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1、国内外PM2.5控制现状与袋式除尘滤料对细颗粒物控制实验研究,2,内容,国内外PM2.5控制形势PM2.5过滤捕集机理滤料发展趋势与PM2.5控制,全球PM2.5浓度等值分布图,NASA于2010年9月发布的卫星监测数据，2001-2006平均值。,全球PM2.5浓度等值分布图,中国华北、华东和华中PM2.5的浓度接近每立方米80微克，甚至超过了撒哈拉沙漠。,颗粒物仍是大气污染中的主要污染物，2010年粉尘排放821万吨，大部分为超细颗粒,除去青藏工业污染源少地区，相当于我国每平方公里国土面积上1吨粉尘工业烟尘排放:火电、水泥、钢铁、冶金、垃圾焚烧等国内现场测试表明：电除尘器排放粉尘中PM10
2、占44%,PM2.5占16%；袋除尘粉尘排放中PM10占95%，PM2.5占33%；国外袋除尘器出口数据，总粉尘浓度可以控制在15mg以下，但微细颗粒比例较高：案例一：PM10占80%，PM2.5占15%，PM1.0占5%；案例二：10um占20%,PM10占80%，PM2.5占26.7%,PM2.5颗粒风险,WHO指出：当PM2.5年均浓度达35g时，人死亡风险比10g增加15；按此推论，中国80g浓度，死亡率增加35%以上;美国、日本有相似的研究结果一份来自联合国环境规划署的报告称，PM2.5每立方米的浓度上升20克，中国和印度每年会有约34万人死亡；80g死亡100万人,PM2.5由于粒
3、径小、漂浮性大，进入肺泡，使肺癌、心血管病激增，因此对人危害最严重,可吸入颗粒物质量,可入胸颗粒物质量PM10,可入肺颗粒物质量 PM2.5,直径,穿透率,有机碳+水,土壤+矿物质,美国对PM2.5颗粒控制,美国1997年规定：年均值PM2.5为15ug/m3，PM10为 50ug/m3日均浓度限值为65ug/m3；2006年进行了修订，年均标准值不变：15ug/m3日均标准值降为：35ug/m3美国环保署制定出即将在2013年实施新标准，对于现存水泥窑固体颗粒物排放限值为0.04磅/吨熟料（0.04lb.=18g），大约相当于6mg/Nm3，对于新建水泥窑则为0.01磅/t熟料（大约为1.5
4、mg/Nm3），并且要求30天以上的平均值。而我国当前的水泥窑固体颗粒物排放限值为150g/t熟料（50mg/m3），可见美国的行业标准是非常苛刻的,欧盟PM2.5颗粒控制,欧盟在其(1999/30/EC)环境空气质量指令中，也提出应当限制PM2.5的浓度，2005年规定PM2.5年均值40ug/m32010年将之修订为20ug/m3当前正在修订的年均值：PM10为14ug/m3PM2.5为10ug/m3,WHO对PM2.5的标准,WHO规定PM2.5年均浓度10g，日均浓度25gWHO规定了PM2.5分4个级别：准则值：年均浓度10g，日均浓度25g过渡值-3：年均浓度15g，日均浓度37.
5、5g过渡值-2：年均浓度25g，日均浓度50g过渡值-1：年均浓度35g，日均浓度75g过渡值-1指相对于准则值水平而言，在这个水平长期暴露会增加大约15%的死亡风险过渡值-2比过渡值-1约降低6%的死亡风险过渡值-3比过渡值-2约降低6%的死亡风险对可吸入颗粒物长期暴露，准则值是一个最低水平，在这个水平，总死亡率、心肺病死亡率和肺癌的死亡率会增加,我国拟于2016年实施的新环境空气质量标准，与WHO过渡期第1阶段目标值相同:年平均量35g/m 日平均量75g/m2011年12月4日下午19时，美国驻华使馆监测到北京的PM2.5浓度为522,我国PM2.5形式,车辆排放控制,车辆排放源控制,欧
