解读《袋式除尘用滤料技术要求》
编者按：作为国家标准化改革的重要举措，国务院印发《深化标准化工作改革方案》（国发〔2015〕13号）明确提出培育发展团体标准，激发市场主体活力，完善标准供给结构，建立政府主导制定的标准与市场主导制定的标准协同发展、协调配套的新型标准体系。2017年修订发布的新《标准化法》确立了团体标准的法律地位。
中国环境保护产业协会面向社会开展团体标准立项、制修订和发布工作，组织中国环境保护产业协会标准委员会开展行业标准化工作研究，向社会提供符合环境管理和市场创新需求的中国环境保护产业协会标准。
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摘要：滤料作为袋式除尘的核心材料，其产品标准直接关系着除尘器性能的发挥。文章针对新发布的团体标准《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21—2019），详细解读了其制定的背景、意义、作用，讨论了该标准与国内外标准的关系，分析了标准的内容及性能参数要求，对该标准的理解、推广与普及有积极作用。
关键词：袋式除尘；滤料；标准；解读
作者:柳静献，毛宁，孙熙（东北大学滤料检测中心，沈阳110004）
1、前言
袋式除尘行业是典型的政策驱动行业，在京津冀及周边“2+26”城市执行大气污染物特别排放限值的时代背景下，特殊排放和超低排放已常态化，这给袋式除尘行业的发展带来了新机遇。统计数据显示，目前国产滤料已占国内滤料市场份额的90%，相关从业人员达15万人以上，合计营业收入超过70亿元，出口合同额约4.2亿元。
近年来，我国的袋式除尘滤料行业在超细面层滤料、海岛纤维滤料、聚四氟乙烯膜过滤材料、玻纤及其改性滤料、水刺滤料、复合纤维滤料等方面具有较大的创新和进展，不仅有一批典型的中大规模滤料骨干企业，还形成了辽宁抚顺―营口滤料产业集群、江苏阜宁滤料产业集群、浙江天台滤料产业集群，为我国环保行业的发展起到坚实的支撑作用[1、2]。
相比外资滤料生产企业，国产滤料的性能和质量已有显著提升，但不可回避的是，目前还存在一些问题，阻碍了行业的健康持续发展，主要是市场不规范、竞争依然严重、行业利润偏低、盈利能力不足。同时，假冒伪劣现象依然存在，滤料质量良莠不齐，行业门槛过低，这些都影响了袋式除尘行业的整体形象。因而制定滤料产品标准、引领与规范行业发展迫在眉睫。
《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）是中国环境保护产业协会根据行业及市场需求进行编制的，由东北大学、中材科技股份有限公司、厦门三维丝环保股份有限公司、南京际华三五二一环保科技有限公司、抚顺恒益科技滤材有限公司、安徽元琛环保科技股份有限公司、抚顺天宇滤材有限公司、浙江鸿盛环保科技集团有限公司等单位共同起草，经过业内专家反复商讨和推敲而形成的行业团体标准[3]。
2、意义与作用
2.1标准编制的意义
众所周知，工业烟尘排放是导致雾霾天气频发、影响大气质量的最重要原因。燃煤电厂、工业锅炉、水泥炉窑、钢铁冶炼、垃圾焚烧、有色冶金、化工等作为严重的污染行业，十多年来一直大规模推广使用袋式除尘技术，现场实践证明，袋式除尘是控制烟尘，实现超低排放的最有效手段之一。
过滤材料是袋式除尘器的核心，其性能直接影响袋除尘技术的运用及发展。滤料自20世纪70年代开始在我国应用，经多年发展，目前已成为一个庞大的产业。由于环保压力大、排放要求严、烟气环境苛刻、现场管理粗犷等一系列原因，在给滤料行业带来挑战的同时，也促进了滤料技术的快速进步，品质更迭、创新不断，我国滤料已处于国际先进水平，甚至在一些方面已处于国际领先水平。这一状况也需要在标准中体现出来。
燃煤电力、钢铁、水泥等行业在21世纪初的烟尘排放标准为50mg/m3，在雾霾与大气污染形势的影响下，于2010年前后将排放标准提高到30mg/m3，重点地区为20mg/m3。目前有些地区正在提高到10mg/m3甚至5mg/m3。新的环保排放形势，不仅对袋除尘滤料在效率和阻力等过滤性能上提出了更高的要求，而且对滤料所有的性能指标都提出了更高要求。对于特殊地区的环保排放而言，《袋式除尘技术要求》（GB/T6719―2009）对滤料的要求已显得略有不足，亟待对滤料的性能参数进行修订与升级，以促进行业发展与技术进步。
