随着生活水平的提高,人们对环境质量的要求也在提高。电式除尘器除尘存在的问题不断地暴露出来。相反,袋式除尘器因为其高达 99.99 %的除尘质量而受到广大用户的青睐。作为袋式除尘器核心的滤料,它的发展在其中发挥着不可估量的作用。

1  滤料的选择要求

    袋式除尘器要具有较高的过滤效果需要达到三方面的要求。

    （1）除尘器的滤袋要采用能适应不同工作状况的优质滤料 ,同时也要注意滤料的加工质量。

    （2）要求具有强劲可靠的清灰机构，控制设备阻力。

    （3）具有完善合理的自动控制程序，保证除尘设备连续稳定地运转。

    袋式除尘器是依据滤料固有的物理过滤特性以及附着在滤料表面粉尘层的过滤性来截留烟气中具有一定颗粒度的粉尘。它依赖于滤料在厚度方向的纤维密度来决定过滤能力，成为深层过滤技术。滤料应根据生产实际情况以及过滤器的工作要求选择。滤料是袋式除尘器的核心，关系到除尘器能否长期、可靠、高效地使用。滤料失效的形式有不可恢复性堵塞失效、高温失效、腐蚀性失效、机械损失失效等。所以滤料的选择应主要考虑以下几个方面。

1.1  含尘气体对袋式除尘器滤料的影响

    含尘气体对滤料产生的影响主要体现在以下方面。

    （1）烟气温度。袋式除尘器主要应用在工业锅炉、流化床锅炉、窑炉及燃煤电站锅炉的烟气除尘。此类烟气温 度往往都比较高，气体通入除尘器时温度一般在100℃～300℃左右。一般的化学纤维在这种温度下性能会受影响，影响过滤性能，所以袋式除尘器的滤料必须采用耐高温的纤维材料。

    （2）烟气中酸性气体的腐蚀。当燃烧高硫煤或者烟气未经脱硫处理，烟气中硫氧化物、氮氧化物浓度很高时，除FT滤料外，其他化学合成纤维滤料均会被腐蚀损坏，使滤袋寿命缩短。

    （3）烟气对滤料的氧化作用。空气中氧气占21% ,特别是烟气的温度较高，对滤料会有不同程度的氧化作用,所以滤料要具有抗氧化性。

    （4）烟气中水分的作用。在高温状态下运行工作，当烟气中粉尘含水量超过25%以上时，粉尘易粘袋、堵袋，若材料的抗水解性能不高，水解作用也会使滤料受损。

1.2  与清灰装置配合选择滤料

    目前，袋式除尘器的清灰装置主要有反吹风清灰和脉冲清灰两种方式。

    （1）反吹风清灰：其除尘方式为弱清风或者柔性清灰方式。反吹风清灰是靠缩袋式粉尘层破裂而落仓，在粉尘粘性大，浓度高时，阻力上升较快，粉尘层剥离不够完全使滤袋磨损加剧。所以，反吹风清灰要求滤料强度要高，并且要有一定的光滑度以便增加粉尘剥离效率。

    （2）脉冲清灰：此种清灰方式具有清灰能力强、清灰效果好的特点。目前，其在铸造、喷砂、工业锅炉、建材、化工及粮食行业得到了广泛的应用。

    根据其喷吹压力的不同，可分为高压脉冲（喷吹压力0.4～0.7MPa）和低压脉冲（喷吹压力0.05～0.07MPa）两类。其中高压脉冲喷吹压力高，清灰能力大，清灰效果好。但由于采用高压压缩空气，喷吹压力高，对滤袋的损伤较严重。因此，此种清灰方式常采用带框架的外滤圆袋或扁袋，要求选用厚实、耐磨、抗张力强的滤料。表1列出了不同过滤类型滤料的抗拉伸性能指标，其中长度超过5m的滤袋应选用高强低伸型，例如针刺毡。

表1　不同滤料的性能指标

1.3  其他生产实际要求

    滤料的选择也受过滤速度的影响。在实际应用过程中，有的厂家采用较高的过滤速度。因为这样会使一次性投入降低，但是会使运行阻力加大，对滤料性能要求较高，滤料的寿命也会降低。较低的过滤风速可使袋式除尘器保持适当的压力降和较低的清灰频率，对滤料强度的要求就相对较低了。

