摘要:本文介紹了國產(chǎn)化產(chǎn)品大宮聚四氟乙烯薄膜的特點及其PTFE覆膜濾袋在水泥工業(yè)高溫袋式除塵設(shè)備中的應(yīng)用情況。與國外同類著名品牌的相比，大宮聚四氟乙烯薄膜微觀結(jié)構(gòu)均勻、超細粉塵過濾效果好、性價比高，可以在水泥等多種行業(yè)中發(fā)揮重要作用。
一、概述
近年來，隨著新型干法水泥生產(chǎn)的快速發(fā)展和國家對環(huán)保要求的不斷提高，在許多場合的廢氣除塵袋式除塵器正在逐步替代電收塵器。水泥工業(yè)正是如此，大型高溫袋收塵器已經(jīng)越來越多的用于現(xiàn)代干法水泥工業(yè)中。
在現(xiàn)階段淘汰落后產(chǎn)能政策的實施以及煤電等成本上漲都使得水泥行業(yè)面臨著巨大壓力。同比國際先進生產(chǎn)企業(yè)，我國水泥行業(yè)單位產(chǎn)量綜合能耗比高很多。其中不合理濾料的使用也是造成能耗增加的原因之一。
二十世紀九十年代末初，隨著新型濾料——聚四氟乙烯（Poly-Tetra Fluoroethylene- PTFE）覆膜濾料的出現(xiàn)，在我國市場上，一些國外知名品牌產(chǎn)品開始在水泥行業(yè)得到使用，但其價格昂貴，在水泥這種低附加值高能耗行業(yè)里推廣使用確實是遙不可及。因此，為滿足國務(wù)院（2006）年初提出的能耗降低4%、粉塵排放小于30mg/Nm3的指標，大宮公司以國產(chǎn)化為目標，自行研發(fā)出一種性能價格均優(yōu)的新型PTFE覆膜濾料—DAGONG-TEX?，來滿足中國市場對PTFE覆膜濾料價廉物美的要求。從微觀結(jié)構(gòu)、過濾性能、使用周期等均在水泥企業(yè)得到實際應(yīng)用和考驗，證明了該濾料與國外同類產(chǎn)品相比，具有相當?shù)膬?yōu)越性。同時在海外市場也得到大量成功的應(yīng)用。
二、過濾的工作原理
袋式除塵器是一種高效除塵設(shè)備，它除塵的機理主要是攔截和過濾。由于它不像電收塵器對粉塵的粒徑、比電阻等理化特性敏感，且對2u以下微塵其收塵效果要成倍優(yōu)于電收塵器。當除塵效率超過99.5%以后，電收塵器的電暈功率急劇增加，如果電除塵器效率在99.8%以下，其能耗低于常規(guī)袋除塵器；反之，除塵效率超過99.8%時，其能耗就高于常規(guī)袋除塵器。
事實上，按照新標準，除塵效率往往必須達到99.9%以上，導(dǎo)致電收塵器的能耗及初投資急劇增加，從而使電除塵器對袋除塵器的傳統(tǒng)優(yōu)勢完全喪失。
而袋式除塵器的核心部件—濾料，其性能的好壞將直接影響設(shè)備的能耗。
下面先介紹濾料兩大分類，普通濾料和覆膜濾料在過濾原理上的區(qū)別。
普通濾料即傳統(tǒng)的針刺氈、編織濾料等。其工作原理是所謂的“深層過濾”技術(shù)（圖1a），即通過濾料纖維的捕集，先在濾料表面形成“一次粉塵層”（即粉餅），再通過這層粉餅來過濾后續(xù)的粉塵。在使用初期，由于濾料本身的空隙較大，部分粉塵會穿過濾料排放出去。只有當粉餅形成后，過濾過程才真正開始。繼續(xù)使用后，濾料表面的粉塵會逐漸滲入到濾料中，導(dǎo)致濾料孔隙堵塞，使設(shè)備運行阻力不斷增加，直至必須更換濾料為止。
覆膜濾料是在普通濾料表面復(fù)合一層聚四氟乙烯（PTFE）薄膜而行成的一種新型濾料。這層薄膜相當于起到了“一次粉塵層”的作用，物料交換是在膜表面進行的，使用之初就能進行有效的過濾。薄膜特有的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使粉塵無法穿過，無孔隙堵塞之虞。這種過濾方式稱為“表面過濾”（圖1b）。覆膜濾料不僅可實現(xiàn)近于零排放，同時由于薄膜不粘性、摩擦系數(shù)小，故粉餅會自動脫落，確保了設(shè)備阻力長期穩(wěn)定，因此充分發(fā)揮了袋式除塵器優(yōu)越性，是理想的過濾材料。
