纤维过滤器范文1
关键词：吉林油田公司热电厂 无囊式高效纤维过滤器 环境保护
一、前言
化学分厂共有5台LLY型有囊式高效纤维过滤器，担负着机组清水水量的需求，运行过程中胶囊经常出现破裂，平均每年每台至少更换3个胶囊，而且有囊式高效纤维过滤器出水水质的浊度，已不能满足清水水质的要求，且床体冲洗自用水虑高达60％，废水排放量极大。此次改造本着提高水质、节约用水、减少环境污染的原则，对3＃LLY型有囊式高效纤维过滤器进行技术改造，此项技术改造的成功不仅解决了出水水质的浊度大，降低床体冲洗自用水虑，大大减少废水的排放，减少环境污染的问题。
二、无囊式与有囊式高效纤维过滤器结构对比及制水原理
无囊式高效纤维过滤器内部结构是去除有囊式高效纤维过滤器床体内原有的7个胶囊及所有的纤维束滤料，在上部安装一多孔的固定板，下部安装一多孔的活动板，两板之间悬挂3500余束纤维束滤料。而有囊式高效纤维过滤器内部结构是在罐体上部悬挂1200余束纤维束滤料，纤维束末端用料坠作下垂，防止虑料在运行中上浮，在虑料之间均匀布置7个胶囊。以下是无囊式与有囊式高效纤维过滤器内部结构对比图。
有囊式高效纤维过滤器制水原理是通过向布置在滤层中间的7个胶囊内充水，调节纤维滤料的堆积密度及不同滤层的孔隙滤。这样生水通过压实的纤维滤料时，生水中的悬浮物及杂质就被压实的滤料阻留、吸附，从而降低生水的浊度。其生水的通流面积仅为床体横截面积的10％。而无囊式高效纤维过滤器制水原理是通过入口水压力将床体内的活动板托起压实纤维滤料，从而调节纤维滤料的堆积密度，达到阻留生水中的悬浮物及杂质的目的，其生水的通流面积是床体横截面积的100％，这样生水的通流面积及纤维束虑料较有囊式高效纤维过滤器大大增加，致使纤维滤料的堆积密度增大，所以出水量增加，出水浊度降低，且松散的纤维束有利于床体冲洗，极大降低床体冲洗自用水虑。
三、现场应用情况及效果
LLY型有囊式高效纤维过滤器对于生水浊度较小的情况下，出水水质能满足要求。但针对于吉林油田热电厂高铁、高浊度水源水质的情况下，出水水质已经不能满足要求，且出水量较少，最高仅能达到80吨/小时，床体冲洗自用水率大、冲洗时间较长，一般情况下冲洗一次消耗清水200吨，时间长达1.5小时，每年废水排放量约8.0万吨。在机组高负荷期运行2台LLY型有囊式高效纤维过滤器才能维持清水量的需求，制水过程中混凝剂添加量较大，无形中给除盐系统增加负担。自改造后运行一台无囊式高效纤维过滤器就能满足清水量的需求，且运行操作简便。由于清水水质的提高使除盐系列运行周期平均增加3个小时，每年可节约盐酸20吨，碱15吨。无囊式高效纤维过滤器出水量最低能达到150吨/小时，且床体冲洗自用水率较低、冲洗时间较短，一般情况下冲洗一次消耗清水60吨，时间平均为0.5小时。无囊式与有囊式高效纤维过滤器运行效果统计见下表。
四、经济效益分析
无囊式高效纤维过滤器自运行后经济效益非常明显，一是出水量增加，平均每小时增加70吨。二是出水水质提高，可达到1 NTU以下。三是自用水率降低，每次可以节约清水140吨，每年可以节约清水56000吨，每吨清水按照1.5元计算，每年可创效84000元。四是设备维护降低，每年可以节约设备维护资金1.85万元。五是大大减少废水的排放有利于环境污染，对环境的保护、减少环境污染有着重大的社会效益，且每年可减少废水排放56000吨，每年可节约废水排放费用56000吨*0.35元＝19600元。六是节约电能，每年平均可节约电能7875kW.h，电价按0.41元/ kW.h计算，折合人民币3228元。七是延长除盐系列的制水周期，平均延长3小时，延长阴、阳离子交换树脂的使用寿命2~3年，每年可节约酸20吨，碱15吨，折合人民币35000元.
五、应用前景展望
运行一台无囊式高效纤维过滤器就能满足机组清水量的需求，且能满足水质的要求，同时大大降低设备维护资金，节约电能，极大的减少废水排放有利于环境污染，对环境的保护、减少环境污染有着重大的社会效益，所以应用前景是非常可观的。
六、结论
针对吉林油田热电厂高铁、高浊度水源水质的情况下，改造有囊式为无囊式高效纤维过滤器，彻底解决了清水水质的需求，同时无囊式较有囊式自用水率大大降低，既节约了清水，又减少了废水的排放，对环境的保护、减少环境污染有着重大的社会效益，所以此工艺在我厂应用是可行的。
参考文献：
纤维过滤器范文2
Abstract: The technology of self-adjustment fibre-filtering realizes the high-effctive run of the fibre-filtering equipement through the accurate selection of filtering material and the unique installation methods. The filter is precise and the cost is low. The equipment is basically without care.
关键词： 自调节；纤维过滤；技术参数
Key words: self-adjustment；fibre-filtering；technical parameter
中图分类号：TU992文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）17-0040-01
0引言
二十世纪八十年代末在我国首先开始应用的纤维过滤技术，与传统的石英砂过滤相比较，具有精度高、处理量大等特点。但由于纤维本身的特性所决定，如果为了提高过滤精度，必须加大纤维滤元布置的密度，这样又使清洗变得困难。为了解决这一难题，曾采用在纤维滤料中设置水囊等加压装置，或者采用机械压实装置等方法，但经过几年的工业运行，出现了操作复杂、检修维护量大等弊端。
自调节纤维过滤技术是通过对用作滤料的丙纶材质纤维的密度和纤度的选择、束状滤元的活化方式和膨化程度的加工工艺的研究、滤料空隙率和截污率的理论计算和试验，实现了各种相关技术参数的精确调整，确定了过滤与反洗均达到最佳状态的结合点，并在此基础上设计出过滤装置中滤元的安装方式和布置密度。在解决了纤维滤料过滤精度高而清洗困难的技术难题的同时，又实现了过滤装置的自调节运行。
1结构与机理
1.1 结构本过滤器由罐体、罐外管路、罐内的固定孔板、柔性约束纤维束（滤料）、布气管、进水配水盘等组成。
1.2 工作原理本过滤器采用待过滤水由下至上流经纤维滤层的过滤方法（也可根据用户要求设计成由上至下的过滤方向）。
成床：开始由下向上进水时，处于自由状态的纤维束会弯曲并整体上移，上密下疏地被纵向压实形成深层过滤滤层。
过滤：待过滤水不停地流经已形成的纤维滤层，水中的悬浮物被纤维滤层吸附和截留而实现过滤。
清洗：滤层失效时，需进行滤料清洗以恢复其截污能力。清洗时，采用气水合洗的方式，清洗水由上至下流入，空气由下至上进入，使原被压实的纤维束整体下移、伸展，处于松散和抖动状态，纤维表面吸附和截留的污物被洗脱而随水流带出过滤器实现滤料清洗。
2技术特点
过滤精度高：水中悬浮物的去除率可接近100%，经良好混凝处理的原水浊度≤20FTU时，过滤后出水浊度始终≤2FTU。并对细菌、病毒、大分子有机物等杂质有显著的去除作用。
过滤速度快：为30m/h-50m/h，是传统过滤器过滤速度的3-5倍。
截污容量大：为5-10Kg/m3（滤料），是传统过滤器截污容量的2-4倍。
占地面积小：相同的制水量，占地仅为传统过滤器的1/3-1/2。
自用水耗低：仅为周期制水量的1-3%；一般情况下可用原水进行反洗。
不需要更换滤元：滤元被污染后可方便地进行清洗，恢复其过滤性能，其连续使用寿命不少于10年，不存在跑料、板结等现象。
3设备过滤部件制造的主要技术参数
具体参数见表1、表2。
4设备主要性能及规范
具体见表3。
自调节高效纤维过滤器不仅可有效地清除水中的悬浮物，还对水中的有机物、胶体、铁、锰等有明显的去除作用，可广泛应用于：电力、石油、化工、冶金、造纸、纺织、食品、自来水、游泳池等各种工业用水和生活用水处理，以及废水的回用深度处理。
参考文献：
[1]刘凡清.介质过滤方法及设备[P].（ZL87100467）.
