雷李娜 郭國梁

廣州檢驗檢測認證集團有限公司,廣東 廣州 511447

袋式除塵器在18世紀80年代就已開始投入應(yīng)用,其初代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單,工作效率低。之后經(jīng)歷了70多年的研究和發(fā)展,1957年Reihauer發(fā)明了脈沖袋式除塵器,該產(chǎn)品不但操作和清灰連續(xù),濾袋壓力損失穩(wěn)定,處理氣量大,而且內(nèi)部無運動部件,濾料壽命長且結(jié)構(gòu)簡單,其為后續(xù)袋式除塵器的發(fā)展和研究奠定了一定的基礎(chǔ)。20世紀50年代初,袋式除塵器被引入我國,當時主要采用的是旋風與洗滌塔之類的濕式除塵器,之后在國外袋式除塵設(shè)備的影響下,除塵器逐漸開始了從人工拍打清灰到機械抖動、反吹風清灰的演變[1]。20世紀90年代后,脈沖噴吹類強力清灰的除塵器逐漸替代以弱力清灰為共同特征的幾種反吹風袋式除塵器,成為了此類設(shè)備的首選[2]。

目前,我國關(guān)于袋式除塵器的產(chǎn)品技術(shù)要求涉及多個產(chǎn)品標準,如GB/T 6719—2009《袋式除塵器技術(shù)要求》[3]、DL/T 1175—2021《火力發(fā)電廠鍋爐煙氣袋式除塵器 濾料濾袋技術(shù)條件》[4]、HJ/T 324—2006《環(huán)境保護產(chǎn)品技術(shù)要求 袋式除塵器用濾料》[5]、HJ/T 326—2006《環(huán)境保護產(chǎn)品技術(shù)要求 袋式除塵器用覆膜濾料》[6]、HJ/T 327—2006《環(huán)境保護產(chǎn)品技術(shù)要求 袋式除塵器 濾袋》[7]等。本文將對這5項標準進行研究,分析標準指標間存在的差異,并分析近2年袋式除塵器濾料的測試結(jié)果,介紹存在的主要質(zhì)量問題,以期為企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量提供參考。

1 袋式除塵器簡介

1.1 定義

袋式除塵器是利用纖維濾料制作的袋狀過濾元件捕集含塵氣體中固體顆粒物的一種設(shè)備,其由除塵器主機、濾袋和相關(guān)配件組成。

1.2 分類

1.2.1 袋式除塵器產(chǎn)品分類

根據(jù)清灰方式,袋式除塵器分為機械振打類袋式除塵器、反吹風類袋式除塵器、脈沖噴嘴類袋式除塵器、復(fù)合式清灰類袋式除塵器。

1.2.2 袋式除塵器用濾料分類

袋式除塵器用濾料按照濾料加工方式可分為織造濾料、非織造濾料、覆膜濾料;按照濾料材質(zhì)可分為合成纖維濾料、玻璃纖維濾料、復(fù)合濾料及其他材質(zhì)濾料(如陶瓷纖維濾料、金屬纖維濾料、碳纖維濾料、礦巖纖維濾料等)。

1.3 工作原理

粉塵通過濾袋時因篩分、慣性、黏附、擴散和靜電等作用被捕集。新濾袋開始使用時,由于濾料中的孔隙尺寸比某些粉塵的大,因此過濾效率較低。隨著過濾的進行、時間的延續(xù),濾袋表面積留的粉塵越來越多,并形成一層初始粉塵層,濾料孔隙尺寸越來越小,因而可以捕集更微細的粉塵,收塵效率越來越高。袋式除塵器主要就是依靠這層粉塵層進行過濾的,而濾料本身起過濾和支撐粉塵層的作用。隨著過濾的繼續(xù),濾袋的粉塵層越來越厚,過濾阻力越來越大。當過濾阻力達到一定數(shù)值后需進行清灰,以清除掉多余的粉塵層,保持初始粉塵層,這也是確保袋式除塵器長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵之一。

