各国袋式除尘器用滤料性能测试方法的异同

２０１１年第３７卷第９期　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１１　工业安全与环保　Ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　・　３５　・　各国袋式除尘器用滤料性能测试方法的异同＊　王智超　，　李剑东　徐昭炜　（１．中国建筑科学研究院北京１０００１３；２．清华大学热能工程系北京１０００１３）　摘要详细介绍了德国标准ＶＤＩ／ＤＩＮ　３９２６（２ＯＯ４）、美国标准ＡＳＴＭ　Ｄ　６８３０一Ｏ２（２００８）、日本标准ＪＩＳ　Ｚ　８９０９—１（２００５）　和中国标准《袋式除尘器技术要求》ＧＢ／Ｔ　６７１９—２００９中关于袋式除尘器用滤料性能检测的实验装置和实验方法。通过对　比分析，得到各国袋式除尘器用滤料性能测试方法和检测装置的异同。对各国滤料性能测试中尘源、测试环境条件以及测　试参数等问题进行了讨论，并为更加科学合理地测试和评价袋式除尘器用滤料的性能提出了一些建议。　关键词袋式除尘器滤料脉冲清灰尘源　Ｃｏｍｐａｒｔｓ￣ｏｆ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｍｅｄｉａ　Ｕｓｅｄ　ｉｎ　Ｂａｇ　Ｆｉｌｔｅｒ　ＷＡＮＧ　ｌｌａｉｅｈａｎＩ・　ＬＩ　Ｊｉａｎｄｏｎｇ１　ＸＵ　Ｚｈａｏｗｅｉ０　（１．Ｏｔｂ￣ａ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇ　Ｂａｊｉ￣ｇ　１０００１３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｎ　ｐ既ｆｂｍ１ａＩ１ｃｅｔｓｅｔｉｎｇ　ｏｆｆｉｌｔｅｒｍｅｄｉａ　ｕｓｅｄｉｎ　ｂａｇｆｉｌｔｅｒｉｎ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｏｆＣ，ｅｎｎａｎ　（ＶＤＬ／ＤＩＮ　３９２６，２００４），Ａｎｌｅｒｉｃａ（ＡＳＴＭＤ６８３０—０２，２００８），Ｊａｐａｎ（ＪＩＳＺ　８９０９—１，２０Ｏ５）ａｎｄＣｈｉｎａ（Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｂａｇｈｏｕｓｅ，　２ｏ０９）ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎ　ｄｅｔａｉｌｉｎｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．　出ｃ０ｎ　Ｉｌｇｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｏｆｔｈｅｓｅ　ｃｏｕｎｔｒｉｓｅ，ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｓｉｍｉｌａｒｉｉｔｓｅ　ｏｆｔｅｓｔｉｎｇｐｒｏ・　ｃｅｓｓ　ａｎｄｔｓｅｔｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｐｒｏｂｌｅｒｐｓ　０ｆｔｈｅｆｄｅ　ｄｕｓｔ吕‘ｍｒｃｅ，ｔｅｓｔｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｓｅｔｉｎｇｐｓ￣ｅｒｓｉｎｔｈｅ　ｐｅ　ｍａｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｆｉｌｔｅｒｍｅｄｉａ　ａｒｅ　ａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｈｏｗｔｏ　ｓｃｉｎｅｔｉｆｉｃａｌｌｙｔｅｓｔａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅ　Ｖｃ，ｆｏｍ￣　ｏｆｍｅｄｉａ　ｕｓｅｄｆｏｒ　ｂ８ｇｆｉｌｔｅｒ　ａｒｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄｔｏｏ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ｂａｇ　ｉｆｌｔｅｒ　ｆｉｌｔｅｒ　ｍｅｄｉａ　ｐｕｌｓｅ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｄｕｓｔ　ｓｏｕｒｃｅ　０引言　目前，国际上袋式除尘器用滤料性能测试标准主要有德　随着国家对大气环境保护的重视，环保排放标准日益严　国ＶＤＩ／Ｄｌ　、美国ＡＳＴＭＤ　６８３０—０２、日本ＪＩＳＺ　８９０９—１　格。