覆膜滤料与常规滤料的性能测试及比较
Performance com paris on between membrane filter media and traditional media
陈强,沈恒根,李华
(东华大学环境科学与工程学院,上海 200051)
摘要:随着污染物排放标准的日趋严格,覆膜滤料以其优良的过滤性能引起了人们的关注。针对覆膜滤料的过滤机理、过滤效率、过滤阻力、过滤风速等性能指标的研究现状进行了分析,并与常规针刺毡滤料进行了比较,指出了覆膜滤料的一些主要性能优势,以供实际选用时参考。关键词:覆膜滤料;常规滤料;性能比较
Abstract :The standard of emission control is becoming more and more strict ,people begin to pay attention to the excel 2lent performance of membrane filter media.The performance inve stigation for membrane filter media including filter mechanism ,efficiency ,re sistance and velocity are de scribed by comparison with traditional media.Some superioritie s of membrane filter media are pointed out.
K ey words :membrane filter media ;traditional media ;performance comparison
中图分类号:X 701.2 文献标识码:B 文章编号:1009-4032(2005)02-0030-03
聚四氟乙烯(PTFE )覆膜滤料首先是由美国戈尔公司研制成功的,他们采用特殊工艺将PTFE 制成微孔薄膜,再将其覆合到各种基布上形成覆膜滤料。自20世纪80年代以来,PTFE 覆膜滤料以其优良的过滤性能在工业除尘、液体过滤等诸多方面得到广泛应用。袋式除尘器是最早出现的除尘设备之一[1,2
],也是国内外治理工业性粉尘和烟尘最有效的技术设备之一。在国外,越来越多的燃煤电厂采用袋式除尘器;在国内,由于排放标准的日趋严格,燃煤电厂逐渐形成了“电改袋”的趋势。袋式除尘器的发展也推动了滤料的进步,对于滤料性能,包括过滤效率、使用范围、使用寿命等要求也日益提高,这必将导致以新兴复合技术为代表的覆膜滤料的进一步发展,特别是在控制PM 10、PM 2.5、PM 1.0等呼吸性粉尘时,覆膜滤料显示出更大的优势。本文就覆膜滤料的过滤机理、过滤效率、过滤阻力、过滤风速等性能指标进行分析和比较,以供选择滤料时作参考。
1 试验原理和装置
考虑到发尘器发出的粉尘能够在进口管道内充分扩散,并防止沉积,将试验台设置成纵向,以减小对试验结果的影响,实验装置示意如图1所示。试验时,开动真空泵抽气,使外部空气自上而下逐级进入,最后由真空泵排出。风量通过玻璃转子流量计调节;粉尘发生量由发尘器控制;滤料的阻力可以从数字式压差计直接读出;滤料的过滤效率则通过设
置在滤料前后的2台气溶胶监测仪读出的粉尘浓度计算而得。为了增加覆膜滤料和常规滤料的可比性,试验中的常规滤料采用与覆膜滤料基布相同的针刺毡滤料,并且在相同的试验条件下进行。试验时通过改变风量和发尘量来确定过滤风速、阻力、效率之间的关系。
图1 滤料性能试验装置示意图
2 覆膜滤料的性能试验研究
2.1 过滤机理
PTFE 覆膜滤料利用其微孔结构改变常规滤料
的过滤性能,由常规滤料的深层过滤(depth filtra 2tion )机理转变成为表面过滤(surface filtration )机理。
32005年6月 电 力 环 境 保 护 第21卷 第2期
性能较好的滤料必须有合适的空隙和结构,允许空气顺利通过而又要阻挡细小的粉尘进入滤布内部,以适合不同工况使用。PTFE 薄膜是立体网状、交叉微孔结构、无直通孔,这种微孔滤料可以捕集大多数的粉尘颗粒,使粉尘无法通过该膜的表面进入到膜或者基材中去。在过滤过程中,覆膜滤料基布只起到支撑作用,它无需依靠滤料表面再形成的粉尘初层进行过滤,PTFE 膜层能够起到普通滤料中粉尘初层的过滤作用,使之成为真正的表面过滤
。常规滤料种类很多,但存在一个共同的缺陷就是布袋表面容易粘附粉尘,清灰时不易脱落。随着处理气量的增加,细微粉尘会通过滤料表面的细孔渗入到滤料的内部空隙中,并且在滤料表面形成粉尘初层,随着粉尘初尘的形成,才开始有效的过滤,即常规滤料的过滤主要是由表面形成的粉尘初层来完成的。 在过滤过程中,粉尘颗粒几乎不会穿透覆膜进入滤料内部,但粉尘小颗粒却能不断渗入到常规滤料内部,致使滤料内部空隙堵塞,影响过滤的正常进行。可见,表面过滤机理是覆膜滤料的优势。2.2 过滤效率
图2 对PM 10的过滤效率
PTFE 覆膜滤料由于无需形成粉尘初层参与过滤,而且薄膜的孔径小且分布集中,就像一层人造的粉尘初层,所以,除尘器一开始便高效率运行,并且在清灰前后的效率也很稳定,始终保持高效。东北大学采用G B 12625-
90规定的滤料过滤效率测试方法来测定袋式除尘器用滤料,获知覆膜滤料对超细粉尘的过滤能力比常规滤料高1～2个数量级,可以实现近于零的排放[1]。
而常规滤料在刚开始投运时的过滤效率是很低的。图2、图3是通过试验测出的在清洁状态下针刺毡覆膜滤料和针刺毡常规滤
料对PM 10、PM 1.0除尘效率的比较。由图可知,随着
过滤风速增加,覆膜滤料的过滤效率随之增加,而常规滤料在大过滤风速下效率却有所下降,这主要是由于大风速会导致常规滤料的颗粒穿透率增加;在同一风速下,覆膜滤料过滤效率明显高于常规滤料,特别是对于PM 1.0这类超细粉尘颗粒的过滤,覆膜滤料显示出较大的优势。当然,随着常规滤料表面粉尘初层的形成,它的过滤效率将有很大提高,但对于微细粉尘,特别是PM 10、PM 2.5、PM 1.0这类呼吸性粉尘的分级过滤效率还是有较大的差距。
图3 对PM 1.0的过滤效率
2.3 过滤阻力
图4为清洁状态下滤料阻力随风速的变化情
况。由图可见,对于清洁滤料,在同一过滤风速下,覆膜滤料的阻力比常规滤料大很多,而且随着过滤风速的加大,阻力上升得更快。
图4 阻力与风速的关系曲线
图5为滤料投运后,滤料阻力随粉尘层厚度的
变化曲线。在投运的初始阶段,滤料表面附着相同厚度粉尘层的情况下,覆膜滤料的阻力比常规滤料更高;随着粉尘层厚度的增加,覆膜滤料的阻力增加得更快。这是由于在初始阶段,对于常规滤料,进入
1
32005年 陈强等:覆膜滤料与常规滤料的性能测试及比较 第2期
