袋式除尘器滤料过滤性能研究

刘美玲，姚宇平，王勇

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江诸暨 311800)

袋式除尘器滤料过滤性能研究

刘美玲，姚宇平，王勇

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江诸暨 311800)

滤料是袋式除尘器的重要部件，滤料的过滤性能对除尘器的运行阻力及烟尘排放浓度有着直接影响。聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚亚酰胺(P84)是袋式除尘器常用的几种滤料，对其进行了常温过滤性能测试。测试结果表明，即使采用相同的纤维，不同滤料厂家的产品性能也存在较大的差异。

袋式除尘器;滤料;过滤性能

0 引言

近年来，随着我国环境保护标准的提高，袋式除尘器得到了快速的发展。袋式除尘器具有较高的除尘效率，出口粉尘排放浓度可控制在30mg/m3以内，甚至小于10mg/m3，特别是对PM2.5等微细颗粒物也具有较高的去除效率。在袋式除尘器中，滤料是最重要的部件，可以说是袋式除尘器的心脏。滤料的过滤性能对除尘器的运行阻力以及粉尘排放浓度有着直接的影响，决定了袋式除尘器的整体使用效果。目前袋式除尘器常用的滤料纤维有PPS、PTFE和P84等几种。本文对以这几种纤维为基材的针刺毡滤料进行了过滤性能测试，测试结果可为用户选择滤料提供参考。

1 试验方法

1.1 试验仪器

滤料过滤性能测试仪包括供粉装置、垂直管道、粉尘浓度监测仪、压力传感器、过滤测试部分、水平管道、压缩空气储气罐等。试验设备是根据德国VDI3926标准制作的。测试试验的基本原理是将滤料置于特定的粉尘气流中，在常温条件下，通过反复的过滤—清灰过程来模拟现场条件下袋式除尘器的除尘工艺。通过试验，可得到给定试验条件下滤料的过滤效率、残余阻力和清灰周期，并据此来评判滤料的过滤性能。

1.2 试验方法

滤料样品的制备、测试和计算按VDI测试标准进行。测试条件:粉尘粒径Al2O3d50=8.0μm，粉尘浓度为4.8～5.2g/m3，过滤风速2m/min，清灰压力0.5MPa。测试粉尘粒径分布见图1。

图1 粉尘粒径分布

试验测试具体方法和步骤如下:滤料样品制备;标定测试粉尘浓度;30个周期的定压1000Pa清灰;老化过程，5s间隔，清灰10000次;老化后1000Pa定压清灰2h。

滤料过滤阻力变化曲线见图2。如图2所示，两次清灰之间的时间间隔称为清灰周期，清灰后剩余的压差称为残余阻力。

图3所示为30个周期定压清灰的第1个周期和第30个清灰周期以及老化后1000Pa定压清灰的最后一个周期的滤料动态阻力特性曲线。从图中可以看出，随着粉尘的不断堆积，导致滤料阻力增加，清灰周期不断缩短。

图2 滤料过滤阻力变化曲线

图3 滤料过滤阻力曲线

2 试验结果与分析

2.1 PPS/PPS滤料

PPS是一种耐高温合成纤维，具有良好的耐温性，化学性能稳定，耐酸耐碱性良好且不易水解。测试选取了A、B、C、D 4个滤料厂家生产的纯PPS针刺毡滤料。

滤料的基本性能参数及过滤性能测试结果见表1，测试数据均为滤料经老化试验后定压清灰阶段的数据。4个样品在老化试验后残余阻力、滤料的清灰周期相对值相差大，排放浓度的最大值与最小值之间相差4倍，但绝对值均小于1.5mg/m3。试验结果表明，尽管是采用相同的纤维，不同滤料厂家的产品性能也会有较大的差异，但排放浓度均远低于国家规定的排放限值。

表1 PPS/PPS滤料性能参数

2.2 PPS/PTFE滤料

PTFE滤料的化学性能稳定，耐酸耐碱性好，不易水解，耐高温性能好。目前，常以PTFE纤维为基布或在PPS滤料的面层中加入一定比例的PTFE以提高滤料的耐温性、抗氧化和抗化学腐蚀能力，延长滤袋的使用寿命。

表2所示为A、B、C、D 4个厂家的PPS/PTFE滤料性能参数。强度试验结果表明，该类滤料的经向强度普遍偏低，未达到国家标准规定的900N。滤料老化后排放浓度，除B2的排放浓度特别低外，其它几个样品的排放浓度与纯PPS滤料相近。从整体上来看，PPS/PTFE滤料与纯PPS滤料相比，清灰周期、残余阻力与排放浓度都大致相同。在试验的4个样品中，B2的平均清灰周期最长，为131s，并且也具有较低的残余阻力和排放浓度，这是比较理想的滤料过滤性能。

