除塵濾料的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與趨勢
瀏覽： 次
時間：2022-05-15
粉塵是我國最嚴重的職業(yè)病危害因素，袋式除塵控制粉塵的最有效手段。袋式除塵器在中國已有60余年的發(fā)展歷史，如今已被廣泛用于電力、鋼鐵、水泥、有色、垃圾焚燒等諸多領域，成為粉塵控制的主流技術。由于袋除塵以過濾理論為基礎，對顆粒通過擴散、截留、慣性、沉降等機理捕獲，因此具有過濾效率高、控制粉塵粒徑小的優(yōu)點，成為粉塵治理和空氣凈化的最有效技術。
袋式除塵技術
在中國濾料的研發(fā)進程中，人們以提高效率、降低阻力為原則，相機開發(fā)了從機制布、絨布到針刺氈、覆膜針刺氈、浸漬針刺氈、水刺氈等一系列濾料。另外，由于不同的煙氣環(huán)境給袋除塵器濾料提出了新要求，耐溫、耐腐、疏油、疏水、抗靜電等特種濾料也得以快速研發(fā)與普及，袋除塵器濾料還與袋式除塵技術互為依托，相互促進，相輔相成，不斷前進，濾料也由一個附屬性配材發(fā)展到一個年產(chǎn)值30億元的產(chǎn)業(yè)，制造設備技術快速發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量已接近國際水平，并逐步進入國際市場。
1國產(chǎn)濾料發(fā)展史
我國濾料的發(fā)展可分為三個時期:
第一時期是從上世紀五十年代起到八十年，為濾料起步階段，表現(xiàn)為自主研發(fā)、小規(guī)模應用濾料階段，濾料的主要種類為機織布；
第二時期是從上世紀八十年代到上世紀末，為濾料成熟階段，濾料研發(fā)加速，針刺氈出現(xiàn)開啟了袋除塵及濾料應用的大規(guī)模普及，濾料主要種類為針刺氈；
第三時期從本世紀初到現(xiàn)在，為濾料高速發(fā)展階段，隨著袋除塵器在燃煤電廠的成功應用，以及國家環(huán)保標準的升級，適應于各種苛刻煙氣環(huán)境的耐溫、耐腐的國產(chǎn)濾料及纖維百花齊放，開啟了濾料大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的新時代。
1.1第一時期
上世紀五、六十年代，袋式除塵器使用的濾料為普通工業(yè)機織布，個別高端應用場合采用工業(yè)呢。1974年武漢安全研究所研制了208滌綸絨布，并廣泛應用于各種常溫工業(yè)場所，開始了濾料國產(chǎn)化的進程，也使我國袋式除塵器進入新的時期。
盡管目前已有許多性能更加優(yōu)良的濾料，但208滌綸絨布至今尚有個別地區(qū)在使用。208滌綸絨布是我國袋式除塵濾料由天然纖維織造轉(zhuǎn)向采用合成纖維材料的開始，其研制使我國袋式除塵濾料從使用一般工業(yè)織物跨越到開始專門制造袋式除塵專用工業(yè)織造物——袋式除塵過濾材料的時代。
該時期內(nèi)，形成我國第一代袋式除塵過濾材料。此階段，高溫場所使用玻纖織布（素布）。
1.2第二時期
1980年東北大學與撫順第三毛紡廠研制開發(fā)了針刺氈非織造濾料，由傳統(tǒng)的織造濾料走向非織造濾料是濾料織造技術革命性的轉(zhuǎn)變。與織造濾料相比，非織造濾料具有低阻高效的特點，且生產(chǎn)流程短，易于形成一條龍自動化生產(chǎn)線，具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點；更重要的是，非織造濾料便于根據(jù)不同行業(yè)、不同除塵設備對濾料種類、品種型號等要求實時進行材質(zhì)、工藝及織物參數(shù)調(diào)整（包括符合），量身定做適合于當時當?shù)毓r所需要的過濾材料，這也是非織造濾料幾十年快速發(fā)展的根本原因。非織造針刺氈可廣泛用于反吹風、機械振打、脈沖反吹等多種袋除塵器，該種濾料至今仍是行業(yè)的主流濾料。同一時期，在高溫濾料場所開始對玻纖紗線作硅油、石墨處理，形成的耐高溫玻纖稱作第二代玻纖布。
1985年寶鋼設計院與上�；鹁婀I(yè)用布廠合作研制開發(fā)筒型聚酯機織濾料729濾料，用于反吹風長袋。729濾料的研發(fā)不僅解決了我國急需的高強低伸的過濾材料，采用緞紋織造方法和熱定型后處理工藝，也為我國后續(xù)機織濾料的研發(fā)提供了新思維和技術平臺。729濾料的研發(fā)使我國袋式除塵進入大型化、長濾袋的歷史階段。
1985年，應行業(yè)發(fā)展的需求，東北大學與晶花產(chǎn)業(yè)用布廠研制了Nomex耐高溫針刺氈，并在高溫煙氣領域推廣應用。這項研究采用粗紗工藝解決了高靜電纖維在沒有適當消靜電劑條件下紡紗技術。Nomex針刺氈的研制應用標志著我國步入了高端濾料的研制和生產(chǎn)，對高溫煙塵的合理排放提供了有效的控制手段。
80年代末我國開展了燃煤鍋爐袋式除塵技術的應用研究。在北京勞動保護研究所牽頭，東北大學等單位參加的七五攻關項目中，開始使用過濾理論對濾料結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)設計，并根據(jù)制造設備和工藝的特點進行了參數(shù)優(yōu)化，使濾料的研制與生產(chǎn)進入了較為科學化時代。
該研究探索了玻璃纖維氈暨玻纖復合氈的基本工藝，自此玻纖濾料也快速發(fā)展。90年代初期，南京玻纖研究院與南京三五二一廠研制出玻璃纖維氈、后處理工藝及配方，隨后撫順博格工業(yè)濾布廠和營口玻纖二廠合作研制并推廣玻纖復合針刺氈。性價比優(yōu)良的玻纖復合針刺氈的研制化解了在高溫纖維由國外公司完全控制、高溫纖維價格居高不下、纖維數(shù)量受控形勢下，高溫濾料無法大規(guī)模推廣應用的難題。玻纖復合針刺氈成為我國獨樹一幟的濾料技術。
