公众关注pm2_5标准对袋式除尘行业的影响

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1、标准与检测 技术纺织品 27 中国产业用纺织品行业协会 公众关注PM2.5标准对袋式除尘 行业的影响 今冬以来， 以北京为中心的华北地区空气质量恶化， 引 发公众对空气中粉尘及有毒有害气体含量关注程度前所未 有的提高，PM2.5粉尘对健康的影响和对大气环境的污染 也进入了人们的视野。 袋式除尘是目前除尘效率最高的一种 方式， 也是近年来发展最为迅速的一种方式。 社会对PM2.5 排放的重视， 给袋式除尘行业的技术创新提出了更高的要 求， 也为袋式除尘产业升级带来了新的契机。 PM2.5： 危害大的 “隐形杀手” PM是Particular Matter的首字母缩写， 如果颗粒物在 通过检测仪

2、器时所表现出的空气动力学特征与直径小于或 等于2.5m且密度为1g/cm3的球形颗粒一致， 那就称其为 PM2.5。 一般而言， 粒径2.510m的粗颗粒物主要来自道路扬 尘、 化石燃料的燃烧、 生物质的燃烧、 垃圾焚烧、 建筑施工 扬尘、工业粉尘、 厨房烟气、 火山灰、森林火灾、 漂浮的海 盐、 花粉、 真菌孢子和细菌。 二氧化硫、 氮氧化物、 氨气、 挥 发有机物等气体污染物在空气中最易与粉尘发生附着， 转 化成固态的PM2.5污染物。 因此，PM2.5污染物大多具有一 定的毒性， 对人体健康和大气环境的影响都很大。 气象专家和医学专家认为， 由细颗粒物造成的灰霾天 气对人体健康的危害甚至

3、要比沙尘暴更大。 粒径10m以上 的颗粒物， 会被挡在人的鼻子外面； 粒径在2.510m之间 的颗粒物， 能够进入上呼吸道， 但部分可通过痰液等排出体 外， 另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡， 对人体健康的危害相 对较小； 而粒径在2.5m以下的细颗粒物， 直径相当于头发 的1/10大小， 不易被阻挡， 被吸入人体后会直接进入支气管， 干扰肺部的气体交换， 引发包括哮喘、 支气管炎和心血管病 等方面的疾病。PM2.5颗粒还可以通过支气管和肺泡进入 血液， 其中的有害气体、 重金属等溶解在血液中， 对人体健 康的伤害更大。 随着医学技术的进步， 逐步暴露出PM2.5对 人类健康危害恐怖的一面。 微尘

4、 （重量计）微尘粒数量/立方米空气对健康的影响建议 0g/m3至9.9g/m3 3*107 如所期望， 对健康没有负 面影响 没有特殊建议 10g/m3至19.9g/m3（36）*107 如所期望， 对健康没有负 面影响 没有特殊建议 20g/m3至34.9g/m3（610.5）*107 如所期望， 对健康几乎没 有负面影响 没有特殊建议 35g/m3至49.9g/m3（10.515）*107 哮喘患者和患哮喘的儿童 如果长期暴露在粉尘中会出现 咳嗽和哮喘症状。 心脑血管疾 病病情也会恶化 有呼吸系统疾病和心脑 血管疾病的成人和儿童应尽量 避免接触污染区 50g/m3至99.9g/m3（153

5、0）*107 长期暴露在粉尘中会刺激 呼吸道， 引起咳嗽和头痛 尽量减少接触污染区时 间 100g/m3以及更高30*107 会刺激呼吸道， 引起咳嗽 和头痛。 哮喘发病几率增大 把接触污染区时间减至 最小 表1 大气微尘的健康危害试验 技术纺织品 标准与检测 28 中国产业用纺织品行业协会 表1是Saint B Blasius学院进行的一项实验。 他们利用 尺寸为0.3m（属于PM2.5范围）的颗粒物为标尺， 测试不 同浓度颗粒物对人体所造成的危害。 PM2.5标准是美国在1997年提出的， 主要是为了更有效 地监测随着工业化日益发达而出现的、 在旧标准中被忽略 的对人体有害的细小颗粒物。

6、PM2.5指数已经成为一个重要 的测控空气污染程度的指数。 据相关行业统计报告显示， 当前我国的粉尘排放总量 超过了1000万吨， 仅电力行业每年的排放量就达到了360万 吨， 占总排放量35%左右。2009年全国工业烟气排放量是 43.61万亿立方米，2010年为47.52万亿立方米。 排放的烟尘 粒径基本分布在PM10以下 ， 绝大部分分布在PM2.5以下 ， 在 大气中形成相对较为稳定的气溶胶。 报告称， 大部分企业采 用电除尘装置， 排放浓度在80130mg/Nm3， 袋式除尘排放 浓度在3050mg/Nm3， 少量的袋式除尘排放浓度可控制在 10mg/Nm3以下。 因此， 减少PM2