[2]承慰才.纤维过滤装置[P].（ZL98246416.9）.
纤维过滤器范文3
目前解决大气污染的主要手段是利用袋式除尘器除尘。袋式除尘器具有高效、稳定、可靠的分离能力，能够满足日益严格的环保标准要求［1］。袋式除尘器主要由袋室、滤袋、框架和清灰装置等组成，其除尘过程主要由滤袋完成，滤袋是袋式除尘器的关键部件。选用合适的纤维原料加工滤袋是袋式除尘技术的研究重点之一。国内外使用的过滤材料多数是针刺非织造布［2］。本文选取聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)和聚酰亚胺(P84)针刺过滤材料，对其进行面密度、厚度、透气性、孔径分布、过滤效率、阻燃性能和力学性能测试，并进行比较，旨在为过滤材料选择合适的纤维原料，以延长滤袋的使用寿命，节省成本，并达到更佳的过滤效果。
1试样制备本试验所用的PTFE、PPS和P84针刺过滤材料均采用以下工艺制备:纤维开松梳理成网交叉铺网预针刺中线分切加基布主刺分切卷绕。
1．1PPS针刺过滤材料PPS纤维原料由日本东丽公司生产，纤维规格为2．4dtex×76mm，用德国Dilo生产线生产。梳理毛网面密度32g/m2，交叉铺网18层后喂入预刺机;经牵伸后，由牵伸机后设有的切刀将毛网切成同幅宽的两半，通过翻转将两层毛网层叠，引入基布(本样品的基布为120g/m2的PPS织物);喂入主刺机，针刺频率约3850r/min，针刺密度888．9刺/cm2，针刺深度8．3mm，经过4块针板上下同步对刺，最后分切卷绕。
1．2P84针刺过滤材料P84纤维原料由奥地利兰精公司生产，纤维规格为2．2dtex×51mm，用德国Dilo生产线生产。铺网层数为20层，添加120g/m2的PTFE基布;梳理毛网面密度24g/m2，铺网后进行预刺，针刺密度37．2刺/cm2，针刺深度13mm;牵伸后中点分切，加入基布，再送入主刺机中，主刺深度7．3mm，针刺密度888．9刺/cm2，针刺频率约3852．3r/min，最后分切卷绕。
1．3PTFE针刺过滤材料PTFE纤维原料来自常州中澳兴城高分子材料有限公司，纤维规格为(3．3～5．5)dtex×51mm，用海润纺织机械有限公司生产的针刺生产线生产。基布为120g/m2的PTFE织物。生产过程始终保持室温20℃、相对湿度75%。为使纤维容易梳理，在梳理过程中添加滑石粉。滑石粉还能使PTFE过滤材料有更好的过滤性能。平均针刺密度180刺/cm2，针刺频率约750r/min。
2性能测试参考《除尘布袋制造的国家标准及质量控制》和GB12625—1990《袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件》所规定的测试方法进行检测。
2．1面密度过滤材料面密度按GB/T4669—1995《机织物单位长度质量和单位面积质量的测定》［3］的规定测定。测试设备:FA2004B电子天平，上海精密仪器有限公司;测试条件:温度20℃，相对湿度65%，0．1MPa;试样:PPS、PTFE和P84针刺过滤材料各10块，面积100cm2。
2．2厚度过滤材料的厚度按GB/T3820—1997《纺织品与纺织制品厚度的测定》［4］的规定测定。测试设备:YG141织物厚度仪，常州第二纺织机械厂;测试条件:温度20℃，相对湿度65%，0．1MPa;试样:PPS、PTFE和P84针刺过滤材料各10块，面积100cm2。
2．3透气性过滤材料的透气量按GB/T5453—1997《纺织品织物透气性的测定》［5］的规定测定。测试设备:YG461型中压透气量仪;测试条件:温度20℃，相对湿度65%，0．1MPa;试样:PPS、PTFE和P84针刺过滤材料各10块，面积200cm2。
2．4孔径分布通过电镜扫描仪观察三种样品的孔径分布及其大小。试验条件:温度20℃，相对湿度65%，0．1MPa;试样:PPS、PTFE和P84针刺过滤材料各2块，面积1cm2。
2．5过滤效率洁净过滤材料阻力和静态除尘率按GB12625—1990《袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件》［6］的规定采用过滤材料静态性能测试仪测定。测试设备:SX-L1050滤料试验台;测试条件:温度20℃，相对湿度65%，0．1MPa;试样:PPS、PTFE和P84针刺过滤材料各6块，试样尺寸20cm×20cm。
2．6阻燃性能袋式除尘器用于高温或含有可能发生自燃现象粉尘的过滤时，由于高温或者灼热的颗粒附着于滤袋，或者是自燃物质发火均会使过滤材料烧毁，造成严重后果。为了防止滤袋发生燃烧事故，需要对于除尘器的过滤材料进行阻燃性能的测定。过滤材料的阻燃性能根据GB/T12138—1989《袋式除尘器性能测试方法》［7］进行，用垂直法测定其阻燃性能。测试设备:垂直燃烧试验仪;测试条件:调湿调温24h，温度20℃，0．1MPa;试样:采用梯形取样，试样尺寸30cm×8cm，PPS、PTFE和P84针刺过滤材料分别按纵横向各取样5块。
2．7力学性能针刺过滤材料的断裂强力和断裂伸长率按GB/T3923．1—1997《纺织品织物拉伸性能》［8］的规定测定。测试条件:调湿调温24h，温度20℃，0．1MPa;试样:采用平行法取样，试样尺寸300cm×50cm，PPS、PTFE和P84针刺过滤材料分别按纵横向各取样5块。
3结果与分析
3．1针刺过滤材料的物理性能
3．1．1面密度与厚度三种过滤材料的面密度和厚度，以及面密度和厚度标准差的测试结果见图1和表1。由图1可以看出，PTFE过滤材料的厚度在三种过滤材料中最小，但是面密度却最大，其原因是PTFE单纤密度高达2．2g/cm3，而PPS和P84单纤密度分别为1．36和1．41g/cm3。表1数据显示，PTFE过滤材料的面密度标准差大，说明其面密度不均匀，比其他两种过滤材料均匀性差。一是因为PTFE过滤材料的生产设备为国产针刺设备，而另外两种过滤材料均由德国Dilo公司进口的设备生产，PTFE过滤材料的生产受到设备的影响，导致纤网的面密度不匀;二是因为PTFE过滤材料本身的面密度较大，在生产工艺上不容易控制，也会导致面密度不匀。用作除尘器滤袋的针刺材料，厚度和面密度是根据所使用环境的具体要求而定的，国家标准要求面密度标准差为±25g/m2，厚度标准差为±0．2mm。