90年代中期，上海凌橋環(huán)保設備廠和上海四氟塑料廠先后自主研制出聚四氟乙烯膜過濾材料。覆膜濾料本是美國戈爾公司控制的專有技術，長期以高技術濾料傲居于中國市場。國產(chǎn)覆膜濾料打破了戈爾公司一統(tǒng)天下的壟斷局面，使覆膜濾料得以在我國迅速推廣使用。覆膜濾料的研制與推廣應用標志著我國濾料進入世界先進水平行列。
同期東北大學與撫順晶花產(chǎn)業(yè)用布廠研制推廣高密面層過濾材料。高密面層濾料是以超細纖維組成面層，粗纖維做底層，經(jīng)特殊扎光工藝的梯度濾料。它是一種阻力比覆膜濾料，過濾效率與覆膜濾料相近的濾料——即高效低阻節(jié)能型過濾材料。近十多年來，該種濾料結(jié)構(gòu)型式得以迅速發(fā)展。
1.3第三時期
進入二十一世紀后，國家在環(huán)保排放監(jiān)管上加大力度，陸續(xù)頒布了各行業(yè)的新排放標準，由原來的每立米幾百毫克降低到50毫克甚至更低，給煙塵治理提出了新的要求。靜電除塵器由于本身的技術特點所限，在一些場所很難達到排放要求，人們開始在一些苛刻煙氣領域開始袋除塵的嘗試。
2001年內(nèi)蒙豐泰電廠袋除塵的成功開啟了燃煤電廠袋式除塵大規(guī)模應用的新篇章，PPS（聚苯硫醚）濾料的份額大幅攀升。起初，各電廠使用純進口PPS濾料，之后國內(nèi)一些企業(yè)利用進口的PPS纖維研制了國產(chǎn)PPS濾料。由于進口PPS纖維的配額及市場限制，2007年-2010年東北大學、江蘇瑞泰、南京三五二一特種裝備廠聯(lián)合研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)PPS纖維及國產(chǎn)PPS濾料。幾乎同時期，四川德陽也研發(fā)出了國產(chǎn)PPS纖維。中國已成為世界上制造和使用PPS濾料最多的國家。
煙氣環(huán)境的苛刻條件對濾料提出了新的要求，也給各種原料纖維提供了良好的機會。煙臺氨綸生產(chǎn)的國產(chǎn)芳綸，上海凌橋、常州中澳等企業(yè)生產(chǎn)的PTFE纖維，近來出現(xiàn)芳砜綸纖維，聚酰亞胺類纖維，以及金屬纖維、宣武巖纖維也給濾料行業(yè)注入新的活力和更廣的產(chǎn)品原料選擇，使中國成為全球最活躍的濾料市場，從而把我國袋式除塵濾料推向創(chuàng)新時期。
在2010-2015年的國家十二五計劃，我國PPS與PTFE混紡新型濾料在燃煤電廠得到成功應用，濾袋的破損率大大降低；同期，東北大學與浙江宇邦濾材科技有限公司、中鋼天澄環(huán)保公司聯(lián)合研發(fā)出海島纖維濾料并應用于鞍鋼冶金煙氣治理獲得成功；與廈門三維絲環(huán)保公司、南京三五二一環(huán)保公司研發(fā)出水刺氈濾料，在燃煤電廠得到廣泛推廣應用。
2濾料技術進步
根據(jù)現(xiàn)場應用需求的變化，在濾料發(fā)展的60年中，濾料無論從品種上、設備上還是規(guī)模上都有了很大的發(fā)展。
2.1濾料品種
按照濾料的加工方式和產(chǎn)品形式，濾料在發(fā)展過程中出現(xiàn)了如下產(chǎn)品：
1）208滌綸絨布。它是以滌綸短纖維交織形成斜織物之后，又在表面起絨的過濾材料。位于容塵面的絨毛在過濾時被壓緊覆于布面上，較大地提高了過濾效率。在反吹時，成為松散狀態(tài)，有利于粉塵剝離。
208滌綸絨布具有較好的耐腐蝕性、較小的吸濕性和較高的過濾效率以及在干燥狀態(tài)下較好的清灰性能。所以研制出來以后迅速地替代了普通工業(yè)機織布和工業(yè)濾氣呢。但是，結(jié)露后粉塵粘結(jié)到絨毛層上，通常無法清理并會使濾料阻力迅速增高，導致除塵器無法工作。
2）729機織濾料。它是我國首次采用緞紋織造，并經(jīng)過熱定型后處理的機織濾料。前期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型采用棉型纖維（1.4×38mm），Ⅳ選用高強低伸型中長纖維（2.0×51mm）。棉型纖維過濾性能好，中長纖維有利于清灰。前期采用反織法工藝，塵面（五枚三飛經(jīng)線緞紋）在外，凈面（五枚二飛緯線）在內(nèi)，適用于外濾。后又開發(fā)適用于內(nèi)濾塵面在內(nèi)，凈面在外的正織法工藝。
729濾料組織致密耐磨性好，高強低伸型經(jīng)向伸長小，適用于反吹清灰類弱清灰強度的長濾袋除塵器。
3）針刺氈濾料。它以基布為基礎，在其上將纖維通過梳理成網(wǎng)或氣流成網(wǎng)，通過針刺機將纖網(wǎng)針刺，形成上下勾連、具有三維結(jié)構(gòu)的非織造濾料，再經(jīng)燒毛、扎光、熱定型等后處理制成成品。針刺氈纖維呈三維立體結(jié)構(gòu)，過濾效率高，透氣性好，阻力低，在過濾過程中阻力增長慢。在經(jīng)過先進技術優(yōu)化后，憑借細纖維和高密面層三維結(jié)構(gòu)使其具有更高的捕集效率、低阻力和堪比覆膜濾料的清灰能力，具有較好的可靠性，在業(yè)內(nèi)獲得了廣泛的應用，成為目前袋除塵器濾料的主流。
針刺氈的出現(xiàn)開創(chuàng)了我國非織造濾料的時代，技術研發(fā)與成品改良層出不窮。針刺氈按纖維材質(zhì)結(jié)構(gòu)等分為十余個種類，百余個型號。
