袋式除塵器濾料過(guò)濾性能研究

劉美玲，姚宇平，王勇

(浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，浙江諸暨 311800)

袋式除塵器濾料過(guò)濾性能研究

劉美玲，姚宇平，王勇

(浙江菲達(dá)環(huán)?？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(guò)濾性能對(duì)除塵器的運(yùn)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(duì)其進(jìn)行了常溫過(guò)濾性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，即使采用相同的纖維，不同濾料廠家的產(chǎn)品性能也存在較大的差異。

袋式除塵器;濾料;過(guò)濾性能

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，袋式除塵器得到了快速的發(fā)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?xún)?nèi)，甚至小于10mg/m3，特別是對(duì)PM2.5等微細(xì)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(shuō)是袋式除塵器的心臟。濾料的過(guò)濾性能對(duì)除塵器的運(yùn)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(duì)以這幾種纖維為基材的針刺氈濾料進(jìn)行了過(guò)濾性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果可為用戶(hù)選擇濾料提供參考。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)儀器

濾料過(guò)濾性能測(cè)試儀包括供粉裝置、垂直管道、粉塵濃度監(jiān)測(cè)儀、壓力傳感器、過(guò)濾測(cè)試部分、水平管道、壓縮空氣儲(chǔ)氣罐等。試驗(yàn)設(shè)備是根據(jù)德國(guó)VDI3926標(biāo)準(zhǔn)制作的。測(cè)試試驗(yàn)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(guò)反復(fù)的過(guò)濾—清灰過(guò)程來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)條件下袋式除塵器的除塵工藝。通過(guò)試驗(yàn)，可得到給定試驗(yàn)條件下濾料的過(guò)濾效率、殘余阻力和清灰周期，并據(jù)此來(lái)評(píng)判濾料的過(guò)濾性能。

1.2 試驗(yàn)方法

濾料樣品的制備、測(cè)試和計(jì)算按VDI測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。測(cè)試條件:粉塵粒徑Al2O3d50=8.0μm，粉塵濃度為4.8～5.2g/m3，過(guò)濾風(fēng)速2m/min，清灰壓力0.5MPa。測(cè)試粉塵粒徑分布見(jiàn)圖1。

圖1 粉塵粒徑分布

試驗(yàn)測(cè)試具體方法和步驟如下:濾料樣品制備;標(biāo)定測(cè)試粉塵濃度;30個(gè)周期的定壓1000Pa清灰;老化過(guò)程，5s間隔，清灰10000次;老化后1000Pa定壓清灰2h。

濾料過(guò)濾阻力變化曲線見(jiàn)圖2。如圖2所示，兩次清灰之間的時(shí)間間隔稱(chēng)為清灰周期，清灰后剩余的壓差稱(chēng)為殘余阻力。

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

圖2 濾料過(guò)濾阻力變化曲線

圖3 濾料過(guò)濾阻力曲線

2 試驗(yàn)結(jié)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(xué)性能穩(wěn)定，耐酸耐堿性良好且不易水解。測(cè)試選取了A、B、C、D 4個(gè)濾料廠家生產(chǎn)的純PPS針刺氈濾料。

濾料的基本性能參數(shù)及過(guò)濾性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，測(cè)試數(shù)據(jù)均為濾料經(jīng)老化試驗(yàn)后定壓清灰階段的數(shù)據(jù)。4個(gè)樣品在老化試驗(yàn)后殘余阻力、濾料的清灰周期相對(duì)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(duì)值均小于1.5mg/m3。試驗(yàn)結(jié)果表明，盡管是采用相同的纖維，不同濾料廠家的產(chǎn)品性能也會(huì)有較大的差異，但排放濃度均遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的排放限值。

表1 PPS/PPS濾料性能參數(shù)

2.2 PPS/PTFE濾料

PTFE濾料的化學(xué)性能穩(wěn)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(xué)腐蝕能力，延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。

表2所示為A、B、C、D 4個(gè)廠家的PPS/PTFE濾料性能參數(shù)。強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明，該類(lèi)濾料的經(jīng)向強(qiáng)度普遍偏低，未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(gè)樣品的排放濃度與純PPS濾料相近。從整體上來(lái)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(yàn)的4個(gè)樣品中，B2的平均清灰周期最長(zhǎng)，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(guò)濾性能。

表2 PPS/PTFE濾料性能參數(shù)

2.3 PPS+P84/PPS濾料

P84纖維是一種橫截面呈不規(guī)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(zhǎng)期使用，但P84耐酸性差，易水解。部分濾料廠家在PPS濾料的過(guò)濾層中摻入一定比例的P84纖維，希望通過(guò)添加P84濾料來(lái)減少侵入濾料內(nèi)部的微細(xì)粉塵，降低濾料的阻力，并提高除塵效率。

本試驗(yàn)共測(cè)試了A、B、C 3個(gè)不同廠家生產(chǎn)的PPS+P84/PPS樣品，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(yuǎn)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(cè)試值。A3和B3的排放濃度與PPS濾料相比也未見(jiàn)明顯改善。上述結(jié)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(guò)濾性能。

表3 PPS+P84/P84濾料性能參數(shù)

2.4 PTFE和PTFE+P84混紡針刺氈濾料

本文對(duì)純PTFE(E)針刺氈和PTFE+P84/PTFE (F)濾料進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果如表4所示。

表4 純PTFE、P84濾料過(guò)濾性能參數(shù)

濾料E和F的經(jīng)緯向強(qiáng)度在600～700N之間，均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值。但由于PTFE濾料不受纖維老化的影響，使用過(guò)程中濾料的強(qiáng)度衰減較小，故對(duì)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(guò)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(guò)濾性能有很大的提升，殘余阻力降低，清灰周期延長(zhǎng)到純PTFE的3倍多，排放濃度也有降低。

2.5 結(jié)果分析

為了研究濾料物理性能與過(guò)濾性能之間的關(guān)系，本文分析了透氣量與過(guò)濾性能各參數(shù)的關(guān)系。我們對(duì)試驗(yàn)濾料的透氣量與殘余阻力、排放濃度和清灰周期的關(guān)系做了線性擬合和F檢驗(yàn)。結(jié)果表明，透氣量與殘余阻力間存在一種負(fù)相關(guān)的傾向，而透氣量與清灰周期間則存在著正相關(guān)性。兩者的F檢驗(yàn)表明，在α=0.05的檢驗(yàn)水平下，透氣量與殘余阻力及透氣量與清灰周期的線性關(guān)系是顯著的。從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度看，透氣量大的濾料，殘余阻力會(huì)比較低，清灰周期則會(huì)比較長(zhǎng)。另外，濾料的透氣量與排放濃度之間不存在相關(guān)性，即透氣量大的濾料，排放濃度并不一定大。

3 結(jié)語(yǔ)

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

(2)在過(guò)濾層添加P84纖維并不一定能得到更好的過(guò)濾性能。應(yīng)對(duì)其添加比例，添加方式及其復(fù)合結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行深入研究。

(3)純PTFE濾料的過(guò)濾性能較差，建議在濾料表面添加其他纖維或進(jìn)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(guān)性，與排放濃度不存在相關(guān)性。

［1］孫熙.袋式除塵技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

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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