陶瓷纤维用于高温烟气过滤的可行性分析

我国陶瓷纤维已处于持续调整发展的阶段陶瓷纤维的生产工艺与设备尤其是干法针刺毯的生产工艺与设备具有世界先进水平。金江等通过将陶瓷纤维层和硅酸钙互相黏附在一起构成一种耐高温陶瓷纤维气体过滤材料其可耐200℃~1200℃的高温,手持烟气分析仪过滤阻力低分离效率高且容易再生可以广泛应用于高温烟气、干法除尘等除尘过滤领域。李超发明了一种具有倒锥形非织造布本体、圆形圈、第一半圆形加强筋和第二半圆形加强筋的陶瓷纤维原料非织造布过滤结构结构简单、过滤效率高、耐高温、耐高压、耐腐蚀且可反复冲洗使用拥有使用寿命长、生产成本低、适用范围广、易推广等优点。


陶瓷纤维是一种集传统绝热材料、耐火材料优良性能于一体的纤维状轻质耐火材料是继碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维之后应用较为广泛的无机耐高温烟气过滤材料。陶瓷纤维按微观结构形态可以分为玻璃态纤维和结晶质纤维;按其化学组成可分为非氧化物和氧化物陶瓷纤维二大类;按使用温度可以分为低档陶瓷纤维(使用温度为800℃~1100℃)、中档陶瓷纤维(使用温度为1200℃~1300℃)、高档陶瓷纤维(使用温度1300℃~1500℃);按照材料的形态可以分为散状陶瓷纤维、定形陶瓷纤维、不定形陶瓷纤维、混配(纺)陶瓷纤维控]。不论以哪种方式对陶瓷纤维分类陶瓷纤维的本质还是不变的化学组成是相同的即陶瓷纤维的主要成分是碳化硅、氧化铝或多铝硅酸盐。

陶瓷纤维的使用温度范围是800℃~1500℃。在高温烟气过滤行业参照热能动力工程的划分标准可将待过滤的烟气划分为常温烟气(<120℃)、常高温烟气(<250℃)、亚高温烟气(250℃~450℃)、超高温烟气(<800℃)一般工厂及行业烟气温度范围在250℃~280℃。

陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料具有质轻、热稳定性好、耐高温、比热容小、耐机械振动等优良特性并且陶瓷纤维可以通过双面针刺的工艺制作陶瓷纤维针刺毡其在高温和低温环境中被广泛使用。因此陶瓷纤维可以在高温烟气过滤中作为滤料使用。


陶瓷纤维的特性


  •  陶瓷纤维的物理性质。陶瓷纤维的主要化学组成成分为氧化铝因此陶瓷纤维在一定程度上表现出氧化铝的特性即难溶于水的白色固体无臭、无味易吸潮而不潮解(灼烧过的不吸湿)。因其又含有部分碳化硅这样既增强了陶瓷纤维的硬度也增强了该纤维的熔沸点所以在较高的温度下也不发生形变。与传统轻质耐火材料相比陶瓷纤维具有气孑L率高、气孔孔径和比表面积大等优点一般陶瓷纤维气孑L率大于90%。
  •  陶瓷纤维的化学性质。陶瓷纤维含碱量极低几乎不和冷、热水作用除氰氟酸、磷酸和强酸外其他酸碱对它的侵蚀作用很小在氧化气氛下非常稳定。在使用过程中无毒、无害不会有二次污染对环境无不良影响。
  •  陶瓷纤维的其它性质。陶瓷纤维除了作为高温烟气过滤材料应用在过滤方面因其独特的多孔状纤维结构还可应用于很多领域。陶瓷纤维的其它性质常表现为:多孑L状结构导热系数很低。常用于作为保温隔热材料如石油化工设备、容器、管道和航空航天等的隔热保温材料;不燃或者有自熄性。常用作防火材料,如高档写字楼中的档案库、金库、保险柜等重要场所的绝热、防火隔层消防自动防火帘等;绝缘性。陶瓷纤维的化学组成物质为共价键化合物无导电性常用来做绝缘材料如电线杆上固定电线的瓷瓶等。陶瓷纤维除了以上特性外还有隔音、防辐射等特性。




用于高温过滤烟气过滤材料的无机纤维除了玄武岩纤维以外还有多种高性能纤维例如碳纤维、玻璃纤维和石棉纤维等。它们具有无机纤维的部分或全部的特性如耐高温性、阻燃性、强度大、模量高、化学性质稳定、吸声隔音、透电波、抗震和介点绝缘等。这些纤维虽然具有多种优异的性能但也具有一定的缺陷。例如碳纤维表面化学性呈惰性、表面能低、表面光滑在使用过程中易引发静电等;玄武岩纤维密度较大在梳理成网时易出现脱落现象且表面光滑、脆性大等;玻璃纤维硬度过高、卷曲度小、耐磨性能差;石棉纤维在使用过程中会产生致癌物质环保性很差等。

陶瓷纤维作为理想的高温烟气过滤材料其主要优点主要表现为:过滤方面:具有较高的除尘效率可达99%以上;具有较高的强度和耐热性;具有良好的耐高温气体腐蚀和化学腐蚀。制作工艺方面:具有加工容易、施工方便等特点并且原料来源较为广泛。环保方面:在使用过程中不会产生二次污染不会产生有毒有害气体对环境无任何影响。经济方面:具有良好的再生性能使用寿命长原料廉价易得成品加工流程短等。陶瓷纤维作为高温滤料在使用过程中清灰也比较容易因此具有良好的经济特性。

陶瓷纤维虽然有很多优良的特性但其最主要的缺点是不耐磨、不耐碰撞不能抵抗高速气流的冲刷不能抵抗熔渣的侵蚀。因此在使用过程中常通过径复合、预应力法和相转变法来提高陶瓷的韧性实际生产中一般是通过降低陶瓷纤维脆性的方法实现。


与其它传统高温烟气滤料相比较,陶瓷纤维滤料具有高效低阻、使用寿命长、清灰容易和后期维护简单等优势近二十年高温气体除尘过滤材料的研究取得了重大进展一批先进过滤材料得以开发尤其是陶瓷纤维复合增强材料的开发使得陶瓷过滤材料的韧性得到很大提高。开发和研制更加高效的高温烟气陶瓷纤维过滤装置对环境保护和社会发展具有重要意义。

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