4）覆膜濾料是以機織濾料或針刺氈濾料為基底，在其表面上覆一層經(jīng)過雙向拉伸制作成的微孔聚四氟乙烯薄膜。濾料覆膜以后形成以表面過濾為主、疏油、疏水的過濾材料，具有過濾效率高、易清灰的特點。但覆膜濾料在安裝管理中應該謹慎操作，否則覆膜容易刮破、損害，造成較大面積起層脫落，性能受損。
5）浸漬濾料及涂層濾料
浸漬濾料是讓普通針刺氈通過PTFE乳液，經(jīng)高溫、壓光等處理后在濾料表面形成PTFE的浸漬層，增強了濾料的耐溫、耐腐，提升了濾料的清灰能力。
涂層濾料使用涂抹或噴涂的方法，將PTFE乳液均勻的覆于針刺氈表面，形成微孔化PTFE層，具有耐溫、耐腐、易清灰的優(yōu)點，比浸漬方式節(jié)省成本，治理更加穩(wěn)定。
6）水刺濾料
普通針刺氈利用金屬鉤針使雜亂無序的纖維互相纏繞抱合從而形成具有一定強力的過濾氈，該法的缺點就是對纖維與基布損傷大，孔徑分布較大，且過濾氈層會產(chǎn)生針眼（粉塵容易切入）。最近正在加緊研發(fā)的水刺濾料采用高壓、高密度水針代替機械鉤針，最大限度地減少了對纖維和基布的損傷，同時避免出現(xiàn)針眼，孔徑分布小且平均孔徑更小，真正實現(xiàn)“高效低阻長壽命”優(yōu)異性能，將是未來高端過濾材料的代表。
7）海島纖維濾料
理論研究證明，過濾材料的捕集效率隨著纖維直徑的減小提高，因此，降低纖維直徑一直是人們追求的目標。海島纖維采用雙組份耦合紡絲技術，制成單絲在1微米甚至納米級的超細纖維�；诖死w維經(jīng)過特殊工藝制成的過濾材料，無論在過濾精度還是過濾效率上都有很高的提升。
3.2產(chǎn)量規(guī)模
濾料品種不斷創(chuàng)新的同時，濾料的產(chǎn)量也飛速發(fā)展，1985年、2005年和2008年全國濾料產(chǎn)量見表1所示。
表1全國濾料產(chǎn)量變化單位：萬m2
袋式除塵技術
可以看出，我國濾料產(chǎn)量從1985年到2005年， 20年產(chǎn)量翻22倍。本世紀濾料更是快速發(fā)展，從2005到2016的10余年間，濾料產(chǎn)量幾乎翻了2.5倍。我國年產(chǎn)量200萬m2以上濾料企業(yè)15家以上，另有外資企業(yè)5家，其中年產(chǎn)量超過500萬m2大型企業(yè)5家。
3.3 設備進步
我國濾料制造行業(yè)從最初的國產(chǎn)化研制到目前年產(chǎn)值50億元，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個明顯特征是企業(yè)裝備水平有了極大提高，部分企業(yè)已淘汰了老式梳理、針刺設備，采用新型梳理機、針刺機。在開松、梳理和鋪網(wǎng)工序上，由老式的機械棉箱改進為氣壓棉箱，并采用大毛倉，梳理機由單錫林單道夫改進為雙錫林雙道夫，并且有少數(shù)企業(yè)采用帶有自動稱重和不勻度自動調(diào)整系統(tǒng)的梳理機械。
由于梳理設備的進步，使纖網(wǎng)不均勻度已可達到1℅左右。針刺機的針刺頻率已達到1500次/min，布針密度達到5000針/m，針板已采用重量更輕的鋁合金材料，整機由單針板改進為雙針板。針刺機的技術進步提高了生產(chǎn)速度和濾料的制造質(zhì)量，降低了能耗、占地面積及噪聲。后處理已由過去的分單元進行燒毛、熱定型、扎光、浸漬、涂層、干燥等處理改造為連續(xù)進行各種后處理工藝的一條龍后處理生產(chǎn)線，不僅提高了生產(chǎn)效率，更重要的是提高了后處理的品質(zhì)。
后處理的燒毛機由單火口發(fā)展為雙火口，可以更好的調(diào)整燒毛的溫度、速度，控制燒毛的強度。軋光機由原來的雙輥軋機發(fā)展到三輥軋機、軋輥表面溫度達到300℃，不均勻度小于1℃。熱定型設備由蒸氣加熱變?yōu)槿細饧訜�、有的還輔以紅外加熱，熱定型溫度普遍可達到300℃，定型機內(nèi)溫度不均勻度小于5℃。
一些企業(yè)已裝備有5.2m寬幅濾料生產(chǎn)線及5.2m寬幅處理生產(chǎn)線，已達到國外濾料生產(chǎn)水平。
我國有三家企業(yè)已經(jīng)建成水刺濾料生產(chǎn)線，填補了世界上除塵用水刺濾料的空白，使我國濾料制造技術領先于世界。
濾袋縫制在80年代僅有晶花產(chǎn)業(yè)用布廠采用三針縫紉機三線同時縫制�，F(xiàn)在所有制袋企業(yè)基本采用三針縫制。目前有許多企業(yè)已采用自動縫合(熱合)生產(chǎn)線縫合濾袋，縫合速度達到15m/min，而且為了提高過濾效率，在縫線針孔與條逢采用密封處理。
3.4 國際競爭
就針刺氈濾料而言，我國自80年代中期就對日本有少量出口，但直到2000年后，才有較大量增長，但仍以常溫濾料為主，高溫濾料主要是隨國外項目中的袋式除塵器一同供應。
2000年以來，多家外資濾料企業(yè)登陸中國，在中國設廠，搶奪中國市場。同時值得指出的是，在殘酷的市場爭奪中，中國濾料(包括合資企業(yè)和中國民營企業(yè)的濾料)憑借著優(yōu)良的品質(zhì)、較低的價格在國際舞臺上占據(jù)越來越重要的位置并開始進入歐美市場。
4 濾料標準與質(zhì)量檢測
質(zhì)量是產(chǎn)品的生命，隨著社會的發(fā)展和行業(yè)應用水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量逐漸成為決定市場的最主要因素。產(chǎn)品質(zhì)量的提高依賴于兩個因素，一是產(chǎn)品質(zhì)量保證的標準，一是產(chǎn)品質(zhì)量保證的檢測技術。
4.1 標準制訂
