燃煤电厂废旧滤袋的回收再利用概述

摘要

袋式除尘器具有良好地捕集微细粉尘的功能，近年来被越来越广泛地应用于高温烟气管道中，其中，聚苯硫醚（PPS）及其聚苯硫醚和聚四氟乙烯（PTFE）混纺无纺布主要用于燃煤电厂的袋式除尘器中，由此产生的大量废旧滤袋的回收再利用问题亟待解决。本文主要介绍燃煤电厂废旧滤袋的回收方法和技术。

关键词：废旧滤袋聚苯硫醚聚四氟乙烯回收利用

1 引言

随着环保要求的提高，袋式除尘器因具有除尘效率高、捕集粒径范围大、能适应高温、高湿、高浓度、微细粉尘、吸湿性粉尘、易燃易爆粉尘等特点，而被越来越广泛地应用到燃煤电厂等行业的高温烟气除尘过程中。在众多过滤材料中，燃煤电厂主要以PPS纤维以及PPS和PTFE混纤作为滤袋应用在袋式除尘器中。PPS是一种半结晶性热塑性特种工程塑料，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点。PTFE俗称“塑料王”，具有抗酸抗碱，抗各种有机溶剂的特点，且耐高温，在高温下具有高强度保持率。因此，制得的滤袋可适应含有化学腐蚀性物质的烟气粉尘，使用寿命长，除尘效果好。耐高温袋式除尘器得到广泛应用的同时，也会产生数目庞大的、难于降解的废旧滤袋，如果处理不当会严重污染环境。另外，PPS和PTFE具有潜在回收再利用价值，尤其是全球不可再生资源日趋紧张，节约和循环利用资源是必然趋势。

2 电厂废旧滤袋的处理方法

2.1填埋

填埋法是指将废旧滤袋送入指定填埋场填埋。填埋会占用大量土地资源，废旧滤袋难以降解，附着的粉尘中含有重金属、二噁英等有毒、有害、腐蚀性物质，如果填埋场处理不当出现渗漏会对土壤、地下水等造成污染；为避免废旧滤袋在长途运输过程中成为流动污染源而污染周围环境，需要配备专车运输。

2.2 焚烧

焚烧废旧滤袋可回收热能，需使用专用焚烧炉 , 流动床式燃烧炉、浮游式燃烧炉、转炉式燃烧炉等。废旧滤袋的焚烧虽能实现能源回收，但会造成大气污染，因此焚烧后的废气需配置相应的尾气处理装置。PPS 经高温焚烧后产生 CO、CO2和 SOX等气体，需用组合方式处理废气：

（1）再生器吸附脱除 SOX—CO锅炉—静电除尘；

（2）CO 锅炉、静电除尘—湿式洗涤吸收脱硫；

（3）PTFE焚烧后会产生大量的 HF 等含氟有毒有害气体，需利用吸收工艺吸收 HF以其它技术手段处理含氟化合物。

2.3 回收再利用

回收再利用是指废旧滤袋经过切碎、除粉尘、分离、熔融共混改性、造粒等工序制得产品。

2.3.1 除粉尘方法

2.3.1.1 水洗法

回收再利用的废旧滤袋可通过水洗的方法去除其中的粉尘。姜家美等[5]发明了废旧滤袋经过切碎工序、开松工序、超声波清洗工序、还原工序、成品工序处理成为与同类高分子纤维相当的成品可再生利用的高分子纤维。朱海霖等发明了将废旧 PTFE 滤袋依次采用表面活性剂溶液、氧化剂溶液和有机酸溶液漂洗并烘干，得到纯净的废旧PTFE 滤袋。杜永林发明了一种废旧滤袋中的 PPS 回收方法及其系统，包括清洗装置，烘干装置、分割装置、分层装置和开松装置。北京国兴五佳高分子纤维再生科技有限公司利用此发明建成了 400t PPS 回收再利用生产线。废旧滤袋表面含有大量的粉尘，表面含有重金属、二噁英等有毒、有害、腐蚀性物质，在清洗废旧滤袋时就会产生大量的污水和污泥。而且这些含有重金属、二噁英等有毒、有害、腐蚀性物质的污泥属于危险化学品，如果洗涤过程加入各种化学清洗剂又进一步增加了废水中污染物成分，这些废水如不进行有效处理会造成水环境污染，随意排放的污水还会造成土地资源污染，因此为保护我们赖以生存的水资源和土地资源，清洗废旧滤袋产生的废水要配备相应的水处理和水循环再利用系统，废弃物要进行有效环保处理。

2.3.1.2 机械法

机械法是依靠重力、离心力等机械力将粉尘脱离废旧滤袋。王茂盛等[9]发明了一种废旧滤袋处理装置，离心装置中的搅拌轴高速旋转拍打破碎后的废旧滤袋，粉尘在离心力的作用下清除。此方法利用离心原理去除粉尘，无需水洗，清除的粉尘可集中处理或再利用，是环境友好的除粉尘方法。

