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光纤预制棒生产过程中的除尘

改良化学气相沉积法(MCVD)、外部气相沉积法(OVD)和轴向气相沉积法(VAD)都属于气相沉积(Vapor Deposition)技术,其核心是利用化学反应在高温下产生玻璃前驱体,进而形成多孔的“玻璃烟灰”(Soot),最后烧结成透明的玻璃预制棒。这个过程中产生的烟气和颗粒物是主要的除尘对象。

尘源与粉尘特性

在 VAD、OVD 和 MCVD 工艺中,主要的尘源并非传统的机械粉尘,而是化学反应的副产物和未沉积的微细颗粒物。

  • 化学反应副产物: 这些工艺通常使用氯化物作为玻璃原料(如 SiCl 、GeCl ),在高温下与氧气、氢气等反应生成二氧化硅(SiO )和掺杂剂氧化物。反应会产生副产物氯化氢(HCl),这是一种强腐蚀性气体,对除尘系统有极大的腐蚀性。
  • 未沉积的“烟灰”(Soot): 在反应过程中,并非所有的玻璃前驱体都能完全沉积到预制棒上。部分亚微米级甚至纳米级的 SiO  和掺杂剂颗粒会随着废气排出,形成肉眼不可见的细微粉尘。
  • 高温烟气: 反应过程在 1500°C 以上的高温下进行,产生的废气温度非常高,需要先进行冷却处理。

袋式除尘器的应用需求

针对以上独特的尘源和粉尘特性,袋式除尘器在 VAD、OVD 和 MCVD 工艺中的应用需要满足以下特殊要求:

  • 耐腐蚀性: 由于废气中含有大量的 HCl 等腐蚀性气体,除尘系统的所有部件(包括箱体、滤袋、骨架等)都必须具备优异的耐腐蚀性能。
  • 耐高温性: 虽然烟气会先进行冷却,但进入袋式除尘器时的温度仍可能较高,通常在 100°C 至 200°C 之间。因此,滤料需要具备良好的耐高温性能。
  • 高过滤精度: 未沉积的“烟灰”颗粒非常细小,直径多为亚微米级。除尘器必须能高效捕集这些微粒,以保护环境并回收有价值的原料。
  • 清灰效率: 细小颗粒物容易黏附在滤袋表面,造成滤袋堵塞,增加压降。因此,滤料需要易于清灰,以保证除尘器的长期稳定运行。

相匹配的滤料种类

鉴于以上苛刻的除尘要求,滤料的选择是整个除尘系统的核心。以下是几种适合此场景的滤料及其特性:

  • 聚酰亚胺(Polyimide, P84)滤料
    • 优点: 具有出色的综合性能,耐高温(连续使用温度可达 260°C),耐酸碱性能好,能有效抵御 HCl 等腐蚀性气体。其独特的叶状纤维截面结构使得过滤效率高,捕集细微粉尘能力强,且表面清灰性能优异。
    • 适用场景: 这是处理VAD、OVD、MCVD高温、高腐蚀性废气最常用的高性能滤料之一。
  • PTFE(聚四氟乙烯)覆膜滤料
    • 优点: 在耐高温基材(如芳纶、玻纤)上复合一层 PTFE 微孔薄膜。PTFE 材料本身具备卓越的化学稳定性和耐腐蚀性,几乎不受任何酸碱侵蚀。覆膜后,滤料表面光滑,清灰效果极佳,并且过滤精度可达亚微米甚至纳米级别,能实现极低的粉尘排放。
    • 适用场景: 适用于对排放标准要求极其严格的场合。由于其过滤精度高,可以高效回收那些高价值的未沉积掺杂剂,具有经济和环保双重优势。
  • 芳纶(Aramid, Nomex)滤料
    • 优点: 耐高温性能良好(最高 200°C),耐磨性好,强度高。
    • 缺点: 相比 P84 和 PTFE,其耐酸碱腐蚀性较差。在强腐蚀性的废气环境下,寿命会受到影响。
    • 适用场景: 适用于废气温度高但腐蚀性较弱的工况,通常在预处理后废气腐蚀性降低的环节作为备选。

在光纤预制棒 VAD、OVD、MCVD 等工艺的除尘环节,工程师通常会选择 P84 滤料 或 PTFE 覆膜滤料。P84 因其出色的综合性能而广泛应用,而 PTFE 覆膜滤料则能提供最高的过滤精度和最优异的耐腐蚀性能,是追求极致环保和物料回收效率时的理想选择。

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