80年代，在中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會組織下，開展了袋式除塵系列標準的起草與制定工作，其中包括濾料及配件標準。1990年，由東北大學、撫順晶花產(chǎn)業(yè)用布廠起草并完成了國家標準GB12625-90《袋式除塵用濾料技術條件》，并于2009年進行了修訂，成為GB6719-2009《袋式除塵技術要求》。
與德國、美國和日本三個世界上具有濾料標準的國家相比，中國濾料國家標準兼顧了方法標準和產(chǎn)品標準兩個方面，內(nèi)容完善、實用。僅20年的現(xiàn)場應用和實踐表明，這些標準在推動我國濾料技術進步和質(zhì)量監(jiān)督中起到了重要作用。
1998年制定了國家環(huán)保產(chǎn)品認定條件HCRJ 015-1998《袋式除塵器 濾袋》、HCRJ 042-1999 《袋式除塵器用濾料》。2006年，在對該標準作一定修訂的基礎上轉(zhuǎn)為國家環(huán)境保護行業(yè)標準HJ/T327-2006《袋式除塵器 濾袋》、HJ/T324-2006《袋式除塵器用濾料》。
在此期間，還制定了覆膜濾料標準，玻纖濾料標國家準。
鑒于中國濾料研發(fā)歷史、研究水平、國家標準的歷史和影響力，并考慮中國濾料市場和中國濾料企業(yè)參與國際競爭、進入國際市場的需求，2005年中國與德國、美國、日本、奧地利一起進行了濾料過濾性能測試ISO國際標準制定工作，起草了“ISO 11057-2011 空氣質(zhì)量——可清灰濾料過濾性能測試”(ISO 11057 Air quality — Test method for filtration acterization of cleanable filter media)，該標準與中國國標GB6719-2009的測試裝置、測試方法完全兼容。針對濾料在現(xiàn)場應用中的耐久性，又起草了ISO 16891:2016 Test methods for evaluating degradation of acteristics of cleanable filter media可清灰濾料性能衰變評價的測試方法。
4.2 檢測技術
檢測技術對行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督、維護行業(yè)秩序、保護用戶合法權(quán)益起著關鍵的作用。
我國濾料產(chǎn)品的性能測試和研究起源于80年代，國家環(huán)保產(chǎn)品(濾料)質(zhì)量檢測單位——東北大學濾料檢測中心經(jīng)過近30年的發(fā)展，已擁有世界一流水平的測試系統(tǒng)和設備，能完成過濾材料全部性能檢測，其中包括濾料的織物性能、強力性能、透氣性能、過濾性能、耐熱性能、疏水疏油性能、防靜電性能、阻燃性能及材質(zhì)分析，不僅滿足濾料研發(fā)，而且對全國濾料質(zhì)量監(jiān)控、用戶招標的公正性測試、用戶質(zhì)量糾紛仲裁起到了重要作用。
目前企業(yè)也加強了對產(chǎn)品測試的投入，一些濾料排頭企業(yè)已經(jīng)或正在建立濾料生產(chǎn)和質(zhì)量控制所需的實驗室，可完成濾料常規(guī)織物性能的檢測，有少數(shù)企業(yè)還配有防靜電性能及纖維性能等檢測設備。
5 發(fā)展趨勢
我國濾料行業(yè)早期是依靠產(chǎn)學研結(jié)合發(fā)展起來的。30多年前，中國的計劃經(jīng)濟為早期濾料的研發(fā)提供了生產(chǎn)條件和物質(zhì)基礎，產(chǎn)學研優(yōu)勢互補、強強聯(lián)合的模式也不斷促進著我國濾料技術的快速進步。從30年前的208絨布、針刺氈、729機織布、耐高溫針刺氈、覆膜濾料到高密面層濾料、梯度濾料，從天然纖維濾料、滌綸濾料、玻纖濾料到NOMEX、PPS、PTFE濾料，已由原來的幾年一個新品種發(fā)展到現(xiàn)在的每年十多個品種，新產(chǎn)品研發(fā)已經(jīng)成為企業(yè)的首要任務，企業(yè)在濾料研發(fā)中也扮演著越來越重要的角色。
從濾料行業(yè)的發(fā)展過程來看，由于我國在客觀條件上的限制和行業(yè)的特殊性，該行業(yè)也出現(xiàn)了一些問題。我國濾料企業(yè)基本上都是民營，絕大多數(shù)企業(yè)規(guī)模小，資產(chǎn)量不高，難以同時承擔多個大型項目，亟待快速發(fā)展，擴大生產(chǎn)能力，擴充資金來源;另外，濾料行業(yè)高水平管理人才及技術人才奇缺，以致管理水平、技術水平總體上不高。
由于人才缺乏及各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡，造成人才流動性大，一定程度延緩了企業(yè)的發(fā)展速度;再者，盡管我國濾料品種種類已基本上與世界水平同步，但產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差，這成為影響我國濾料發(fā)展的重要瓶頸。
在濾料研發(fā)過程中，其性能與產(chǎn)品適應性依賴于纖維的特性，濾料需求的巨大市場推動著纖維的創(chuàng)新與進步。近年來，高性能纖維得到迅速發(fā)展，芳綸、PPS、聚酰亞胺、PTFE纖維全部國產(chǎn)化，而且在世界占比十分可觀，甚至有一定比例的出口。