2.2标准编制的行业作用
目前，滤料行业竞争激烈，且滤料产品质量参差不齐，产品的质量及稳定性尚需提高，再加上国内特殊的市场机制，使得行业亟须通过建立团体标准来推进企业优胜劣汰，以促进行业快速正向发展。
我国的《大气污染物综合排放标准》（GB16297―1996）是世界上最严苛的大气污染物排放标准，在此超低排放要求下，国内滤料无论是产品创新还是性能参数的提高都引人瞩目。《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）制定时，不仅考虑近年来我国大气环保形势对袋除尘滤料的新要求，而且兼顾了滤料加工技术和设备进步、滤料新产品的开发应用等实际情况，规定了命名与分类、性能指标参数、测试方法等，反映了滤料的先进指标和性能，对袋除尘的应用及大气污染控制有积极意义。
《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）不仅兼容与涵盖了美国、德国、日本国标中所提及的过滤性能测试方法的内容，也兼容与涵盖了ISO国际标准中提及的过滤性能与耐久性测试方法标准，还包括了一些上述国家及国际标准中未提及的滤料相关重要指标的测试方法。更为重要的是，该标准既是方法标准也是产品标准，这是国外标准所没有的。该标准的实施不仅会规范我国的滤料市场、促进小企业技术进步、强化滤料产品质量、提高滤料的应用水平，而且有利于我国的滤料产品及企业快速进入国际市场，实现大规模出口创汇。
《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）包括滤料定义、术语、技术要求、检测方法、检验规则、产品标志、包装、运输和贮运等内容，可以为滤料的标准化生产与检测、产品质量的保证与提高，创造必要的条件，为监管部门实施产品的检验提供依据，有利于用户方便、正确地选用滤料，提高烟尘控制效果，促进我国烟尘控制技术的发展，并推动国产滤料产品在国内外的销售。该标准的制定与实施必将取得明显的社会效益、环境效益和经济效益。
3、前国内外相关标准分析
目前国外并无针对滤料指标判定其是否合格的产品标准，但德国、美国、日本有滤料过滤性能的测试方法标准。另外，《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）的起草单位之一也曾与德国、美国、日本、奥地利等国家共同起草制定了滤料过滤性能测试标准《空气质量——可清灰滤料过滤性能测试》（ISO11057―2011）和滤料耐久性测试方法标准《可清灰滤料性能衰变评价的测试方法》（ISO16891―2016）[4]。由于《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）的滤料性能测试方法与这些国际标准、国外标准兼容，就为我国滤料产品进入国际市场提供了方便。
国内相关的袋式除尘用滤料标准分别有国家标准和行业标准等，其中国家标准为《袋式除尘器技术要求》（GB/T6719―2009），行业标准为《环境保护产品技术要求袋式除尘器用滤料》（HJ/T324―2006）、《环境保护产品技术要求袋式除尘器用覆膜滤料》（HJ/T326―2006）等[5、6]。这些标准都对袋式除尘器用滤料的分类、命名和部分技术要求等进行了规范，但有些关键的技术参数要求并未能包含在内，如复合滤料的规范化命名、PTFE滤料的特殊性、PM2.5捕集效率、瞬时测试温度下热收缩率、滤料耐磨性能、滤料耐折性能、覆膜牢度、面层剥离强力、滤料材质的检测等。这些特性对袋式除尘器滤料的推广和规范使用具有重要的作用，亟须纳入标准中。另外，这些标准的发布实施时间较久，目前滤料技术和产品已有很大进步，有些指标需要进行修正。《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）的实施将全面、系统地规范袋式除尘器用滤料的技术要求。
4、主要技术内容及说明
4.1与现有标准的比较
《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）作为团体标准是首次起草，但实质上是对《环境保护产品技术要求袋式除尘器用滤料》（HJ/T324―2006）的修订，在制定过程中也综合了《袋式除尘器技术要求》（GB/T6719―2009），并考虑了行业技术与产品的最新进展和水平。