《火电厂大气污染物排放标准）（Ｇｍ３２２３—２００３）规定：　和中国《袋式除尘器技术要求》【２－６Ｊ，对应的检测装置如图１　自２ＯＯ４年１月１日起，通过建设项目环境影响报告书审批的　（ａ）一（ｄ）所示。从图中可看出，各检测装置构造上很相似，　新建、扩建、改建火电厂建设项目，其燃煤锅炉或燃油锅炉最　均由竖向管道和横向管道组成，受试滤料被安装在横向管道　高允许排放烟尘质量浓度为５０　ｍｇ／ｍ３；《生活垃圾焚烧污染　中检测。各国（日本除外）实验装置下端还有一抽气管道，以　控制标准）（Ｇｍ８４８５—２０ｏ１）规定焚烧炉烟尘排放限值为８ｏ　引导粉尘向下运动，从而更好地通过受试滤料；就组成部件　，ｎｇ／ｍ３。环保要求的提高使得原有的电除尘器处理排放废气　而言，各实验装置均由发尘器、滤料固定装置、差压传感器、　质量浓度达不到要求，而袋式除尘器高达９９．９９％的除尘效　脉冲清灰装置、末端过滤器和抽气泵组成。各装置检测原理　率以及对电除尘器不易捕集的高比电阻尘粒亦很有效，已经　也相似：发尘器发生一定浓度和粒径分布的人工尘，粉尘进　能使排尘质量浓度低于１０　ｍｇ／ｍ３，有的甚至低于２　ｍｓ／ｍ３ｔ¨，　人横向管道并经过受试滤料，差压传感器实时检测受试滤料　这些特点使得其在工业除尘领域的应用越来越广泛。截止　前后压差变化，当压差达到一定值时，差压传感器控制脉冲　到２ＯＯ９年底，袋式除尘器的使用比例占整个除尘设备使用　清灰装置进行反吹清灰，清灰后滤料又重新滤尘。　数量的６ｏ％以上，袋式除尘器行业的总产值也由２ＯＯ２年的　尽管各国实验装置有很多相似处，但在检测流程上则存　２１．６亿元上升到了２ＯＯ９年的１１９．８亿元ｔ２－３Ｊ。　在区别。德国、日本和中国标准中测试流程基本相同：首先　滤料作为袋式除尘器的核心元件，其质量的好坏对于排　进行３０次正常滤尘清灰（即受试滤料压降达到１　Ｏ００　Ｐａ时　放粉尘浓度、滤袋运行阻力和寿命、以及袋式除尘器的维护　才反吹清灰），测试和计算滤料的初始除尘效率、出口粉尘浓　费用都至关重要。因此，采取适宜的技术手段检测滤料的性　度及剩余压降；接着连续进行５　Ｏ００—１０　０Ｏ０次脉冲清灰（时　能优劣，对于规范和促进滤料产业以及袋式除尘器产业的发　间间隔５　ｓ）；然后再进行１Ｏ次正常滤尘清灰恢复期；最后再　展非常重要。过滤效率和阻力是滤料最为关注的两项指标，　进行３０次正常滤尘清灰，作为滤料正式性能测试的结果。　各国都有相应的标准和检测方法来进行检测评估，本文对各　而美国标准包括３个步骤　持续喂粉状况下，首先进行　国袋式除尘器用滤料性能测试方法作详细的介绍与分析。　１０　０Ｏ０次时间间隔为３　ｓ的脉冲清灰，期间滤料性能参数不　１滤料检测实验装置　作测量；然后是恢复阶段，进行３０次正常滤尘清灰，　＊基金项目：中国建筑科学研究院应用基金“空气滤料性能试验方法的研究”。　・３６・　期间也不做任何测量；最后再进行２　ｈ（对于出口总颗粒物浓　度测试）或６　ｈ（对于出口ＰＭ２．５浓度测试）的正式测试，并测　时粉尘质量浓度均为５异／ｍ３，而美国标准中规定的发尘质量　浓度为ｌ８．４　ｍ３，远大于其他国标准。总的来说，各国使用　的尘源都以细颗粒为主，这样能保证有足够多的粉尘均匀稳　试出口粉尘浓度、初始剩余压降、平均剩余压降、剩余压降增　量和平均过滤周期等参数。美国标准检测实验流程与其他　三国流程存在的差异主要有：老化处理期与恢复期的顺序发　生了变化，且美国标准中没有规定初始性能测试期；美国标　定地扩散到受试滤料处，同时，细颗粒物能更深人滤料内部，　使滤料阻力快速上升，从而减少实验所需时间。尘源化学成　准前两个阶段不需要记录任何数据，主要测试数据由第三阶　段正式测试获得，而其他国家标准中则规定每个阶段都需要　分则以　０３为主。尘源的类型、粒径分布、化学组分和发　尘浓度会对受试滤料的过滤效率、阻力、过滤周期以及出口　粉尘浓度大小有影响，从而导致对滤料性能的评估存在偏　差，因此选择合适的尘源对准确评价滤料性能非常重要。　