由于中國袋除塵應用環(huán)境的苛刻性(如煙氣的溫度、濕度、化學成分等)，工藝參數(shù)控制穩(wěn)定性以及設備的管理水平，使得國產(chǎn)化濾料不得不適應不同工況，砥礪前行。這也為我國濾料的創(chuàng)新提供了發(fā)展的壓力與動力，近年來研發(fā)的PPS/PTFE混紡濾料、海島纖維濾料、水刺氈濾料、PM2.5專用濾料等都為世界首創(chuàng)，達到了國際領先水平。
袋式除塵技術
在中國濾料的研發(fā)進程中，人們以提高效率、降低阻力為原則，相機開發(fā)了從機制布、絨布到針刺氈、覆膜針刺氈、浸漬針刺氈、水刺氈等一系列濾料。另外，由于不同的煙氣環(huán)境給袋除塵器濾料提出了新要求，耐溫、耐腐、疏油、疏水、抗靜電等特種濾料也得以快速研發(fā)與普及，袋除塵器濾料還與袋式除塵技術互為依托，相互促進，相輔相成，不斷前進，濾料也由一個附屬性配材發(fā)展到一個年產(chǎn)值30億元的產(chǎn)業(yè)，制造設備技術快速發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量已接近國際水平，并逐步進入國際市場。
1國產(chǎn)濾料發(fā)展史
我國濾料的發(fā)展可分為三個時期:
第一時期是從上世紀五十年代起到八十年，為濾料起步階段，表現(xiàn)為自主研發(fā)、小規(guī)模應用濾料階段，濾料的主要種類為機織布；
第二時期是從上世紀八十年代到上世紀末，為濾料成熟階段，濾料研發(fā)加速，針刺氈出現(xiàn)開啟了袋除塵及濾料應用的大規(guī)模普及，濾料主要種類為針刺氈；
第三時期從本世紀初到現(xiàn)在，為濾料高速發(fā)展階段，隨著袋除塵器在燃煤電廠的成功應用，以及國家環(huán)保標準的升級，適應于各種苛刻煙氣環(huán)境的耐溫、耐腐的國產(chǎn)濾料及纖維百花齊放，開啟了濾料大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的新時代。
1.1第一時期
上世紀五、六十年代，袋式除塵器使用的濾料為普通工業(yè)機織布，個別高端應用場合采用工業(yè)呢。1974年武漢安全研究所研制了208滌綸絨布，并廣泛應用于各種常溫工業(yè)場所，開始了濾料國產(chǎn)化的進程，也使我國袋式除塵器進入新的時期。
盡管目前已有許多性能更加優(yōu)良的濾料，但208滌綸絨布至今尚有個別地區(qū)在使用。208滌綸絨布是我國袋式除塵濾料由天然纖維織造轉(zhuǎn)向采用合成纖維材料的開始，其研制使我國袋式除塵濾料從使用一般工業(yè)織物跨越到開始專門制造袋式除塵專用工業(yè)織造物——袋式除塵過濾材料的時代。
該時期內(nèi)，形成我國第一代袋式除塵過濾材料。此階段，高溫場所使用玻纖織布（素布）。
1.2第二時期
1980年東北大學與撫順第三毛紡廠研制開發(fā)了針刺氈非織造濾料，由傳統(tǒng)的織造濾料走向非織造濾料是濾料織造技術革命性的轉(zhuǎn)變。與織造濾料相比，非織造濾料具有低阻高效的特點，且生產(chǎn)流程短，易于形成一條龍自動化生產(chǎn)線，具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點；更重要的是，非織造濾料便于根據(jù)不同行業(yè)、不同除塵設備對濾料種類、品種型號等要求實時進行材質(zhì)、工藝及織物參數(shù)調(diào)整（包括符合），量身定做適合于當時當?shù)毓r所需要的過濾材料，這也是非織造濾料幾十年快速發(fā)展的根本原因。非織造針刺氈可廣泛用于反吹風、機械振打、脈沖反吹等多種袋除塵器，該種濾料至今仍是行業(yè)的主流濾料。同一時期，在高溫濾料場所開始對玻纖紗線作硅油、石墨處理，形成的耐高溫玻纖稱作第二代玻纖布。
1985年寶鋼設計院與上�；鹁婀I(yè)用布廠合作研制開發(fā)筒型聚酯機織濾料729濾料，用于反吹風長袋。729濾料的研發(fā)不僅解決了我國急需的高強低伸的過濾材料，采用緞紋織造方法和熱定型后處理工藝，也為我國后續(xù)機織濾料的研發(fā)提供了新思維和技術平臺。729濾料的研發(fā)使我國袋式除塵進入大型化、長濾袋的歷史階段。
1985年，應行業(yè)發(fā)展的需求，東北大學與晶花產(chǎn)業(yè)用布廠研制了Nomex耐高溫針刺氈，并在高溫煙氣領域推廣應用。這項研究采用粗紗工藝解決了高靜電纖維在沒有適當消靜電劑條件下紡紗技術。Nomex針刺氈的研制應用標志著我國步入了高端濾料的研制和生產(chǎn)，對高溫煙塵的合理排放提供了有效的控制手段。
80年代末我國開展了燃煤鍋爐袋式除塵技術的應用研究。在北京勞動保護研究所牽頭，東北大學等單位參加的七五攻關項目中，開始使用過濾理論對濾料結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)設計，并根據(jù)制造設備和工藝的特點進行了參數(shù)優(yōu)化，使濾料的研制與生產(chǎn)進入了較為科學化時代。
該研究探索了玻璃纖維氈暨玻纖復合氈的基本工藝，自此玻纖濾料也快速發(fā)展。90年代初期，南京玻纖研究院與南京三五二一廠研制出玻璃纖維氈、后處理工藝及配方，隨后撫順博格工業(yè)濾布廠和營口玻纖二廠合作研制并推廣玻纖復合針刺氈。性價比優(yōu)良的玻纖復合針刺氈的研制化解了在高溫纖維由國外公司完全控制、高溫纖維價格居高不下、纖維數(shù)量受控形勢下，高溫濾料無法大規(guī)模推廣應用的難題。玻纖復合針刺氈成為我國獨樹一幟的濾料技術。
