Atualmente, a poluição industrial é a maior fonte de PM2,5 na China, com a fabricação de cimento, usinas de energia movidas a carvão e siderurgia sendo os 3 principais culpados entre as fontes de poluição industrial. Portanto, a filtragem industrial não pode ser ignorada no gerenciamento de PM2.5.

Fontes de PM2.5

( Fonte: IPE )

No entanto, a filtragem industrial não é uma tarefa fácil, pois os fumos industriais são quentes e muitas vezes contêm gases ácidos e alcalinos, que exigem altos requisitos de tecnologia e materiais utilizados para a filtragem industrial. Atualmente, existem duas tecnologias principais para remoção de poeira industrial, ou seja, precipitador eletrostático e precipitador tipo saco. Com base nesses dois, o precipitador composto de saco elétrico é derivado.

Comparação do Desempenho Econômico de Três Tecnologias de Coletor de Pó

Filtro de Mangas - A principal tecnologia para controle de poeira industrial: Atualmente, a tecnologia de precipitador eletrostático na China atingiu o estágio de aplicação madura, a tecnologia de filtro de mangas está em um período de rápido desenvolvimento. No entanto, como os requisitos nacionais para controlar a poluição por gases de combustão industriais continuam a melhorar , a tecnologia do precipitador eletrostático sozinha não pode atender totalmente aos requisitos. O uso da tecnologia de filtro de mangas e coletores de poeira compostos eletrostáticos de mangas como substitutos para a tecnologia de precipitador eletrostático tornou-se popular.

Mecanismo dos filtros de mangas: São utilizadas fibras especiais para a confecção das mangas filtrantes , e o gás empoeirado é injetado nas mangas, onde o pó é filtrado e captado. O efeito de filtragem depende da qualidade dos sacos de filtro.

Estrutura do Filtro de Mangas

(Fonte: Hitachi Plant Construction, Ltd. 56 )

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Material de filtro de alta temperatura - O material principal dos filtros de manga

O efeito de filtragem dos filtros de mangas é obtido através de materiais filtrantes. Diferentes efeitos de filtragem podem ser obtidos equipando vários tipos de bolsas de filtro com diferentes propriedades, como resistência à temperatura normal (<130 ℃), resistência a altas temperaturas (>130 ℃), resistência à corrosão, repelente de água e óleo, fogo e explosão prevenção e longa vida útil (2-4 anos). As mudanças e inovações na tecnologia do filtro de mangas estão intimamente relacionadas à transformação dos materiais filtrantes.

Atualmente, as principais fibras de filtro de alta temperatura usadas para tratamento de gases de combustão nacional e internacionalmente incluem PPS (sulfeto de polifenileno), Nomex (poliamida aromática), P84 (poliimida), PTFE (politetrafluoretileno), fibras de vidro e fibras PSA (polifenileno sulfona). . Em aplicações práticas, fibras múltiplas são freqüentemente usadas em combinação. Os processos de produção incluem perfuração com agulha, revestimento de superfície, impregnação de emulsão, etc., que podem alcançar efeitos de filtração de superfície e filtração de gradiente. Isso não apenas melhora a eficiência da coleta de pó, mas também reduz a perda de pressão, facilita a limpeza do pó e economiza o consumo de energia.

Introdução aos principais meios filtrantes de alta temperatura

1. Sulfeto de polifenileno ( PPS ) - O material de filtro de alta temperatura mais amplamente utilizado

Fibra de sulfeto de polifenileno, com propriedades químicas estáveis, alto ponto de fusão (285°C) e excelente resistência ao calor. Ele também exibe excelente retardador de chama, resistência química e estabilidade. É usado principalmente em filtros de bolsa de pulso para incineradores de resíduos municipais, caldeiras de serviços públicos, caldeiras a carvão, incineradores hospitalares e caldeiras de cogeração. O PPS é o material de filtro de alta temperatura mais amplamente utilizado.

