解讀《袋式除塵用濾料技術要求》
編者按：作為國家標準化改革的重要舉措，國務院印發《深化標準化工作改革方案》（國發〔2015〕13號）明確提出培育發展團體標準，激發市場主體活力，完善標準供給結構，建立政府主導制定的標準與市場主導制定的標準協同發展、協調配套的新型標準體系。2017年修訂發布的新《標準化法》確立了團體標準的法律地位。
中國環境保護產業協會面向社會開展團體標準立項、制修訂和發布工作，組織中國環境保護產業協會標準委員會開展行業標準化工作研究，向社會提供符合環境管理和市場創新需求的中國環境保護產業協會標準。
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摘要：濾料作為袋式除塵的核心材料，其產品標準直接關系著除塵器性能的發揮。文章針對新發布的團體標準《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21—2019），詳細解讀了其制定的背景、意義、作用，討論了該標準與國內外標準的關系，分析了標準的內容及性能參數要求，對該標準的理解、推廣與普及有積極作用。
關鍵詞：袋式除塵；濾料；標準；解讀
作者:柳靜獻，毛寧，孫熙（東北大學濾料檢測中心，沈陽110004）
1、前言
袋式除塵行業是典型的政策驅動行業，在京津冀及周邊“2+26”城市執行大氣污染物特別排放限值的時代背景下，特殊排放和超低排放已常態化，這給袋式除塵行業的發展帶來了新機遇。統計數據顯示，目前國產濾料已占國內濾料市場份額的90%，相關從業人員達15萬人以上，合計營業收入超過70億元，出口合同額約4.2億元。
近年來，我國的袋式除塵濾料行業在超細面層濾料、海島纖維濾料、聚四氟乙烯膜過濾材料、玻纖及其改性濾料、水刺濾料、復合纖維濾料等方面具有較大的創新和進展，不僅有一批典型的中大規模濾料骨干企業，還形成了遼寧撫順―營口濾料產業集群、江蘇阜寧濾料產業集群、浙江天臺濾料產業集群，為我國環保行業的發展起到堅實的支撐作用[1、2]。
相比外資濾料生產企業，國產濾料的性能和質量已有顯著提升，但不可回避的是，目前還存在一些問題，阻礙了行業的健康持續發展，主要是市場不規范、競爭依然嚴重、行業利潤偏低、盈利能力不足。同時，假冒偽劣現象依然存在，濾料質量良莠不齊，行業門檻過低，這些都影響了袋式除塵行業的整體形象。因而制定濾料產品標準、引領與規范行業發展迫在眉睫。
《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）是中國環境保護產業協會根據行業及市場需求進行編制的，由東北大學、中材科技股份有限公司、廈門三維絲環保股份有限公司、南京際華三五二一環保科技有限公司、撫順恒益科技濾材有限公司、安徽元琛環保科技股份有限公司、撫順天宇濾材有限公司、浙江鴻盛環保科技集團有限公司等單位共同起草，經過業內專家反復商討和推敲而形成的行業團體標準[3]。
2、意義與作用
2.1標準編制的意義
眾所周知，工業煙塵排放是導致霧霾天氣頻發、影響大氣質量的最重要原因。燃煤電廠、工業鍋爐、水泥爐窯、鋼鐵冶煉、垃圾焚燒、有色冶金、化工等作為嚴重的污染行業，十多年來一直大規模推廣使用袋式除塵技術，現場實踐證明，袋式除塵是控制煙塵，實現超低排放的最有效手段之一。
過濾材料是袋式除塵器的核心，其性能直接影響袋除塵技術的運用及發展。濾料自20世紀70年代開始在我國應用，經多年發展，目前已成為一個龐大的產業。由于環保壓力大、排放要求嚴、煙氣環境苛刻、現場管理粗獷等一系列原因，在給濾料行業帶來挑戰的同時，也促進了濾料技術的快速進步，品質更迭、創新不斷，我國濾料已處于國際先進水平，甚至在一些方面已處于國際領先水平。這一狀況也需要在標準中體現出來。
