Derzeit ist die industrielle Umweltverschmutzung die größte PM2,5-Quelle in China, wobei die Zementherstellung, Kohlekraftwerke und die Stahlmetallurgie die drei Hauptverursacher unter den industriellen Umweltverschmutzungsquellen sind. Daher darf die industrielle Filterung beim Management von PM2,5 nicht außer Acht gelassen werden.

Quellen von PM2,5

( Quelle: IPE )

Allerdings ist die industrielle Filterung keine leichte Aufgabe, da Industrieabgase heiß sind und oft saure und alkalische Gase enthalten, was hohe Anforderungen an die Technologie und die Materialien der industriellen Filterung stellt. Derzeit gibt es zwei gängige Technologien zur industriellen Staubentfernung, nämlich Elektrofilter und Beutelfilter. Basierend auf diesen beiden wird ein elektrischer Beutel-Verbundabscheider abgeleitet.

Vergleich der wirtschaftlichen Leistung von drei Staubabscheidertechnologien

Beutelfilter – die gängige Technologie zur industriellen Staubbekämpfung: Derzeit hat die Elektrofiltertechnologie in China das Stadium der ausgereiften Anwendung erreicht, die Beutelfiltertechnologie befindet sich in einer Phase rasanter Entwicklung. Da sich jedoch die nationalen Anforderungen zur Kontrolle der industriellen Rauchgasbelastung immer weiter verbessern , kann die Elektrofiltertechnologie allein die Anforderungen nicht vollständig erfüllen. Der Einsatz von Beutelfiltertechnologie und elektrostatischen Beutel-Verbundstaubabscheidern als Ersatz für die Elektrofiltertechnologie ist zum Mainstream geworden.

Mechanismus von Beutelfiltern : Zur Herstellung von Filterbeuteln werden spezielle Fasern verwendet , und das staubige Gas wird in die Beutel eingespritzt, wo der Staub gefiltert und aufgefangen wird. Die Filterwirkung hängt von der Qualität der Filterbeutel ab.

Struktur des Beutelfilters

(Quelle: Hitachi Plant Construction, Ltd. 56 )

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Hochtemperatur-Filtermaterial – Das Kernmaterial von Beutelfiltern

Die Filterwirkung von Beutelfiltern wird durch Filtermaterialien erreicht. Durch die Ausstattung verschiedener Arten von Filterbeuteln mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie z. B. Beständigkeit gegen normale Temperaturen (<130℃), Beständigkeit gegen hohe Temperaturen (>130℃), Korrosionsbeständigkeit, Wasser- und Ölabweisung sowie Feuer- und Explosionsbeständigkeit, können unterschiedliche Filtereffekte erzielt werden Prävention und lange Lebensdauer (2-4 Jahre). Die Veränderungen und Innovationen in der Schlauchfiltertechnik stehen in engem Zusammenhang mit der Transformation von Filtermaterialien.

Derzeit werden im In- und Ausland vor allem PPS (Polyphenylensulfid), Nomex (aromatisches Polyamid), P84 (Polyimid), PTFE (Polytetrafluorethylen), Glasfasern und PSA (Polyphenylensulfon)-Fasern für die Rauchgasbehandlung verwendet . In praktischen Anwendungen werden häufig mehrere Fasern in Kombination verwendet. Zu den Produktionsverfahren gehören Nadelstanzen, Oberflächenbeschichtung, Emulsionsimprägnierung usw., mit denen Oberflächenfiltrations- und Gradientenfiltrationseffekte erzielt werden können. Dadurch wird nicht nur die Staubsammeleffizienz verbessert, sondern auch der Druckverlust verringert, die Staubreinigung erleichtert und der Energieverbrauch gesenkt.

Einführung in die wichtigsten Hochtemperatur-Filtermedien

1. Polyphenylensulfid ( PPS ) – Das am häufigsten verwendete Hochtemperatur-Filtermaterial

Polyphenylensulfidfaser mit stabilen chemischen Eigenschaften, einem hohen Schmelzpunkt (285 °C) und ausgezeichneter Hitzebeständigkeit. Es weist außerdem eine hervorragende Flammhemmung, Chemikalienbeständigkeit und Stabilität auf. Es wird hauptsächlich in Impulsbeutelfiltern für kommunale Müllverbrennungsanlagen, Versorgungskessel, Kohlekessel, Krankenhausverbrennungsanlagen und Kraft-Wärme-Kopplungskessel verwendet. PPS ist das am weitesten verbreitete Hochtemperatur-Filtermaterial.

PPS-Faser und PPS-Filterbeutel

Aus globaler Sicht wurde PPS im Jahr 2012 hauptsächlich im Automobilbereich eingesetzt, wobei 33 % in Japan und 50 % in Europa verbraucht wurden. In China konzentriert sich die Verbrauchsstruktur mit einem Anteil von etwa 30 % vor allem auf die Umweltschutzindustrie (Filtertüten), gefolgt von Automobilkomponenten und der Elektronik-/Elektroindustrie.

