一种秸秆锅炉、供暖锅炉用耐高温过滤材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐高温纤维过滤材料领域，具体涉及一种秸杆锅炉、供暖锅炉用耐高 温过滤材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 秸杆发电是以作物秸杆为原料的火力发电，不仅可以实现秸杆综合利用、变废为 宝，也不易受到国内外能源紧张所造成的影响。国内有越来越多的秸杆发电厂，普遍采用电 厂周边的农作物秸杆作为能源供给。由于农业种植的种类较复杂，秸杆来源和储存分散、差 异大、含水量高、热值较低等问题，使得秸杆发电的烟气成分尤其复杂，高温烟气中的水汽 含量较大、含氧量高、腐蚀性和温度都较高。
[0003] 在供暖锅炉中，由于锅炉是根据室外气温定时启动，而非根据回水温度确定启炉 的时间，此种运行方式易造成锅炉启动时回水温度已经很低，尤其是锅炉启动的前一两个 小时内，炉膛温度无法短时间内达到一定高的温度，炉膛温度低直接导致排烟温度过低，排 烟温度低于烟气中硫酸蒸汽的凝结点.烟气中二氧化硫、一氧化硫随着结露生成液态硫酸 和亚硫酸，这也会大大增加烟气的腐蚀性，对锅炉尾部受热面的管道造成了酸性腐蚀。同 时，供暖锅炉在运行过程中的温度控制不稳定，高温甚至可能达到300°C以上，烟气中含有 大量的硫氧化物和氣氧化物等氧化性物质，其尚温烟气总体呈尚温、尚腐蚀、含氧量尚的特 点。
[0004] 在高腐蚀性的高温烟气环境中，普遍使用PPS、PTFE或者二者混合的过滤材料，但 PPS耐氧化性差、耐温性不能超过190°C，PTFE由于材料特性，导致纯PTFE滤料无法达到足 够的强度、厚度以适应上述烟气环境。本发明专门针对秸杆发电和供暖锅炉的烟气环境，获 得了良好的使用性能。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种秸杆锅炉、供暖锅炉用耐高温 过滤材料，其由四层织物复合后经过浸渍后处理而成，四层织物依次为：迎尘层、补强织物 A、补强织物B、非迎尘层。
[0006] 所述迎尘层和非迎尘层均由PPS纤维、PTFE纤维和无机耐高温纤维组成；
[0007] 所述补强织物A由100% PTFE纤维织造而成，克重为100gsm ;
[0008] 所述补强织物B由100%无碱玻璃纤维织造而成，克重为250gsm-350gsm ;
[0009] 所述迎尘层和非迎尘层均由PPS纤维20wt %，PTFE纤维35wt %，无机耐高温纤维 45wt%织造而成，克重为350gsm ;
[0010] gsm = g/sm =克每平方米，也就是每平方米克重；
[0011] 所述无机耐高温纤维选自玻璃纤维、高硅氧纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅 石-氧化铝纤维、氧化铝纤维、硅石纤维、氧化锆纤维、钛酸钾晶须纤维、石棉、碳纤维、富铝 红柱石纤维、硅铝酸盐纤维、铝硼硅酸盐纤维、二氧化钛纤维中的一种或多种的混合物；
[0012] 优选的，所述无机耐高温纤维为玄武岩纤维、钛酸钾晶须纤维和氧化锆纤维按重 量比1:1:1共混而成。
[0013] 其中，玄武岩纤维，是玄武岩石料在1450 °C~1500°C熔融后，通过铂铑合金拉丝 漏板高速拉制而成的连续纤维。
[0014] 钛酸钾晶须纤维，即K2O-STiO2纤维，可以为日本大冢化学公司生产的TISMO(商品 名称）。
[0015] 氧化锆（ZrO2)纤维是一种能够满足1600°C以上超高温环境下长期使用的轻质多 晶耐火纤维材料。由于身的优良特性，使得ZrO2纤维比目前国内市场上耐火纤维 具有更高的使用温度和隔热性能。在高温环境下搞氧化、耐腐蚀、强度高、不挥发、无污染， 是一种高档的耐火纤维材料。氧化锆晶体与所有的金属氧化物相比，氧化锆具有极高熔点 (2715°C )、极高强度（2. 8GPa)、极低蒸汽压（1370°C蒸汽压仅为8X I(T12Torr)、导热系数极 小、耐酸碱腐蚀性能好等突出特点，使之成为最好的隔热材料，氧化锆晶体纤维及其棉、布、 毯、毡、板、纸等制品也被认为是极好的超高温高档隔热材料。美国联合碳化物公司等均有 生产。
[0016] 所述补强织物A和补强织物B以同步送卷，彼此贴合的方式，与迎尘层和非迎尘层 一起，采用针刺方法复合加固，针刺密度为900± 100次/cm2;
