинируются с игольчатыми подложками с помощью специальных методов обработки, что значительно повышает эффективность фильтрации, снижает рабочее сопротивление и продлевает срок службы.
2.3 Игольчатый фетр Nomex (Aramid)
Игольчатый фетр Nomex подходит для применения при высоких температурах с относительно крупными частицами пыли. Он обеспечивает лучшую гибкость и удароустойчивость, чем стекловолокно, а также может выдерживать более высокое давление импульсной струи, что позволяет одновременно очищать больше фильтрующих мешков при высоком давлении.
2.4 Стекловолоконный игольчатый фетр
Стекловолоконный игольчатый фетр обладает отличной устойчивостью к высоким температурам, высокой прочностью на растяжение и хорошей устойчивостью к кислотам, щелочам и влаге. Однако из-за ограниченной прочности на изгиб стеклопластиковые фильтрующие мешки более подвержены механическим повреждениям при установке и эксплуатации и не подходят для высокоинтенсивной импульсной очистки.
Благодаря достижениям в технологиях обработки стекловолокна и поверхностных покрытий, включая различные методы покрытия, стекловолокно-игольчатый фетр теперь обеспечивает значительно улучшенную фильтрационную эффективность и долговечность. Он широко применяется в приложениях для высокотемпературной фильтрации, особенно в Европе и Северной Америке.
2.5 P84 (полиимид) игольчатый фетр
Игольчатый фетр P84 изготавливается из высокопроизводительных полиимидных волокон, разработанных итальянской компанией. Он обеспечивает отличную общую производительность и высокую устойчивость к кислотам и щелочным веществам. Хотя его максимальное температурное сопротивление немного ниже, чем у стекловолокна, уникальное сечение волокна обеспечивает высокую эффективность захвата пыли. Игольчатый фетр P84 обычно используется без мембранного покрытия, поэтому его эффективность фильтрации может быть ниже, чем у мембранно-ламинированных фильтрующих мешков в приложениях с ультранизкой эмиссией.
3. Выбор на основе свойств пыльного газа
3.1 Gas Temperature
Gas temperature is one of the most critical factors in needle felt selection. Dusty gas below 130°C is generally classified as ambient-temperature gas, while gas above 130°C is considered high-temperature gas.
Each filter bag material has a long-term continuous operating temperature and a short-term peak temperature. The long-term temperature refers to the maximum temperature the filter bag can withstand during continuous operation. The short-term peak temperature refers to the maximum temperature the bag can tolerate for a short duration, typically no more than 10 minutes per day. Exceeding these limits may cause softening, deformation, or permanent damage to the filter media.
3.2 Gas Humidity
Dusty gas can be categorized based on relative humidity:
- Dry gas: relative humidity ≤ 30%
- Газ средней влажности: относительная влажность 30–80%
- Газ с высокой влажностью: относительная влажность ≥ 80%
Высокая влажность, особенно в сочетании с высокой температурой и газом, содержащим SO₂, может привести к конденсации во время охлаждения. Конденсация вызывает сцепление пыли, засорение мешков и коррозию конструктивных компонентов, что требует особого внимания при выборе материала.
Для условий влажного газа следует учитывать следующее:
- Влага способствует прилиплению пыли, особенно при гигроскопической или разжиженной пыли, что приводит к ослеплению мешков. Рекомендуется использовать фильтрующие мешки с гладкими поверхностями и хорошей водоотталкивающей способностью, такие как стекловолокно или материалы с длинными волокнистыми материалами с обработкой поверхности (пропитка силиконового масла, обработка фторуглеродной смолой, акриловое покрытие или ламинирование мембранами PTFE).
- Высокие температуры в сочетании с высокой влажностью ускоряют гидролиз, особенно для материалов с низкой гидролитической стабильностью, таких как полиэстер, нейлон и полиимид.
- Температура входного газа должна поддерживаться не менее чем на 10–30°C выше точки росы, чтобы предотвратить конденсация.