90年代中期，上海凌橋環(huán)保設備廠和上海四氟塑料廠先后自主研制出聚四氟乙烯膜過濾材料。覆膜濾料本是美國戈爾公司控制的專有技術，長期以高技術濾料傲居于中國市場。國產(chǎn)覆膜濾料打破了戈爾公司一統(tǒng)天下的壟斷局面，使覆膜濾料得以在我國迅速推廣使用。覆膜濾料的研制與推廣應用標志著我國濾料進入世界先進水平行列。
同期東北大學與撫順晶花產(chǎn)業(yè)用布廠研制推廣高密面層過濾材料。高密面層濾料是以超細纖維組成面層，粗纖維做底層，經(jīng)特殊扎光工藝的梯度濾料。它是一種阻力比覆膜濾料，過濾效率與覆膜濾料相近的濾料——即高效低阻節(jié)能型過濾材料。近十多年來，該種濾料結(jié)構(gòu)型式得以迅速發(fā)展。
1.3第三時期
進入二十一世紀后，國家在環(huán)保排放監(jiān)管上加大力度，陸續(xù)頒布了各行業(yè)的新排放標準，由原來的每立米幾百毫克降低到50毫克甚至更低，給煙塵治理提出了新的要求。靜電除塵器由于本身的技術特點所限，在一些場所很難達到排放要求，人們開始在一些苛刻煙氣領域開始袋除塵的嘗試。
2001年內(nèi)蒙豐泰電廠袋除塵的成功開啟了燃煤電廠袋式除塵大規(guī)模應用的新篇章，PPS（聚苯硫醚）濾料的份額大幅攀升。起初，各電廠使用純進口PPS濾料，之后國內(nèi)一些企業(yè)利用進口的PPS纖維研制了國產(chǎn)PPS濾料。由于進口PPS纖維的配額及市場限制，2007年-2010年東北大學、江蘇瑞泰、南京三五二一特種裝備廠聯(lián)合研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)PPS纖維及國產(chǎn)PPS濾料。幾乎同時期，四川德陽也研發(fā)出了國產(chǎn)PPS纖維。中國已成為世界上制造和使用PPS濾料最多的國家。
煙氣環(huán)境的苛刻條件對濾料提出了新的要求，也給各種原料纖維提供了良好的機會。煙臺氨綸生產(chǎn)的國產(chǎn)芳綸，上海凌橋、常州中澳等企業(yè)生產(chǎn)的PTFE纖維，近來出現(xiàn)芳砜綸纖維，聚酰亞胺類纖維，以及金屬纖維、宣武巖纖維也給濾料行業(yè)注入新的活力和更廣的產(chǎn)品原料選擇，使中國成為全球最活躍的濾料市場，從而把我國袋式除塵濾料推向創(chuàng)新時期。
在2010-2015年的國家十二五計劃，我國PPS與PTFE混紡新型濾料在燃煤電廠得到成功應用，濾袋的破損率大大降低；同期，東北大學與浙江宇邦濾材科技有限公司、中鋼天澄環(huán)保公司聯(lián)合研發(fā)出海島纖維濾料并應用于鞍鋼冶金煙氣治理獲得成功；與廈門三維絲環(huán)保公司、南京三五二一環(huán)保公司研發(fā)出水刺氈濾料，在燃煤電廠得到廣泛推廣應用。
2濾料技術進步
根據(jù)現(xiàn)場應用需求的變化，在濾料發(fā)展的60年中，濾料無論從品種上、設備上還是規(guī)模上都有了很大的發(fā)展。
2.1濾料品種
按照濾料的加工方式和產(chǎn)品形式，濾料在發(fā)展過程中出現(xiàn)了如下產(chǎn)品：
1）208滌綸絨布。它是以滌綸短纖維交織形成斜織物之后，又在表面起絨的過濾材料。位于容塵面的絨毛在過濾時被壓緊覆于布面上，較大地提高了過濾效率。在反吹時，成為松散狀態(tài)，有利于粉塵剝離。
208滌綸絨布具有較好的耐腐蝕性、較小的吸濕性和較高的過濾效率以及在干燥狀態(tài)下較好的清灰性能。所以研制出來以后迅速地替代了普通工業(yè)機織布和工業(yè)濾氣呢。但是，結(jié)露后粉塵粘結(jié)到絨毛層上，通常無法清理并會使濾料阻力迅速增高，導致除塵器無法工作。
2）729機織濾料。它是我國首次采用緞紋織造，并經(jīng)過熱定型后處理的機織濾料。前期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型采用棉型纖維（1.4×38mm），Ⅳ選用高強低伸型中長纖維（2.0×51mm）。棉型纖維過濾性能好，中長纖維有利于清灰。前期采用反織法工藝，塵面（五枚三飛經(jīng)線緞紋）在外，凈面（五枚二飛緯線）在內(nèi)，適用于外濾。后又開發(fā)適用于內(nèi)濾塵面在內(nèi)，凈面在外的正織法工藝。
729濾料組織致密耐磨性好，高強低伸型經(jīng)向伸長小，適用于反吹清灰類弱清灰強度的長濾袋除塵器。
3）針刺氈濾料。它以基布為基礎，在其上將纖維通過梳理成網(wǎng)或氣流成網(wǎng)，通過針刺機將纖網(wǎng)針刺，形成上下勾連、具有三維結(jié)構(gòu)的非織造濾料，再經(jīng)燒毛、扎光、熱定型等后處理制成成品。針刺氈纖維呈三維立體結(jié)構(gòu)，過濾效率高，透氣性好，阻力低，在過濾過程中阻力增長慢。在經(jīng)過先進技術優(yōu)化后，憑借細纖維和高密面層三維結(jié)構(gòu)使其具有更高的捕集效率、低阻力和堪比覆膜濾料的清灰能力，具有較好的可靠性，在業(yè)內(nèi)獲得了廣泛的應用，成為目前袋除塵器濾料的主流。
針刺氈的出現(xiàn)開創(chuàng)了我國非織造濾料的時代，技術研發(fā)與成品改良層出不窮。針刺氈按纖維材質(zhì)結(jié)構(gòu)等分為十余個種類，百余個型號。
4）覆膜濾料是以機織濾料或針刺氈濾料為基底，在其表面上覆一層經(jīng)過雙向拉伸制作成的微孔聚四氟乙烯薄膜。濾料覆膜以后形成以表面過濾為主、疏油、疏水的過濾材料，具有過濾效率高、易清灰的特點。但覆膜濾料在安裝管理中應該謹慎操作，否則覆膜容易刮破、損害，造成較大面積起層脫落，性能受損。
5）浸漬濾料及涂層濾料