    当颗粒微细，如碳素微尘，其穿透力强，采用普通结构的机织滤料往往难以达标排放，这就要求采用致密度高的材料。例如超细纤维制作的滤袋，或者在纤维加工过程中采用针刺技术。为了使滤料能更有效地清灰和保持过滤环境的安全性，其抗静电性能至关重要，表2为滤料的抗静电要求。

表2　滤料的抗静电特性

    另外，滤料本身应该具有抗折叠性，特别是玻璃纤维，它具有优异的性能，但是纤维脆性强，在安装、修补、更换、检查时容易因为碰撞而破坏。

2  新型滤料的工艺特征及技术发展

    用于袋式除尘器的滤料主要有机织物、非织造材料和复合材料。机织滤料作为传统加工方式，因为其生产成本低廉，在滤料市场上仍然占有一席之地；非织造材料由于其复杂的三维网络结构，在有限的材料空间内含有大量的微孔和弯曲通道，具有良好的过滤性能,是除尘滤袋的理性材料。表3是非织造滤料和机织滤料的性能的比较情况。复合材料通过覆膜、涂层/ 层合、原料差别化、工艺差别化等技术手段使材料的过滤性能更为优异，更加符合环保要求。

表3  非织造滤料和机织滤料的性能比较

    随着袋式除尘器技术的迅速发展，对滤料用纤维也提出了更高的性能要求，耐高温纤维、高强高模纤维、复合纤维、功能性纤维的使用使滤料的应用更加广泛。

2.1  新型滤料所用的特种纤维

    （1）PPS聚苯硫醚。其耐温为160℃～180℃，该滤料耐酸碱性、化学稳定性、耐水解性均非常好，但是耐氧化性稍差，当烟尘含氧量超过15 %时，就不能使用该种滤料。

    （2）芳香族聚酰胺合成纤维。此类纤维应用较多的主要是美塔斯耐高温纤维，其耐温204℃，瞬间可达240℃。但其耐酸性、抗水解性稍差，其主要应用于经彻底脱硫的循环流化床锅炉或含硫极低的烟气过滤场合。

    （3）聚四氟乙烯。聚四氟乙烯纤维可在200℃或者以上的温度条件下长期工作。用非织造针刺法制作的聚四氟乙烯纤维滤袋可以使袋式除尘器达到非常好的除尘效果，无论除尘器进口烟气中粉尘的浓度有多高，除尘器出口烟气中的粉尘浓度均可降低到20～30mg/ m³，它是抗水解、抗腐蚀性最强的化学纤维。

    （4）P84纤维（聚酰亚胺）滤料。P84纤维滤料可在260℃以下连续使用，瞬时温度可达280℃。除此之外，P84纤维三叶形横截面形成了非常高的纤维表面积系数，与圆形或豆形截面纤维相比，具有较大的比表面积，增大了捕集尘粒的机会。而且P84纤维特殊的截面形态，使得粉尘大部分被集中到滤料的表面，很难渗透到滤料的内部堵塞孔隙，降低运行阻力。

    （5）玻璃纤维。玻璃纤维可以在260℃（中碱）/ 280℃（无碱）的温度条件下长期工作。瞬间温度可达350℃。它具有突出的尺寸稳定性，拉伸断裂强度高，耐腐蚀性强，表面光滑，憎水透气，容易清灰，化学稳定性好，是环境保护行业的更新换代产品。但是它的缺点是耐折性差。

2.2  滤料工艺的技术发展

    随着近年来国内纺织技术的不断进步，特别是非织造工艺的发展，使滤料的发展得到了技术支持。不同的加工方式可以使纤维得到不同的性能。以玻璃纤维为例，过滤负荷是袋式除尘器的一个重要参数，过滤负荷过大则过滤面积减少，除尘系统的一次性投资也相应减少，因此提高过滤负荷是袋式除尘器的发展方向。从过滤负荷看，普通玻璃纤维过滤负荷一般为30～40m³/（m²·h），过高则过滤效率下降，排放浓度超标；玻璃纤维膨体纱过滤布则可提高30%，达到40～500m³/（m²·h）；玻璃纤维针刺毡可达到50～60m³/（m²·h），玻纤覆膜滤料可达60m³/（m²·h）以上。除了单一纤维的处理方式，以提高滤料性能为目的的工艺新技术在不断应用，主要有以下几种：