3．1．2力学性能三种过滤材料的强力和断裂伸长率的测试结果分别见图2和图3。由图2和图3可以看出，三种过滤材料中力学性能最好的是PPS针刺过滤材料，而PTFE针刺过滤材料受到纤维自身特性的影响，其力学性能较差，但是PTFE过滤材料横纵向的强力较为均匀。由于PPS与P84针刺过滤材料的生产设备与PTFE针刺过滤材料的生产设备不同，造成铺网方式不同，所以PPS与P84过滤材料的横向断裂强力大于纵向断裂强力，而PTFE针刺过滤材料是纵向断裂强力大于横向断裂强力。一般情况下，材料断裂强力大，其断裂伸长率会小，但是上述三种过滤材料是强力大的过滤材料其伸长率也大。这种现象应当与产品添加了基布有关。三种过滤材料分别添加了PPS或PTFE基布。基布采用经纬平纹织造，基布两侧均有纤网，在基布两侧纤网的纤维基本都断开时，基布尚未断开，因此过滤材料的伸长率受到影响。由此可见:PTFE过滤材料的横向强力稍差，P84过滤材料的纵向强力也未达到标准，而三种过滤材料的横纵向断裂伸长率均达到了国家标准中规定的指标。在生产中可以通过调整铺网工艺和调整基布的方法提高过滤材料的强力，同时考虑到刺针对于强力的影响，也可以通过调整针布和刺针，以减少对于针刺材料中纤维和基布的损伤。
3．2针刺过滤材料的过滤性能
3．2．1透气量和过滤效率图4是三种过滤材料透气量、过滤效率和过滤阻力的测试结果，并测得PPS、PTFE和P84过滤材料透气量的标准差分别为5．17、28．7和11．87L/(m2•s)。过滤材料的透气量因纤维种类、线密度及材料的结构形式、密度不同而异。透气量小，单位面积单位时间内允许通过的风量小，则过滤效率高，阻力也大。透气量标准差的大小反映了过滤材料质地的均匀程度［9］。按照国家标准GB/T5453—1997《纺织品织物透气性的测定》规定，材料的透气量作为只参考不考核的项目，要求透气量标准差在±25%即可。三种过滤材料的标准差均达到了标准要求，且PPS过滤材料的质地均匀性优于其他两种过滤材料。过滤效率的测试均在洁净状态下进行。由图4可以看出:PTFE过滤材料的过滤效率最高，过滤阻力较小;P84过滤材料的过滤阻力最小，过滤效率也最小;PPS过滤材料的过滤阻力最大，过滤效率较低。按照国家标准GB12625—1990《袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件》对于针刺过滤材料的要求，在静态下的过滤除尘率应达到99．5%以上。上述三种过滤材料中以PTFE过滤材料的过滤效果为最好。
3．2．2孔径图5是PTFE、PPS和P84过滤材料的扫描电镜照片。由图5可以清晰地看出:PTFE过滤材料的孔隙要比PPS与P84过滤材料的孔隙小，PTFE纤维的形状与PPS、P84纤维明显不同，呈扁平状且表面不光滑;P84纤维的截面呈现三叶形。扁平且表面不光滑的PTFE纤维增加了纤维的比表面积，也提高了纤维对于粉尘的拦截效果;而三叶形的P84纤维与普通的圆形纤维相比，比表面积增大，也提升了微粒的捕集效率。
3．2．3孔隙率通常情况下，材料的过滤性能也可以用孔隙率来间接的反映。根据下式可以计算得出过滤材料的孔隙率。计算得到PPS、P84和PTFE过滤材料的孔隙率分别为96%、97%和88%。对比三种过滤材料的过滤效率可以发现，过滤效率与过滤材料的孔隙率成反比。针刺非织造过滤材料孔径分布分散程度高，针刺加工形成的微孔较大，大孔径的孔隙多，有很高的孔隙率，微孔为含尘气流提供了通道，导致过滤效率较低和过滤阻力低。根据透气性与孔径之间的关系，说明大部分气体都经大孔径孔隙流走。过滤材料的孔径大，不能有效地截留气流中的颗粒物，则通过过滤材料的颗粒物数量多，过滤效果差，因而很难达到理想的过滤效果［10］。结合三种过滤材料的过滤效率和透气量测试结果以及扫描电镜照片进行分析，影响三种材料过滤效率的因素包括针刺生产过程中的针刺频率、刺针的粗细，以及原料纤维的线密度和形状对于微粒拦截效应的影响。
3．3针刺过滤材料的阻燃性能在阻燃性能测试过程中，三种过滤材料均未出现阴燃和续燃现象。根据三种过滤材料的面密度分别选择对应的重锤，PPS、PTFE和P84针刺过滤材料分别选用340．2、453．6和340．2g的重锤。将重锤挂于试样一侧的下端，三种过滤材料纵横向的撕裂长度(即损毁长度)基本无差异。测试结果见表2。未经阻燃后整理的针刺过滤材料，其阻燃性能取决于纤维本身的阻燃性能。根据纤维能达到的瞬间耐温值可以看出，PTFE纤维＞P84纤维＞PPS纤维，因此PPS过滤材料的损毁长度最大。PPS针刺过滤材料适用于烟气温度较低的工况。PTFE过滤材料的阻燃性能最好，适用于温度更高的工况，并且其耐酸碱腐蚀性好，最适宜用于垃圾焚烧炉烟气的过滤［11］。P84过滤材料的阻燃耐高温性也很出色，因此是煤炉、水泥窖烟气过滤的最佳选择。
纤维过滤器范文4
关键词：袋式收尘器；颗粒悬浮物；滤袋滤料
中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0094-02
袋式收尘器是一种用过滤的方法将含尘气体中的颗粒悬浮物阻留到纤维织物上，从而达到洁净气体目的的设备，由于纤维织物一般会做成袋状，因此被称为袋式收尘器。袋式收尘器具有结构简单、操作灵活、收尘效率高的特点，在灰尘稳定情况下的捕集率可达到98%，能够去除1μm左右的非粘结性、非纤维性粉尘颗粒，在各个工业部门有着十分广泛的应用。
1 袋式收尘器工作原理
袋式收尘器是利用颗粒悬浮物通过筛选效应、碰撞效应、扩散效应、静电效应等效应而产生的过滤作用将含尘气体中的粉尘过滤过来的。在袋式收尘器进行工作的时候，含尘气流从滤袋经纬线的空隙间通过，一些粗粒径的尘粒无法经过空隙，就会被截留在滤袋纤维上，这些尘粒依附在纤维上，使纤维逐渐能对较细的粉尘进行截留，而当大量的尘粒被吸附在纤维上成为粉尘层时，在纤维上就形成了二次滤波介质。二次滤波介质的主要过滤是通过筛滤效应，同时碰撞、钩住、扩散、静电效应也会有所增强，从而能有效地提高收尘器的收尘率。
袋式收尘器的滤布常用的材料有棉布、羊毛等动植物天然纤维，尼龙、涤纶等合成纤维以及玻璃纤维等无机人造纤维。袋式收尘器清灰的方式一般有机械振打方式和气体反吹式振打方式两类，也有的是二者结合使用。
2 袋式收尘器的安装及运行
