PPS针刺滤料及其在焚烧炉尾气处理中的应用
一、PPS针刺滤料
PPS纤维是聚对苯硫醚纤维(poly-p-phenylenesul-fide fiber)的简称，链节结构式为：
系以硫化纳和二氯苯为单体，在N-甲基吡咯烷酮极性有机溶剂或熔融碱金属羧酸盐（如醋酸钠）中缩聚成聚对苯硫醚树脂。在N-甲基吡咯烷酮中缩聚所得的树脂须经交联化处理后才能成纤维，而在碱金属羧酸盐中缩聚可直接制得适合于纺丝的高分子量树脂，再经熔纺法制成纤维。纯PPS短纤维和单丝长丝均呈米黄色。短纤维的纤度为3.3dtex，单纤强度2.6cN/dtex～3.1cN/dtex，断裂伸长25%～35%时，初始模量为26.5cN/dtex～35.3cN/dtex，有良好的弹性回复率。据有关资料介绍，当其伸长分别为2%、5%、10%时，对应的弹性恢复率为100%、96%和86%。PPS长丝的单强和初始模量亦高于短纤维，分别是3.5cN/dtex和39.7cN/dtex～48.6cN/dtex。PPS纤维问世后，特别引起人们注意的不仅是上述常规物理机械性能，而是其优良的耐酸碱腐蚀性（仅次于聚四氟乙烯纤维）、热稳定性（熔点为285℃，常用温度190℃，瞬时使用温度200℃）和阻燃性(LOI值为34，在正常大气条件下不助燃）。1973年美国的菲利浦石油公司和纤维公司首先实现了PPS纤维的工业化生产。2001年，American Fibers & Yarns公司将该纤维生产技术专利全部转让给日本东丽公司。商品牌号亦由《RYTON》改为《TORCON》。目前年产量约1500吨（其中长丝近10吨）。PPS针刺滤料对带有化学腐蚀性的烟气粉尘进行过滤特别适合，因为它有极良好的抗化学腐蚀性能，从而有效地延长了滤料使用寿命。
目前，在世界范围内，PPS针刺滤料已同P-84、PTFE和玻纤等成为电厂燃煤锅炉和城市垃圾焚烧炉尾气处理过程中首选的过滤材料。
我国目前还不能生产PPS，但国内已有公司从日本东丽公司进口短纤维，开始了对PPS针刺滤料的研制、开发，现已应用于袋式除尘器，最长使用时间已超过24个月，最高连续使用温度190℃，最低为140℃，效果良好。
二、PPS针刺滤料理化性能
2002年10月东北大学滤料检验中心对某公司引进的PPS短纤维研制的PPS针刺滤料进行了常规物理机械性能测试，结果如表1所示。
表1 PPS滤料物理机械性能实测结果
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从表1可知，PPS滤料经、纬向抗拉强度分别达到810N和1052.6N，均超过了合纤针刺滤袋国家标准（纬向≥1000N，经向≥800N要求。
PPS针刺滤料耐酸碱腐蚀性试验结果见表2、表3。
表2耐酸性试验结果
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注：在室温下，60% H2SO4溶液中浸渍。
表3耐碱性试验结果
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注：在室温下，40％NaOH溶液中浸演。
从表2，表3可知，PPS针刺滤料具有良好的耐酸碱腐蚀性能。
PPS、DOLAN-T、芳砜纶、NOMEX、P-84和PTFE的耐温性能、阻燃性、耐酸碱性及价格作比较，结果见表4。
表4 PPS与其他纤维比较
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从表4中，我们可知PTFE和P-84的耐温、耐酸碱腐蚀性和阻燃性均十分理想，但它们单价相当昂贵，分别是PPS的4倍与3倍，因此在袋式除尘器中很少采用。
在性能上PPS同NOMEX、芳砜纶、DOLAN-T比较时，除耐温性稍低于芳砜纶、NOMEX外，其耐酸碱腐蚀性、阻燃性均优于它们，而其单价接近芳砜纶而低于NOMEX，所以PPS滤料在城市垃圾焚烧炉和燃煤锅炉尾气处理中越来越受到各方重视并被大量推广应用。
三、PPS针刺滤料在垃圾焚烧炉尾气处理中的应用
绍兴城东热电厂的一台垃圾-煤混烧流化床锅炉，与原有汽轮发电机组配套用于发电供热综合利用，初期规模为日处理垃圾量400吨，其基本工艺和设计介绍如下。
1.基本工艺
为了同时除去垃圾焚烧炉燃烧过程中产生的气态和固态污染物，采用综合治理技术进行处理，原理是采用吸收剂Ca(OH)2将气态污染物转化为固态，然后再经袋式除尘器过滤去除，实现尾气净化排放（见图）。
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垃圾焚烧烟气处理流程图
作为吸收剂投入的Ca(OH)2与从除尘器滤下的大量的循环灰相混合进入增湿器，并以流化风力动力借助烟道负压的引力导入烟道式反应器。大量的脱硫循环灰进入反应器后，反应器中Ca(OH)2的浓度很高，有效钙酸比很大，且加水消化制得的新鲜Ca(OH)2具有很高的活性，因此能确保较高的脱硫效率。该方法省去了喷雾干燥法复杂的制浆系统，同时循环灰又有极好的流动性，克服了普通半干法反应器中可能出现的粘壁问题。
针对本系统中脱硫烟气湿度大，粉尘浓度高，粘附性强的特点，我们开发制造的新型布袋除尘器对烟气进风方式作了精心改进设计，使灰斗成了一个有效的粉尘沉降空间，起到了预除尘的作用，清灰采用低压长袋脉冲喷吹，喷吹孔的孔径视其与气泡距离的远近作适当的调整，以保证处于不同位置的布袋都受到尽可能均匀的清灰压力。同时采用了离线清灰技术，有效地避免了粉尘的二次吸附问题。根据本工程的烟气温度及烟气成份，滤布材质选用了聚苯硫醚纤维(PPS)。
需要指出的是在本系统中，布袋除尘器不仅仅作为一个专用除尘设备，而且吸附在滤袋上的粉饼层还可与烟气中的HCl、SO2进一步发生反应，从而提高有害气体的去除率，减少石灰的消耗量。
2.除尘器设计运行参数（见表5)
表5除尘器运行参数
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3.运行结果
绍兴城东热电厂垃圾焚烧炉烟气排放情况，经浙江省环境监测中心站进行了多次测定（其中二恶英的排放浓度分别由中科院水生生物二恶英检测实验室与德国NPU实验测试中心测定），测定结果如表6所示。烟气的各种排放污染物均符合GB18485-2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》。
在滤袋使用一年半后又采取了6个试样作了强度分析。结果表明，全部试样的经纬向的抗拉强度都保持在800N以上，表明PPS针刺滤料完全适合本系统的工况条件。
表6污染物排放浓度测试结果
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四、结语
1.PPS针刺滤料的技术性能（特别是经、纬向抗拉强度）均达到国家标准要求，并已形成了PPS针刺滤料普通型、超细梯度型，PTFE覆膜型和PTFE乳液浸渍型等多品种系列，完全可满足客户的实际需要。
2.经多个单位应用证明，PPS针刺滤料在垃圾焚烧炉、电厂燃煤炉烟气净化处理过程中，其排放浓度完全达到国家相关标准，最长使用寿命已超过24个月，在国内同行中处于领先水平。
3.绍兴城东热电厂垃圾焚烧炉应用实例进一步证明，采用PPS针刺滤料的袋式除尘器和综合治理技术对烟气进行处理，可以克服烟气湿度大，粉尘浓度高，粉尘粘附强的难点，取得了满意的效果。
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