常規針刺與新型水刺工藝對PPS濾料性能影響研究

楊 東，徐 輝，劉江峰，周冠辰

（安徽元琛環保科技股份有限公司，安微合肥230012）

常規針刺與新型水刺工藝對PPS濾料性能影響研究

楊 東，徐 輝，劉江峰，周冠辰

（安徽元琛環保科技股份有限公司，安微合肥230012）

通過對常規針刺與新型水刺兩種工藝的PPS濾料的性能指標以及過濾性能進行實驗分析對比，結果表明：相對于常規針刺PPS濾料，新型水刺PPS濾料在機械強力、清灰性能以及過濾精度方面均有一定的優勢，有助于開發濾料的新型生產工藝，促進濾袋行業的發展。

針刺；水刺；聚苯硫醚濾料；過濾性能

隨著社會的高速發展，我國的重工業包括電力、建材、冶金、化工等行業發展迅速，產能在不斷提高的同時，由此帶來的大氣污染問題主要是高溫煙氣的排放造成的 “霧霾”現象也日益受到廣大人民群眾的關注[1]。國家對于建設 “資源節約型、環境友好型”兩型社會的迫切性，環保部門對于各個行業高溫煙氣的排放以及除塵要求日益嚴格，尤其是對于電廠的排放要求。從2011年起，燃煤電廠的煙塵排放限值為30 mg/m3，重點區域的排放限值為20 mg/m3，該標準已達到了美國以及歐盟的要求，并且遠遠比加拿大、新西蘭、日本、土耳其等國家的排放要求更為嚴苛，同時逐步對現有企業和新建企業均執行統一的排放控制限值[2]。

綜上所述，行業內對于濾袋過濾精度等性能要求越來越嚴格，傳統的針刺濾料也在逐漸發展，包括梯度濾料的產生以及濾袋結構上的變化，包括褶皺式濾袋以及覆膜濾料等市場的開拓，水刺過濾材料也悄然的發展起來，但是許多技術還不夠成熟[3]。本文通過對常規針刺與新型水刺兩種工藝的PPS濾料作性能對比，有助于探索和開發濾料的新型生產工藝，促進濾袋行業的發展。

1 實驗簡介

1.1 實驗樣品

三氧化二鋁粉末，水刺PPS濾料 （上海博格工業用布有限公司提供），針刺純PPS濾料（安微元琛環保科技股份有限公司提供），兩種PPS濾料克重均在550 g/m2左右。

1.2 主要儀器

BN028H型多功能織物強力機 （溫州百恩儀器有限公司）；織物透氣性測量儀 （武漢國量儀器有限公司）； AFC-133濾料測試臺 （德國Topas）；PSM-165孔徑測試儀 （德國 Topas）；電子天平0.01 g（上海天平儀器技術有限公司）。

2 實驗數據及結果分析

2.1 常規測試性能對比

表1、表2分別為常規針刺PPS濾料、水刺PPS濾料的機械強力指標數據。

表1 常規針刺PPS濾料的機械強力指標

表2 水刺PPS濾料的機械強力指標

根據表1、表2兩種工藝濾料的機械強力指標數據對比，我們可以看出水刺PPS濾料的經緯向強力都要高于常規針刺PPS濾料，濾料的經向強力的主要貢獻來源是基布的強力，水刺工藝因為是 “剛+柔”的結合，對于基布的損傷較小，表現出經向強力較高[4-7]；針刺工藝因為針上鉤刺的作用使得纖維穿插在基布兩側并排列在不同的三維結構中，過程中不可避免地損傷到基布的強力，導致濾料經向強力衰減，同時經向的斷裂伸長率變小。濾料的緯向強力主要是纖維之間抱合效果決定，與針刺密度、針刺深度等指標有關，表1、表2所示水刺工藝PPS濾料緯向強力略高于針刺工藝，根據實際生產經驗來看這主要因素是與針刺設定的參數有關；通過緯向斷裂伸長率來看，針刺斷裂伸長率略高于水刺，說明針刺生產過程中，濾料的針刺密度控制、纏結效果沒有達到最優值，表現出針刺氈厚度較厚、透氣偏高、布面不夠緊實、相對松散，粉塵滲透的概率高于水刺氈。

2.2 孔徑測試性能對比

表3，圖1、圖2為水刺PPS、針刺PPS濾料的孔徑分布表圖。

表3 兩種工藝濾料孔徑分布

圖1 水刺濾料孔徑分布孔徑值/μm

通過表3、以及圖1、圖2可以看出水刺濾料的最大孔徑、平均孔徑以及中值孔徑均小于針刺濾料，水刺非織造布通過高壓水槍對纖網的表面進行噴射達到加固目的，表面致密、毛羽較少，并且使得迎塵面具有更高的孔隙率和更小的微孔直徑，能夠有效阻擋粉塵的滲透，從而提高同種材質濾料的過濾性能，降低排放濃度。