燃煤電力、鋼鐵、水泥等行業在21世紀初的煙塵排放標準為50mg/m3，在霧霾與大氣污染形勢的影響下，于2010年前后將排放標準提高到30mg/m3，重點地區為20mg/m3。目前有些地區正在提高到10mg/m3甚至5mg/m3。新的環保排放形勢，不僅對袋除塵濾料在效率和阻力等過濾性能上提出了更高的要求，而且對濾料所有的性能指標都提出了更高要求。對于特殊地區的環保排放而言，《袋式除塵技術要求》（GB/T6719―2009）對濾料的要求已顯得略有不足，亟待對濾料的性能參數進行修訂與升級，以促進行業發展與技術進步。
2.2標準編制的行業作用
目前，濾料行業競爭激烈，且濾料產品質量參差不齊，產品的質量及穩定性尚需提高，再加上國內特殊的市場機制，使得行業亟須通過建立團體標準來推進企業優勝劣汰，以促進行業快速正向發展。
我國的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297―1996）是世界上最嚴苛的大氣污染物排放標準，在此超低排放要求下，國內濾料無論是產品創新還是性能參數的提高都引人矚目。《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）制定時，不僅考慮近年來我國大氣環保形勢對袋除塵濾料的新要求，而且兼顧了濾料加工技術和設備進步、濾料新產品的開發應用等實際情況，規定了命名與分類、性能指標參數、測試方法等，反映了濾料的先進指標和性能，對袋除塵的應用及大氣污染控制有積極意義。
《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）不僅兼容與涵蓋了美國、德國、日本國標中所提及的過濾性能測試方法的內容，也兼容與涵蓋了ISO國際標準中提及的過濾性能與耐久性測試方法標準，還包括了一些上述國家及國際標準中未提及的濾料相關重要指標的測試方法。更為重要的是，該標準既是方法標準也是產品標準，這是國外標準所沒有的。該標準的實施不僅會規范我國的濾料市場、促進小企業技術進步、強化濾料產品質量、提高濾料的應用水平，而且有利于我國的濾料產品及企業快速進入國際市場，實現大規模出口創匯。
《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）包括濾料定義、術語、技術要求、檢測方法、檢驗規則、產品標志、包裝、運輸和貯運等內容，可以為濾料的標準化生產與檢測、產品質量的保證與提高，創造必要的條件，為監管部門實施產品的檢驗提供依據，有利于用戶方便、正確地選用濾料，提高煙塵控制效果，促進我國煙塵控制技術的發展，并推動國產濾料產品在國內外的銷售。該標準的制定與實施必將取得明顯的社會效益、環境效益和經濟效益。
3、前國內外相關標準分析
目前國外并無針對濾料指標判定其是否合格的產品標準，但德國、美國、日本有濾料過濾性能的測試方法標準。另外，《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）的起草單位之一也曾與德國、美國、日本、奧地利等國家共同起草制定了濾料過濾性能測試標準《空氣質量——可清灰濾料過濾性能測試》（ISO11057―2011）和濾料耐久性測試方法標準《可清灰濾料性能衰變評價的測試方法》（ISO16891―2016）[4]。由于《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）的濾料性能測試方法與這些國際標準、國外標準兼容，就為我國濾料產品進入國際市場提供了方便。