Fibra PPS e saco de filtro PPS

Do ponto de vista global, em 2012, o PPS foi utilizado principalmente na área automotiva, sendo 33% consumido no Japão e 50% consumido na Europa. Na China, a estrutura de consumo concentra-se principalmente nas indústrias de proteção ambiental (sacos de filtro), representando cerca de 30%, seguidas por componentes automotivos e indústria eletrônica/elétrica.

2. Fibra de poliimida ( P84 ) - O material de remoção de poeira mais resistente à temperatura

A fibra de poliimida, também conhecida como fibra de poliimida aromática, é uma fibra de alto desempenho obtida pela polimerização de dianidrido piromelítico e diamina aromática para formar o pré-polímero de ácido de poliamida, seguido de fiação em solução.

A fibra de poliimida, originalmente desenvolvida pela Lenzing AG na Áustria, é comercialmente conhecida como "P84". Este produto monopolista agora é propriedade da Evonik Industries na Alemanha e é usado principalmente em sacos de remoção de pó, ganhando o apelido de "Seda Dourada"

P84 fibra P84 saco de filtro

A fibra de poliimida possui excelentes propriedades abrangentes, incluindo resistência a altas temperaturas, bom desempenho de filtração e resistência a substâncias ácidas e alcalinas. Ele pode ser usado em ambientes de alta temperatura, como resíduos de fornos de cimento, incineração de resíduos e usinas de energia.

Além disso, os produtos de fibra de poliimida têm uma estrutura de fibra única - seções transversais irregulares em forma de folha, que aumentam a área de superfície em 80% em comparação com seções transversais circulares regulares. Isso traz duas grandes vantagens:

- Capacidade aprimorada de captura de poeira;

- As seções transversais irregulares da fibra naturalmente enrolam devido a diferentes níveis de tensão interna e distribuição desigual, proporcionando forte força de emaranhamento. Portanto, a adição de fibra de poliimida a feltros perfurados com agulha composta de fibra de vidro evita o fácil desprendimento da camada de feltro, mesmo em velocidades de vento mais altas.

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3. Fibra de Politetrafluoretileno ( PTFE ) - O melhor material de remoção de poeira resistente à corrosão

Fibra de politetrafluoretileno, também conhecida como "PTFE" ou "fibra de flúor" na China. Foi desenvolvido pela DuPont em 1953 e alcançou a produção industrial em 1957. A fibra de politetrafluoretileno é uma fibra sintética feita de matéria-prima de politetrafluoretileno por meio de fiação ou produção de filme, seguida de corte ou processamento de fibras descontínuas. Atualmente, existem quatro métodos principais de produção de fibra de politetrafluoretileno, incluindo fiação de emulsão e fiação de extrusão de pasta.

Saco de filtro PTFE de fibra PTFE

A fibra de politetrafluoretileno herda muitas vantagens do politetrafluoretileno, como excelente estabilidade química, ampla faixa de temperaturas operacionais, resistência ao envelhecimento atmosférico, resistência à radiação e baixa permeabilidade. É usado principalmente como sacos de filtro de poeira de alta temperatura, meios filtrantes resistentes a gases ou líquidos corrosivos fortes, materiais de enchimento para bombas e válvulas, fitas de vedação, rolamentos autolubrificantes, materiais de reforço para membranas alcalinas de troca iônica de flúor completo e foguetes coberturas da torre de lançamento.

Existem duas formas de sacos de filtro de pó de politetrafluoretileno: um é onde as fibras de politetrafluoretileno são revestidas em outros materiais de filtro (como fibras PPS, fibras de poliimida P84, fibras de vidro, etc.) o revestimento e o pano de base são feitos de fibras de politetrafluoretileno e processados ​​em feltros perfurados com agulha. O desempenho das bolsas filtrantes 100% de fibra de politetrafluoretileno é superior. Apesar de seu excelente desempenho, o preço relativamente alto das fibras de politetrafluoretileno é uma barreira para sua ampla promoção .

4. Fibra N omex - O material de remoção de poeira mais amplamente utilizado

A fibra Nome x ( Aramida) é uma fibra sintética de alto desempenho inicialmente desenvolvida pela DuPont. Possui excelentes propriedades, como alta resistência, alto módulo, resistência a altas temperaturas, resistência a ácidos e álcalis, leveza e resistência ao calor. Encontra amplas aplicações em vários campos. Atualmente, as variedades de aramida disponíveis comercialmente incluem meta-aramida e para-aramida, bem como uma pequena quantidade de produtos modificados, como aramida II e aramida III.