2.3.2 PPS 和 PTFE 混纤的分离方法

近年来，燃煤电厂为延长高温滤袋的使用寿命，越来越多地应用 PTFE和 PPS 共 混 纤 维 来 生 产 滤 袋， 截 至2016 年，新建的高温滤袋除尘系统大部分采用 PTFE/PPS 共混纤维 , 共混比例为 20%~60%。PTFE 是极好的防粘材料，这种性能又使它与其他材料的表面粘合极为困难，与 PPS 没有相容性，因此在开发分离后 PPS 的回收再利用技术中，掺杂 PTFE 的 PPS 的物性会大大降低，同时，分离后 PTFE 的回收再利用也直接影响到 PPS 回收利用的可实施性。故必须将两种纤维分离才能具有再利用价值。由此对废旧 PTFE/PPS 滤袋回收工艺技术提出更多的挑战。

王茂盛等发明了一种回收废旧滤袋中 PTFE 纤维和 PPS 的方法，该方法包括以下步骤：

（1）热熔，在250℃ ~260℃的温度下，热熔废旧滤袋直至完全熔化破碎；

（2）将冷却后的块状热熔物破碎成粉末、纤维、块状固形物的混合物筛分；

（3）将混合物筛分，纤维和粉末回收，块状固形物返回破碎步骤。

该方法可粗略分离 PPS 和PTFE，但筛分的 PTFE 纤维中含有 PPS粉料，同时 PPS 筛分料中也含有 PTFE纤维，因此分离效果不佳。王光应等发明了一种废旧 PPS/PTFE 混纺废旧滤袋的分离方法，该方法利用冷冻后 PPS 纤维与 PTFE 纤维脆性的不同，在 -100℃ ~200℃的温度区间内，PPS 纤维脆化成粉末，而 PTFE纤维不发生变化，从而利用机械筛分的手段将二者有效分离，分离效率可达 99%。

2.3.3 PPS 的回收利用

2.3.3.1 纤维再利用

清洗后的废旧滤袋经过开松后得到 PPS 再生纤维，具有阻燃、耐高温、耐腐蚀、绝缘等特点，主要应用于无纺布和絮状填料、保温材料、建筑材料等。

2.3.3.2 熔融共混改性

纯 PPS 滤袋和分离后得到的 PPS回收料，通过化学改性和玻纤增强生产的工程塑料产品，具有较好的力学性能，用途广泛。孙正滨等发明了一种废旧 PPS 滤袋回收再利用的方法，该方法采用开松碎化的废旧 PPS 滤袋与有机改性剂、抗氧剂和抑酸剂混合，得到改性后的粒料具有良好的力学性能 和 加 工 性 能， 与 市 售 的 纯 PPS 力学性能相当，有的甚至优于市售的纯PPS，从而使得废旧 PPS 滤袋得到了有效的应用。叶晋浦等发明了一种回收的PPS 组合物及其制备方法，该方法向干燥后的回收的 PPS 中加入增韧改性剂、抗氧化剂后混合均匀，得到中间混合物料与玻璃纤维共同依次经过熔融挤出、冷却、造粒后得到回收的 PPS 组合物。回收 PPS 生产的工程塑料产品具备耐腐蚀、耐高温、绝缘等特点，在电子电气、机械、汽车等行业广泛应用，包括电子接插件、开关外壳、齿轮、机械装备中的阀门、泵体、轴承等，使用前景十分广阔。

2.3.4 PTFE 的回收利用

现在国内外对废旧 PTFE 的回收方法主要有：（1）机械粉碎法，（2）辐射裂解法，（3）高温裂解法。机械粉碎法得到的再生 PTFE 主要应用于：（1）可通过热压成型技术制得低压阀门的密封垫片，（2）挤压成型技术挤压成厚壁管材和棒材，（3）作为填料与新料混合后制得产品。辐射裂解法利用高能射线 γ 射线或电子加速器在辐射剂量不小于 100kGy 的条件下，使 PTFE 分子链发生无规则断裂，再通过研磨、气流粉碎制得超细 PTFE 粉体，可作为高分子材料、油墨、涂料的改性剂。高温裂解法是在 425℃ ~700℃的高温下，使 PTFE 分解成小分子，再回收其中有用的含氟小分子。

3 结语

废旧滤袋在清除粉尘后，具有回收再利用的可能性。报道比较多的是采用水洗法清除粉尘，但未见报道如何治理产生的废水以及废水的循环再利用。水洗法特点是清理粉尘和附着的化合物比较干净，便于回收再利用，但废水的治理成本较高；机械法清除粉尘可有效去除粉尘，但难以去除糊袋后的附着物和附着在纤维上的化合物，对回收再利用制品的性能稳定性会有影响。纯PPS废旧滤袋粉尘和附着物去除后可直接进行再加工，具有再利用价值；PPS和PTFE混纤废旧滤袋清理掉粉尘和附着物后，需要进行分离才能具有回收再利用价值。