7、.5粉尘的来源是遏制当前 空气中各类 “隐形杀手” 迫在眉睫的任务。 除尘技术作为工 业烟气净化的核心， 其发展在今后日益严峻的大气污染治理 中至关重要。 静电除尘排放浓度宽 除尘器分为机械力除尘器、 洗涤式除尘器、 布袋除尘 器、 静电除尘器、 磁力除尘器5种。 其中， 应用最为广泛、 运 行最为可靠的是静电除尘器和布袋式除尘器。 因此， 这两种 技术的发展对控制PM2.5粉尘至关重要。 静电除尘器是利用静电作用原理捕集粉尘的设备。 与 其他除尘器相比， 除尘效率高， 日常运行费用低， 维护工作 量小， 设备阻力小， 总能耗小， 适用范围广 ， 可处理大风量烟 气， 除尘效率最高可以达到99

8、%， 排放浓度一般能够控制在 100300mg/Nm3。 电除尘过程分为四个阶段， 气体的电离， 粉尘获得离子 而荷电， 荷电粉尘向电极移动， 将电极上的粉尘清除到灰斗 中去。 烟气性质、 粉尘特性、 设备状况和操作条件都将影响 电除尘器的性能， 粉尘的比电阻、 浓度、 粒径分布、 密度和粘 附力也会影响电除尘器的效率。 此外， 电除尘器的运行也有 较多的不确定因素， 比如： 高低压供电控制装置设计运行不 佳， 振打清灰装置的运行方式不合理， 锅炉的运行参数偏离 正常值以及煤种的变化等。 因此， 若按照今后控制PM2.5粉尘排放浓度的要求， 电 除尘器将逐渐列入被淘汰的行列。 袋式除尘效率可达

9、99.9% 布袋除尘器也叫袋式除尘器， 运用的是机械式阻拦过 滤机理， 融合了重力、 筛滤、 惯性碰撞、 吸附效应和扩散与静 电吸引等各种力的综合效应。 当含尘气流流经滤布时， 比滤 布空隙大的微粒， 由于机械阻拦作用沉积或由于惯性作用被 滤布挡住， 从而在滤袋表面形成一层细密的透风结构， 滤袋 表面的粉尘层和滤布共同阻拦， 把含尘气流中的污染物去除 干净。 袋式除尘器对于比滤布空隙小的粉尘微粒同样可以取 得很好的效果。 在滤袋表面的粉尘层积累到一定的厚度后， 过滤的阻 力会增加， 除尘的工作效率不断降低， 因而需要定时清理， 目前最主流的方式是通过脉冲气流进行反冲， 使布袋表面 的灰尘脱落。

10、 通过过滤清灰过滤清灰的过程不断循环 而保持除尘器的持续工作。 袋式除尘需要满足水泥、 钢铁、 火电、 化工、 垃圾焚烧 等各领域的使用要求， 而且各行业工况千差万别， 又需要采 用不同材质、 结构以及后处理工艺。 目前， 市场上使用的主 流产品主要有涤纶过滤材料、 丙纶过滤材料、 芳纶过滤材 料、 芳砜纶过滤材料、PPS过滤材料、P84过滤材料、 玻璃纤 维过滤材料及PTFE过滤材料等， 表2列出了各种材质滤料 的特点。 涤纶可在130以下长期使用， 强度高、 耐腐蚀， 价格便 宜应用最为广泛。 丙纶长期工作温度上限为95， 有良好的 耐酸、 碱腐蚀能力， 价格便宜。PPS纤维可在13016

11、0的温 度下连续使用， 耐化学性非常好， 抗硫、 耐强碱性效果好， 但 抗氧化性较差。P84价格比PPS高， 不宜用于垃圾焚烧烟气 处理。 芳纶可在200以下长期工作， 耐腐蚀性较好， 价格昂 贵。 玻璃纤维可在280以下长期工作， 强度高， 耐腐蚀， 缺 点是不耐折、 不耐磨。 因此纤维滤料多以石墨、 硅油、 聚四 氟乙烯等进行涂覆处理。 芳砜纶可在200以下长期工作， 耐腐蚀性较好， 价格较芳纶稍贵。PTFE化学性质稳定， 耐酸 碱， 尤其耐酸性更好， 在300以下物理化学性稳定。 袋式除尘的过滤效率一般在99.9%以上。 现有的袋式除 尘过滤材料都是以针刺非织造材料为主， 有少量的机织布