大型的袋式收尘器主要被用于水泥磨、窑尾等系统中，在生产中有着十分重要的作用。袋式收尘器的安装及运行质量对生产线的正常运转有着十分重要的作用，因此，必须要重视袋式收尘器的安装施工、运行及日后的维护工作，以保证袋式收尘器稳定良好的运行，保障生产的安全顺利进行。
2.1 安装施工前准备工作
2.1.1 滤袋滤料的选择。滤袋是袋式收尘器的核心，其材料的性能及质量直接影响着袋式收尘器的收尘率。各种滤布材料各有优劣，在选择时，需要按照生产的实际需求，综合考虑粉尘性质、气体出口浓度、入口风温、投资等多方面的因素，选择符合实际和设计要求的滤料。
一般在入口风温较高的情况下，可以选择耐高温的玻璃纤维滤料或者是高温针刺毡滤料。对出口浓度要求在20mg/Nm3要求以下的，通常可以选择覆膜滤袋。
2.1.2 设备清点。由于水泥生产线使用的收尘器量大，特别是一些中、小型的袋式收尘器，其配套的设备大小都很相似，滤袋、风机等极易混淆在一起，而如果出现了错装的现象，不仅需要返工，影响到施工效率，还有可能因为错误的搭配而损伤到零部件。因此，在设备到场之后，未安装之前，需要对设备进行清点，按照不同的型号将设备进行分类，确保设备配套，并对分好类的设备进行标记，以避免施工中出现错装的现象。
2.1.3 部件存放。袋式收尘器的安装施工不是一个短时间内就能完成的工程，尤其是大型袋式收尘器的安装施工需要一段相对较长的时间，而为了保证各零部件的完好，必须要做好部件的存放工作。
在对部件进行存放时，一些可以存放在户外的部件，如箱体、灰斗等要做好防雨、防潮的工作；滤袋需要存放在仓库阴凉干燥处，同时还要远离火源，在运送的过程中，也要注意周围的带有尖角、锐边的硬物，避免其对滤袋造成划伤；袋笼和压缩空气管道以及储气罐等有应防雨防潮，并保证在存放的过程中不引起变形。
2.1.4 部件检查。由于收尘器的薄板在包装、运送、存放过程中都极易因为操作的不规范引起变形，因此，在袋式收尘器安装前，需要对收尘器薄板进行重点的检测，并对变形的零部件进行矫正，对一些出现了损伤的零部件进行修补或更换，确保使用的零部件性能良好。
另外，还需要对斜隔板、孔板、灰斗等焊缝进行检查，一旦发现有开焊、漏焊或者裂纹等现象，要及时对其进行修复，尤其是在大型袋式收尘器安装施中，一些需要进行现场组焊的部位，需要使用气密焊，在焊接完成之后，还要利用煤油渗透法对焊缝进行检验，确保焊缝紧密无泄漏。
2.1.5 部件清洁。袋式收尘器安装之前，还需对零部件进行清洁的工作，对箱体、灰斗等部件进行除尘除锈、清除管路内的粉尘杂物、对卸灰阀等清灰设备进行检查，确保其中无异物。
2.2 施工注意事项
由于袋式收尘器的安装质量对日后的运行状态十分关键，因此在安装时，应该严格按照制造商所提供的安装作业指导书进行，遵循相关的规范和要求，自下而上、由主到次地进行施工，滤袋和压缩空气喷吹系统须要等其余部件全部安装完成之后，再安装。在安装过程中，需要注意以下四点：
2.2.1 薄板箱件安装。在对薄板箱件进行吊装时，为了保证箱体无变形，需要在上方均匀地布上4个吊耳。
2.2.2 脉冲阀进、出气管道。确保脉冲阀进、出气管道的中心线对正，以保证阀体的受力均匀。
2.2.3 提升阀安装。在提升阀安装完成之后，需要对其进行检验，确保阀板能够完全关闭气室。在检验的过程中，通常是将阀板运行到下止点，当产生了3～5mm的变形时，即可确定安装合格，否则需要通过调节前端螺母或者减少垫铁的方法，对其进行调整，直到确保安装合格。
2.2.4 滤袋安装。滤袋必须要在一些需要动火的工序全部完成之后，才能进行安装。在安装时，需要注意周围的尖锐物体，以避免其对滤袋造成损伤；应当先安装好滤袋之后再进行袋笼的安装；要确保袋笼无变形和毛刺；对于受潮或者出现了损坏的滤袋要进行处理后才能使用，对于一些损坏严重的滤袋则禁止使用。
在每一道工序完成之后，都要对其进行验收，确保安装符合相关的要求之后，才能进行下一道工序的施工。
2.3 袋式收尘器运行管理
袋式收尘器在安装完成之后，投入运行之前，还需进行空载试运行、空负荷试运行和负载试运行的工作。在第一次符合运转时，为了保证滤袋的安全，应先在滤袋上进行挂粉，在挂粉时，需要关掉脉喷系统，以避免生料脱落。
3 结语
在袋式收尘器的运行过程中，为了保证系统性能的稳定正常发挥，还需要做好日常的维护工作，定期或不定期地对系统的部件进行检查，保证系统压缩空气的正常供给，根据生产中的实际具体情况，合理地设定清灰模式，同时需要注意，收尘器的处理风量禁止超过设计的能力，以保障性能的更好发挥，延长系统使用寿命。
参考文献
[1] 王健，牟文勋，何江平.浅谈袋式收尘器的安装及运行管理[J].新世纪水泥导报，2009，（6）.
[2] 蔡春万.浅谈布袋收尘器的设计制造与安装调试[J].新世纪水泥导报，2007，（3）.
纤维过滤器范文5
关键词：袋式除尘滤料；非织造制备技术；应用展望
中图分类号：X511；TS176.5 文献标志码：A
Advance Bag Dust Filter Preparation Technologies and Their Application Prospects
Abstract： The current situation and the developing trend of bag dust filter at home and abroad， as well as the existing problems in the development of bag dust filter in China are analyzed. This is followed by an introduction of some advanced technology such as preparation， reinforcement， functional finishing. Then the application prospects of bag dust filter in various industries in China are anticipated. And at last， suggestions on improving the production of technology of bag dust filter in China are proposed.
