燃煤電廠廢舊濾袋的回收再利用概述

葉晉浦

中國紡織科學(xué)研究院有限公司 生物源纖維制造技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室 北京 100025

1 引言

隨著環(huán)保要求的提高，袋式除塵器因具有除塵效率高、捕集粒徑范圍大、能適應(yīng)高溫、高濕、高濃度、微細(xì)粉塵、吸濕性粉塵、易燃易爆粉塵等特點(diǎn)，而被越來越廣泛地應(yīng)用到燃煤電廠等行業(yè)的高溫?zé)煔獬龎m過程中。在眾多過濾材料中，燃煤電廠主要以PPS 纖維以及PPS 和PTFE 混纖作為濾袋應(yīng)用在袋式除塵器中。

PPS 是一種半結(jié)晶性熱塑性特種工程塑料，具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐化學(xué)藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。PTFE 俗稱“塑料王”，具有抗酸抗堿，抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，且耐高溫，在高溫下具有高強(qiáng)度保持率。因此，制得的濾袋可適應(yīng)含有化學(xué)腐蝕性物質(zhì)的煙氣粉塵，使用壽命長，除塵效果好。

耐高溫袋式除塵器得到廣泛應(yīng)用的同時，也會產(chǎn)生數(shù)目龐大的、難于降解的廢舊濾袋，如果處理不當(dāng)會嚴(yán)重污染環(huán)境。另外，PPS 和PTFE 具有潛在回收再利用價值，尤其是全球不可再生資源日趨緊張，節(jié)約和循環(huán)利用資源是必然趨勢。

2 電廠廢舊濾袋的處理方法

2.1 填埋

填埋法是指將廢舊濾袋送入指定填埋場填埋。填埋會占用大量土地資源，廢舊濾袋難以降解，附著的粉塵中含有重金屬、二噁英等有毒、有害、腐蝕性物質(zhì)，如果填埋場處理不當(dāng)出現(xiàn)滲漏會對土壤、地下水等造成污染；為避免廢舊濾袋在長途運(yùn)輸過程中成為流動污染源而污染周圍環(huán)境[1]，需要配備專車運(yùn)輸。

2.2 焚燒

焚燒廢舊濾袋可回收熱能，需使用專用焚燒爐,流動床式燃燒爐、浮游式燃燒爐、轉(zhuǎn)爐式燃燒爐等[2]。廢舊濾袋的焚燒雖能實現(xiàn)能源回收，但會造成大氣污染，因此焚燒后的廢氣需配置相應(yīng)的尾氣處理裝置。

PPS 經(jīng)高溫焚燒后產(chǎn)生CO、CO2和SOX 等氣體，需用組合方式處理廢氣：（1）再生器吸附脫除SOX—CO鍋爐—靜電除塵；（2）CO 鍋爐、靜電除塵—濕式洗滌吸收脫硫；（3）PTFE焚燒后會產(chǎn)生大量的HF 等含氟有毒有害氣體，需利用吸收工藝吸收HF[3-4]以其它技術(shù)手段處理含氟化合物。

2.3 回收再利用

回收再利用是指廢舊濾袋經(jīng)過切碎、除粉塵、分離、熔融共混改性、造粒等工序制得產(chǎn)品。

2.3.1 除粉塵方法

2.3.1.1 水洗法

回收再利用的廢舊濾袋可通過水洗的方法去除其中的粉塵。姜家美等[5]發(fā)明了廢舊濾袋經(jīng)過切碎工序、開松工序、超聲波清洗工序、還原工序、成品工序處理成為與同類高分子纖維相當(dāng)?shù)某善房稍偕玫母叻肿永w維。朱海霖等[6]發(fā)明了將廢舊PTFE 濾袋依次采用表面活性劑溶液、氧化劑溶液和有機(jī)酸溶液漂洗并烘干，得到純凈的廢舊PTFE 濾袋。杜永林[7]發(fā)明了一種廢舊濾袋中的PPS 回收方法及其系統(tǒng)，包括清洗裝置，烘干裝置、分割裝置、分層裝置和開松裝置。北京國興五佳高分子纖維再生科技有限公司利用此發(fā)明建成了400tPPS 回收再利用生產(chǎn)線[8]。

廢舊濾袋表面含有大量的粉塵，表面含有重金屬、二噁英等有毒、有害、腐蝕性物質(zhì)，在清洗廢舊濾袋時就會產(chǎn)生大量的污水和污泥。而且這些含有重金屬、二噁英等有毒、有害、腐蝕性物質(zhì)的污泥屬于危險化學(xué)品[1]，如果洗滌過程加入各種化學(xué)清洗劑又進(jìn)一步增加了廢水中污染物成分，這些廢水如不進(jìn)行有效處理會造成水環(huán)境污染，隨意排放的污水還會造成土地資源污染，因此為保護(hù)我們賴以生存的水資源和土地資源，清洗廢舊濾袋產(chǎn)生的廢水要配備相應(yīng)的水處理和水循環(huán)再利用系統(tǒng)，廢棄物要進(jìn)行有效環(huán)保處理。

2.3.1.2 機(jī)械法

機(jī)械法是依靠重力、離心力等機(jī)械力將粉塵脫離廢舊濾袋。王茂盛等[9]發(fā)明了一種廢舊濾袋處理裝置，離心裝置中的攪拌軸高速旋轉(zhuǎn)拍打破碎后的廢舊濾袋，粉塵在離心力的作用下清除。此方法利用離心原理去除粉塵，無需水洗，清除的粉塵可集中處理或再利用，是環(huán)境友好的除粉塵方法。