4.1.1修订参数
（1）机织布厚度相对偏差从±7%提到±5%。近年来我国的纱线制造技术、机织布制造技术，以及所有的机织装备都有了很大提高，经东北大学滤料检测中心对生产厂商的多年检测，几乎所有的生产商都能满足修订参数。
（2）非织造滤料的透气度偏差率从±25%提至±15%，织造滤料提高至±8%。近年来由于纤维梳理与铺网设备水平的提高，产品铺网均匀性越来越高，针刺密度精度越来越高，使得透气度的控制越来越精准，通过对许多厂商滤料产品的多年检测表明，产品参数基本满足。
（3）滤料断裂强力提高至GB/T6719―2009的水平。在过去的十几年中，纤维尤其高性能纤维的进步很快，纤维强力大大增强，所制造滤料的断裂强力也越来越高。因此，《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）将滤料断裂强力都提高至国标水平。
（4）针对滤料的过滤性能，根据多年来的测试数据，对其进行了修正。过滤效率从99.9%提高至99.99%，残余阻力从240Pa调整至300Pa。
4.1.2新增参数
（1）纯PTFE滤料断裂强力：考虑到近年来在腐蚀性较强的场所应用的纯PTFE新型滤料，由于PTFE断裂强力较其他材料低，所以专门增加了对其强力的要求，经向和纬向强力≥800N，经向和纬向断裂伸长率≤30%。
（2）新增对覆膜滤料过滤性能要求：由于覆膜滤料在过滤效率和阻力上有别于常规滤料，标准中将其单列，给出了洁净滤料阻力系数、残余阻力、动态捕集效率，分别为80Pa、500Pa和99.995%。
（3）PM2.5效率：由于社会及行业对PM2.5的日益关注，迫切要求增加对PM2.5颗粒物计重效率的考核，标准中增加了对该参数的要求。对未覆膜和覆膜滤料，分别为99.5%和99.8%。
（4）耐磨性能：鉴于磨琢性粉尘捕集场合，以及覆膜滤料、玻纤滤料在耐磨上的弱点，为提高滤料质量，特增加了滤料的耐磨性能要求，给定滤料耐磨后质量损失率应≤10%。
（5）耐折性能：鉴于玻璃纤维在柔韧度上的不足，针对玻璃纤维滤料增加了耐折性要求，对含有玻璃纤维的滤料耐折次数应≥15000次、合成纤维滤料耐折次数应≥100000次。
（6）覆膜牢度：覆膜牢度是业内十分关心的参数，在深入研究、验证相关测试方法的基础上，增加了覆膜牢度的要求。对针刺毡或水刺毡类覆膜滤料，其覆膜牢度≥0.10MPa；对无机纤维机织布覆膜滤料，其覆膜牢度≥0.08MPa。
（7）毡层剥离强度：针对玻璃纤维毡滤料的毡层易与基布分离的问题，对其增加了毡层剥离强度的要求，对玻璃纤维及其复合毡滤料应测试其面层剥离强度。滤料在经向和纬向迎尘侧毡层与基布间的剥离强度≥25N。
（8）耐氧化性：近年来，业内经常发生滤料由于氧化而失效的案例，《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）增加了采用硝酸进行实验，测试抗氧化性的指标。将样品浸入质量分数为30%的硝酸常温溶液中保持2h，样品的断裂强力保持率≥95%。
4.2定义、命名与分类
《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）针对袋式除尘与滤料专业领域，定义了袋式除尘、滤料、织造滤料、非织造滤料、复合滤料、覆膜滤料、过滤风速、压力损失、入口粉尘浓度、出口粉尘浓度、全尘捕集效率、PM2.5捕集效率、清灰、清灰周期、脉冲喷吹时间、除尘效率、残余阻力、清灰阻力、粉尘剥离率、经向定负荷伸长率、覆膜牢度、面层剥离强度等术语。
滤料按照原料材质、加工方式、是否覆膜、耐温能力等进行了分类，涵盖了目前业内的各种分类方式。根据目前行业对滤料型号的使用情况，滤料的名称由滤料面层纤维材质、基布材质、加工方法和单位面积质量等4部分代号组成，以“面层纤维材质―基布材质―加工方法―单位面积质量”表示。对滤料的常用材质类型及代号、加工方式、单位面积质量表示方法等进行了规定。