Key words： bag dust filter； nonwoven preparation technology； application prospects
长期以来，我国经济和工业化的高速发展带来了严重的环境问题。尤其是钢铁、水泥、煤炭、电力等行业，耗能高、污染高，带来了大量的工业烟尘和废气，导致空气污染加剧，危害我国近十亿人民的健康。全国环境统计公报显示，2014年我国废气中烟（粉）尘排放量高达1 740.8万t，其中83.6%来自工业烟（粉）尘排放。工业烟（粉）尘排放中大量的微细粒子（包括PM 10、PM 2.5 等）是直接导致我国大气环境质量恶化的元凶之一。袋式除尘技术以其高效除尘的性能，已在我国钢铁、水泥、电力等行业得到了广泛的应用，从源头上抑制了工业排放气体中微细颗粒物对我国大气环境的污染。
目前，我国新制订的滤料相关标准已达到了较高的水平。与GB/T 6719 ― 2009《袋式除尘器技术要求》和HJ/T 324 ― 2006《环境保护产品技术要求 袋式除尘器用滤料》相比，FZ/T 64055 ― 2015《袋式除尘用针刺非织造过滤材料》的过滤性能指标有大幅提高，其规定滤料的动态除尘效率必须≥99.99%。而燃煤电厂除尘器的入口含尘量通常为40 000 mg/m3左右，这样，除尘器出口排放浓度可控制在 4 mg/m3左右，完全符合GB 13223 ―2011《火电厂大气污染物排放标准》规定的电厂烟尘允许排放浓度限值。
严格的大气污染物排放标准，以及与大气环境保护相配套的法律、法规、政策的出台和实施，将进一步推动我国袋式除尘技术的发展，高性能、功能性滤料作为袋式除尘的核心部件，势必得到进一步的发展。
1 国内外袋式除尘滤料技术发展现状及趋势
1.1 国外袋式除尘滤料技术的发展现状及趋势
在纤维原料方面，国外袋式除尘滤料采用高性能合成纤维，如聚苯硫醚（PPS）纤维、聚酰亚胺纤维（PI）、聚四氟乙烯（PTFE）纤维等，提高了滤料的耐热、耐腐蚀等性能；在滤料成型和加固方面，采用自调匀整、针刺固结等技术，大大提高了滤料物理和机械性能的均匀性；通过浸渍、涂层、覆膜等后整理加工方法，进一步提高了滤料的除尘效率和使用寿命。20世纪80年代，国外研制了一些高性能滤料，如美国Gore公司的PTFE膜覆合滤料能够高效地捕集亚微米粒子；GE公司推出的新型PPS双组分纤维滤料，具有更高的强度和更高的过滤效率；杜邦公司推出了Nomex KD创新纤维技术，该纤维在非织造加工时，易原纤化而形成微纤维，从而使滤料具有更高的粉尘捕捉力和更好的过滤性能；美国Donaldson（唐纳森）公司研发的褶皱滤料（图 1）过滤面积比普通滤料大数倍。发展至今，纤维滤料不仅可以近100%地过滤超细粒子，对于高温甚至粘性较高或湿度较大的烟尘也能达到同样的过滤效果。
1.2 国内袋式除尘滤料技术的发展现状及问题
在高温烟气过滤领域，我国的研究起步较晚，上世纪70年代开发了玻璃纤维机织滤料、涤纶绒布等滤料产品；80年代成功研制了合成纤维针刺毡等低温、中温滤料。90年代以后，我国在高温滤料产品的开发方面取得了一系列重要的发展成果，开发了耐高温合成纤维针刺滤料，如芳纶1313针刺滤料等；并研究开发了高温滤料热熔覆膜工艺和生产线，提高了覆膜滤料的质量，增加了覆膜滤料的品种；通过系列梯度结构滤料的研制，提升了针刺毡滤料的表面过滤功能。
进入21世纪后，随着我国高性能纤维制备技术的发展，已经可以自行研制并批量生产间位芳纶（芳纶1313）、PTFE、PPS、超细玻纤、超高温玄武岩纤维等耐高温特种纤维，为高性能滤料的发展创造了有利条件。加之高温滤料生产技术水平的不断提升，我国耐高温烟气过滤材料进入高速发展期，高温烟气除尘技术得到迅速发展提升，滤料产品规格品种不断拓宽，耐高温、耐腐蚀等多种功能复合的高性能过滤材料技术，如聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯纤维、芳砜纶、玻璃纤维、聚四氟乙烯微孔覆膜滤料和多种纤维组合的复合纤维过滤材料等制备技术逐步发展成熟。另外，我国滤料行业还开展了滤料浸渍及涂层等后处理工艺和助剂配方的研制，改善了滤料的物理、化学性能和表观质感，延长了滤料的使用寿命。如佛山斯乐普特种材料有限公司的新型PPS滤料，采用纺粘成网，经针刺与水刺结合加固，具有低阻高效的过滤特性，且使用过程中强力衰减慢；南京际华三五二一环保科技有限公司开发了纳米催化剂气流成网技术，制成负载催化剂的复合针刺毡滤料，兼具过滤和催化裂解功能，用以分解二f英等有机废气，进一步提高了我国垃圾焚烧烟气净化处理水平。
目前，我国发展高性能袋式除尘滤料面临的主要技术问题是专用原料水平不高，各类高性能纤维的质量不稳定，性能尚不能完全满足要求等。如国产PPS纤维与国外相比线密度偏差较大，耐热强度保持率较低；国产滤料制造装备，在产能、产品克重、强力和透气性能的均匀性等方面与国外相比仍有不小的差距；滤料的后处理、后整理也存在薄弱环节，使低成本、低价位、产品质量不高、未经任何处理的“生滤料”进入滤料市场，缺乏约束机制。
2 袋式除尘滤料先进技术
2.1 袋式除尘滤料成形技术
目前，袋式除尘滤料成形主要采用非织造干法成网技术，包括梳理-交叉铺网和开松-气流成网技术，近期也有采用纺丝直接成网的方式。制备高性能的袋式除尘滤料，主流成形技术依然是梳理-交叉铺网技术，其要点是采用非织造干法成网自调匀整技术。目前国际上先进的非织造成网自调匀整技术主要为德国Dilo（迪罗）公司的Profi-Line CV1控制系统和法国ANDRITZ Asselin-Thibeau S.A.S集团的ProDyn系统。
Profi-Line CV1控制系统是一个闭环系统（图 2），主要包括Spinnbau公司的Super-Servo梳理机，Dilo公司的CV1工作站，Autefa（奥特发）公司的Top-Liner交叉铺网机CL4004，以及检测固结后纤网克重变化的装置。已加
固的纤网未卷绕前，通过β或γ射线检测装置采集纤网各处的面密度数据，通过中央控制系统分析采集的数据，然后调整设备的运行参数，最终保证纤网均匀度。据称，通过使用该系统，固结后纤网的CV值可控制在0.5%～ 1.5%之间（图 3）。
ProDyn系统包括Servo X梳理机、铺网机、固结后自动检测系统及计算机自动控制系统等，是一个双闭环系统（图 4）。该系统的优势，一是梳理机的喂入系统带有自调匀整装置，采用X射线检测喂入梳理机的纤维层厚度，然后调整喂给罗拉速度形成闭环系统；二是纤网层固结后，在未卷绕前采用X射线检测每一段纤网的质量，经控制系统分析后改变梳理机和铺网机的工艺参数形成闭环系统。经过两部分的综合调节，纤网纵向和横向均趋于均匀，总的CV值据称在0.5% ～ 0.9%之间。
