工业除尘滤料与技术发展概况

工业烟气的粉尘颗粒物、SO2及NXO治理催生除尘滤料的应用，各行业的“超低排放”改造推动除尘滤料高速发展。自上世纪80年代我国第一块非织造滤料诞生各行各业真正开始关注大气排放。除尘滤料与除尘技术得到蓬勃发展，各种工业除尘滤料及除尘设备更新迭代逐渐朝着数字化、自动化、数据化和智能化的方向迈进。自2019年4月，国家发布并实施“史上最严苛的排放标准”后，各项除尘应用技术得到飞速发展，国内空气污染治理成效显著。2023年全国环境空气质量保持长期向好态势。地级及以上城市细颗粒物(PM2.5)平均浓度为30微克/立方米,好于年度目标近3微克/立方米。全国优良天数比例为85.5%，扣除沙尘异常超标天后为86.8%好于年度目标0.6个百分点。(2023年中国生态环境状况公报)。

图1：2023年全国城市环境空气质量达标情况

随着国家大气管控的要求越来越严格，排放要求进入“个位数”时代，滤料的基本性能和功能已在悄然发生变化，在传统滤料及除尘设备结构上，演化出多种新的材料及新的应用技术。本文将在当前工业除尘滤料的发展状况进行综合介绍，并就未来已经开始和即将出现的新的发展方向进行探讨。

1、除尘原理及滤料基本要求

1.1除尘基本原理

除尘主要原理是通过一系列的物理/化学作用，实现气固分离或气液分离，部分特殊功能的除尘器，亦可实现气气分离或气固液三相分离。除尘滤料是除尘工作的核心部件，是除尘器保证良好运行效果的关键材料，滤料的性能直接决定了除尘效果。一般情况下滤布除尘的

原理主要有以下几方面:

(1)物理拦截:滤布纤维间的空隙或吸附在滤布表面粉尘间的空隙将大于空隙直径的粉尘分离下来。

(2) 惯性碰撞:含尘气体通过滤布时，较大的粉尘颗粒由于惯性作用撞击到纤维上而被捕集。

(3)黏附作用:细小的粉尘颗粒随气流绕流时，若粉尘的半径大于粉尘中心到滤布边缘的距离，则粉尘被滤布黏附而被捕集。

(4)扩散作用:对于极细小的粉尘颗粒，由于布朗运动增加与滤布的接触机会，使粉尘被捕集。

(5)静电作用:粉尘颗粒间相互撞击产生静电，若粉尘与滤布所带电荷相反，则粉尘被吸附在滤布上，实现粉尘捕集，提高除尘效率。

(6)重力作用:当气流速度突然降低或者气流改变流向，较大颗粒的粉尘在重力和惯性力作用下与气体分离，通过沉降达到除尘效果。

1.2除尘基本性能

判断除尘器运行的效果，主要通过对比除尘过滤的基本性能指标来实现。一般情况下，除尘器过滤的基本性能包括如下方面:

(1)过滤性能:

容尘量大，清灰后能保留一定的永久性容尘，以保持较高的过滤效率。透气性好，压力损失小，确保气流顺畅。

(2)物理耐久性:

抗皱折、耐磨、耐温和耐腐蚀性好，机械强度高，保证滤料在恶劣环境下的稳定性。尺寸稳定，不易变形。

(3)清灰特性:

吸湿性小，剥离性好，易清灰，确保滤料表面不易粘附粉尘，便于清洁。

(4)经济实用性:

使用寿命长，降低更换频率。成本低，价格合理，符合经济效益。

2、工业除尘类型

工业除尘种类较多，主要可分为干式和湿式两大类。

干式除尘器 :如布袋除尘器、滤筒除尘器、脱硫除尘器、旋风除尘器、静电除尘器等，主要通过过滤、惯性、电除尘等方法将颗粒物从气体中分离出来，适用于不同场景和需求。

湿式除尘器:如湿式旋风除尘器、湿式电除尘器、湿式洗涤塔等，利用水膜或液态喷雾将气体中的颗粒物与水混合，达到除尘目的，常用于处理高温、高湿、粘稠、易粘附的粉尘。

此外，还有一些特殊类型的除尘器，如活性炭吸附除尘器，主要用于处理有机污染物。

目前，比较通用的除尘技术基本采用袋式除尘或电/袋复合除尘。袋式除尘主要通过机织或非织造的方法，将纤维制成毡材滤料，最后通过制袋工艺形成除尘滤袋将除尘滤袋安装在袋式除尘器中，通过滤袋的过滤作用，将烟气中的粉尘颗粒物脱除，达到除尘效果，典型袋式除尘器如图2所示。

图2，袋式除尘器示意图

3、滤料的回收和再利用

随着环保意识的增强和资源循环利用的需求，滤料的回收和再利用变得日益重要。滤料的回收和再利用是环保和资源循环利用的重要环节，这不仅有助于减少环境污染，还能节约资源，降低生产成本。除尘滤料的回收再利用的方式多样，概括主要有以下几类:

3.1清洗利用

初级循环:高阻滤袋清灰与清洗。针对滤袋结露、粘油、粘黏等意外导致的高阻力失效，在确认其他性能尚可的情况下，可实施清洗后再用。

3.2材料再利用

次级循环:旧滤袋滤布复用。针对局部机械损坏或结构破坏导致的滤袋失效，在确认可实行清洗和裁剪、缝制再利用，实现次级循环。

3.3纤维提取

一级回收:旧滤袋纤维复用。滤袋性能下降不可再用，但纤维材质未出现异常和损伤，可采用清洗、打散作为复用纤维再利用，从而实现一级回收。

3.4材质提取

二级回收:树脂高品质回收复用。纤维性能下降不可直接用，或复合纤维滤料无法直接再用。可实施化学法提纯后再造，形成新的回收材质，实现二级回收。

3.5热能回收

能源利用:焚烧回收能源。滤袋材料结构遭到破坏，或者材质分子端失去利用价值，无法再用或低价值类不值得回收滤袋，可实施焚烧回收热能。

4、展望

我国的工业除尘滤料发展迅速，面向不同行业的工业除尘产品及滤料逐渐向着智能化、专一化、功能化和更加节能化发展。主要具体表现如下:

(1)经过长期发展，滤料的纤维材质选型、织物组织结构、过滤方式等已基本成型，行业内基本形成应用共识和稳定的生产工艺。

(2)“超低排放”要求推动滤料技术进步，新的滤料设计、新的滤材工艺不断涌现;复合型、特殊功能型滤料及产品日趋成熟和推广，技术不断得到更新和迭代。

(3)一体化、功能化、数字化和智能化的控制系统,机器应用不断得到展现，为滤料新的研究和发展方向;

(4)废旧滤料的回收和再利用，提上日程和初具规模，资源化、无害化处理任重道远;

(5)节能降碳、高效低阻、智能监测、超高温及超滤材料将会成为滤料未来发展方向。