表2 PPS/PTFE滤料性能参数

2.3 PPS+P84/PPS滤料

P84纤维是一种横截面呈不规则形状的纤维，因其单纤维的比表面积增加，能更有效地捕集粉尘颗粒;且耐高温性能良好，可在260℃下长期使用，但P84耐酸性差，易水解。部分滤料厂家在PPS滤料的过滤层中掺入一定比例的P84纤维，希望通过添加P84滤料来减少侵入滤料内部的微细粉尘，降低滤料的阻力，并提高除尘效率。

本试验共测试了A、B、C 3个不同厂家生产的PPS+P84/PPS样品，试验结果见表3。从表3可以看出，A3、B3的残余阻力比C3高出100Pa，并且清灰周期很短，小于60s。这一值不仅远低于C3样品的133s，也明显低于一般纯PPS滤料或PPS/PTFE滤料的测试值。A3和B3的排放浓度与PPS滤料相比也未见明显改善。上述结果表明，并不是只要在PPS滤料中加入P84纤维就一定能改善滤料的过滤性能。

表3 PPS+P84/P84滤料性能参数

2.4 PTFE和PTFE+P84混纺针刺毡滤料

本文对纯PTFE(E)针刺毡和PTFE+P84/PTFE (F)滤料进行了测试，其结果如表4所示。

表4 纯PTFE、P84滤料过滤性能参数

滤料E和F的经纬向强度在600～700N之间，均低于国家标准值。但由于PTFE滤料不受纤维老化的影响，使用过程中滤料的强度衰减较小，故对其使用寿命仍有较高的期望。从表4中可以看出，纯PTFE针刺毡过滤性能不好，残余阻力较高，清灰周期很短。但在PTFE中掺入一定比例的P84后，过滤性能有很大的提升，残余阻力降低，清灰周期延长到纯PTFE的3倍多，排放浓度也有降低。

2.5 结果分析

为了研究滤料物理性能与过滤性能之间的关系，本文分析了透气量与过滤性能各参数的关系。我们对试验滤料的透气量与残余阻力、排放浓度和清灰周期的关系做了线性拟合和F检验。结果表明，透气量与残余阻力间存在一种负相关的倾向，而透气量与清灰周期间则存在着正相关性。两者的F检验表明，在α=0.05的检验水平下，透气量与残余阻力及透气量与清灰周期的线性关系是显著的。从统计学的角度看，透气量大的滤料，残余阻力会比较低，清灰周期则会比较长。另外，滤料的透气量与排放浓度之间不存在相关性，即透气量大的滤料，排放浓度并不一定大。

3 结语

(1)采用相同纤维和近似的克重，不同滤料厂家的产品性能有较大的差异。通过过滤性能检测可以选择合适的滤料以保证袋式除尘器效果。

(2)在过滤层添加P84纤维并不一定能得到更好的过滤性能。应对其添加比例，添加方式及其复合结构形态进行深入研究。

(3)纯PTFE滤料的过滤性能较差，建议在滤料表面添加其他纤维或进行PTFE覆膜、涂层处理等表面处理方式。

(4)滤料的透气量与残余阻力及清灰周期均存在显著的线性相关性，与排放浓度不存在相关性。

［1］孙熙.袋式除尘技术与应用［M］.北京:机械工业出版社，2004.

［2］杜柳柳，沈恒根.高温烟气除尘滤料过滤性能检测及对比分析［J］.工业安全与环保，2008，34(2):4－7.

［3］王金波，孙 熙，柳静献，等.袋式除尘器滤料及配件手册(第二版)［M］.沈阳:东北大学出版社，2007.

［4］蔡伟龙，罗祥波，郑智宏，等.PTFE乳液涂层对针刺毡复合滤料过滤性能的改良［J］.电力科技与环保，2010，26(3):32－33.

Research on filter performance of bag filter media

The filter material is the key part of bag filter.Its filter performance can impact the running resistance and dust emission concentration of bag filter.The filter performance test for polyphenylene sulfide，polytetrafluoroethylene and polyimide are taken.The result indicates that even with the same fiber，the product performance of different filter media manufacture will have big difference.

bag filter;filter media;filter performance

X701.2

B

1674－8069(2012)02－023－03

2011-11-01;

2012-03-17

刘美玲(1984-)，女，浙江金华人，硕士，主要从事布袋除尘器研究工作。E－mail:liumeiling2658@126.com