摘要：针对工业烟尘实现超低排放和提标改造的任务与目标，袋式除尘使用超细面层滤料是实现细颗粒物超低排放的有效途径。研讨了超细纤维的定义，介绍了超细纤维的常用品类：对超细面层滤料的结构、加工制造及性能评价指标提出了建议，并与覆膜滤料进行比较。通过几个典型工程案例的对比分析，进一步验证了超细面层滤料在实现超低排放方面的可行性和有效性。
引言
近年来，随着国家对环保的重视，我国大气污染得到了遏制，城市空气质量逐步改善。然而，大气污染状况依然严峻，细颗粒物PM2.5仍然是城市主要的大气污染物。目前，我国煤电行业已实现了烟尘超低排放，非电行业超低排放和提标改造行动全面启动，细颗粒物高效净化用超细面层精细过滤材料的需求日益剧增。
1超细面层滤料
1. 1超细纤维
1)超细纤维定义。
纤维一般可分为超细纤维、微细纤维、细纤维、标准纤维和粗纤维等类型，其标定如图1，超细纤维的规格如图2。目前国内外尚无“超细纤维”准确标准定义，有的指0. 2dtex以下(如图1)，也有的指2. 0旦(0.2 dtex)以下(如图2)。随着技术的不断进步，纤维的纤度越来越细，超细纤维细度的衡量标准也在不断提高。根据国内外技术文献，结合国内众多滤料企业当前的加工能力和水平，现提出超细纤维的定义，即过滤用纤度为0. 8旦(0. 89dtex)及其以下的有机纤维或直径5μm以下的无机纤维。
图1粗细纤维的标定
2)超细纤维类型。
图2超细纤维的规格
0.5-0.8旦是目前使用最为普遍的超细纤维，以此纤维制成的超细面层滤料可以解决大多数工业烟气细颗粒物PM2.5的超低排放问题，但其对于1μm左右细颗粒物的过滤效率稍显不足。
橘瓣纤维由于其裂解为超细纤维的过程需要高压水刺的冲击，因此需要专业的高压水刺设备，且滤料的克重高，水针穿透时能量消耗大，因此开纤的控制难度较大，超细纤维的比例较难控制，因此滤料的均一性和稳定性相对较差。
海岛纤维是近年来新研制的超细纤维品类，其纤维纤度比橘瓣纤维更细，也更稳定，可有效提高滤料的过滤精度，具有表面过滤的效果，其对1μm左右的细颗粒物也有良好捕集效果。
纳米纤维现阶段大多处于实验室或中试阶段，目前其工业化水平不够，实际工程应用不多，尚未形成主流技术和产品。
1. 2超细纤维面层滤料
1)滤料结构。
将超细面层滤料设计成梯度结构，由上至下依次为面层、中层、基布和底层，面层应由超细纤维构成，中层由细纤维构成，底层为相对较粗的纤维构成。目前国内常用的超细面层滤料结构有0. 08D + 2. 0D/2. 8D, ( 0. 8~1.0) D+1. 5D/2.0D,(0. 8~1. 0 ) D+1. 0D,(0. 8~1. 0)+2. 0D，其结构如图3所示，实际产品断面如图4所示。
图3超细面层滤料结构
2)滤料性能。
研究表明，采用1. 0 dtex的纤维取代3. 3 dtex的纤维，聚酯滤料就可获得双倍的纤维表面积，如图5所示，与此同时，由于超细纤维表面可高效隔离更多更细粉尘，所以超细纤维排放率会因其表面积的增加而下降，某公司MPS超细纤维与普通纤维滤料的排放率对比如图6所示。
图4超细针刺毡滤料的断面
图5纤维纤度与纤维过滤面积的关系
图6超细纤维滤料的排放率
1. 3加工与制造
目前超细面层滤料的制造方式多种多样，0.8旦到0.5旦纤维主要采用直接梳理，0. 5旦以下的多采用橘瓣纤维或海岛纤维，一般需通过针刺或高压水刺及后整理溶海等工艺得到超细纤维面层滤料。对于纳米纤维一般采用静电纺或高速熔喷等方式成网。
针对超细面层此种精细过滤高端滤料，为更好地确保其长期稳定的高性能运行，除需重点关注其性能测试指标外，加工过程高质量的保障是前提，因而加工制造各个环节的把控至关重要，应引起滤料广家的高度重视。为此，提出以下几点建议:
1)需选用细度面层材料和滤料结构，采用针刺、水刺、纺粘、熔喷等各类非织造方式加工并经过后处理制成。
2)采用针刺方法制造时，各层不同细度的材料分别经过开松、梳理、叠网后成网，毛网均匀性偏差宜＜2.5%铺网完成后按梯度结构，经过预针刺、多道主针刺、后整理成型，针刺密度应>>1300针/m2为宜。
3)超细面层滤料的后整理修面宜采用水刺工艺。
1. 4性能评价指标
超细面层滤料是精细过滤材料，其功能是有效捕集PM2.5等细颗粒物并实现超低排放。鉴此，其性能要求除外观质量、形态性能、透气性、强力特性及伸长率、阻力特性等各项指标应全面优于常规滤料外，还应在铺网均匀性、表面孔径和滤尘特性等方面提出专项性能评价指标，以满足特殊性要求(见表1)。
表1超细面层滤料专项性能指标
2超细面层滤料与覆膜滤料比较
袋式除尘满足超低排放可采用覆膜滤料或超细面层滤料，两种滤料各有优劣，覆膜滤料孔径更小、精度更高、可实现表面过滤，但膜的质量及覆膜的牢度极其关键，是性能优劣的决定性因素，膜材料易受损伤，对安装要求苛刻，有些恶劣烟气工况不宜采用。而超细面层滤料虽在过滤精度方面稍逊，但其实际使用要求与常规滤料相似，因此使用日益广泛。超细面
层滤料与覆膜滤料的优劣比较如表2所示。
表2超细面层滤料与覆膜滤料对比
3典型案例分析
为充分阐明超细面层滤料优异的过滤性能，验证其在工业烟气超低排放上的先进性和可靠性，现例举钢铁烟气净化、电厂锅炉烟气净化及电解铝烟尘治理等实际工程案例，并对数据进行对比分析。典型案例主要参数如表3所示。
表3典型案例主要参数
由表3可知:超细面层滤料对于实现5 mg/m3以下的超低排放作用显著。1)相近条件下，适当增加滤料单重利于超低排放的可靠实现;2)前置预荷电利于超低排放和降低阻力，实现节能减排;3)相近条件下，适当降低过滤风速利于实现超低排放，滤速以0. 9 m/min为宜，有前置预荷电装置也不宜>1. 0 m/min，高浓度工况滤速宜<0. 8 m/min 。
4结论
1)超细面层滤料的采用是实现超低排放的有效措施。
2)超细面层滤料的加工质量是实现超低排放的关键保障，加工过程各道工序的质量控制至关重要，应高度重视。
3)对于细颗粒物的捕集与过滤风速的合理选择极其关键，建议滤速<0. 9 m/min为宜，高浓度工况滤速宜<0. 8 m/min 。
4)从设计、制造到安装等各个环节均需精益求精，确保全过程高质量的实施，这是实现超低排放的重要保障。
5)严格而规范地安装、运行及维护管理，对于实现超低排放至关重要。