兩種濾料的不同過濾方式如圖1所示：
(a) 普通濾料的深層過濾
(b) 覆膜濾料的表面過濾
圖1：普通濾料和覆膜濾料的不同過濾原理（清吹階段）示意圖
普通濾料具有價格低廉的優(yōu)勢，但運行后阻力較大、能耗高，難以長期實現(xiàn)低于30 mg/Nm3的排放指標要求。相比之下，覆膜濾料價格偏高，但排放含塵濃度可達30 mg/Nm3甚至10 mg/Nm3以下，設(shè)備是在低壓下運行能耗極大的降低，壽命長達3年以上。以實際200,000m3/h水泥磨集塵器按運行阻力降低500Pa計算，其每天節(jié)電842.4度，已0.5元/度電費計算可節(jié)省約420元錢。按每年正常運轉(zhuǎn)255天計算，每年可節(jié)省電費約10.7萬元。按三年的正常使用考慮，其性價比更優(yōu)于普通濾料。
三、DAGONG-TEX?膜
DAGONG-TEX?膜是以PTFE樹脂為原料，經(jīng)特殊的工藝制成，是一層具有不粘性、光滑和多微孔薄膜，微孔數(shù)量可達1×109/cm2，可以覆合在傳統(tǒng)的針刺氈和編織濾料表面，具有以下特點：
● 優(yōu)異的過濾效率（99.99%以上）；
● 卓越的塵餅剝離性能；
● 光滑表面使糊袋現(xiàn)象大大減少；
● 過濾風速高，能耗低；
● 可捕集粒徑1 mm以下的超細粉塵；
● 開孔率：85～93% ；
● 孔徑分布均勻，控制在0.05～3mm的范圍內(nèi)（可根據(jù)實際粉塵的顆粒大小，提供孔徑合適的膜材料，以達到最佳的效果）
● 溫度適用范圍：—180～260℃
● 耐化學腐蝕性（除熔融堿金屬、元素氟氣體有輕微腐蝕以外）
DAGONG-TEX?膜的優(yōu)良性能與其均勻的微孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如圖2所示。
因此可從以下幾方面對PTFE薄膜進行評定，其中包括PTFE膜纖維結(jié)構(gòu)的均勻性及PTFE膜的開孔率和PTFE膜纖維結(jié)構(gòu)的剛性及PTFE膜的彈性。
四、節(jié)能、減排與設(shè)備及濾料的關(guān)系
袋式收塵設(shè)備是利用過濾原理,將氣體中的固體顆粒進行分離,主要用于收塵、氣體凈化和粉料回收。其特點是：過濾效率高，在試驗室高達99.9999%，在實際工程應(yīng)用中，可達99.999%以上。經(jīng)過覆膜濾料過濾后，粉塵濃度可降到10mg/m3以下，甚至達到1mg/m3；同時袋式收塵器的分級效率高，對PM10、PM5、 PM2.5等微細顆粒物也有很高的捕集效率。這是袋式收塵器技術(shù)原理所決定的，這個原理就是過濾式收塵器的機理，再小的顆粒物都會被捕集下來。是屬于干式氣體凈化，沒有水污染；可以處理高濃度（1000g/m3以上）含塵氣體凈化或用于物料回收。因而廣泛用于鋼鐵、水泥、電力、有色金屬冶煉、垃圾焚燒、鐵合金、化工、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。
使用袋式除塵器，必定用風機給氣體施加動能，將粉塵以氣體的形式使其強行通過濾料進行過濾，然后把過濾后的清潔氣體排入大氣。氣體的動能來自于風機電機，當人為的降低了氣體的動能則動力源的動力消耗也隨之大幅下降，而達到節(jié)約能源的目的。在除塵系統(tǒng)中，氣體的動能取決于風機的全壓；而風機全壓的大小又完全取決于除塵系統(tǒng)的總阻力；而在袋除塵器中濾袋部分的阻力大約占總阻力的70%以上。我們可以看出濾料的性能決定了設(shè)備的阻力，設(shè)備的阻力改變了設(shè)備的能耗。從下表列出的數(shù)據(jù)可以看到阻力與能耗的關(guān)系：
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