ANDRITZ Asselin-Thibeau公司进一步推出了专利Iso-ProDyn系统，该系统不但能够控制成网克重的均匀性，而且可以改善和优化产品的MD/CD（纵横向强力比）均匀性。据ANDRITZ Asselin-Thibeau公司介绍，其采用 5 dtex×75 mm的聚丙烯纤维原料，做克重为160 g/ m2的针刺非织造材料的对比实验，实验采用的交叉铺网机喂入速度>100 m/min，交叉铺网机至卷绕机总牵伸为250%，加固过程中横向收缩为30%。结果表明，不采用自调匀整装置时，试样面密度CV值为6.21%，纵横向强力比CV值为12.34%；采用ProDyn系统后，试样克重CV值降为1.52%，纵横向强力比CV值为8.86%；采用IsoProDyn系统，试样克重CV值为1.50%，纵横向强力比CV值为2.95%，纵横向强力比得到了显著的改善。
对于玻纤和聚四氟乙烯之类难以梳理成网的纤维，可以考虑采用开松-气流成网技术成形。其要点是减少开松和梳理点，从而减少玻纤损伤，避免聚四氟乙烯纤维产生纤维结点。聚四氟乙烯纤维梳理-交叉铺网成形时，AUTEFA Solutions（奥特发）公司建议采用配置3 个梳理单元的“mini”梳理机，减少纤维结点产生；减小输送帘倾斜角度，防止断网。ANDRITZ AsselinThibeau公司针对玻纤的梳理机，同样减少了梳理单元，防止玻纤损伤，同时增设提升罗拉机构，防止纤维沉积针布。
2.2 袋式除尘滤料加固技术
目前，袋式除尘滤料加固的主流工艺仍然是针刺非织造技术。已有研究表明，制备有基布的针刺滤料，须考虑刺针对基布的损伤，且不同截面的刺针，均会造成基布经纬纱不同程度的损伤。东华大学、江方滤袋股份有限公司和上海丰威织针制造有限公司对此进行了研究，设计开发了椭圆形截面针叶的刺针，刺针穿刺纤网时，针叶的椭圆柱状基体的长径侧面可将张紧伸直的经纱和纬纱撑开，避免了棱脊上的钩刺钩取经纱和纬纱上的纤维，因此可减轻其强力损失。产业化实验表明，椭圆形截面针叶刺针在针刺过程中对加筋层机织基布的损伤较低，强力保持率约为70%，优于常规刺针的针刺效果。
水刺加固技术作为常用的非织造加固技术之一，由于其独特的柔性固网特点，已被用于制备耐高温纤维过滤材料。采用水刺非织造工艺加工过滤材料，高压水射流穿透纤网和基布后，在转鼓表面形成反弹，在水射流直接冲击和反射水射流的双重作用下，形成纤网与基布紧密缠结复合结构。水刺缠结复合技术有效地解决了普通针刺工艺中带钩的刺针对基布长丝和纤网中纤维不可避免的损伤问题，滤料强度可提高30%左右。另一方面，水射流冲击使得滤料表层纤维产生致密的缠结作用，降低了滤料平均孔径，提高了其除尘效率。
佛山市斯乐普特种材料有限公司采用纺粘技术制备新型聚苯硫醚滤料，在后加固过程中采用了针刺与水刺结合的工艺，通过针刺使纤维形成良好缠结，但该工艺存在对纤维造成一定的损伤的缺点。相比之下，水刺对纤维基本没有损伤，但纤维的缠结度在生产高密度滤料时达不到要求，出现分层现象。通过针刺和水刺的结合，充分发挥了两种工艺的优点，避免了两种工艺各自的弊端，产品力学性能优异，过滤精度高。
2.3 袋式除尘滤料功能性整理技术
袋式除尘滤料在实际工况中所面临的工艺环境苛刻复杂，因此，滤料通常需要进行烧毛、轧光、涂层、浸渍、覆膜及抗静电等后整理工艺处理，以满足不同工况对滤料提出的差别化和功能化的要求。
东华大学金平良采用以PTFE分散乳液为主的后整理剂浸渍处理水刺耐高温滤料，经过后整理，耐高温滤料的拒水等级达到 8 级，拒油等级达到 7 级，淋水等级达到 4 级，水的接触角θ>140°，拒水拒油性能得到了显著的改善，其孔隙率、透气性均满足滤料的使用要求。更进一步，其对聚苯硫醚和聚酰亚胺两种水刺耐高温滤料瞬时超温后的断裂强力和拒水拒油性能进行了研究。研究表明，PTFE分散乳液浸渍整理良好的聚苯硫醚水刺耐高温滤料，其断裂强力在190、230 ℃瞬超温条件下的纵横向断裂强力保持率均≥95%，材料的拒水拒油等级虽有所下降，但仍满足耐高温滤料的实际使用要求。
已有研究表明，在滤料过滤效率方面，PTFE 乳液涂层和浸渍处理的后整理工艺方法对滤料过滤效率的提高有重要作用，且PTFE 乳液涂层后整理工艺方法对滤料过滤效率的提高效果优于PTFE 浸渍处理后整理工艺方法；在滤料轧光整理前，先对滤料进行烧毛整理，可以提高滤料的过滤效率，特别是对于PM2.5过滤效率的提高比较明显。在滤料过滤阻力方面，PTFE乳液浸渍后整理工艺方法使滤料过滤阻力显著增大；PTFE涂层后整理工艺在减小滤料表面微孔直径的同时保持了滤料内部的通透性，滤料过滤阻力要明显小于浸渍后整理工艺；烧毛、轧光后整理工艺方法降低了滤料的透气性，增加了滤料的过滤阻力。
研究表明，用发泡乳剂对滤料制品表面进行涂覆处理，可以改善滤料的表面风格，改进纤维网微孔结构，提高滤料的过滤、清灰和耐磨性能。目前，较先进的发泡涂层工艺，泡沫直径可达到0.5 ～ 2 μm，涂层孔径达到2 ～ 11 μm，孔隙率可达40% ～ 60%，优于热轧轧光处理工艺。该工艺处理后滤料的过滤效率虽比覆膜滤料较差，但透气性更好、寿命更长，且成本较低。江南大学李素勤等采用聚四氟乙烯分散液为涂层剂主要原料，并添加一定比例的发泡剂、助剂等，对聚苯硫醚滤料进行发泡涂层处理，研究了涂层对滤料结构和性能的影响。研究表明，滤料表面形成了均匀致密的PTFE多孔发泡层，涂层后滤料的孔径呈现正态分布，滤料孔径主要集中在20 ～ 25 μm之间，孔径分布均匀；耐磨性有明显改善，在转速70 r/min条件下，耐磨次数从616次增加到27 941次，延长了滤料的使用寿命。
2.4 袋式除尘滤料覆膜技术
玻纤基布覆合PTFE薄膜制成的耐高温滤料，集中了玻纤耐高温、耐腐蚀、强度高、伸长低和PTFE薄膜表面光滑、憎水、透气、容易清灰、化学稳定性好等优良特性。覆膜工艺主要包括两种，一种是采用粘合剂将微孔膜粘附在基布上，其缺点是当温度过高时，粘合剂容易熔化而从微孔中渗出，影响滤料的过滤效果；另一方面，粘合剂碳化脱胶会造成薄膜受损而使滤料失效，因此，粘合法覆膜滤料不适宜在高温环境中使用。另一种覆膜工艺是目前国际上通用的高温热压复合技术，该方法首先对玻纤织物进行表面处理，改善其与PTFE薄膜的结合性能和自身的化学稳定性，然后通过高温热压复合，使织物和PTFE薄膜在高温高压下结合成一体。通过该腹膜技术处理后，PTFE薄膜的微孔不被破坏，复合强度高。但是也存在一定的缺点，如处理工艺对织物结构和表面处理、薄膜的表面处理以及复合加工工艺均有较高的要求。