1.4 適用領(lǐng)域

袋式除塵器除塵效率高(可穩(wěn)定達到99.50%～99.99%),捕集粒徑范圍廣,排放粉塵質(zhì)量濃度可控制在30 mg/m3甚至5 mg/m3以下,能有效捕集PM10甚至比PM2.5更微細的粉塵,能適應(yīng)高溫、高濕、高濃度等不利工況條件,近年在水泥、垃圾焚燒處理、冶金、礦產(chǎn)、橡塑等工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛[8]。

2 袋式除塵器國內(nèi)標準指標比較

國內(nèi)現(xiàn)有的關(guān)于袋式除塵器濾袋的標準主要分為袋式除塵器濾袋產(chǎn)品標準和袋式除塵器用濾料產(chǎn)品標準2類。本文將就GB/T 6719—2009、DL/T 1175—2021、HJ/T 324—2006、HJ/T 326—2006及HJ/T 327—2006這5項標準的性質(zhì)、基礎(chǔ)指標、重要指標、核心指標、功能性指標等進行比較和分析,其中袋式除塵器濾袋產(chǎn)品標準比較和分析見表1,袋式除塵器用濾料產(chǎn)品標準指標比較和分析見表2。另外,HJ/T 327—2006中明確指出,濾袋所用濾料應(yīng)符合HJ/T 324、HJ/T 326的要求。

表1 袋式除塵器濾袋產(chǎn)品標準比較

表2 袋式除塵器用濾料產(chǎn)品標準比較

由表1和表2可知,GB/T 6719—2009、DL/T 1175—2021和HJ/T 327—2006這3項標準不僅規(guī)定了袋式除塵器濾袋的基本要求,還對袋式除塵器用濾料的各項指標提出了要求。袋式除塵器用濾料的性能是影響其產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。濾料作為袋式除塵器的重要組成部分,其性能和質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到袋式除塵器的除塵性能和使用壽命。

3 袋式除塵器濾袋及濾料存在的質(zhì)量問題

分析近2年袋式除塵器濾袋及濾料重要指標、核心指標及部分功能性指標包括耐溫性能、耐腐蝕性能的測試結(jié)果,不合格項目占比如圖1所示,可以看出,袋式除塵器濾袋及濾料在透氣性能、動態(tài)除塵性能、拉伸性能、耐溫性能、耐腐蝕性能等5個方面存在一定的問題。

圖1 近2年袋式除塵器濾袋及濾料不合格情況占比

3.1 透氣性能

袋式除塵器濾袋及濾料的透氣性能是指在規(guī)定的壓差條件下,流過一定面積濾料的空氣體積,以透氣率或透氣度來表征。常見的袋式除塵器用濾料有非織造濾料、織造濾料、覆膜濾料等,GB/T 6719—2009《袋式除塵器技術(shù)要求》中規(guī)定非織造濾料透氣率實測值與標稱值相對偏差應(yīng)不超過±20%,織造濾料透氣率實測值與標稱值相對偏差應(yīng)不超過±15%。透氣性能直接影響濾料的阻力,且阻力越大,袋式除塵器運行過程中能耗越高。對于同等過濾效率的濾料,透氣率越大則意味著可以節(jié)省大量的能耗。對濾料的纖維原料、厚度及結(jié)構(gòu)進行分析可得出,導(dǎo)致濾料透氣性能不達標的主要原因是產(chǎn)品設(shè)計如結(jié)構(gòu)、密度等不合理。

3.2 動態(tài)除塵性能

動態(tài)除塵性能是袋式除塵器的關(guān)鍵指標,其包括動態(tài)除塵效率、殘余阻力、粉塵剝離率等3項指標。影響濾料動態(tài)除塵性能的因素主要有產(chǎn)品的材料、厚度、孔徑等,除此之外還有粉塵類型、風速、濃度、過濾面積等。由圖1可以看出,當前市面上的濾料的動態(tài)除塵效率大多滿足要求。初始濾料濾塵性能測試階段殘余阻力均滿足≤300 Pa;但隨著濾料在老化及穩(wěn)定化處理過程中不斷捕集粉塵,部分濾料穩(wěn)定化后濾塵性能測試階段的殘余阻力在300～500 Pa,存在殘余阻力偏大的現(xiàn)象。殘余阻力是濾料動態(tài)除塵性能的主要考核指標,其對袋式除塵器運行的能耗有一定的影響。通過對多種濾料進行分析發(fā)現(xiàn),穩(wěn)定化后濾塵性能測試階段殘余阻力不達標的主要原因是濾料結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。老化階段粉塵無法通過反吹被有效剝離導(dǎo)致過多粉塵被捕集,從而使殘余阻力上升。