[0017] 所述浸渍后处理是将复合后的四层织物浸入由防水剂、硅油、PTFE乳液组成的浸 渍液中，浸渍时间优选为20-40min。
[0018] 优选的，所述浸渍液由PTFE乳液60-80wt%，防水剂10-20wt%，硅油10-20wt%。
[0019] 其中，PTFE乳液中聚四氟乙烯固含量为60-80 %。
[0020] 所述防水剂选自十二烷基二甲基叔胺醋酸钠、甲基硅酸钠中的一种或二者的混合 物；优选的，所述防水剂由40-60wt %的十二烷基二甲基叔胺醋酸钠和40-60wt %的N-羟甲 基硬脂酰胺（CAS号：3370-35-2)共混而成。
[0021] 十二烷基二甲基叔胺醋酸盐，其可以由十二烷基二甲基叔胺（CAS号：112-18-5) 与醋酸反应得到，反应式为：
[0022]
[0023] 所述过滤材料在26°C下，纵、横向断裂强力均为2500N以上；
[0024] 所述过滤材料在环境温度240°C、含水率> 5 %、含氧量> 10 %的高温环境中，处 理100个小时，滤料横向拉伸强力为2200N以上，纵向拉伸强力为2100N以上。
[0025] 本发明还涉及一种制备上述秸杆锅炉、供暖锅炉用耐高温过滤材料的方法，所述 方法包括如下步骤：
[0026] (i)将PPS纤维、PTFE纤维与无机耐高温纤维共混开松，形成混合纤维；
[0027] (ii)将步骤（i)中的混合纤维织成短纤维网；
[0028] (iii)将步骤（ii)中的短纤维网铺成多层纤维网；
[0029] (iv)以步骤（iii)中的多层纤维网分别作为迎尘层及非迎尘层，以引导辊使位于 迎尘层和非迎尘层之间的补强织物A和补强织物B彼此贴合、主动传导、同步放卷，使补强 织物A和补强织物B与迎尘层及非迎尘层共同形成多层纤维网与补强织物的加固，制成加 固成型结构；
[0030] (V)将加固成型结构经烧毛、轧光，再浸入由防水剂、硅油和PTFE组成的浸渍液中 浸渍后处理并烘干，即得到秸杆锅炉、供暖锅炉用耐高温过滤材料。
[0031] 优选地，步骤（iii)所述加固是使用针刺或水刺的方法加固。
[0032] 本发明还涉及一种过滤装置，其包含上述的秸杆锅炉、供暖锅炉用耐高温过滤材 料。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明所述秸杆锅炉、供暖锅炉用耐高温过滤材料横截面示意图，由四层 织物复合而成，依次为：迎尘层1、补强织物A 2、补强织物B 3、非迎尘层4。
【具体实施方式】
[0034] 下面用实施例和比较例更具体地说明本发明的滤料与已知滤料的对比。对于实施 例和对比实施例中各种滤料，都测定了滤料基重、滤料厚度、过滤效率、透气量、拉伸强力。 应予说明，这些实施例和比较例中，采用以下所述的评价方法评价滤料上述参数。
[0035] 实施例和对比例中使用的玄武岩纤维是四川航天拓鑫公司生产的，单丝直径为 9-13 μ m，强度为0. 50-0. 55N/Tex ;钛酸钾晶须纤维为日本大冢化学公司生产的TISMO (商 品名称）；氧化锆纤维为南京理工宇龙新材料科技有限公司生产的YL-YZF-I氧化锆纤维， 单丝直径为4-8 μm ;硅油为东莞市杰臣化工有限公司生产的硅油KF96 ;无碱玻璃纤维为东 安鑫建玻璃纤维有限公司生产的无碱短玻纤；PTFE纤维为美国杜邦公司生产的PTFE 8b纤 维；PTFE乳液为广州松柏化工有限公司生产的，运动粘度（25°C )为6-15mm2/s，固含量为 60%〇
[0036] 实施例1
[0037] 以20wt% PPS纤维、35wt% PTFE纤维，45wt%无碱玻璃纤维的混合物作为迎尘层 及非迎尘层。先将PPS纤维、PTFE纤维与无碱玻璃纤维投入开棉机均匀混合并开松再按照 设计重量在梳棉机上梳理成均匀的纤维网，经交叉卷绕设备使上述混合纤维网转变为两个 交叉层叠的多层纤维层，其中迎尘层约300gsm，非迎尘层约300gsm，以100% PTFE纤维制成 补强织物A，克重lOOgsm，以100%无碱玻璃纤维制成补强织物B，克重300gsm，按照图1所 示方式，将迎尘层、补强织物A、补强织物B、非迎尘层以同步送卷，彼此贴合的方式，进行复 合预针刺加固并经引导棍装置共同喂入主针刺设备。主针刺设备采用1000针/cm2的针刺 速度进行复合加工。复合后的材料经过烧毛、乳光，再经浸渍液浸渍后处理30min后烘干， 即得到实施例1的过滤材