2.3.2 PPS 和PTFE 混纖的分離方法

近年來，燃煤電廠為延長高溫濾袋的使用壽命，越來越多地應(yīng)用PTFE和PPS 共混纖維來生產(chǎn)濾袋，截至2016年，新建的高溫濾袋除塵系統(tǒng)大部分采用PTFE/PPS 共混纖維, 共混比例為20%～60%。

PTFE 是極好的防粘材料，這種性能又使它與其他材料的表面粘合極為困難，與PPS 沒有相容性，因此在開發(fā)分離后PPS 的回收再利用技術(shù)中，摻雜PTFE 的PPS 的物性會大大降低，同時，分離后PTFE 的回收再利用也直接影響到PPS 回收利用的可實施性。故必須將兩種纖維分離才能具有再利用價值。由此對廢舊PTFE/PPS 濾袋回收工藝技術(shù)提出更多的挑戰(zhàn)。

王茂盛等[10]發(fā)明了一種回收廢舊濾袋中PTFE 纖維和PPS 的方法，該方法包括以下步驟：（1）熱熔，在250℃～260℃的溫度下，熱熔廢舊濾袋直至完全熔化破碎；（2）將冷卻后的塊狀熱熔物破碎成粉末、纖維、塊狀固形物的混合物篩分；（3）將混合物篩分，纖維和粉末回收，塊狀固形物返回破碎步驟。該方法可粗略分離PPS 和PTFE，但篩分的PTFE 纖維中含有PPS粉料，同時PPS 篩分料中也含有PTFE纖維，因此分離效果不佳。

王光應(yīng)等[11]發(fā)明了一種廢舊PPS/PTFE 混紡廢舊濾袋的分離方法，該方法利用冷凍后PPS 纖維與PTFE 纖維脆性的不同，在-100℃～200℃的溫度區(qū)間內(nèi)，PPS 纖維脆化成粉末，而PTFE纖維不發(fā)生變化，從而利用機(jī)械篩分的手段將二者有效分離，分離效率可達(dá)99%。

2.3.3 PPS 的回收利用

2.3.3.1 纖維再利用

清洗后的廢舊濾袋經(jīng)過開松后得到PPS 再生纖維，具有阻燃、耐高溫、耐腐蝕、絕緣等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于無紡布和絮狀填料、保溫材料、建筑材料等。

2.3.3.2 熔融共混改性

純PPS 濾袋和分離后得到的PPS回收料，通過化學(xué)改性和玻纖增強(qiáng)生產(chǎn)的工程塑料產(chǎn)品，具有較好的力學(xué)性能，用途廣泛。孫正濱等[12]發(fā)明了一種廢舊PPS 濾袋回收再利用的方法，該方法采用開松碎化的廢舊PPS 濾袋與有機(jī)改性劑、抗氧劑和抑酸劑混合，得到改性后的粒料具有良好的力學(xué)性能和加工性能，與市售的純PPS 力學(xué)性能相當(dāng)，有的甚至優(yōu)于市售的純PPS，從而使得廢舊PPS 濾袋得到了有效的應(yīng)用。

葉晉浦等[13]發(fā)明了一種回收的PPS 組合物及其制備方法，該方法向干燥后的回收的PPS 中加入增韌改性劑、抗氧化劑后混合均勻，得到中間混合物料與玻璃纖維共同依次經(jīng)過熔融擠出、冷卻、造粒后得到回收的PPS 組合物。

回收PPS 生產(chǎn)的工程塑料產(chǎn)品具備耐腐蝕、耐高溫、絕緣等特點(diǎn)，在電子電氣、機(jī)械、汽車等行業(yè)廣泛應(yīng)用，包括電子接插件、開關(guān)外殼、齒輪、機(jī)械裝備中的閥門、泵體、軸承等，使用前景十分廣闊[14]。

2.3.4 PTFE 的回收利用

現(xiàn)在國內(nèi)外對廢舊PTFE 的回收方法主要有：（1）機(jī)械粉碎法，（2）輻射裂解法，（3）高溫裂解法。機(jī)械粉碎法得到的再生PTFE 主要應(yīng)用于：（1）可通過熱壓成型技術(shù)制得低壓閥門的密封墊片，（2）擠壓成型技術(shù)擠壓成厚壁管材和棒材，（3）作為填料與新料混合后制得產(chǎn)品。輻射裂解法利用高能射線γ 射線或電子加速器在輻射劑量不小于100kGy 的條件下，使 PTFE 分子鏈發(fā)生無規(guī)則斷裂，再通過研磨、氣流粉碎制得超細(xì)PTFE 粉體，可作為高分子材料、油墨、涂料的改性劑。高溫裂解法是在425℃～700℃的高溫下，使PTFE 分解成小分子，再回收其中有用的含氟小分子[15]。

3 結(jié)語

廢舊濾袋在清除粉塵后，具有回收再利用的可能性。報道比較多的是采用水洗法清除粉塵，但未見報道如何治理產(chǎn)生的廢水以及廢水的循環(huán)再利用。水洗法特點(diǎn)是清理粉塵和附著的化合物比較干凈，便于回收再利用，但廢水的治理成本較高；機(jī)械法清除粉塵可有效去除粉塵，但難以去除糊袋后的附著物和附著在纖維上的化合物，對回收再利用制品的性能穩(wěn)定性會有影響。純PPS 廢舊濾袋粉塵和附著物去除后可直接進(jìn)行再加工，具有再利用價值；PPS 和PTFE 混纖廢舊濾袋清理掉粉塵和附著物后，需要進(jìn)行分離才能具有回收再利用價值。