3.3 拉伸性能

目前,市面上的濾料主要分為普通型非織造濾料、玻纖織造濾料、覆膜濾料等。濾料拉伸性能的好壞直接關(guān)系到袋式除塵器的使用壽命。分析濾料的各種特性得出,拉伸性能不達標主要與材質(zhì)的選擇及結(jié)構(gòu)、加工方式的設(shè)計不合理有關(guān)。

3.4 耐溫性能

袋式除塵器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,耐溫性能也是考核濾料性能的一項重要指標。濾料的材質(zhì)、工作溫度、工作時間都會直接影響濾料的耐溫性能。常見的濾料材料有聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚氨酯纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維等。在這些材料中,玻璃纖維和陶瓷纖維耐溫性能較好。玻璃纖維濾料的耐溫性能一般在200 ℃以上,可以承受高溫高壓的環(huán)境,已廣泛應(yīng)用于化工、冶金等行業(yè)。陶瓷纖維濾料的耐溫性能更佳,可以在1 000 ℃以上使用,適用于極端環(huán)境下的過濾。由圖1可以看出,濾料的耐溫性能合格率較低。分析測試結(jié)果發(fā)現(xiàn),濾料在連續(xù)工作溫度下24 h的斷裂強力保持率大多在95%左右,不滿足GB/T 6719—2009中“連續(xù)工作溫度下24 h斷裂強力保持率不低于100%”的要求。這說明,除了濾料材質(zhì)及結(jié)構(gòu)等本身因素外,工作溫度的選擇及標準的要求也是合格率較低的原因所在。

3.5 耐腐蝕性能

濾料運行處理的含塵氣體里常含有各種化學(xué)物質(zhì),這便要求濾料具有耐腐蝕性能,即耐酸、耐堿、耐氧化劑、耐還原劑及耐有機溶劑等。由圖1可以看出,濾料耐腐蝕性能合格率較低,主要影響因素有兩方面:一是濾料的材料,材料直接決定濾料的耐腐蝕性能,如玻璃纖維濾料不適用于酸性環(huán)境,其會受到酸腐蝕,陶瓷纖維濾料雖具有較好的耐腐蝕性,但價格較高,制造難度大;二是腐蝕性化學(xué)物質(zhì),GB/T 6719—2009中考核的是85 ℃下質(zhì)量分數(shù)為60%的硫酸和常溫下質(zhì)量分數(shù)為40%的氫氧化鈉處理24 h后濾料的腐蝕性,這僅能證明被測產(chǎn)品在耐酸堿方面的腐蝕性。因此,企業(yè)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用方向合理選取濾料的材料。

4 結(jié)語

比較和分析袋式除塵器5個相關(guān)標準可知,袋式除塵器所用濾料的性能是影響袋式除塵器產(chǎn)品質(zhì)量最關(guān)鍵的因素之一,濾料性能和品質(zhì)的好壞直接關(guān)系到袋式除塵器的除塵效率和使用壽命。此外,分析袋式除塵器濾料的透氣性能、動態(tài)除塵性能、拉伸性能、耐溫性能、耐腐蝕性能這5個關(guān)鍵性能發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品設(shè)計、材料選用、結(jié)構(gòu)及加工方式是影響產(chǎn)品關(guān)鍵性能的主要原因。生產(chǎn)企業(yè)在提升產(chǎn)品質(zhì)量時可以以此為參考,以期為環(huán)境保護、綠色生態(tài)做出貢獻。