聚四氟乙烯在垃圾焚烧烟气除尘中的应用
来源：中国环保产业 阅读：2311 更新时间：2010-12-16 14:38摘要：本文介绍了高温滤料的种类及性能、聚四氟乙烯(PTFE)过滤材料在垃圾焚烧袋式除尘器上的应用，并对PTFE滤料与其他滤料的技术和经济性能进行了比较。
关键词：固体废弃物,垃圾焚烧,PTFE滤料
随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，城市化建设迅速加快，城市固体废弃物(以下简称垃圾)也随之逐年增加。应对垃圾污染已成为我国目前面临的一个迫切而严峻的课题。
为实现社会经济的可持续发展，保证人与社会的和谐发展，我国正加大投入，力求解决垃圾污染问题，以适应垃圾处理减量化、资源化和无害化的需要。
垃圾焚烧处理作为发达国家广为采用的主要技术，因其可回收热能高、减量大、能实现无害化等突出优点，近年来在我国也得到迅速发展，因此与之同步发展的袋式除尘技术及高温滤料特别是聚四氟乙烯(PTFE) 滤料的应用也逐渐为人们所重视。
1垃圾焚烧烟气的特点及治理
1．1 垃圾焚烧烟气的特点
(1)烟气温度高且波动大。空气预热器后的排烟温度为140℃～240℃。
(2)烟气中水蒸汽含量高。由于城市垃圾富含水分，燃烧烟气中的水蒸汽含量可高达20％以上。
(3)烟气中颗粒物浓度高。垃圾一煤混合燃烧的流化床焚烧炉，通过空气预热器之后的烟气含尘浓度可达30～509／m3。
(4)烟气富含酸性气体：烟气中包括HCl、SO。、 HF、NO。，燃烧不完全时还有CO。酸性气体含量高，会提高烟气酸露点温度，也就增加了对袋式除尘器的使用要求。
(5)烟气中含有毒性有机物。垃圾焚烧烟气中含有微量多氯联苯(PCB)、多环碳氢化合物(PAN)、氯苯(CB) 和氯酚(CP)。这些有机物12太气态形式存在，并在适当条件下会转变成毒性更强的多氯二口恶英(PCDD／PCDF)。
此外，垃圾焚烧炉窑器中还含有重金属和痕量金属铅、锌、汞、钴、铬等，其中铅和汞的浓度较大，达mg／Nm3数量级。垃圾焚烧烟气中主要污染物的种类和数量见表1。
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1．2垃圾焚烧烟气的治理
各种污染物的净化原理和所采用的技术措施并不相同，需要通过分析比较，采用经济、合理、安全、可靠、操作方便的净化方式，但不论采用湿式、半干式或干式烟气净化流程，对烟气中的颗粒物都必须进行分离，最可靠的分离装置就是袋式除尘器。
1．3袋式除尘器主要的技术要求
必须有优异的化学稳定性，耐酸(碱)腐蚀，抗氧化；耐高温(低温)性能好；力学性能好；使用寿命较长，结构可靠。对于袋式除尘器的核心二一滤袋尤其有特别严格的要求。
2高温滤料的种类及性能
目前国内外用于过滤材料的高温纤维主要有Nomex 、PPS、P84、玻纤和PTFE。
(1)芳香族聚酰胺纤维(Nomex)
按1974年美国联邦贸易委员会(USFTC)定义，芳香族聚酰胺纤维是“一种人工制造的纤维，它们的成长物质是长链合成的聚酰胺，其中至少85％(一CO— NH一)的链被直接连到两个芳香环上”。这类纤维的商品名称较多，如Conex(帝人)、Apyefl(尤尼吉卡)、 Inconer等，但最负盛名的则是Nomex，其化学式是
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芳香族聚酰胺纤维形状有短绒、短纤维和连续长丝，有的甚至还制成豆型，横断面及线密度也不同，不同的商品性能和过滤效应也不尽相同。该纤维的比重为 1．389／cm3，极限氧指数29，不自燃。可在干燥条件下经受200。C左右的操作温度。当在有水分及化学腐蚀成分时操作温度将降低，尤其在SO，存在，且有水分时，强度保留率降低，纤维会被腐蚀。
(2)聚苯硫醚纤维(PPS)
用PPS制成的商品纤维，开发于1973年，由Phlips Fibers Corp以Ryton弓I荐。其化学结构式是
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PPS耐温性和化学稳定性能较好，阻燃性、尺寸稳定性也较好。短时间能经受住190V的高温，可抵抗多种酸、碱和氧化剂的化学腐蚀，不会水解。其缺点是对氧化剂敏感。
(5)聚芳族酰亚胺纤维(P84)