12、+ 覆膜材料用于一些高温工况， 近年来也出现了一些新的技术 应用， 如水刺过滤材料、 针刺过滤材料+发泡涂层等， 但是由 于暂时缺乏市场认同度， 效率与成本的偏离过大。 标准与检测 技术纺织品 29 中国产业用纺织品行业协会 表2 不同材质过滤材料的使用性能 纤维材质 使用温度耐化学性能 耐水解性阻燃性 干湿瞬时无机酸有机酸碱抗氧化性 涤纶 PET13090150优优良良差差 丙纶 PP9595120优优优优优差 聚苯硫醚 PPS 190190220良良良差良良 聚酰亚胺 P84 260240280优良良良良优 芳纶 PMIA204190240良良优良良优 玻璃纤维 GF260 200280

13、优优良优良良 芳砜纶 PSA210200250良良优良良优 聚四氟乙烯 PTFE 260260290优优优优优优 提高滤料的限制适应性 袋式除尘过滤在过滤袋表面形成尘饼之前， 对粉尘的 阻挡效率稍有不足， 会有少量较细的粉尘通过滤料直接到 达排放通道， 而且粉尘在滤袋工作的过程中会渗入滤料内 部， 增大滤料的初始阻力， 增加能耗。 市场上普遍的都是过 滤毡产品， 虽然比电除尘更有效减少PM2.5粉尘排放， 但也 并未从根本上杜绝。 因此， 严格了粉尘排放浓度限定给袋式 除尘带来机遇的同时， 也带来进一步的挑战。 完善袋式除尘 现有技术和开发新技术， 是整个产业提高排放适应性迫在 眉睫的任务。

14、PTFE膜是以聚四氟乙烯为原料， 采用特殊工艺， 经压 延、 挤出、 双向拉伸等方法制成的微孔性薄膜。PTFE膜按用 途可分为服装膜、 空气过滤膜、 空气净化膜。PTFE膜具有 原纤维状微孔结构， 孔隙率85%以上， 每平方厘米有14亿个 微孔， 孔径范围0.0215m。 由于PTFE膜采用拉伸的加工工艺， 微孔的分布具有较 大的随机性， 微孔的尺寸与拉伸比率和拉伸力分布有关， 表 面微孔的分布无法准确均匀控制， 但可在一定范围内满足严 格的粉尘隔离要求。 PTFE覆膜滤料表面结构致密， 孔隙直径远远小于滤料 本身的纤维孔隙， 过滤结构呈一种表面过滤。 与普通滤料的 深层过滤完全不同， 覆膜滤

15、料不会因为粉尘堵塞滤料而造 成阻力的变化， 且表面过滤的效率远远高于普通滤料， 能够 对各种尺寸的粉尘直接产生阻隔作用， 如图1所示， 初始过 滤效率与清灰时的过滤效率基本没有差别。 PTFE覆膜过滤具有非常高的过滤效率， 能很好地限制 PM2.5粉尘的排放， 但是由于PTFE膜非常薄， 在缝制、 包 装、 安装过程中极易损伤， 在使用时， 损伤的部位过滤压力 （1）PTFE膜结构 （2）表面过滤 （3）深层过滤 图1 PTFE膜结构作用原理 技术纺织品 标准与检测 30 中国产业用纺织品行业协会 急剧上升， 短时间内即可对滤袋进行损毁。 因此， 覆膜滤料 的加工、 安装要求非常高， 且不易

16、维护， 覆膜工艺也不容易 控制。 去除价格因素， 这也是覆膜滤料一直无法大面积应用 的一大原因。 发泡涂层过滤材料是在针刺过滤材料的基础上， 经过 定型、 烧毛、 轧光等加工后， 将发泡整理剂均匀的刮涂到过 滤材料表面， 再经过烘干、 定型等加工制成。 发泡过滤材料 的初衷是替代覆膜过滤材料， 通过控制发泡整理剂刮涂的 厚度， 令其从滤料表面渗透到一定深度， 除了具有较好的附 着力之外， 还能形成一定厚度， 在一般的摩擦、 碰撞过程中 不至于损伤， 从而保护滤料的工作可靠性。 但是在相关厂商 推出该类产品后， 一直没有在市场上推广开来。 其技术层面的原因是发泡整理剂在烘干的过程中， 泡 沫结构随着温度的升高而爆裂， 液态的泡沫整理剂随着水 分的挥发而逐渐形成连续相， 一般无法形成理想的空隙结 构， 如果整理剂的数量较少，