國內相關的袋式除塵用濾料標準分別有國家標準和行業標準等，其中國家標準為《袋式除塵器技術要求》（GB/T6719―2009），行業標準為《環境保護產品技術要求袋式除塵器用濾料》（HJ/T324―2006）、《環境保護產品技術要求袋式除塵器用覆膜濾料》（HJ/T326―2006）等[5、6]。這些標準都對袋式除塵器用濾料的分類、命名和部分技術要求等進行了規范，但有些關鍵的技術參數要求并未能包含在內，如復合濾料的規范化命名、PTFE濾料的特殊性、PM2.5捕集效率、瞬時測試溫度下熱收縮率、濾料耐磨性能、濾料耐折性能、覆膜牢度、面層剝離強力、濾料材質的檢測等。這些特性對袋式除塵器濾料的推廣和規范使用具有重要的作用，亟須納入標準中。另外，這些標準的發布實施時間較久，目前濾料技術和產品已有很大進步，有些指標需要進行修正。《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）的實施將全面、系統地規范袋式除塵器用濾料的技術要求。
4、主要技術內容及說明
4.1與現有標準的比較
《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）作為團體標準是首次起草，但實質上是對《環境保護產品技術要求袋式除塵器用濾料》（HJ/T324―2006）的修訂，在制定過程中也綜合了《袋式除塵器技術要求》（GB/T6719―2009），并考慮了行業技術與產品的最新進展和水平。
4.1.1修訂參數
（1）機織布厚度相對偏差從±7%提到±5%。近年來我國的紗線制造技術、機織布制造技術，以及所有的機織裝備都有了很大提高，經東北大學濾料檢測中心對生產廠商的多年檢測，幾乎所有的生產商都能滿足修訂參數。
（2）非織造濾料的透氣度偏差率從±25%提至±15%，織造濾料提高至±8%。近年來由于纖維梳理與鋪網設備水平的提高，產品鋪網均勻性越來越高，針刺密度精度越來越高，使得透氣度的控制越來越精準，通過對許多廠商濾料產品的多年檢測表明，產品參數基本滿足。
（3）濾料斷裂強力提高至GB/T6719―2009的水平。在過去的十幾年中，纖維尤其高性能纖維的進步很快，纖維強力大大增強，所制造濾料的斷裂強力也越來越高。因此，《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）將濾料斷裂強力都提高至國標水平。
（4）針對濾料的過濾性能，根據多年來的測試數據，對其進行了修正。過濾效率從99.9%提高至99.99%，殘余阻力從240Pa調整至300Pa。
4.1.2新增參數
（1）純PTFE濾料斷裂強力：考慮到近年來在腐蝕性較強的場所應用的純PTFE新型濾料，由于PTFE斷裂強力較其他材料低，所以專門增加了對其強力的要求，經向和緯向強力≥800N，經向和緯向斷裂伸長率≤30%。
（2）新增對覆膜濾料過濾性能要求：由于覆膜濾料在過濾效率和阻力上有別于常規濾料，標準中將其單列，給出了潔凈濾料阻力系數、殘余阻力、動態捕集效率，分別為80Pa、500Pa和99.995%。
（3）PM2.5效率：由于社會及行業對PM2.5的日益關注，迫切要求增加對PM2.5顆粒物計重效率的考核，標準中增加了對該參數的要求。對未覆膜和覆膜濾料，分別為99.5%和99.8%。
（4）耐磨性能：鑒于磨琢性粉塵捕集場合，以及覆膜濾料、玻纖濾料在耐磨上的弱點，為提高濾料質量，特增加了濾料的耐磨性能要求，給定濾料耐磨后質量損失率應≤10%。
（5）耐折性能：鑒于玻璃纖維在柔韌度上的不足，針對玻璃纖維濾料增加了耐折性要求，對含有玻璃纖維的濾料耐折次數應≥15000次、合成纖維濾料耐折次數應≥100000次。