6、盟针对轻型汽油车和重型柴油车制定了排放标准：标准针对固体颗粒为大于23纳米的颗粒轻型汽油车，欧5b，2011年9月新设的计数标准值 6 x 1011 个颗粒/km传统的计重标准值4.5 mg/km重型柴油车，欧 VI,2013年1月计数标准值 6 x 1011 个颗粒/kWh(WHTC世界统一瞬态循环),8 x 1011 个颗粒/kWh(WHSC世界统一稳态循环)传统的计重标准值 10 mg/kWh在此浓度范围，计重测试的精确度很难满足要求了,美国华盛顿地区从1999年-2005年间，其PM2.5的年均值在17.1-14.8g/m3，24小时均值45-37g/m3，逐年下降蒙大拿州的米苏拉县1
7、1.1-8.2g/m3，24小时均值41-33g/m3之间,GB13223-2011,重点地区要求,火电厂大气污染物排放标准,随着经济发展及国内外各种形势变化，排放标准不断升级，给火电厂带来很大压力GB13223-91:1503300mg（根据灰分有所不同）GB13223-1996:200mg（第三时段）GB13223-2003:50mg（第三时段）GB13223-2011:30mg（第三时段）火电厂除尘技术与工程应用也呈现出快速进步,21,各国燃煤电厂烟尘排放标准比较,中国城市PM10污染状态,重度城市比例逐渐减少，但轻度污染城市比例依然严重,北京市PM2.5颗粒来源构成,电除尘器出口粉尘粒
8、度构成,袋式除尘器出口粉尘粒度构成,26,烟气除尘技术趋势,PM2.5及30mg新标准给过滤行业带来有一个发展良机过滤除尘效率高,尤其对PM2.5超细颗粒，又不受粉尘性质影响，在各行业已得到成功应用实践证明：过滤除尘器是控制微细颗粒、尤其PM2.5的最有效设备，过滤材料是其中关键,27,内容,国内外PM2.5控制形势PM2.5过滤捕集机理滤料发展趋势与PM2.5控制,滤料过滤效率模型,E：滤料的过滤效率：单纤维过滤效率：滤料的密实度L：滤料的厚度df:纤维直径,E：提高：提高：加大L：加大df:减小,单纤维捕获颗粒机理,不同捕获机理与过滤效率的关系,由布朗扩散引发的单纤维捕集效率,流体力学系数
9、,Peclet数,Peclet number，无量纲数值，用来表示对流与扩散的相对比例。随着Pe数的增大，输运量中扩散输运的比例减少，对流输运的比例增大。,扩散系数,扩散效应随颗粒直径增大、滤速增大而减弱，与纤维直径关系不大,由截留引发的单纤维捕集效率,化简式,截留捕集效率随R增大而增大，即：随着颗粒增大、纤维直径减小而增大,截留参数,由惰性撞击引发的单纤维捕集效率,斯托克斯系数,惰性撞击捕集效率随Stk增大而增大，即：随着颗粒增大、密度增大、滤速增大、纤维直径减小而增大,由颗粒重力沉降引发的单纤维捕集效率,重力沉降系数,颗粒重力沉降引发的捕集效率随Gr增大而增大，即：随着颗粒增大、密度增大、
10、滤速减小而增大，与纤维直径关系不大,颗粒匀速沉降速度,滤料对不同粒径颗粒过滤效率与捕获机理的关系,最易穿透粒径,过滤效率与颗粒直径、滤速间的关系,尘饼形成过程中效率,尘饼厚度与过滤效率的关系,洁净滤料阻力,滤料阻力随流体粘性增大、滤料密实度增大、厚度增大、滤速增大，随纤维直径减小而快速增大,尘饼阻力,P:尘饼阻力L：尘饼厚度：孔隙率：气体粘度U：滤速dp:颗粒直径g：气体密度,尘饼阻力随尘饼厚度增大、流体粘性增大、气体密度增大而增大，随颗粒直径减小而增大,尘饼阻力与尘饼厚度,不同滤料清灰时尘饼脱落过程(v=3m/min,P=0.3MPa),滤料效率与阻力是相互制约的一对矛盾：要想提高过滤效率，
11、需要把滤料做的厚而密实，会引起阻力增加；要想降低滤料阻力，需要把滤料做的薄而疏松，会引起滤料效率降低滤料需要在两者间进行平衡，可用滤料质量系数综合表示：阻力越低、效率越高，则质量系数越大,45,内容,国内外PM2.5控制形势PM2.5过滤捕集机理滤料发展趋势与PM2.5控制,46,滤料性能参数,织物与强力特性1)过滤介质的厚度及其偏差；2)过滤介质每单位面积的重量及其偏差；3)过滤介质的透气率及其偏差；4)过滤介质的强度特性，含经向断裂强力和伸长率纬向断裂强力和伸长率,47,滤料性能参数,耐热特性 1)过滤介质在高温（指定温度）下24小时后的强度特性：经向断裂强力和经向伸长率纬向断裂强力和纬向