Saco de filtro de fibra NOMEX NO MEX

A meta-aramida apresenta resistência a altas temperaturas, retardante de chamas e desempenho de isolamento. É usado principalmente em roupas de proteção de alta temperatura, isolamento elétrico e filtragem de alta temperatura. A para-aramida, por outro lado, é utilizada principalmente por suas propriedades de alta resistência e módulo em proteção pessoal, blindagem à prova de balas, produtos mecânicos de borracha, cordas de alta resistência e substitutos do amianto.

O campo de remoção de poeira de alta temperatura é o principal mercado de consumo de meta-aramida. No entanto, devido à sua relação custo-benefício em comparação com fibra de vidro e PPS, a participação de mercado da fibra de aramida na indústria de filtração de alta temperatura é de apenas cerca de 5%. Uma característica marcante das mangas de filtro de fibra de aramida em aplicações de alta temperatura é sua taxa de encolhimento extremamente baixa, mantendo uma taxa de encolhimento de 1% mesmo após 1000 horas de uso a 250°C .

5. Introdução à Fibra de Poliarilsulfona (PES)

A fibra de poliarilsulfona pertence à série para-aramida, cientificamente conhecida como fibra de difenilamina de polifenilsulfona. É uma fibra de poliamida aromática com grupos sulfona (-SO2-) no esqueleto do polímero, tornando-o um terpolímero.

saco de filtro PES

A fibra de poliarilsulfona é um excelente material para a fabricação de mangas filtrantes para coletores de pó de mangas. Apresenta boa resistência ao calor e excelente estabilidade contra o envelhecimento por oxidação térmica. Possui baixa contração térmica, mantém boa estabilidade dimensional e possui excelente resistência a ácidos. Pode ser usado por longos períodos em altas temperaturas e é particularmente adequado para meios filtrantes de alta temperatura.

Além disso, é relativamente mais barato em comparação com P84, PPS e Nomex. O coeficiente de atrito da fibra de poliarilsulfona é baixo, facilitando a limpeza dos sacos de filtro resultantes. Sua resistência a altas temperaturas permite que seja ligado termicamente com PTFE (temperatura de cura de 260°C) para produzir meios filtrantes laminados eficazes e estáveis.

6. Fibra de vidro - O material de filtro de alta temperatura mais econômico

A fibra de vidro é um material filtrante tradicional e o material filtrante mais amplamente utilizado na filtração de gases de combustão de média a alta temperatura. As fibras de vidro podem ser classificadas em duas categorias principais com base em sua composição de vidro: materiais de filtro de vidro C (contendo álcalis) e vidro E (sem álcalis).

Saco de filtro de fibra de vidro e fibra de vidro

A fibra de vidro exibe excelente resistência a altas temperaturas e pode operar por longos períodos sob condições de temperatura de 260°C (vidro C) / 280°C (vidro E). Eles podem suportar temperaturas instantâneas de até 350°C. Com alta resistência e baixo alongamento, as fibras de vidro têm maior resistência à tração do que outras fibras naturais e sintéticas. Eles também possuem excelente resistência à corrosão, exceto para corrosão por ácido fluorídrico. A superfície lisa das fibras de vidro resulta em baixa resistência à filtração, facilitando a remoção do pó.

Eles são incombustíveis e não se deformam. As fibras de vidro tratadas com diferentes agentes de superfície apresentam vantagens como maciez, suavidade, hidrofobicidade, anticondensação e baixo encolhimento. As fibras de vidro têm excelente estabilidade dimensional, alta resistência à tração, forte resistência à corrosão, superfície lisa, permeabilidade ao ar, facilidade de limpeza de poeira e boa estabilidade química. Devido ao seu baixo custo, quando o custo é uma prioridade para os usuários, os fabricantes de equipamentos de coleta de poeira também usam fibras de vidro para filtros de mangas de pulso.

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