（6）覆膜牢度：覆膜牢度是業內十分關心的參數，在深入研究、驗證相關測試方法的基礎上，增加了覆膜牢度的要求。對針刺氈或水刺氈類覆膜濾料，其覆膜牢度≥0.10MPa；對無機纖維機織布覆膜濾料，其覆膜牢度≥0.08MPa。
（7）氈層剝離強度：針對玻璃纖維氈濾料的氈層易與基布分離的問題，對其增加了氈層剝離強度的要求，對玻璃纖維及其復合氈濾料應測試其面層剝離強度。濾料在經向和緯向迎塵側氈層與基布間的剝離強度≥25N。
（8）耐氧化性：近年來，業內經常發生濾料由于氧化而失效的案例，《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）增加了采用硝酸進行實驗，測試抗氧化性的指標。將樣品浸入質量分數為30%的硝酸常溫溶液中保持2h，樣品的斷裂強力保持率≥95%。
4.2定義、命名與分類
《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）針對袋式除塵與濾料專業領域，定義了袋式除塵、濾料、織造濾料、非織造濾料、復合濾料、覆膜濾料、過濾風速、壓力損失、入口粉塵濃度、出口粉塵濃度、全塵捕集效率、PM2.5捕集效率、清灰、清灰周期、脈沖噴吹時間、除塵效率、殘余阻力、清灰阻力、粉塵剝離率、經向定負荷伸長率、覆膜牢度、面層剝離強度等術語。
濾料按照原料材質、加工方式、是否覆膜、耐溫能力等進行了分類，涵蓋了目前業內的各種分類方式。根據目前行業對濾料型號的使用情況，濾料的名稱由濾料面層纖維材質、基布材質、加工方法和單位面積質量等4部分代號組成，以“面層纖維材質―基布材質―加工方法―單位面積質量”表示。對濾料的常用材質類型及代號、加工方式、單位面積質量表示方法等進行了規定。
《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）不僅包括了對普通單一纖維濾料的命名，而且針對市場常用的復合濾料，進行了規范化命名。對“纖維材質1+纖維材質2+纖維材質3/基布材質”型復合濾料，可以用“M-20%P84+80%AR/GFE-NW-600”來表示20%的P84與80%的芳綸纖維制作的面層、無堿玻璃纖維做基布、非織造結構、克重600g/m2、表面覆膜的濾料。針對單位面積質量代號，用550表示克重550g/m2至560g/m2之間的濾料。
例如，50%PPS纖維+50%PTFE纖維面層、PTFE基布、浸漬處理的針刺氈濾料，命名示例如圖1所示。
4.3性能參數
針對濾料的實際應用，在實驗基礎上對其技術要求進行了規定。
4.3.1濾料外觀
濾料表面、纖維與基布的結合狀態。
4.3.2濾料形態特性相關
濾料的單位面積質量、厚度、幅寬。對單位面積質量、厚度、幅寬參數，由于使用場所和條件不同，其絕對數值會不同。但這些參數的偏差表征了制造過程中產品的質量穩定度，因此標準對此進行了嚴格規定。4.3.3透氣度
透氣度是決定濾料初始阻力的參數，其偏差是表征濾料質量穩定性的重要參數。如某部位透氣度大，則該部分粉塵負荷大，在阻力過大時容易產生顆粒的穿透。標準對透氣度偏差進行了規定。
4.3.4斷裂強力
表征濾料的機械強度，是保證濾料結實耐用、不破損、關系濾料壽命的重要參數，是濾料的核心指標，與纖維、克重、加工等參數相關。隨著袋除塵在現場應用越來越廣，遇到的新問題越來越多，對濾料強力提出了更高要求，使其與GB/T6719―2009保持一致，對純PTFE濾料斷裂強力進行了單獨規定。
合成纖維濾料的斷裂強力和斷裂伸長率要求見表1，玻璃纖維基布的非織造濾料及純玻璃纖維織造濾料的斷裂強力和斷裂伸長率要求見表2。
4.3.5過濾性能參數及測試方法修訂
