PPS針刺濾料及其在焚燒爐尾氣處理中的應(yīng)用
一、PPS針刺濾料
PPS纖維是聚對苯硫醚纖維(poly-p-phenylenesul-fide fiber)的簡稱，鏈節(jié)結(jié)構(gòu)式為：
系以硫化納和二氯苯為單體，在N-甲基吡咯烷酮極性有機溶劑或熔融堿金屬羧酸鹽（如醋酸鈉）中縮聚成聚對苯硫醚樹脂。在N-甲基吡咯烷酮中縮聚所得的樹脂須經(jīng)交聯(lián)化處理后才能成纖維，而在堿金屬羧酸鹽中縮聚可直接制得適合于紡絲的高分子量樹脂，再經(jīng)熔紡法制成纖維。純PPS短纖維和單絲長絲均呈米黃色。短纖維的纖度為3.3dtex，單纖強度2.6cN/dtex～3.1cN/dtex，斷裂伸長25%～35%時，初始模量為26.5cN/dtex～35.3cN/dtex，有良好的彈性回復(fù)率。據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)其伸長分別為2%、5%、10%時，對應(yīng)的彈性恢復(fù)率為100%、96%和86%。PPS長絲的單強和初始模量亦高于短纖維，分別是3.5cN/dtex和39.7cN/dtex～48.6cN/dtex。PPS纖維問世后，特別引起人們注意的不僅是上述常規(guī)物理機械性能，而是其優(yōu)良的耐酸堿腐蝕性（僅次于聚四氟乙烯纖維）、熱穩(wěn)定性（熔點為285℃，常用溫度190℃，瞬時使用溫度200℃）和阻燃性(LOI值為34，在正常大氣條件下不助燃）。1973年美國的菲利浦石油公司和纖維公司首先實現(xiàn)了PPS纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。2001年，American Fibers & Yarns公司將該纖維生產(chǎn)技術(shù)專利全部轉(zhuǎn)讓給日本東麗公司。商品牌號亦由《RYTON》改為《TORCON》。目前年產(chǎn)量約1500噸（其中長絲近10噸）。PPS針刺濾料對帶有化學(xué)腐蝕性的煙氣粉塵進行過濾特別適合，因為它有極良好的抗化學(xué)腐蝕性能，從而有效地延長了濾料使用壽命。
目前，在世界范圍內(nèi)，PPS針刺濾料已同P-84、PTFE和玻纖等成為電廠燃煤鍋爐和城市垃圾焚燒爐尾氣處理過程中首選的過濾材料。
我國目前還不能生產(chǎn)PPS，但國內(nèi)已有公司從日本東麗公司進口短纖維，開始了對PPS針刺濾料的研制、開發(fā)，現(xiàn)已應(yīng)用于袋式除塵器，最長使用時間已超過24個月，最高連續(xù)使用溫度190℃，最低為140℃，效果良好。
二、PPS針刺濾料理化性能
2002年10月東北大學(xué)濾料檢驗中心對某公司引進的PPS短纖維研制的PPS針刺濾料進行了常規(guī)物理機械性能測試，結(jié)果如表1所示。
表1 PPS濾料物理機械性能實測結(jié)果
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從表1可知，PPS濾料經(jīng)、緯向抗拉強度分別達到810N和1052.6N，均超過了合纖針刺濾袋國家標準（緯向≥1000N，經(jīng)向≥800N要求。
PPS針刺濾料耐酸堿腐蝕性試驗結(jié)果見表2、表3。
表2耐酸性試驗結(jié)果
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注：在室溫下，60% H2SO4溶液中浸漬。
表3耐堿性試驗結(jié)果
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注：在室溫下，40％NaOH溶液中浸演。
從表2，表3可知，PPS針刺濾料具有良好的耐酸堿腐蝕性能。
PPS、DOLAN-T、芳砜綸、NOMEX、P-84和PTFE的耐溫性能、阻燃性、耐酸堿性及價格作比較，結(jié)果見表4。
表4 PPS與其他纖維比較
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從表4中，我們可知PTFE和P-84的耐溫、耐酸堿腐蝕性和阻燃性均十分理想，但它們單價相當(dāng)昂貴，分別是PPS的4倍與3倍，因此在袋式除塵器中很少采用。
在性能上PPS同NOMEX、芳砜綸、DOLAN-T比較時，除耐溫性稍低于芳砜綸、NOMEX外，其耐酸堿腐蝕性、阻燃性均優(yōu)于它們，而其單價接近芳砜綸而低于NOMEX，所以PPS濾料在城市垃圾焚燒爐和燃煤鍋爐尾氣處理中越來越受到各方重視并被大量推廣應(yīng)用。