记录相关数据；美国标准中测试参数与其他各国标准也存在　差异。　／等速采样头　测试滤料及托彗　／　ｌ、　绝　对　：粒子计　＝＝＝：＝　Ｉ　过　滤　Ｉ亡　三］ｊ一　ｌ　一集尘容ｌＩ　器　器　（ａ】德国　（ｂ）美国　罐　一　（ｄ）中国　图１各国标准中关于袋式除尘器用滤料性能测试实验装置　２分析与讨论　２．１尘源问题　检测用尘源的各种物理化学特性（如粉尘浓度、粒径分　布、化学成分、黏度和密度等）对滤料性能检测结果有较大影　响。ｗ．Ｐｂｕｋｅｎ【’Ｊ用ｆｕｍｅｄ￣ｌｉｅａ和ｑｕａｒｔｚ两种尘源对同一种　无纺布滤料进行实验，尽管ｆｕｍｅｄ　ｓｉｌｉｃａ浓度远低于ｑｕａｒｔｚ（１：　２５），但其作用下无纺布滤料的压降却比ｑｕａｒｔｚ作用下的压　降高了约：个数量级，同时也得出尘源对滤料出口粉尘浓度　以及除尘效率都有影响。而各国标准在检测用尘源方面存　在较大差异。如表１所示，德国和日本所用粉尘质量中值粒　径较接近，而美国尘源中值粒径很小（１．５　），中国只给出　了尘源粒径分布范围，＜４／ａｎ的颗粒物质量分数占了５０％；　化学组分方面，德国、美国和中国均使用　０３粉，而日本使　用的是煤灰粉，主要化学成分为ｓｉ０２；德国、日本和中国检测　此外，实际工业排放的粉尘与各国采用的尘源也存在较　大差别。表２为本研究对收集到的５个电厂排放粉尘作粒　度分析和化学成分分析得到的结果，可知各电厂排放粉尘的　质量中值粒径在６１．０～１１３．６／ａｎ之间，远大于各国标准中的　规定；各电厂排放粉尘的化学成分以ｓｉ０２为主，平均质量分　数为５４％，其次为　０３，约占２５％，Ｅ　０３和Ｍｇｏ占的比例　较小，与日本标准中所规定的煤灰粉成分较接近，但与德国、　美国和目前中国标准中所用的尘源成分存在较大区别。所　以，用标准中尘源在实验室测试获得袋式除尘器用滤料的性　能，与应用场合排放尘源条件下袋式除尘器用滤料的实际性　能会存在差别，因此，有必要研究模拟各种工业排放条件下　的粉尘尘源来对滤料性能进行测试，得到的结果将更符合实　际情况，也使滤料的选型更加科学。　２．２测试环境条件　目前袋式除尘器已广泛用于火电厂、垃圾焚烧厂、钢铁　厂、采暖供热的燃煤锅炉及其他工业燃煤锅炉的除尘，这些　行业所产生废气的一个显著特点是温度非常高（１００～２００　℃）。而各国标准中对滤料性能测试环境没有太多要求，一　般在常温常湿条件下即可。但很多袋式除尘器用滤料是在　１００～２００℃高温条件下使用的，常温常湿条件下检测得到的　滤料性能与高温环境中的实际性能又存在较大差别，因此模　拟高温条件下除尘滤料的性能测试也更有意义。而目前大　部分检测台都是基于常温的，若在高温条件测试，那么实验　台的许多部件，包括差压传感器、流量计和抽气泵等都得采　取耐高温的措施或者更换成耐高温的装置，这将对整套实验　装置提出更高的要求。　２．３测试性能参数　以美国和中国标准中测试的滤料性能参数作对比。中　国标准中测试的主要参数有阻力（初始残余阻力、老化后残　余阻力和动态阻力）、效率（初始滤尘效率、老化后滤尘效率　和动态滤尘效率）和剥离率；而美国标准中测试的参数主要　有：出口总粉尘浓度、出口ＰＭ２．５浓度、初始剩余压降、平均　剩余压降、剩余压降增量、平均过滤周期。可见阻力（或压　降）、效率（或出口粉尘浓度）是滤料最重要的２个性能指标　参数，但美国标准同中国标准相比有一些显著的不同：首先　是不再提过滤效率的测试，而仅测试出口粉尘浓度，这是因　为在固定的发尘浓度下，出口粉尘浓度的大小即可以反映除　尘效率的高低，且目前各种排放标准规定的都是粉尘浓度　值，因此测试滤料出口粉尘浓度能更直观地表述滤料的性　能；其次是增加了更细小颗粒物Ｐｈｉ２，．５出口浓度的测试，　・　３７　・　表１　各国标准关于除尘滤料性能测试实验台用尘源的规定　表２　电厂排放粉尘粒度分析与化学成分分析结果　式除尘器用滤料检测的实验方法和实验装置，通过将各国方　法和装置综合比较分析，对各国在滤料检测系统形式和尘源　等方面的异同进行了讨论。尘源、检测环境以及检测参数对　于滤料性能评价都非常重要，针对不同的应用场所制定对应　的检测方法值得考虑。通过本文的讨论，以期能促进袋式除　尘器用滤料性能测试方法的改进，进而更加规范和提高滤料　的质量。　参考文献　［１］蔡纯志．袋式除尘技术的发展［Ｊ］．水泥科技，２００７增刊：５２—５４．　［２］ＶＤＩ　３９２６，Ｐａｒｔ　２．Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｍｅｄｉａ　ｆｏｒ　Ｃｌｅａｎａｂｌｅ　Ｆｉｌｔｅｒｓ　ｕｎｄｅｒ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｓ］．２ＯＯ４．　［３］ＡｓｒＭ　Ｄ　６８３Ｏ一０２．Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｔｅｓｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｚｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｐｉｅｓ．　８１１１￣Ｄｒｏｐ　ａｎｄ　Ｆｉｌｔｒａｔｉｎ　Ｐｅｏｒｆｏｒｎａａｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｌｅａｎａｂｌｅ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｍｅｄｉａ［ｓ］．　ＰＭ２．５由于粒径小，更容易进入人体的呼吸系统对人体产生　更严重的危害，已经越来越引起国家环保部门和卫生部门的　关注，因此增加该项是非常必要的；第三，增加过滤周期的测　２００８．　［４］刘小峰，刘畅．美国环保局对除尘器滤料性能认证的介绍［Ｊ］．无　机硅化合物，２ｏｏ８（２）：５０—５４．　［５］ｊｉｓ　Ｚ　８９０９—１（１３本），集尘用滤布性能试验方法一第１部分：集　试，过滤周期反映了过滤器的寿命，与清灰次数有关，清灰越　频繁，滤料的清灰变形次数就会越多，过滤器寿命就会越短。　因此，选择合理的性能参数进行测试能够更加科学地评价滤　料的性能。　３结语　尘性能［ｓ］．２００５．　［６］ＧＢ／Ｔ　６７１９—２００９，袋式除尘器技术要求［Ｓ］．北京：中国标准出　版社，２００９．　［７］ＷｏｌｆｇａｎｇＰｅｕｋｅｒｔ．Ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｍｍ￣ｆｉｌｔｒａｉｔｏｎｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．　ｉｌＦｔｒａｔｉｏｎ＆ｓｅｐａ　ｍ，１９９８，３５（５）：４６１—４６４．　除尘滤料的性能关系到袋式除尘器对工业废气的处理　是否能达到环保的要求，也关系到整套除尘系统能耗的大　小，因此如何科学合理地检测和评价袋式除尘器用滤料的性　能至关重要。德国、美国、１３本和中国都提出了各自关于袋　作者简介　王智超，男，１９７２年生，硕士。中国建筑科学研究院建筑　环境与节能研究院副研究员。　（收稿日期：０１２０—０９—２９）　（上接第２８页）　［４］韩朱肠．翁文国．燃气管网定量风险分析方法综述［Ｊ］．中国安全　科学学报，２ＯＯ９，１９（７）：１５４—１６４．　［５］丹尼尔Ａ．克劳尔，约瑟夫Ｆ．卢瓦尔．化工过程安全理论及应用　（第二版）［Ｍ］．蒋军成，潘旭海，译．北京：化学工业出版社，２００６：　８２—９２，１６４。３１—３２．　［６］赖建波，杨昭．高压燃气管道破裂的定量风险分析［Ｊ］．天际大学　学报，２ＯＯ７。４０（５）：４８９—５９３．　ｌ　１０　１００　１００ｏ　死亡人数＾ｒ／人　［７］操铮，刘茂．城市燃气管线的个人风险分析与研究［Ｊ］．中国公共　安全（学术版），２００９（１７）：２１—２５．　图５社会风险可接受指标的Ｆ一Ⅳ曲线　参考文献　［１］Ｇ￣－２００６．城镇燃气设计规范［Ｓ］．　［８］杨光，古凯。高压输气管道破裂泄漏事故影响分析［Ｊ］．煤气与热　力，２ＯＯ８，２８（８）：２５—２８．　［２］马良涛．燃气输配［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２ＯＯ４：６１—６４．　［３］戴树和．工程风险分析技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２ＯＯ６：６２　—［９］刘斐，刘茂．城市燃气管线的定量风险分析［Ｊ］．南开大学学报（自　然科学版），２ＯＯ６，３９（６）：３１—３６．　作者简介　曾喜喜，女，１９８１年生，博士研究生，研究方向为系统安　全理论与应用。　７４．１６４—１６５．　（收稿日期：２０１１—０２—２１）