耐高温除尘滤料除尘效率高,在工业除尘中的应用十分广泛。综述了6种有机耐高温纤维滤料和4种无机耐高温滤料的性能,介绍了各种纤维滤料的优缺点及其应用领域。
近年来国家对大气污染的防治力度不断加大，2015年实施的《大气污染防治法》要求部分地区、新建企业实现超低排放，颗粒物排放浓度由原来的30-50mg/m3降低到5-10mg/m3。袋式除尘器对粉尘尤其是超细颗粒粉尘具有很好的捕集能力，正逐步取代电式除尘，其市场份额逐年增加，被广泛应用于燃煤发电、钢铁、水泥、化工等行业。而除尘滤料正是袋式除尘器的核心，其性能直接决定了袋式除尘器的除尘效果。由于袋式除尘的应用环境大多处于高温烟气的环境中，因此对耐高温滤料的研究引起了业界的广泛关注。
根据烟气的温度范围，纺织滤料领域将滤料分为中低温滤料(90-140℃)，中高温滤料(140-200℃)，高温滤料(200-300℃)及特高温滤料(300℃以上)4大类;而在工业上将260℃以上的气固直接分离滤料称为高温除尘滤料。本文对各种耐中、高温以上的除尘滤料进行了综述，分析了各种耐高温有机及无机纤维滤料的性能和特点，为开发新型耐高温滤料提供一定帮助。
1 耐高温有机纤维滤料
耐高温有机纤维具有纤维强度高、耐腐蚀性能好，柔韧性能和可纺性优良的特点，被广泛应用于除尘滤料中。目前用于工业除尘滤料的耐高温纤维主要有聚苯硫醚(PPS)纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维、聚酰亚胺(PI)纤维、间位芳纶(PMIA)纤维、芳砜纶和预氧化纤维等。
1.1 聚苯硫醚滤料
聚苯硫醚(PPS)纤维的分子链主要由硫和苯环交替连接，是一种线性的高分子聚合物。纤维的结晶度高，具有较好的耐高温特性和优异的耐酸、碱腐蚀特性。PPS纤维滤料具有很好的抗水解性能，常用于高湿的烟气中，综合性能优异。PPS滤料的*大缺点是耐氧化性差，在NO2、NO和臭氧的环境下PPS滤料会加速老化，其使用寿命下降明显，建议在含氧量小于14%的烟气环境中使用。PPS滤料的连续使用温度为190℃，瞬间使用温度为210℃。目前广泛应用于燃煤电厂、垃圾焚烧炉、医院焚烧炉等高温烟气过滤。
1.2 聚四氟乙烯滤料
聚四氟乙烯(PTFE)纤维是全氟化的直链高聚物，由四氟乙烯单体聚合制得，被称为“塑料之王”。聚四氟乙烯纤维具有优异的耐化学腐蚀性能，对常见的酸、碱和有机溶剂均具有很好的抵抗能力，即使浸泡在浓H2SO4、浓HNO3中仍能保持其机械性能。聚四氟乙烯纤维滤料是目前耐温性和耐化学性能*好的一种有机滤料，在高温和腐蚀性气体中的使用寿命长;其连续工作温度为260℃，瞬间耐温可达300℃。同时聚四氟乙烯纤维的摩擦系数低，滤料的清灰性能优异。采用聚四氟乙烯纤维微孔型膜材与普通针刺毡基料进行复合，可以制成PTFE覆膜滤料。该滤料具有过滤精度高，清灰性能优异的特点。聚酰亚胺滤料的优异性能使其在高温、高腐蚀性和含油含水等特殊烟气过滤中应用广泛，成为垃圾焚烧高温烟气过滤领域中理想的过滤材料。
1.3 聚酰亚胺滤料
聚酰亚胺(PI)纤维主链含有酰亚胺基团，具有高模量、高强度和耐高温的特点。PI纤维独特的三叶瓣状纤维截面使其具有较高的比表面积，提高了捕尘效果。其滤料长期使用温度为230℃，瞬间使用温度达到260℃，耐温性能优异。PI滤料的耐酸性能很好，耐碱性能一般，抗氧化性能很好优于PPS滤料。PI滤料的*大缺点是抗水解性能差。PI滤料主要应用于低含硫量的炉窑中，如水泥生产线窑尾的烟气除尘中。
1.4 间位芳纶滤料
间位芳纶纤维即芳纶1313纤维(间苯二甲酰间苯二胺，PMIA)，其分子链主链由苯环酰胺键组成，具有良好的热稳定性、化学稳定性和阻燃性。PMIA 纤维的极限氧指数为28% ～32%，属于难燃纤维。
PMIA滤料的长期使用温度为200℃，瞬间耐温达到240℃，耐温性能优于PPS滤料。间位芳纶滤料的力学性能、耐碱性良好，优于芳砜纶纤维。间位芳纶滤料广泛应用于燃煤电厂、钢铁行业及沥青搅拌等高温烟气除尘领域。