2. Polyimidfaser ( P84 ) – Das Staubentfernungsmaterial mit der höchsten Temperaturbeständigkeit

Polyimidfasern, auch aromatische Polyimidfasern genannt, sind Hochleistungsfasern, die durch Polymerisation von Pyromellithsäuredianhydrid und aromatischem Diamin zur Bildung eines Polyamidsäure-Präpolymers und anschließendes Lösungsspinnen gewonnen werden.

Polyimidfasern, ursprünglich von der Lenzing AG in Österreich entwickelt, sind im Handel unter der Bezeichnung „P84“ bekannt. Dieses Monopolprodukt ist heute im Besitz von Evonik Industries in Deutschland und wird hauptsächlich in Entstaubungsbeuteln verwendet, was ihm den Spitznamen „Goldene Seide“ einbringt.

P84-Faser -P84-Filterbeutel

Polyimidfasern verfügen über hervorragende umfassende Eigenschaften, einschließlich hoher Temperaturbeständigkeit, guter Filtrationsleistung und Beständigkeit gegenüber sauren und alkalischen Substanzen. Es kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen eingesetzt werden, z. B. an den Enden von Zementöfen, in der Müllverbrennung und in Kraftwerken.

Darüber hinaus verfügen Polyimidfaserprodukte über eine einzigartige Faserstruktur – unregelmäßige blattförmige Querschnitte, die die Oberfläche im Vergleich zu regelmäßigen kreisförmigen Querschnitten um 80 % vergrößern. Das bringt zwei große Vorteile mit sich:

- Verbesserte Fähigkeit zur Staubaufnahme;

- Die unregelmäßigen Faserquerschnitte kräuseln sich aufgrund unterschiedlicher innerer Spannungen und ungleichmäßiger Verteilung auf natürliche Weise und sorgen für eine starke Verflechtungskraft. Daher verhindert die Zugabe von Polyimidfasern zu Glasfaserverbund-Nadelfilzen ein leichtes Ablösen der Filzschicht auch bei höheren Windgeschwindigkeiten.

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3. Polytetrafluorethylen ( PTFE )-Faser – Das beste korrosionsbeständige Staubentfernungsmaterial

Polytetrafluorethylenfaser, in China auch als „PTFE“ oder „Fluorfaser“ bekannt. Sie wurde erstmals 1953 von DuPont entwickelt und erreichte 1957 die industrielle Produktion. Polytetrafluorethylenfasern sind synthetische Fasern, die aus Polytetrafluorethylen-Rohstoffen durch Spinnen oder Folienproduktion und anschließendes Schneiden oder Stapelfaserverarbeiten hergestellt werden. Derzeit gibt es vier Hauptproduktionsverfahren für Polytetrafluorethylenfasern, darunter das Emulsionsspinnen und das Pastenextrusionsspinnen.

PTFE-Faser -PTFE-Filterbeutel

Polytetrafluorethylen-Fasern besitzen viele Vorteile von Polytetrafluorethylen, wie z. B. ausgezeichnete chemische Stabilität, einen breiten Betriebstemperaturbereich, Beständigkeit gegen atmosphärische Alterung, Strahlungsbeständigkeit und geringe Permeabilität. Es wird hauptsächlich als Hochtemperatur-Staubfilterbeutel, Filtermedium, das gegen starke korrosive Gase oder Flüssigkeiten beständig ist, Füllmaterialien für Pumpen und Ventile, Dichtungsbänder, selbstschmierende Lager, Verstärkungsmaterialien für alkalische Vollfluorid-Ionenaustauschmembranen und Raketen verwendet Abdeckungen für Starttürme.

Es gibt zwei Formen von Polytetrafluorethylen-Staubfilterbeuteln: Bei der einen werden Polytetrafluorethylen-Fasern auf andere Filtermaterialien (z. B. PPS-Fasern, P84-Polyimidfasern, Glasfasern usw.) aufgetragen, um ein Basisgewebe zu bilden, und bei der anderen werden beide Formen verwendet Beschichtung und Grundgewebe bestehen aus Polytetrafluorethylenfasern und werden zu Nadelfilzen verarbeitet. Die Leistung von Filterbeuteln aus 100 % Polytetrafluorethylenfaser ist überlegen. Trotz ihrer hervorragenden Leistung stellt der relativ hohe Preis von Polytetrafluorethylenfasern ein Hindernis für ihre weitverbreitete Verbreitung dar .

4. Nomex - Faser – Das am häufigsten verwendete Staubentfernungsmaterial

Nome x ( Aramid) -Faser ist eine synthetische Hochleistungsfaser, die ursprünglich von DuPont entwickelt wurde. Es verfügt über hervorragende Eigenschaften wie hohe Festigkeit, hohes Modul, hohe Temperaturbeständigkeit, Säure- und Alkalibeständigkeit, geringes Gewicht und Hitzebeständigkeit. Es findet breite Anwendung in verschiedenen Bereichen. Zu den derzeit im Handel erhältlichen Aramidsorten gehören Meta-Aramid und Para-Aramid sowie eine kleine Menge modifizierter Produkte wie Aramid II und Aramid III.