美国唐纳森公司自1981年就开发和生产出了商品名为Tetratex的覆膜滤料，具备生产玻纤/PTFE高温热压覆膜滤料的先进成熟技术。其薄膜孔径范围为0.07 ～ 7μm，薄膜厚度范围为 5 ～ 250 μm，运行过滤阻力小于1 250 Pa，滤料除尘出口烟气排放浓度为12.5 mg/m3，使用寿命可达 4 年；美国Gore公司生产的Gore-Tex覆膜滤料性能指标在工业电厂锅炉应用领域具有世界先进水平，运行过滤阻力为980 ～ 2 000 Pa，滤料除尘出口烟气排放浓度小于20 mg/m3，覆膜牢度不小于0.03 MPa，使用寿命为16个月到 3 年。
国内玻纤/PTFE高温热压覆膜滤料从性能指标上看，与国际先进水平仍有一定的差距，运行过滤阻力一般为（2 000±500）Pa，透气率为30 ～ 50 m3/（m2・min），使用寿命为 2 年，覆膜牢度≥0.025 MPa，连续工作温度为260 ℃，瞬间工作温度为300 ℃。
2.5 废旧滤袋处置技术
目前国内对于纯芳纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等合成纤维废旧滤袋的回收利用技术已日趋成熟。据报道，北京国兴五佳高分子纤维再生科技有限公司发明了废旧滤袋中的聚苯硫醚回收技术，2013年已建成了年产400 t聚苯硫醚回收再利用生产线。用旧滤袋加工成的聚苯硫醚粉料，可广泛应用与电子电气、机械、汽车等行业，具备耐腐蚀、耐高温、绝缘等特点。
纯聚四氟乙烯滤袋通过机械破碎后加工成的PTFE细粉，再经过热压成型后可制成低压密封垫片；经挤压成型后可制成厚壁管材或棒材；通过将PTFE细粉添加到橡胶等其它制品中，还可以改善材料的拉伸、磨损等性能。如果是PTFE与其他纤维混和制成的滤袋，可采用机械粉碎后重力分离技术，从而达到PTFE的提纯。
对废弃滤袋进行高温燃烧，使废弃滤袋变成惰性残留物，并综合利用燃烧余热，是目前废弃滤袋处理中较常见的方法。聚四氟乙烯纤维燃烧时产生HF有毒气体，玻纤焚烧后体积基本不变，因此这两种纤维的废弃滤袋不宜采用焚烧处置，而聚苯硫醚和聚酰亚胺纤维滤袋可以采用焚烧处理。广东工业大学陈海斌等探索了水泥厂化纤布袋焚烧灰和玻纤布袋焚烧灰用作水泥混合材的可行性，研究表明，焚烧灰掺量小于20%范围内，水泥各龄期的抗折和抗压强度均达到甚至超过同龄期S号参照水泥。
将废弃滤袋在合适的场地填埋后进行封固处理是目前废弃滤袋处理最常用的方法，其处理简单、处理费用低、处理量大，但会占用大量土地，处置不当时存在渗透液污染地下水和地表水的风险。
3 高性能滤料应用展望
袋式除尘器及耐高温滤料主要应用于火电行业、黑色金属冶炼和压延加工以及水泥制造等行业。此外，在垃圾焚烧行业及有色金属冶炼加工行业、矿产开采行业、石油和化工行业、食品医药行业等领域也有着广泛的应用。
据预测，到2020年，我国用电量将达到7.45 PW・h，煤电装机容量将达到1.06 TW。新的环保标准的实施，使得电力行业大规模实施除尘器的“电改袋”成为必然，预计到2020年这一比例有望增长到50%以上。按照平均1 kW装机容量需高温滤料0.15 m2、滤料使用寿命为 3 年进行估算，高温滤料的年需求量将达到5 300万m2。按照我国钢铁产能保持目前12亿t/a的水平、1 万t/a钢铁产能滤料需求量0.2万m2/a、滤料使用寿命为 3 年进行估算，则滤料年需求用量约9 200万m2。预计2020年我国水泥总产量将超过25亿t，按照 1 Mt/a水泥产能需滤料2.4万m2、滤料使用寿命为 4 年进行估算，则高温滤料年需求用量约2 700万m2。据不完全统计，目前有色金属冶炼加工、矿产开采、石油和化工、食品医药等行业高性能滤料年需求量约300万m2，2020年将突破600万m2。综上所述，预计2020年国内高温滤料市场需求将达到1.8亿m2。
4 结语
目前，国内高端袋式除尘滤料的制备技术还不完全成熟，部分产品稳定性欠缺。建议国内基础原材料、高性能纤维、滤料和后整理装备、应用设计等整个产业链联合，针对火电、钢铁和水泥三大行业应用进行产品和技术开发，加快推进国内袋式除尘滤料的技术升级，提高产品稳定性，提升产品竞争力，逐步扩大国产袋式除尘滤料的市场占有率。
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纤维过滤器范文6
摘要： 实验研究了一种低成本的聚合物粘结剂固化封口的、光路不含胶的粗波分复用（CWDM）器件的制备技术，器件大量用于CWDM系统中，为了满足其对波分的各种技术指标要求，基于自动调芯仪的高精度结构微调，以及EMI3410固化胶的高热稳定性和低成本，讨论了工艺过程中涉及的在线监测的光路调节方法、元器件固定方法、湿气隔离手段等。采用了独到的对称填充石英纤维的技术，有效改善了器件的抗高低温冲击特性。实验中采用全玻璃全胶工艺所制备样品，其光学特性数据达到行业指标，并通过了可靠性试验。
关键词： 光纤光学； 粗波分复用； 薄膜滤波器； 波分复用技术
中图分类号： TN 929.11文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.1005
引言波分复用（wavelength division multiplexing，WDM）是在一根光纤上同时传输不同波长的光信号，各个光信号在光纤中独立传输，从而成倍扩大光纤的通信容量[1]。波分复用分为密集波分复用（dense wavelength division multiplexing，DWDM）和粗波分复用（coarse wavelength division multiplexing，CWDM）两类，DWDM主要用于长途传输的高速核心骨干网，CWDM用于短途、低速率的接入网或城域网[2]。DWDM通常采用光波导列阵光栅（arrayedwaveguide grating，AWG）器件来实现[3]，波长间隔在0.8 nm以下，对光波频率的稳定性要求很高，一般采用温度调谐。常规CWDM采用薄膜干涉的原理，波长间隔是20 nm，采用非温控激光，波长漂移允许超过1 nm[45]。用于光通信网络的CWDM器件必须通过温度85 ℃、湿度85%的环境试验，常规的方法是采用金属焊接来封口[6]，制备工艺复杂，成本高。为此，本工作实验研究低成本的聚合物粘结剂固化封口的CWDM器件的制备技术[78]，器件光路不含胶，关键工艺涉及在线光路调节方法、元器件固定方法、抗高低温冲击的手段、湿气隔离手段、光学特性指标的控制等，其中在改善器件抗高低温冲击的手段方面，采用了独到的对称布置石英纤维的新方法。1器件结构和工作原理实验制备的全胶型两波长CWDM器件结构如图1所示，器件由双纤准直器、分波器和单芯准直器构成，采用玻璃管封装。双纤准直器和分波器由双芯尾纤、G透镜、薄膜滤波片和小玻璃套管4个元件组成。单纤准直器由单芯尾纤、C透镜、小玻璃套管3个元件组成。光波从公共端输入，经G透镜准直后入射到薄膜滤波片，波长λ2发生反射，会聚于反射光纤，从反射端出射；波长λ1发生透射，经C透镜后会聚于透射光纤，从透射端出射，两支波长的间隔Δλ=20 nm。为了减少同轴回波，G透镜的一端和C透镜的一端均为8°斜面。