1.5 芳砜纶滤料
芳砜纶学名为聚砜酰胺纤维(PSA)，属于芳香族聚酰胺纤维，是由我国开发的一种耐高温合成纤维。PSA纤维的玻璃化转变温度为257℃，可在250℃的条件下长期使用。其阻燃性优异，极限氧指数达到30%[18]。PSA 滤料的耐酸性能、抗氧化性能良好，主要应用于水泥生产线的窑头和窑尾，以及钢铁行业的高温烟气除尘。
1.6 PAN预氧化纤维滤料
聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维是由PAN 长丝在180-300℃的高温下，经空气氧化获得的。预氧化纤维具有优良的热稳定性，其极限氧指数达到45%，是一种不燃纤维。预氧化纤维耐酸碱腐蚀性能良好，但预氧化纤维的卷曲少、脆性大、可纺性差;可以与其他的耐高温纤维进行混合成网，制备针刺毡。同时采用耐高温的纤维基布来进行增强，可提高滤料的力学性能。预氧化丝滤料可应用于PPS滤料无法使用的高温烟气除尘中。
2 耐高温无机纤维滤料
相对于有机纤维来说，无机纤维在耐温方面具有明显的优势，可以突破有机纤维的使用温度极限，而且价格上具有明显的优势。在滤料行业中常用的无机纤维材料主要有玻璃纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维和金属纤维。
2.1 玻璃纤维滤料
玻璃纤维的主要成分为二氧化硅，氧化钙、氧化铝及其他的金属氧化物。玻璃纤维的强度高，除氢氟酸外，耐酸、碱腐蚀性较好。玻纤滤料具有极好的耐温性能，能够在高达280℃的环境下长期使用，尺寸稳定性好。其中高硅氧玻纤滤料的连续工作温度可达900℃。玻纤滤料的缺点是脆性大、不耐折，且耐磨性差;因此玻纤滤料不宜采用脉冲或机械振动的清灰方式。
2.2 玄武岩纤维滤料
玄武岩纤维是由玄武岩矿石在1 500℃温度下熔融拉丝而成的矿物纤维。玄武岩纤维的断裂强度高，耐酸碱，耐水、耐氧化性好，为不燃纤维。玄武岩纤维滤料具有很好的耐温性能，工作温度达300℃，极限温度达到860℃。同玻纤类似其滤料的耐折性差，不能采用脉冲或振荡的清灰方式。玄武岩纤维滤料主要用于钢铁、化工等工业烟气除尘。
2.3 陶瓷滤料
陶瓷纤维的种类较多，有石英纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等。陶瓷纤维的耐高温性能优异且热稳定性好，如3M 公司生产的ABS纤维滤料可以在760℃条件下连续地工作;而且陶瓷滤料的化学稳定性优异。陶瓷滤料有纤维毡和烧结多孔陶瓷膜两种，其中纤维毡的抗震性能好，不易破损，但是过滤精度比较低。烧结陶瓷膜的过滤精度比较高，但其延展性和抗热震性能较差。陶瓷滤料主要应用于炉窑工业等高温作业场所。
2.4 金属纤维滤料
用于滤料的金属纤维主要有304、316、310S不锈钢、铜基合金、铁铬铝(FeCrAl)、GH30高镍合金和GH4高温合金等，通常采用烧结工艺或针刺工艺制备各种金属纤维烧结毡、针刺毡。金属纤维滤材的耐温性能优异，可在600℃高温下连续工作。滤料的机械强度高、耐腐蚀性能好，可采用脉冲清灰，加工性和抗热震性优于陶瓷纤维滤料。金属滤料广泛应用于煤气化工艺中的高
耐高温除尘滤料在工业生产中的应用范围广泛，对节能减排和大气治理意义重大。有机纤维柔韧性好，其滤料的可加工性能好，过滤精度高，适用性广;无机纤维滤料的价格较低，使用温度高，可以用在有机纤维滤料无法满足的高温工况环境下。但无机纤维滤料的过滤精度和产品的耐用性方面不如有机纤维滤料。因此可以采用复合工艺，结合各种纤维的优势，取长补短，将有机纤维与无机纤维进行复合，开发出综合性能优异的新型耐高温复合纤维滤料，为我国高温烟气净化提供有力保障
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