主要由奥地利Lenzing开发，现在美国Inspect Fi— bres公司生产的P84纤维，具有代表性的化学结构式是式中R=C6H4‘CH2，或R=C6H4’CH2‘C6H4。
P84耐高温，能连续暴露在240。C的高温中，并且耐化学腐蚀。由于其是一种三叶瓣形的纤维，表面积大，对颗粒的捕集率高，透气性能好。其缺点是不耐水解，与PPS相比，价格较高。
(4)玻璃纤维
玻璃纤维是无机质，主要成分为SiO，，耐高温，能连续暴露在260V的高温下，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀，但对氢氟酸、强碱的耐腐蚀性较差。
(5)聚四氟乙烯(PTFE)
PTFE纤维是氟聚合物纤维中最具代表性的高性能纤维，其常温力学性能见表2。
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由于PTFE具有内在稳定性和聚合物链结构的不活泼性以及与分子问力和链的有序功效，因而对高温和化学作用的联合影响具有极强的适应能力。其熔点为 327℃，瞬间耐温可达300℃，抗氧化能力强，不会水解，力学性能好，因而广泛作为垃圾焚烧炉上的除尘器滤料。DuPont、Lenzing、Albang、Gore等公司均有生产。产品有长纤维、短纤维和短绒等形式，不同的工艺还有褐色和白色产品之分。就化学稳定性、耐高(低) 温性、力学性能等综合指标来看，PTFE具有上述列举的高性能纤维难以比拟的优越性，而且使用寿命长。以 PTFE膜覆在PTFE纤维制成的基布上，制成的滤料性能远高于其他滤料。
3 PTFE过滤材料在垃圾焚烧袋式除尘器上的应用
由于PTFE滤料具有独特的优点，其在原子能、航天、电子、化工、机械、仪器仪表等行业得到了广泛应用，在环保行业的应用亦越来越多，国外的垃圾焚烧炉、电厂燃煤锅炉、工业窑炉除尘上也广泛使用PTFE滤袋。
PTFE滤袋的形式有：PTFE薄膜覆于高温滤料(如 P84、PPS、玻纤等)制成的基布上；使用效果更好的则是薄膜和基布均用PTFE，缝线也用PTFE。由于垃圾焚烧炉烟气中酸性气体含量(如HCl、SO。)高、水蒸汽含量多、烟气温度高、颗粒物浓度高，使用PTFE做滤袋更有明显的优越性。
深圳某垃圾焚烧厂应用PTFE滤袋的袋式除尘器情况见表3。
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4 PTFE滤料与其他滤料的技术和经济性能比较
现有的袋式除尘器滤袋多采用玻纤或PPS滤料，但由于垃圾焚烧的烟气具有高温、高湿和腐蚀的特性，因此这些滤袋使用寿命不长，一般为10～12月，而PTFE过滤材料的使用寿命可达48个月。
我国目前已形成纯PTFE滤料的工业化生产，用聚四氟乙烯长纤维编织基布、用聚四氟乙烯短纤维敷在基布表面经加工制成针刺毡，其成分是100％聚四氟乙稀；克重8009／m2；耐温260。C；纵向断裂强力600N／5cm；纬向断裂强力600N／5cm；过滤效果99．9％。根据需要还可在PTFE针刺毡的表面覆聚四氟乙烯薄膜。
PTFE与目前用的PPS、P84j(H比，强度指标相当，但其耐温性、耐腐蚀眭和水解陛则好于PPS与玻纤；长期的过滤效果也好于PPS、P84与玻纤。从经济性方面看，目前纯PTFE过滤材料的价格比PPS要高出3倍以上，比玻纤还要高一些。但考虑到滤料的使用寿命及更换滤袋的劳动成本、工作人员的劳动强度等综合指标，使用纯 PTFE滤料的价格综合指标比现有的PPS、P84和玻纤滤料高出并不多，仍是多数企业可以接受的。而且由于我国的劳动力成本在不断提高，因此纯PTFE滤料的使用即使从经济角度看，也越来越有竞争力。
5 PTFE滤料的应用前景
PTFE过滤材料可以使用全聚四氟乙烯制品，也可以使用混合聚四氟乙烯制品。混合聚四氟乙烯过滤材料是以聚四氟乙烯长纤维作基布，用聚四氟乙烯短纤维、玻纤和PPS短纤维混合针刺于基布上制成的过滤毡。混合聚四氟乙烯过滤材料的价格与技术性能都介于纯聚四氟乙烯过滤材料与上述其他组分相应的过滤材料之间。
根据发达国家已有的发展经验。随着我国综合国力的不断提高和更加严格的环保要求；聚四氟乙烯的优势越来越为社会所认同，聚四氟乙烯的应用必将越来越广泛。
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