《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）不仅包括了对普通单一纤维滤料的命名，而且针对市场常用的复合滤料，进行了规范化命名。对“纤维材质1+纤维材质2+纤维材质3/基布材质”型复合滤料，可以用“M-20%P84+80%AR/GFE-NW-600”来表示20%的P84与80%的芳纶纤维制作的面层、无碱玻璃纤维做基布、非织造结构、克重600g/m2、表面覆膜的滤料。针对单位面积质量代号，用550表示克重550g/m2至560g/m2之间的滤料。
例如，50%PPS纤维+50%PTFE纤维面层、PTFE基布、浸渍处理的针刺毡滤料，命名示例如图1所示。
4.3性能参数
针对滤料的实际应用，在实验基础上对其技术要求进行了规定。
4.3.1滤料外观
滤料表面、纤维与基布的结合状态。
4.3.2滤料形态特性相关
滤料的单位面积质量、厚度、幅宽。对单位面积质量、厚度、幅宽参数，由于使用场所和条件不同，其绝对数值会不同。但这些参数的偏差表征了制造过程中产品的质量稳定度，因此标准对此进行了严格规定。4.3.3透气度
透气度是决定滤料初始阻力的参数，其偏差是表征滤料质量稳定性的重要参数。如某部位透气度大，则该部分粉尘负荷大，在阻力过大时容易产生颗粒的穿透。标准对透气度偏差进行了规定。
4.3.4断裂强力
表征滤料的机械强度，是保证滤料结实耐用、不破损、关系滤料寿命的重要参数，是滤料的核心指标，与纤维、克重、加工等参数相关。随着袋除尘在现场应用越来越广，遇到的新问题越来越多，对滤料强力提出了更高要求，使其与GB/T6719―2009保持一致，对纯PTFE滤料断裂强力进行了单独规定。
合成纤维滤料的断裂强力和断裂伸长率要求见表1，玻璃纤维基布的非织造滤料及纯玻璃纤维织造滤料的断裂强力和断裂伸长率要求见表2。
4.3.5过滤性能参数及测试方法修订
通过对袋除尘技术中过滤材料使用过程及原理的研究，对滤料中表征其过滤性能的方法和参数也更加明确。根据滤袋使用原理，并参考相应的国家标准、国际标准，对过滤性能检测装置进行了设计，对测试方法进行了规定，尽可能模拟了滤料在现场从洁净状态至稳定状态的全过程应用。对覆膜滤料的阻力性能、过滤效率参数进行了规定。此外，为迎合当前的大气环保形势，还增加了滤料PM2.5捕集效率的要求。滤料阻力性能要求见表3、滤尘效率要求见表4。
4.3.6耐温性能
考虑最终用户现场实际应用滤料的情况，以及滤料制造企业对其性能的检测的方便，新规定了滤料的连续测试温度和瞬时测试温度见表5，连续测试温度和瞬时测试温度下经向、纬向断裂强力保持率、热收缩率的值见表6。
4.3.7耐磨性能
滤料在使用中受到含尘气流的磨琢，其表面纤维，尤其表层覆膜会被磨蚀。为评价滤料的抗磨琢性能，规定了滤料的耐磨性及测试方法。耐磨性能按《纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定第一部分：马丁代尔耐磨实验仪》（GB/T21196.1―2017）的规定检测。滤料在加压100cN条件下，采用外径50mm、宽度13mm的100#刚玉砂轮或碳化硅砂轮，磨10000转后，测试受磨面积的质量损失率应≤10%。
4.3.8耐折性能
针对玻璃纤维等无机滤料，其弯折疲劳需要考虑。《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）规定了滤料的耐折性能，耐折性能按《纸和纸板耐折度的测定》（GB/T457―2018）的规定检测。滤料在14.72N的张力条件下，每分钟完全摆动175±10次且摆动至与垂直线成135°±2°位置进行实验。含有玻璃纤维的滤料耐折次数应≥15000次，合成纤维滤料耐折次数应≥100000次。
4.3.9覆膜牢度
覆膜滤料出现后，有关覆膜牢度的问题一直是技术难题，尤其是近年来在现场使用中覆膜脱落、剥离的案例越来越多。为提高覆膜滤料的质量，规定覆膜滤料覆膜牢度的要求及检测方法势在必行。东北大学研究出可靠、准确的测定覆膜牢度的方法，覆膜牢度测试装置如图2所示。
测试时，在覆膜滤料样品的不同部位，随机剪取直径为60mm的圆形样品5块；把样品夹持在带有下挂钩的圆形夹具中，膜面向上，夹具内径50mm；剪取直径为25mm的圆形强力双面胶带，下面黏附在滤料样品的覆膜面的中心部位，上面黏附在带有挂钩的平面端子上，压紧黏牢；将夹具的上挂钩和下挂钩分别固定在强力机的两端，启动强力机，记录双面胶与滤料分离时的强力数值（N），并除以受力的内径25mm样品面积，即为该样品的覆膜牢度（MPa）。