三、PPS針刺濾料在垃圾焚燒爐尾氣處理中的應(yīng)用
紹興城東熱電廠的一臺垃圾-煤混燒流化床鍋爐，與原有汽輪發(fā)電機組配套用于發(fā)電供熱綜合利用，初期規(guī)模為日處理垃圾量400噸，其基本工藝和設(shè)計介紹如下。
1.基本工藝
為了同時除去垃圾焚燒爐燃燒過程中產(chǎn)生的氣態(tài)和固態(tài)污染物，采用綜合治理技術(shù)進行處理，原理是采用吸收劑Ca(OH)2將氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化為固態(tài)，然后再經(jīng)袋式除塵器過濾去除，實現(xiàn)尾氣凈化排放（見圖）。
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垃圾焚燒煙氣處理流程圖
作為吸收劑投入的Ca(OH)2與從除塵器濾下的大量的循環(huán)灰相混合進入增濕器，并以流化風(fēng)力動力借助煙道負壓的引力導(dǎo)入煙道式反應(yīng)器。大量的脫硫循環(huán)灰進入反應(yīng)器后，反應(yīng)器中Ca(OH)2的濃度很高，有效鈣酸比很大，且加水消化制得的新鮮Ca(OH)2具有很高的活性，因此能確保較高的脫硫效率。該方法省去了噴霧干燥法復(fù)雜的制漿系統(tǒng)，同時循環(huán)灰又有極好的流動性，克服了普通半干法反應(yīng)器中可能出現(xiàn)的粘壁問題。
針對本系統(tǒng)中脫硫煙氣濕度大，粉塵濃度高，粘附性強的特點，我們開發(fā)制造的新型布袋除塵器對煙氣進風(fēng)方式作了精心改進設(shè)計，使灰斗成了一個有效的粉塵沉降空間，起到了預(yù)除塵的作用，清灰采用低壓長袋脈沖噴吹，噴吹孔的孔徑視其與氣泡距離的遠近作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證處于不同位置的布袋都受到盡可能均勻的清灰壓力。同時采用了離線清灰技術(shù)，有效地避免了粉塵的二次吸附問題。根據(jù)本工程的煙氣溫度及煙氣成份，濾布材質(zhì)選用了聚苯硫醚纖維(PPS)。
需要指出的是在本系統(tǒng)中，布袋除塵器不僅僅作為一個專用除塵設(shè)備，而且吸附在濾袋上的粉餅層還可與煙氣中的HCl、SO2進一步發(fā)生反應(yīng)，從而提高有害氣體的去除率，減少石灰的消耗量。
2.除塵器設(shè)計運行參數(shù)（見表5)
表5除塵器運行參數(shù)
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3.運行結(jié)果
紹興城東熱電廠垃圾焚燒爐煙氣排放情況，經(jīng)浙江省環(huán)境監(jiān)測中心站進行了多次測定（其中二惡英的排放濃度分別由中科院水生生物二惡英檢測實驗室與德國NPU實驗測試中心測定），測定結(jié)果如表6所示。煙氣的各種排放污染物均符合GB18485-2001《生活垃圾焚燒污染控制標準》。
在濾袋使用一年半后又采取了6個試樣作了強度分析。結(jié)果表明，全部試樣的經(jīng)緯向的抗拉強度都保持在800N以上，表明PPS針刺濾料完全適合本系統(tǒng)的工況條件。
表6污染物排放濃度測試結(jié)果
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四、結(jié)語
1.PPS針刺濾料的技術(shù)性能（特別是經(jīng)、緯向抗拉強度）均達到國家標準要求，并已形成了PPS針刺濾料普通型、超細梯度型，PTFE覆膜型和PTFE乳液浸漬型等多品種系列，完全可滿足客戶的實際需要。
2.經(jīng)多個單位應(yīng)用證明，PPS針刺濾料在垃圾焚燒爐、電廠燃煤爐煙氣凈化處理過程中，其排放濃度完全達到國家相關(guān)標準，最長使用壽命已超過24個月，在國內(nèi)同行中處于領(lǐng)先水平。
3.紹興城東熱電廠垃圾焚燒爐應(yīng)用實例進一步證明，采用PPS針刺濾料的袋式除塵器和綜合治理技術(shù)對煙氣進行處理，可以克服煙氣濕度大，粉塵濃度高，粉塵粘附強的難點，取得了滿意的效果。
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