3.3 Химический состав газа
Дымовые газы и химические технологические газы часто содержат кислоты, щелочи, окислители и органические растворители. Эти компоненты часто одновременно зависят от температуры и влажности. Поэтому химический состав как пыли, так и газа необходимо тщательно анализировать, с приоритетом доминирующих коррозионных факторов при выборе игольчатого войлока.
4. Выбор на основе характеристик пыли
4.1 Влажность и сцепление пыли
Влажность пыли обычно характеризуется углом контакта. Пыль с углом контакта ниже 60° считается гидрофильной, а пыль с углом контакта выше 90° — гидрофобной.
Гигроскопическая или разжиженная пыль обычно поглощает влагу, увеличивая сцепление частиц и прилипание к поверхности фильтрующего мешка. Со временем это приводит к уплотнению пылевого ожика и неудачам очистки. Пыль, содержащая CaO, CaCl₂, KCl, MgCl₂ или Na₂CO₃, может подвергаться химическим реакциям с влагой, вызывая сильное ослепление мешков.
Для такой пыли фильтрующие мешки должны иметь гладкую поверхность, минимальное количество волокна и сильную водоотталкивающую способность. Предпочтительнее использовать мембранно-ламинированные или пластиковые фильтрующие материалы. При сильно клеящейся пыли следует избегать тканей с волочными волочками, а также использовать поверхностные процедуры, такие как поджигание, календарирование, отделка зеркал, макение или покрытие.
4.2 Горючая пыль и электростатический заряд
Некоторые виды пыли могут воспламеняться или взрываться, если они находятся в воздухе при определённых условиях концентрации. Источники воспламенения обычно включают искры трения, статическое электричество или горячие частицы. Синтетические фильтрующие материалы склонны к накоплению статического заряда, что увеличивает риск искры.
Для горючих или электростатически чувствительных пылей, таких как угольная пыль, коксовая пыль, алюминиевый порошок и магниевый порошок, следует выбрать огнестойкие и проводящие игольчатые войлочки. Подходящие материалы включают волокна ПВХ, PPS, P84 и PTFE с индексом кислорода выше 30.
Для волокон с индексом кислорода ниже 30, таких как полипропилен, нейлон, полиэстер и полиимид, проводящие волокна следует смешивать с фильтрующей средой. Проводящие волокна могут быть включены в основу или уток, при этом сопротивление поверхности регулируется ниже 10⁹ Ω. Распространённые проводящие волокна включают волокна из нержавеющей стали и модифицированные углеризированные синтетические волокна.
4.3 Проточность пыли и стирание
Высокая скорость и сильное трение значительно сокращают срок службы фильтрующих мешков. Абразивная пыль с грубыми, угловатыми частицами вызывает больше износа, чем гладкие, сферические частицы. Пылевые частицы размером около 90 мкм вызывают наиболее сильное стирание, тогда как износ значительно уменьшается, если размер частиц падает ниже 5–10 мкм.
Абразия увеличивается со скоростью потока воздуха на второй или третьей степени и пропорциональна размеру частицы мощности 1,5. Поэтому скорость и распределение потока воздуха должны строго контролироваться.
Для абразивной пыли, такой как алюминиевый порошок, кремниевой порошок, коксовая пыль, углеродистая чёрная и спеченная рудная пыль, следует выбирать фильтрующие мешки с высокой устойчивостью к абразии. Износ обычно происходит в нижней части фильтрующего мешка. Ключевые аспекты включают:
- Химические волокна обычно обладают лучшей устойчивостью к истиранию, чем стекловолокна. Тонкие, короткие и сжатые волокна работают лучше, чем толстые, длинные и гладкие.
- Игольчатый фетр с усиленной запутанностью волокон повышает износостойкость. Атласные ткани и маточные поверхности также могут повысить устойчивость к истиранию, хотя и увеличивают рабочее сопротивление.
- Поверхностные обработки, такие как покрытие и календарь, могут дополнительно повысить устойчивость к истиранию. Для фильтрующих пакетов из стеклопластика эффективны обработки силиконовым маслом, графитом или смолой PTFE. Однако при крайне абразивных условиях мембранные слои могут преждевременно износиться и потерять свои функциональные преимущества.