袋式除塵器濾料過濾性能研究

劉美玲，姚宇平，王勇

(浙江菲達環?？萍脊煞萦邢薰荆憬T暨 311800)

袋式除塵器濾料過濾性能研究

劉美玲，姚宇平，王勇

(浙江菲達環?？萍脊煞萦邢薰荆憬T暨 311800)

濾料是袋式除塵器的重要部件，濾料的過濾性能對除塵器的運行阻力及煙塵排放濃度有著直接影響。聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚亞酰胺(P84)是袋式除塵器常用的幾種濾料，對其進行了常溫過濾性能測試。測試結果表明，即使采用相同的纖維，不同濾料廠家的產品性能也存在較大的差異。

袋式除塵器;濾料;過濾性能

0 引言

近年來，隨著我國環境保護標準的提高，袋式除塵器得到了快速的發展。袋式除塵器具有較高的除塵效率，出口粉塵排放濃度可控制在30mg/m3以內，甚至小于10mg/m3，特別是對PM2.5等微細顆粒物也具有較高的去除效率。在袋式除塵器中，濾料是最重要的部件，可以說是袋式除塵器的心臟。濾料的過濾性能對除塵器的運行阻力以及粉塵排放濃度有著直接的影響，決定了袋式除塵器的整體使用效果。目前袋式除塵器常用的濾料纖維有PPS、PTFE和P84等幾種。本文對以這幾種纖維為基材的針刺氈濾料進行了過濾性能測試，測試結果可為用戶選擇濾料提供參考。

1 試驗方法

1.1 試驗儀器

濾料過濾性能測試儀包括供粉裝置、垂直管道、粉塵濃度監測儀、壓力傳感器、過濾測試部分、水平管道、壓縮空氣儲氣罐等。試驗設備是根據德國VDI3926標準制作的。測試試驗的基本原理是將濾料置于特定的粉塵氣流中，在常溫條件下，通過反復的過濾—清灰過程來模擬現場條件下袋式除塵器的除塵工藝。通過試驗，可得到給定試驗條件下濾料的過濾效率、殘余阻力和清灰周期，并據此來評判濾料的過濾性能。

1.2 試驗方法

濾料樣品的制備、測試和計算按VDI測試標準進行。測試條件:粉塵粒徑Al2O3d50=8.0μm，粉塵濃度為4.8～5.2g/m3，過濾風速2m/min，清灰壓力0.5MPa。測試粉塵粒徑分布見圖1。

圖1 粉塵粒徑分布

試驗測試具體方法和步驟如下:濾料樣品制備;標定測試粉塵濃度;30個周期的定壓1000Pa清灰;老化過程，5s間隔，清灰10000次;老化后1000Pa定壓清灰2h。

濾料過濾阻力變化曲線見圖2。如圖2所示，兩次清灰之間的時間間隔稱為清灰周期，清灰后剩余的壓差稱為殘余阻力。

圖3所示為30個周期定壓清灰的第1個周期和第30個清灰周期以及老化后1000Pa定壓清灰的最后一個周期的濾料動態阻力特性曲線。從圖中可以看出，隨著粉塵的不斷堆積，導致濾料阻力增加，清灰周期不斷縮短。

圖2 濾料過濾阻力變化曲線

圖3 濾料過濾阻力曲線

2 試驗結果與分析

2.1 PPS/PPS濾料

PPS是一種耐高溫合成纖維，具有良好的耐溫性，化學性能穩定，耐酸耐堿性良好且不易水解。測試選取了A、B、C、D 4個濾料廠家生產的純PPS針刺氈濾料。

濾料的基本性能參數及過濾性能測試結果見表1，測試數據均為濾料經老化試驗后定壓清灰階段的數據。4個樣品在老化試驗后殘余阻力、濾料的清灰周期相對值相差大，排放濃度的最大值與最小值之間相差4倍，但絕對值均小于1.5mg/m3。試驗結果表明，盡管是采用相同的纖維，不同濾料廠家的產品性能也會有較大的差異，但排放濃度均遠低于國家規定的排放限值。