    （1）覆膜过滤技术。覆膜过滤技术即表面过滤技术，是在滤料表面构造一层微孔膜态物。它依赖于成型膜的致密度以及附着在膜表面的粉尘层过滤微米数量级及其以上粒径的颗粒物。该膜态物本身具有耐水、耐油、耐腐蚀、透气性好、透气量高、微粒过滤等物理特性，扩大了袋式除尘器的使用范围。覆膜滤料的微孔结构滤尘效率极高，比普通的滤料体高了一个数量级，可满足最严格的排放要求，特别是对人体可吸入性粉尘（<5μm）同样有很好的过滤效果。以聚四氟乙烯包膜滤料为例，将聚四氟乙烯采用特殊工艺制成微孔膜，过滤过程也由传统滤料的深层过滤变成了膜表面过滤，使之成为低阻、高效、高可靠性的新型过滤材料。聚四氟乙烯薄膜式立体网状结构的微孔膜，孔径为0.2～3.5μm，膜的孔隙率达80%～90% 。过滤效率高、耐化学腐蚀性强,表面光滑，摩擦系数低，剥离性好，耐连续高温达287℃，覆膜滤料用薄膜表面过滤沉寂，无需普通滤料的粉尘层参与过滤，降压低，节省风机耗电。由于膜表面光滑及憎水性，即使有潮湿粉尘粘结，在清灰外力的作用下，也容易脱落，保持过滤阻力平衡。

    （2）复合技术。复合滤料是指采用两种以上方法制成或有两种以上材料复合而成的滤料。

2.2.1  纤维材料复合

    纤维材料复合主要是将化学纤维和玻璃纤维进行有机地复合，并进行特殊的化学处理 例如PTFE处理。它发挥了两种或两种以上纤维的优点，克服了化学纤维不耐高温、玻璃纤维不耐折叠的缺点，是价廉物美的耐高温滤料新品种。复合滤料的开发立足于市场的需求，针对各行业的实际工况精心设计，满足客户的要求，弥补了合成纤维性能之间的空白，更适合中国的实际情况。

2.2.2  渐进式滤料

    渐进式滤料是指滤料在加工时根据具体工况的需要选择不同细度的纤维和各层面不同的针刺密度加工工艺,使滤料结构具有不同的密度梯度。迎尘面的超细纤维层主要起过滤作用，有少数超细颗粒会进入超细纤维层。但穿透这层纤维的颗粒很少在滤料深层停留，将会被气流带走，其清洁阻力比PPS覆膜滤料约低35 %，由此保证了滤料的高过滤精度和低而稳定的压差。另外，其余层面采用较为粗旦的纤维，并在保障剥离强力的情况下适当降低针刺密度，确保粉尘不进入滤料深层大部分由滤料本身引起的阻力过高的案例都是由于滤料深层堵塞引起的。我们通常用相当大的针刺密度以确保表层超细纤维过滤精度，而其余层面在保证强力的前提下减少针刺密度，以实现良好的过滤精度下达到最好的透气量。正是这两方面加工处理措施使滤料具有真正高效的三维过滤效果。

2.2.3  预涂层处理

    将配制好的粉剂用特殊工艺溶进已缝制好的滤袋滤料内部 ,再用粘结剂固定,达到滤袋未使用前就已具有高效收尘的能力。经预涂层处理后的滤袋在使用前形成了稳定的粉尘初层，比自然形成的粉尘初层具有两方面的优越性：一是预涂层在形成粉尘初层方面，可以选择透气性好、不易结块的粉剂，甚至可以选用阻燃、抗静电粉剂，容尘量也可控制，并且比自然形成粉尘初层过程的时间短，克服了新滤料前期除尘效率不高的弊病；二是在粉尘初层稳定性方面，预涂层的粉剂经粘结剂固定，稳定性好，这样可以降低压力波动对稳定生产的不利影响。但预涂层技术的缺点在于随着反冲洗的次数增加，预涂层有可能会从滤料表面被冲脱，从而影响滤料的使用寿命。

3  结语

    袋式除尘器凭借其极高的除尘效率而被广泛地应用，它的节能、环保意义十分巨大。随着技术的不断发展，其核心—滤料的各项性能越发完善，使用性逐渐增强。相信将来还会有多功能、高附加值的功能性纤维问世。未来的滤料也将会创造更大的经济效益和社会效益。