浸漬濾料是讓普通針刺氈通過PTFE乳液，經(jīng)高溫、壓光等處理后在濾料表面形成PTFE的浸漬層，增強了濾料的耐溫、耐腐，提升了濾料的清灰能力。
涂層濾料使用涂抹或噴涂的方法，將PTFE乳液均勻的覆于針刺氈表面，形成微孔化PTFE層，具有耐溫、耐腐、易清灰的優(yōu)點，比浸漬方式節(jié)省成本，治理更加穩(wěn)定。
6）水刺濾料
普通針刺氈利用金屬鉤針使雜亂無序的纖維互相纏繞抱合從而形成具有一定強力的過濾氈，該法的缺點就是對纖維與基布損傷大，孔徑分布較大，且過濾氈層會產(chǎn)生針眼（粉塵容易切入）。最近正在加緊研發(fā)的水刺濾料采用高壓、高密度水針代替機械鉤針，最大限度地減少了對纖維和基布的損傷，同時避免出現(xiàn)針眼，孔徑分布小且平均孔徑更小，真正實現(xiàn)“高效低阻長壽命”優(yōu)異性能，將是未來高端過濾材料的代表。
7）海島纖維濾料
理論研究證明，過濾材料的捕集效率隨著纖維直徑的減小提高，因此，降低纖維直徑一直是人們追求的目標。海島纖維采用雙組份耦合紡絲技術，制成單絲在1微米甚至納米級的超細纖維�；诖死w維經(jīng)過特殊工藝制成的過濾材料，無論在過濾精度還是過濾效率上都有很高的提升。
3.2產(chǎn)量規(guī)模
濾料品種不斷創(chuàng)新的同時，濾料的產(chǎn)量也飛速發(fā)展，1985年、2005年和2008年全國濾料產(chǎn)量見表1所示。
表1全國濾料產(chǎn)量變化單位：萬m2
袋式除塵技術
可以看出，我國濾料產(chǎn)量從1985年到2005年， 20年產(chǎn)量翻22倍。本世紀濾料更是快速發(fā)展，從2005到2016的10余年間，濾料產(chǎn)量幾乎翻了2.5倍。我國年產(chǎn)量200萬m2以上濾料企業(yè)15家以上，另有外資企業(yè)5家，其中年產(chǎn)量超過500萬m2大型企業(yè)5家。
3.3 設備進步
我國濾料制造行業(yè)從最初的國產(chǎn)化研制到目前年產(chǎn)值50億元，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個明顯特征是企業(yè)裝備水平有了極大提高，部分企業(yè)已淘汰了老式梳理、針刺設備，采用新型梳理機、針刺機。在開松、梳理和鋪網(wǎng)工序上，由老式的機械棉箱改進為氣壓棉箱，并采用大毛倉，梳理機由單錫林單道夫改進為雙錫林雙道夫，并且有少數(shù)企業(yè)采用帶有自動稱重和不勻度自動調(diào)整系統(tǒng)的梳理機械。
由于梳理設備的進步，使纖網(wǎng)不均勻度已可達到1℅左右。針刺機的針刺頻率已達到1500次/min，布針密度達到5000針/m，針板已采用重量更輕的鋁合金材料，整機由單針板改進為雙針板。針刺機的技術進步提高了生產(chǎn)速度和濾料的制造質(zhì)量，降低了能耗、占地面積及噪聲。后處理已由過去的分單元進行燒毛、熱定型、扎光、浸漬、涂層、干燥等處理改造為連續(xù)進行各種后處理工藝的一條龍后處理生產(chǎn)線，不僅提高了生產(chǎn)效率，更重要的是提高了后處理的品質(zhì)。
后處理的燒毛機由單火口發(fā)展為雙火口，可以更好的調(diào)整燒毛的溫度、速度，控制燒毛的強度。軋光機由原來的雙輥軋機發(fā)展到三輥軋機、軋輥表面溫度達到300℃，不均勻度小于1℃。熱定型設備由蒸氣加熱變?yōu)槿細饧訜�、有的還輔以紅外加熱，熱定型溫度普遍可達到300℃，定型機內(nèi)溫度不均勻度小于5℃。
一些企業(yè)已裝備有5.2m寬幅濾料生產(chǎn)線及5.2m寬幅處理生產(chǎn)線，已達到國外濾料生產(chǎn)水平。
我國有三家企業(yè)已經(jīng)建成水刺濾料生產(chǎn)線，填補了世界上除塵用水刺濾料的空白，使我國濾料制造技術領先于世界。
濾袋縫制在80年代僅有晶花產(chǎn)業(yè)用布廠采用三針縫紉機三線同時縫制�，F(xiàn)在所有制袋企業(yè)基本采用三針縫制。目前有許多企業(yè)已采用自動縫合(熱合)生產(chǎn)線縫合濾袋，縫合速度達到15m/min，而且為了提高過濾效率，在縫線針孔與條逢采用密封處理。
3.4 國際競爭
就針刺氈濾料而言，我國自80年代中期就對日本有少量出口，但直到2000年后，才有較大量增長，但仍以常溫濾料為主，高溫濾料主要是隨國外項目中的袋式除塵器一同供應。
2000年以來，多家外資濾料企業(yè)登陸中國，在中國設廠，搶奪中國市場。同時值得指出的是，在殘酷的市場爭奪中，中國濾料(包括合資企業(yè)和中國民營企業(yè)的濾料)憑借著優(yōu)良的品質(zhì)、較低的價格在國際舞臺上占據(jù)越來越重要的位置并開始進入歐美市場。
4 濾料標準與質(zhì)量檢測
質(zhì)量是產(chǎn)品的生命，隨著社會的發(fā)展和行業(yè)應用水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量逐漸成為決定市場的最主要因素。產(chǎn)品質(zhì)量的提高依賴于兩個因素，一是產(chǎn)品質(zhì)量保證的標準，一是產(chǎn)品質(zhì)量保證的檢測技術。
4.1 標準制訂
80年代，在中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會組織下，開展了袋式除塵系列標準的起草與制定工作，其中包括濾料及配件標準。1990年，由東北大學、撫順晶花產(chǎn)業(yè)用布廠起草并完成了國家標準GB12625-90《袋式除塵用濾料技術條件》，并于2009年進行了修訂，成為GB6719-2009《袋式除塵技術要求》。