分波器采用了全介质多层薄膜干涉滤光片，原理结构见图2，在间隔层的两侧各有一组多层高反膜系，构成一个等效的法布里-珀罗干涉结构。多层高反膜系由两种不同折射率的介质薄膜交替涂覆构成，每层薄膜的光学厚度都是 λ0/4，波长为λ0的光波的反射光在该膜系中具有干涉增强的效果。法布里-珀罗干涉的通带宽度Δλ与高反膜系的反射率成反比，而多层高反膜系的反射率与膜层数量成正比，提高膜层数量可以形成窄带滤波。用于CWDM的滤波片一般只需50～100层薄膜，而DWDM的滤波片需要200层左右的薄膜[910]。滤光片中心波长λc与光波入射角θ有λc=λ01-Csin2θ的关系，这里C是一个与滤波片有关的常数，因此组装工艺中控制入射角是一个重要环节。薄膜滤波片通常不能达到100%的透射和反射，透射光中含有部分其他波长的信号，反射光中也会掺入部分本应透射的光信号，这些掺入波长构成窜扰。CWDM要求窜扰光的损耗大于25 dB。2器件制备和特性测试
2.1双纤尾纤和单纤尾纤结构的制备双纤尾纤结构由双芯毛细管和两根光纤组成，双芯毛细管采用天谷阳公司的产品，构造如图3所示，左边是横截面图，右边是纵截面图。毛细管外径是1.8 mm，通孔截面呈两侧半圆弧扁平状，高度是127 mm，中心宽度是252 mm，插入端开成喇叭口。两根外径为125 mm的单模洁净裸光纤从喇叭口并行插入毛细管，直至末端伸出，然后利用毛细管效应从端口注入粘结剂，在70 ℃下，进行4 h热固化定型，两根光纤之间的纤芯距约为127 μm。此后末端做8°斜面研磨抛光。单纤尾纤结构的制备方法与双纤尾纤的基本相同，毛细管通孔截面为圆形。
2.2单纤准直器的制备单纤准直器由细径玻璃套管、C透镜和上述制备的单纤尾纤结构组成。外径和内径分别为2.78 mm和1.81 mm的细径玻璃套管采用天阳谷公司的产品，C透镜采用伟钊光学公司的产品，直径是1.8 mm，1 550 nm中心波长下的焦距是1.61 mm。将细径玻璃套管、C透镜和单芯尾纤结构用无水乙醇超声清洗，用氮气吹干。先将单纤尾纤结构插入细径玻璃套管内，细径玻璃套管入口端与单芯尾纤结构的插入端对齐，用ND353胶将细径玻璃套管与单纤尾纤结构粘结，在90 ℃温度下烘烤40 min，达到充分固化。然后从细径玻璃套管的另一端插入C透镜，直至C透镜斜面端与单纤尾纤结构的斜面端平行贴紧为止。光路准直调焦在1 530 nm工作波长下进行，单纤尾纤与一个调节辅助用的1×2单模光纤Y分支耦合器的单口光纤熔融对接，1×2光纤Y分支耦合器双口端的两根尾纤分别与1 530 nm光源和光功率计连接。在C透镜前部放置一个平面反射镜，由C透镜出射的1 530 nm光波经平面反射镜反射后原路返回，由光功率计监测返回光波的功率值。在此状态下，调节C透镜斜面端与单纤尾纤结构斜面端的间距，直至返回光波的功率值达到最大为止，用紫外固化胶粘结固定，并拆除辅助用光纤Y分支耦合器。
2.3双纤准直器和分波器的一体化制备分波器采用东典光电科技公司的全介质多层薄膜干涉滤光片，透射中心波长为1 530 nm，反射中心波长为1 550 nm。双纤准直器由细径玻璃套管、G透镜和上述制备的双纤尾纤结构组成。细径玻璃套管与上述用于单纤准直器的相同，G透镜采用澳谱公司的1/4截距自聚焦透镜，直径是1.8 mm，中心波长是1 550 nm。将细径玻璃套管、G透镜和双纤尾纤结构用无水乙醇超声清洗，薄膜干涉滤光片用无水乙醇棉球擦拭干净，全部氮气吹干。在薄膜干涉滤光片一面的边缘部位点涂少量紫外固化胶后，与G透镜的平面端粘贴，紫外曝光后达到初固定的效果，然后用EMI3410胶包边粘结固化，完成G透镜与薄膜滤光片的一体化。将双纤尾纤结构插入细径玻璃套管内，细径玻璃套管入口端与双纤尾纤结构的插入端对齐，用ND353胶将细径玻璃套管与双纤尾纤结构粘结，在90 ℃温度下烘烤40 min，达到充分固化。带细径玻璃套管的双纤尾纤与带薄膜滤光片的G透镜的对接调芯采用精密调节机台来实现，双纤尾纤的公共端光纤和反射端光纤分别与光源和功率计连接，光源波长是薄膜滤光片的1 550 nm反射波长，G透镜斜面端与双纤尾纤结构的斜面端平行贴紧，由公共端光纤出射的1 550 nm光波经薄膜滤光片反射后进入反射端光纤，由光功率计监测反射光的功率值。在此状态下，微调G透镜斜面端与双纤尾纤斜面端的间距和楔角，直至反射光的功率值达到最大为止，用紫外固化胶粘结固定，然后用ND353胶包边粘结，在90 ℃温度下烘烤40 min，达到充分固化，完成入射/反射结构的一体化。
2.4器件封装作为输入端和反射端的双纤准直器/分波器一体化结构和作为出射端的单纤准直器借助粗径玻璃套管的粘结封装实现器件化，粗径玻璃套管采用天阳谷公司的产品，内径和外径分别是2.95 mm和4.2 mm。光路对接在计算机控制的精密六维步进驱动调节机台上执行，双纤准直器/分波器一体化结构用固定机台固定，单纤准直器固定在精密六维步进驱动调节机台上。双纤准直器的公共端光纤与1 530 nm光源连接，单纤准直器光纤与功率计连接。操作精密六维步进驱动调节机台微调单纤准直器与双纤准直器/分波器一体化结构之间的间距和相对方位角，在线监测直至功率计获得最大透射光功率为止，计算机记录此状态下的空间六维坐标读数。然后在计算机控制下将单纤准直器退避腾出空间，用粗径玻璃套管的两端分别套接双纤准直器/分波器一体化结构和单纤准直器，计算机根据记录读数，自动控制精密六维步进驱动调节机台缓慢复位，在线数据监测确认特性数据复原。此后，用EMI3410胶将粗径玻璃套管的内壁与细径玻璃套管的外壁粘结定位，这道工序十分重要，由于粗径玻璃套管的内径略大于细径玻璃套管的外径，径间隙内填充的胶质材料通常难以达到完全的径向对称，导致高低温环境中非对称热膨胀引起的光路位移，严重时还会出现高低温冲击试验时的玻璃套管破裂。为了解决这个问题，本工作采用了独到的工艺，在径间隙内填充的胶质材料中均匀对称地插入了石英玻璃纤维，由于石英玻璃纤维的热膨胀系数小，且均称地占据了径间隙空间，减少了胶质材料质量，耐高低温冲击的能力得到了明显提升。最后在玻璃套管的端口采用密封胶包边粘结固化的方法实现加固和湿气隔离，完成器件封装，图6是完成样品的照片。
3结论实验研究了一种低成本的聚合物粘结剂固化封口的、光路不含胶的CWDM器件的制备技术，工艺涉及在线监测的光路调节方法、元器件固定方法、湿气隔离手段等。在改善器件抗高低温冲击的手段方面，采用了独到的对称布置石英纤维的技术。器件光学特性数据达到行业指标，并通过了可靠性试验，表明本研究成果可有效用于CWDM器件的工业化制造。
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