NOMEX-Faser NO MEX- Filterbeutel

Meta-Aramid weist eine hohe Temperaturbeständigkeit, Flammhemmung und Isolationsleistung auf. Es wird hauptsächlich in Hochtemperatur-Schutzkleidung, elektrischer Isolierung und Hochtemperaturfiltration verwendet. Para-Aramid hingegen wird hauptsächlich aufgrund seiner hohen Festigkeits- und Moduleigenschaften in der persönlichen Schutzausrüstung, kugelsicheren Panzerungen, mechanischen Gummiprodukten, hochfesten Seilen und Asbestersatzstoffen eingesetzt.

Der Bereich der Hochtemperatur-Entstaubung ist der Hauptverbrauchsmarkt für Meta-Aramid. Aufgrund der Kosteneffizienz im Vergleich zu Glasfaser und PPS beträgt der Marktanteil von Aramidfasern in der Hochtemperaturfiltrationsindustrie jedoch nur etwa 5 %. Ein herausragendes Merkmal von Aramidfaser-Filterbeuteln bei Hochtemperaturanwendungen ist ihre extrem niedrige Schrumpfrate, die auch nach 1000 Stunden Einsatz bei 250 °C eine Schrumpfrate von 1 % beibehält .

5. Einführung in Polyarylsulfonfasern (PES).

Polyarylsulfonfasern gehören zur Para-Aramid-Reihe, wissenschaftlich bekannt als Polyphenylsulfon-Diphenylamin-Fasern. Es handelt sich um eine aromatische Polyamidfaser mit Sulfongruppen (-SO2-) am Polymerrückgrat, was sie zu einem Terpolymer macht.

PES- Filterbeutel

Polyarylsulfonfasern sind ein hervorragendes Material zur Herstellung von Filterbeuteln für Schlauchfilter-Staubabscheider. Es weist eine gute Hitzebeständigkeit und eine ausgezeichnete Stabilität gegenüber thermischer Oxidationsalterung auf. Es weist eine geringe thermische Schrumpfung auf, behält eine gute Dimensionsstabilität bei und besitzt eine ausgezeichnete Säurebeständigkeit. Es kann über lange Zeiträume bei hohen Temperaturen eingesetzt werden und eignet sich besonders für Hochtemperatur-Filtrationsmedien.

Darüber hinaus ist es im Vergleich zu P84, PPS und Nomex relativ günstiger. Der Reibungskoeffizient von Polyarylsulfonfasern ist niedrig, wodurch die resultierenden Filterbeutel leicht zu reinigen sind. Aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit kann es thermisch mit PTFE verbunden werden (Härtungstemperatur 260 °C), um wirksame und stabile laminierte Filtermedien herzustellen.

6. Glasfaser – Das wirtschaftlichste Hochtemperatur-Filtermaterial

Glasfaser ist ein traditionelles Filtermaterial und das am häufigsten verwendete Filtermaterial bei der Mittel- bis Hochtemperatur-Rauchgasfiltration. Glasfasern können aufgrund ihrer Glaszusammensetzung in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: C-Glas (alkalihaltig) und E-Glas (alkalifrei) Filtermaterialien.

Glasfaser und Glasfaserfilterbeutel _ _

Glasfaser weist eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit auf und kann über lange Zeiträume unter Temperaturbedingungen von 260 °C (C-Glas) bzw. 280 °C (E - Glas) betrieben werden. Sie können kurzfristigen Temperaturen von bis zu 350 °C standhalten. Bei hoher Festigkeit und geringer Dehnung weisen Glasfasern eine höhere Zugfestigkeit auf als andere natürliche und synthetische Fasern. Sie verfügen außerdem über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, mit Ausnahme der Korrosion durch Flusssäure. Die glatte Oberfläche der Glasfasern führt zu einem geringen Filtrationswiderstand und erleichtert so die Staubentfernung.

Sie sind nicht brennbar und verformen sich nicht. Mit verschiedenen Oberflächenmitteln behandelte Glasfasern bieten Vorteile wie Weichheit, Glätte, Hydrophobie, Antikondensation und geringe Schrumpfung. Glasfasern zeichnen sich durch hervorragende Dimensionsstabilität, hohe Zugfestigkeit, starke Korrosionsbeständigkeit, glatte Oberfläche, Luftdurchlässigkeit, einfache Staubreinigung und gute chemische Stabilität aus. Aufgrund ihrer geringen Kosten verwenden Hersteller von Entstaubungsgeräten, wenn die Kosten für Benutzer Priorität haben, auch Glasfasern für Pulsbeutelfilter.

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