與德國、美國和日本三個世界上具有濾料標準的國家相比，中國濾料國家標準兼顧了方法標準和產(chǎn)品標準兩個方面，內(nèi)容完善、實用。僅20年的現(xiàn)場應用和實踐表明，這些標準在推動我國濾料技術進步和質(zhì)量監(jiān)督中起到了重要作用。
1998年制定了國家環(huán)保產(chǎn)品認定條件HCRJ 015-1998《袋式除塵器 濾袋》、HCRJ 042-1999 《袋式除塵器用濾料》。2006年，在對該標準作一定修訂的基礎上轉(zhuǎn)為國家環(huán)境保護行業(yè)標準HJ/T327-2006《袋式除塵器 濾袋》、HJ/T324-2006《袋式除塵器用濾料》。
在此期間，還制定了覆膜濾料標準，玻纖濾料標國家準。
鑒于中國濾料研發(fā)歷史、研究水平、國家標準的歷史和影響力，并考慮中國濾料市場和中國濾料企業(yè)參與國際競爭、進入國際市場的需求，2005年中國與德國、美國、日本、奧地利一起進行了濾料過濾性能測試ISO國際標準制定工作，起草了“ISO 11057-2011 空氣質(zhì)量——可清灰濾料過濾性能測試”(ISO 11057 Air quality — Test method for filtration acterization of cleanable filter media)，該標準與中國國標GB6719-2009的測試裝置、測試方法完全兼容。針對濾料在現(xiàn)場應用中的耐久性，又起草了ISO 16891:2016 Test methods for evaluating degradation of acteristics of cleanable filter media可清灰濾料性能衰變評價的測試方法。
4.2 檢測技術
檢測技術對行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督、維護行業(yè)秩序、保護用戶合法權(quán)益起著關鍵的作用。
我國濾料產(chǎn)品的性能測試和研究起源于80年代，國家環(huán)保產(chǎn)品(濾料)質(zhì)量檢測單位——東北大學濾料檢測中心經(jīng)過近30年的發(fā)展，已擁有世界一流水平的測試系統(tǒng)和設備，能完成過濾材料全部性能檢測，其中包括濾料的織物性能、強力性能、透氣性能、過濾性能、耐熱性能、疏水疏油性能、防靜電性能、阻燃性能及材質(zhì)分析，不僅滿足濾料研發(fā)，而且對全國濾料質(zhì)量監(jiān)控、用戶招標的公正性測試、用戶質(zhì)量糾紛仲裁起到了重要作用。
目前企業(yè)也加強了對產(chǎn)品測試的投入，一些濾料排頭企業(yè)已經(jīng)或正在建立濾料生產(chǎn)和質(zhì)量控制所需的實驗室，可完成濾料常規(guī)織物性能的檢測，有少數(shù)企業(yè)還配有防靜電性能及纖維性能等檢測設備。
5 發(fā)展趨勢
我國濾料行業(yè)早期是依靠產(chǎn)學研結(jié)合發(fā)展起來的。30多年前，中國的計劃經(jīng)濟為早期濾料的研發(fā)提供了生產(chǎn)條件和物質(zhì)基礎，產(chǎn)學研優(yōu)勢互補、強強聯(lián)合的模式也不斷促進著我國濾料技術的快速進步。從30年前的208絨布、針刺氈、729機織布、耐高溫針刺氈、覆膜濾料到高密面層濾料、梯度濾料，從天然纖維濾料、滌綸濾料、玻纖濾料到NOMEX、PPS、PTFE濾料，已由原來的幾年一個新品種發(fā)展到現(xiàn)在的每年十多個品種，新產(chǎn)品研發(fā)已經(jīng)成為企業(yè)的首要任務，企業(yè)在濾料研發(fā)中也扮演著越來越重要的角色。
從濾料行業(yè)的發(fā)展過程來看，由于我國在客觀條件上的限制和行業(yè)的特殊性，該行業(yè)也出現(xiàn)了一些問題。我國濾料企業(yè)基本上都是民營，絕大多數(shù)企業(yè)規(guī)模小，資產(chǎn)量不高，難以同時承擔多個大型項目，亟待快速發(fā)展，擴大生產(chǎn)能力，擴充資金來源;另外，濾料行業(yè)高水平管理人才及技術人才奇缺，以致管理水平、技術水平總體上不高。
由于人才缺乏及各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡，造成人才流動性大，一定程度延緩了企業(yè)的發(fā)展速度;再者，盡管我國濾料品種種類已基本上與世界水平同步，但產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差，這成為影響我國濾料發(fā)展的重要瓶頸。
在濾料研發(fā)過程中，其性能與產(chǎn)品適應性依賴于纖維的特性，濾料需求的巨大市場推動著纖維的創(chuàng)新與進步。近年來，高性能纖維得到迅速發(fā)展，芳綸、PPS、聚酰亞胺、PTFE纖維全部國產(chǎn)化，而且在世界占比十分可觀，甚至有一定比例的出口。
由于中國袋除塵應用環(huán)境的苛刻性(如煙氣的溫度、濕度、化學成分等)，工藝參數(shù)控制穩(wěn)定性以及設備的管理水平，使得國產(chǎn)化濾料不得不適應不同工況，砥礪前行。這也為我國濾料的創(chuàng)新提供了發(fā)展的壓力與動力，近年來研發(fā)的PPS/PTFE混紡濾料、海島纖維濾料、水刺氈濾料、PM2.5專用濾料等都為世界首創(chuàng)，達到了國際領先水平。
遼公網(wǎng)安備21049802000123號