12、伸长率；2)过滤介质在常温下及高温（指定温度）下24小时后的尺寸变化率（热收缩率）,48,滤料性能参数,耐腐性能耐酸性能：60%硫酸耐碱性能：40%NaOH疏水疏油性能抗静电性能:用于易燃粉尘捕集的场合摩擦电位半衰期面电荷密度表面电阻体电阻 阻燃性能,49,滤料性能参数,过滤特性：效率与阻力 A过程:定压过滤清灰30次；过滤效率、清灰周期、粉尘剥离率及阻力变化B过程:强制5秒间隔万次清灰；阻力变化C过程:定压过滤清灰10次D过程:定压过滤清灰30次；过滤效率、清灰周期、粉尘剥离率及阻力变化,A,B,B,D,滤料标准,GB12625-90袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件，80年代末由劳动部主持，袋
13、委会组织HJ/T 324-2006袋式除尘器用滤料，90年代由国家环保局主持制定认定条件，后来转为行标GB/T6719-2009袋式除尘器技术要求，由GB12625-90修订之后的标准ISO 11057-2011空气质量可清灰滤料过滤性能测试，由中国、德国、美国、日本、奥地利共同起草ISO 16891 可清灰滤料性能衰变评价的测试方法以中国和日本为主正在起草,滤料性能检测,滤袋招标前检测：为用户从技术上进行把关，确保在企业的特定工况下，找到最合适的滤袋滤袋安装中抽查检测：为用户从安装质量上把关，防止用户招标时和供货时滤袋不一致滤袋失效后仲裁检测：找出事故的责任方，更重要的是找出滤袋失效的原因，
14、提出改正措施滤料寿命评估检测：通过新旧滤袋的性能跟踪对比，判断滤料剩余寿命,滤袋失效,红外分析和DSC,电镜分析1,电镜分析2,58,纤维类型,天然纤维：棉、毛、麻有机纤维常温材料：涤纶、丙纶、维纶、腈纶、锦纶、德拉纶、亚克力高温材料：Kermel、芳砜纶、芳纶(Nomex，Conex)、PPS（聚苯硫醚）、P84、PTFE无机纤维：玻璃纤维、碳纤维、玄武岩、金属纤维,59,滤料产品结构进步,机织729覆膜-表面渗膜针刺毡-针刺毡覆膜-梯度毡-三梯度高密面层针刺毡玻纤毡-玻纤毡覆膜复合针刺毡滤筒聚酯材料、玻纤滤纸材料,60,性能增强型滤料,滤料效率进一步提高,已经在99.99%以上洁净滤料过滤
15、：深层过滤，滤料得到充份容尘；阻力低，效率低尘饼形成后过滤：表面过滤，效率高，阻力高,61,性能增强型滤料,滤料的阻力得到进一步优化滤料表面得到致密性处理（覆膜、烧毛、压光、PTFE处理、高密面层），使阻力增长过程减慢，清灰喷吹周期延长；清灰更加容易，残余阻力降低，粉尘剥离率提高,62,高密面层滤料与普通滤料截面对比,工况条件：,粉尘名称：碳素车间石油焦粉末,实验样品性能,表1实验样品参数特性,滤料洁净及老化后的阻力特性,滤料在不同状态时的全尘效率,滤料在不同状态时的全尘效率,滤料计数效率,滤料对各粒径颗粒的计数效率(%),PM2.5的计数效率在55%-93%之间,滤料计数效率,分粒径计数效率
16、：,分粒径计数效率：,71,滤料研发方向,滤料结构设计与优化：高效、低阻、易清灰超细纤维采用：以提高PM2.5过滤效率滤料性能增强：化学耐久性提高：耐高温、耐腐蚀、耐水解、耐氧化等机械耐久性提高：耐拉伸、耐磨损、抗疲劳功能差别化滤料：特殊场所的专用滤料，高强低伸、抗静电滤料、疏水滤料功能复合型滤料：粉尘与气态物一并去除,72,总 结,环保标准升级及PM2.5问题使过滤除尘又迎来难得机会滤料是袋除尘器的核心，是去除PM2.5颗粒的有效保证由于不同的袋式除尘技术各具特点，对滤料提出不同的要求，既要保证PM2.5效率，还要具有耐温抗腐的特性针刺毡滤料由于采取的纤维、加工技术、后处理方式不同，对PM2.5的计数效率在5593%，仍需提高性能滤料新结构、细纤维、表面处理是提高滤料过滤精度的方向,73,内容,国内外PM2.5控制形势PM2.5过滤捕集机理滤料发展趋势与PM2.5控制,