4.3.10滤料面层剥离强度
针对玻璃纤维复合毡滤料，由于玻璃纤维光滑且柔性差、与基布抱合能力较差，若制造水平欠佳，在现场使用时会出现面层与基布相分离的现象，导致滤料过早失效。为保证玻璃纤维针刺毡的质量，标准规定了滤料面层剥离强度的要求和检测方法。化学纤维毡的面层剥离强度远大于玻璃纤维针刺毡，通常能够满足要求。
测试时把滤料沿经向裁剪200mm×50mm（经向×纬向）5个样条，在窄边处把面层与基布撕开30mm，并把撕开的两端夹持在强力机的两个夹具上，启动强力机开始拉伸，当滤料面层被新拉伸撕开10mm时停止，记录拉伸强力。取5条样品拉伸强力的平均值作为滤料经向剥离强度。沿滤料纬向裁剪200mm×50mm（纬向×经向）5个样条，按上述方法测试滤料的纬向剥离强度。
4.3.11滤料专项要求
针对滤料在一些特殊环境下使用的情况进行了特殊规定。例如，针对具有燃爆危险粉尘的收集，规定了滤料的抗静电特性和阻燃特性；针对具有酸性、碱性、氧化性场所使用的滤料，规定了其耐酸、耐碱和耐氧化性；对可能有潮湿、油污的场所，规定了其疏水和疏油特性。滤料的抗静电特性、耐酸、耐碱和疏油、疏水性能参考并引用了GB/T6719―2009。
近年来，氧化致使滤料失效的案例越来越多，现场和滤料加工企业都提出了对滤料抗氧化性的测试，《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）中增加了使用质量分数为30%的硝酸常温溶液，保持2h后，测试滤料的断裂强力保持率的测试方法，在实验基础上提出了强力保持率≥95%的指标。
阻燃特性在参考GB/T6719―2009的基础上，考虑材料本身应该具有阻燃性能，规定了材料的极限氧指数。规定具有阻燃功能的滤料应满足阻燃性能要求，极限氧指数应≥28%。滤料在火焰中不应产生火焰，离开火焰，阴燃自行熄灭时间应≤10s，损毁长度应＜100mm。对食品及医药生产工艺中使用的粉体收集的滤料材料本身应阻燃，不得采用阻燃剂后处理方式。
4.3.12滤料材质
针对目前国内市场欠规范，最终用户和滤袋供应商都非常关注的滤料材质问题，《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）规定了鉴别测试方法，采用《红外光谱定性分析技术通则》（GB/T32199―2015）和《塑料差示扫描量热法（DSC）第3部分：熔融和结晶温度及热焓的测定》（GB/T19466.3―2004）标准规定的方法进行检测。
针对市场关注的纤维直径，规定了采用电镜测试直径的方法，用电镜测试，测试纤维数量不少于100根，取平均值，计算其CV值和相对偏差。
5、结语
《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）作为产品标准，基于行业标准HJ/T324―2006和国家标准GB/T6719―2009，同时也兼容了国际标准ISO11057―2011和ISO16891―2016，并增加了复合滤料的规范化命名、PTFE滤料的特殊性、PM2.5捕集效率、瞬时测试温度下热收缩率、滤料耐磨性能、滤料耐折性能、覆膜牢度、面层剥离强力、滤料材质等要求。
《袋式除尘用滤料技术要求》（T/CAEPI21―2019）为首次针对袋式除尘器用滤料技术要求制定的团体标准，不仅考虑了当前燃煤烟气、水泥窑炉、钢铁冶金、垃圾焚烧等诸多领域的应用需求，以及在现场使用中容易出现的问题，而且体现了滤料产品十多年来技术设备的进步与发展，对滤料产品质量的提升和市场规范、企业进步均有较大的引领作用。
参考文献：
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[2]姚群，赵永平，钱磊，等.钢铁窑炉烟尘PM2.5控制技术与装备[J].工业安全与环保，2016（1）：21-24.
[3]T/CAEPI21―2019，袋式除尘用滤料技术要求[S].
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[5]HJ/T324―2006，袋式除尘器用滤料[S].
[6]GB/T6719―2009，袋式除尘器技术要求[S].
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