圖2 針刺濾料孔徑分布 孔徑值/μm

2.3 過濾性能對比

表4 標準GB/T 6719-2009測試標準

此次實驗采用標準GB/T 6719-2009（見表4），測試的粉塵為標準三氧化二鋁粉末，質量濃度為5 g/m3，氣布比為2.2 m/min；階段1為調試階段，階段2為老化階段，設定條件為每5 s噴吹一次，共計10 000次，該階段模擬的是濾料表面在不斷吸附、剝離粉塵的過程，最終在濾料表面形成一層穩定的粉餅層過程；實際觀察濾料的過濾性能應該選擇階段4進行測試，因為此階段的粉餅層已經穩定形成，粉塵被濾料過濾的模擬效果類似于現場工況中濾料實際除塵運行階段。

表5為針刺PPS、水刺PPS濾料階段4測試結果對比。

表5 兩種濾料階段4測試結果對比

如表5所示，該表的測試結果為階段4測試階段，也就是模擬濾料粉餅層形成后，反映出袋式除塵器中濾料的過濾性能，包括殘余阻力、運行阻力上升時間、排放質量濃度以及過濾精度。

殘余阻力是模擬系統在設定的清灰壓力下每次清灰后的剩余壓差的平均值，平均壓差低，表明濾料的脫灰性能優異，對于整個除塵系統，壓降低則能耗低。水刺PPS濾料的初始阻力較高，但是殘余阻力與針刺PPS濾料相差不大，同時水刺PPS濾料的運行阻力上升時間較長，說明相對于針刺PPS濾料，水刺PPS濾料因為濾料比較 “密實”，孔徑小、孔隙率高，表面纖維相對光滑，粉塵不容易滲透到濾料內部，這也證明了水刺PPS濾料的排放質量濃度較低、過濾精度較高，整體表現出水刺氈的粉塵剝離能力較好，阻力上升慢，這樣能夠有效地降低噴吹次數，降低噴吹壓力對于布袋的損傷，從而延長布袋的使用壽命，同時降低后期的使用能耗，減少費用支出。

3 結語

綜合常規針刺與新型水刺工藝對PPS濾料性能影響研究，包括進行常規指標以及過濾性能對比分析測試，結果表明，水刺PPS濾料在水刺作用下，通過 “剛+柔”的柔性糾纏方式避免了針刺工藝中刺針鉤刺對于基布的損傷，突破了針刺復合過程中因加工導致濾料經向機械強力衰減的技術瓶頸。同時在同種材質配比下兩種工藝生產出來的濾料，水刺PPS濾料布面更加 “密實”，孔徑數值小并且更加集中，表面纖維相對光滑從而使得粉塵剝離效果好，粉塵不容易滲透到濾料內部造成透濾失效以及堵塞纖維三維結構的孔隙造成阻力上升較快的現象發生，從而達到 “高效、低阻、長壽”的效果。

[1] 中華人民共和國環境保護部.中國環境狀況公報(2001-2007) [Z].北京:中國環保產業，2015.

[2] 中國環境保護產業協會袋式除塵委員會.2013年發展綜述 [J].袋式除塵行業，2015，2（9）：1-13.

[3] TIAN S L， ZHANG L H， WANG Q H．Study on hy-drogen sulfide removal based on bench-scale experiment by bio-trickling filter[J].Journal of Zhejiang University Science， 2007， 8 （7） :1141-1148．

[4] 王曉婷，陳廷.水刺非織造布技術的新發展 [J].紡織導報，2006（6） :64-66．

[5] 馮學本.談談針刺和水刺功能的區別和統一 [J].非織造布，2002，10（2） :27．

[6] 宋麗珍.耐高溫針刺非織造布濾料 [J].產業用紡織品，2000，18 （5） :12-15．

[7] SALEEM M，KRAMMER G.Optical measurement of filter cake height during bag filter plant operation[J].Powder Technology， 2007 （17） :93-106．

Abstract:Compared the differences of conventional spunlace PPS filter and the new spunlace PPS filter in mechanical strength and filtration performance.Results showed that， cleaning performance， filtration accuracy and filtration performance of new spunlace PPS filter had certain advantages，which could develop a new filter media production process and promote the development of filter bag industry.

Keywords:acupuncture， spunlace， PPS filter， filter performance

RESEARCH ON THE EFFECT OF CONVEBTIONAL ACUPUNCTURE AND NEW SPUNLACE TECHNOLOGY ON PPS FILTER PERFORMANCE

YANG Dong， XU Hui， LIU Jiang-feng， ZHOU Guan-chen
(Anhui Yuanchen Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Hefei Anhui 230012， China)

TS176.5

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.03.006

1672-500X(2017)03-0029-04

2017-07-27

楊東 (1992–)，男，安徽合肥人，碩士，主要從事工業煙氣污染治理研究。