表1 PPS/PPS濾料性能參數

2.2 PPS/PTFE濾料

PTFE濾料的化學性能穩定，耐酸耐堿性好，不易水解，耐高溫性能好。目前，常以PTFE纖維為基布或在PPS濾料的面層中加入一定比例的PTFE以提高濾料的耐溫性、抗氧化和抗化學腐蝕能力，延長濾袋的使用壽命。

表2所示為A、B、C、D 4個廠家的PPS/PTFE濾料性能參數。強度試驗結果表明，該類濾料的經向強度普遍偏低，未達到國家標準規定的900N。濾料老化后排放濃度，除B2的排放濃度特別低外，其它幾個樣品的排放濃度與純PPS濾料相近。從整體上來看，PPS/PTFE濾料與純PPS濾料相比，清灰周期、殘余阻力與排放濃度都大致相同。在試驗的4個樣品中，B2的平均清灰周期最長，為131s，并且也具有較低的殘余阻力和排放濃度，這是比較理想的濾料過濾性能。

表2 PPS/PTFE濾料性能參數

2.3 PPS+P84/PPS濾料

P84纖維是一種橫截面呈不規則形狀的纖維，因其單纖維的比表面積增加，能更有效地捕集粉塵顆粒;且耐高溫性能良好，可在260℃下長期使用，但P84耐酸性差，易水解。部分濾料廠家在PPS濾料的過濾層中摻入一定比例的P84纖維，希望通過添加P84濾料來減少侵入濾料內部的微細粉塵，降低濾料的阻力，并提高除塵效率。

本試驗共測試了A、B、C 3個不同廠家生產的PPS+P84/PPS樣品，試驗結果見表3。從表3可以看出，A3、B3的殘余阻力比C3高出100Pa，并且清灰周期很短，小于60s。這一值不僅遠低于C3樣品的133s，也明顯低于一般純PPS濾料或PPS/PTFE濾料的測試值。A3和B3的排放濃度與PPS濾料相比也未見明顯改善。上述結果表明，并不是只要在PPS濾料中加入P84纖維就一定能改善濾料的過濾性能。

表3 PPS+P84/P84濾料性能參數

2.4 PTFE和PTFE+P84混紡針刺氈濾料

本文對純PTFE(E)針刺氈和PTFE+P84/PTFE (F)濾料進行了測試，其結果如表4所示。

表4 純PTFE、P84濾料過濾性能參數

濾料E和F的經緯向強度在600～700N之間，均低于國家標準值。但由于PTFE濾料不受纖維老化的影響，使用過程中濾料的強度衰減較小，故對其使用壽命仍有較高的期望。從表4中可以看出，純PTFE針刺氈過濾性能不好，殘余阻力較高，清灰周期很短。但在PTFE中摻入一定比例的P84后，過濾性能有很大的提升，殘余阻力降低，清灰周期延長到純PTFE的3倍多，排放濃度也有降低。

2.5 結果分析

為了研究濾料物理性能與過濾性能之間的關系，本文分析了透氣量與過濾性能各參數的關系。我們對試驗濾料的透氣量與殘余阻力、排放濃度和清灰周期的關系做了線性擬合和F檢驗。結果表明，透氣量與殘余阻力間存在一種負相關的傾向，而透氣量與清灰周期間則存在著正相關性。兩者的F檢驗表明，在α=0.05的檢驗水平下，透氣量與殘余阻力及透氣量與清灰周期的線性關系是顯著的。從統計學的角度看，透氣量大的濾料，殘余阻力會比較低，清灰周期則會比較長。另外，濾料的透氣量與排放濃度之間不存在相關性，即透氣量大的濾料，排放濃度并不一定大。

3 結語

(1)采用相同纖維和近似的克重，不同濾料廠家的產品性能有較大的差異。通過過濾性能檢測可以選擇合適的濾料以保證袋式除塵器效果。

(2)在過濾層添加P84纖維并不一定能得到更好的過濾性能。應對其添加比例，添加方式及其復合結構形態進行深入研究。

(3)純PTFE濾料的過濾性能較差，建議在濾料表面添加其他纖維或進行PTFE覆膜、涂層處理等表面處理方式。

(4)濾料的透氣量與殘余阻力及清灰周期均存在顯著的線性相關性，與排放濃度不存在相關性。

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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

劉美玲(1984-)，女，浙江金華人，碩士，主要從事布袋除塵器研究工作。E－mail:liumeiling2658@126.com