通過對袋除塵技術中過濾材料使用過程及原理的研究，對濾料中表征其過濾性能的方法和參數也更加明確。根據濾袋使用原理，并參考相應的國家標準、國際標準，對過濾性能檢測裝置進行了設計，對測試方法進行了規定，盡可能模擬了濾料在現場從潔凈狀態至穩定狀態的全過程應用。對覆膜濾料的阻力性能、過濾效率參數進行了規定。此外，為迎合當前的大氣環保形勢，還增加了濾料PM2.5捕集效率的要求。濾料阻力性能要求見表3、濾塵效率要求見表4。
4.3.6耐溫性能
考慮最終用戶現場實際應用濾料的情況，以及濾料制造企業對其性能的檢測的方便，新規定了濾料的連續測試溫度和瞬時測試溫度見表5，連續測試溫度和瞬時測試溫度下經向、緯向斷裂強力保持率、熱收縮率的值見表6。
4.3.7耐磨性能
濾料在使用中受到含塵氣流的磨琢，其表面纖維，尤其表層覆膜會被磨蝕。為評價濾料的抗磨琢性能，規定了濾料的耐磨性及測試方法。耐磨性能按《紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測定第一部分：馬丁代爾耐磨實驗儀》（GB/T21196.1―2017）的規定檢測。濾料在加壓100cN條件下，采用外徑50mm、寬度13mm的100#剛玉砂輪或碳化硅砂輪，磨10000轉后，測試受磨面積的質量損失率應≤10%。
4.3.8耐折性能
針對玻璃纖維等無機濾料，其彎折疲勞需要考慮。《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）規定了濾料的耐折性能，耐折性能按《紙和紙板耐折度的測定》（GB/T457―2018）的規定檢測。濾料在14.72N的張力條件下，每分鐘完全擺動175±10次且擺動至與垂直線成135°±2°位置進行實驗。含有玻璃纖維的濾料耐折次數應≥15000次，合成纖維濾料耐折次數應≥100000次。
4.3.9覆膜牢度
覆膜濾料出現后，有關覆膜牢度的問題一直是技術難題，尤其是近年來在現場使用中覆膜脫落、剝離的案例越來越多。為提高覆膜濾料的質量，規定覆膜濾料覆膜牢度的要求及檢測方法勢在必行。東北大學研究出可靠、準確的測定覆膜牢度的方法，覆膜牢度測試裝置如圖2所示。
測試時，在覆膜濾料樣品的不同部位，隨機剪取直徑為60mm的圓形樣品5塊；把樣品夾持在帶有下掛鉤的圓形夾具中，膜面向上，夾具內徑50mm；剪取直徑為25mm的圓形強力雙面膠帶，下面黏附在濾料樣品的覆膜面的中心部位，上面黏附在帶有掛鉤的平面端子上，壓緊黏牢；將夾具的上掛鉤和下掛鉤分別固定在強力機的兩端，啟動強力機，記錄雙面膠與濾料分離時的強力數值（N），并除以受力的內徑25mm樣品面積，即為該樣品的覆膜牢度（MPa）。
4.3.10濾料面層剝離強度
針對玻璃纖維復合氈濾料，由于玻璃纖維光滑且柔性差、與基布抱合能力較差，若制造水平欠佳，在現場使用時會出現面層與基布相分離的現象，導致濾料過早失效。為保證玻璃纖維針刺氈的質量，標準規定了濾料面層剝離強度的要求和檢測方法。化學纖維氈的面層剝離強度遠大于玻璃纖維針刺氈，通常能夠滿足要求。
測試時把濾料沿經向裁剪200mm×50mm（經向×緯向）5個樣條，在窄邊處把面層與基布撕開30mm，并把撕開的兩端夾持在強力機的兩個夾具上，啟動強力機開始拉伸，當濾料面層被新拉伸撕開10mm時停止，記錄拉伸強力。取5條樣品拉伸強力的平均值作為濾料經向剝離強度。沿濾料緯向裁剪200mm×50mm（緯向×經向）5個樣條，按上述方法測試濾料的緯向剝離強度。
4.3.11濾料專項要求
針對濾料在一些特殊環境下使用的情況進行了特殊規定。例如，針對具有燃爆危險粉塵的收集，規定了濾料的抗靜電特性和阻燃特性；針對具有酸性、堿性、氧化性場所使用的濾料，規定了其耐酸、耐堿和耐氧化性；對可能有潮濕、油污的場所，規定了其疏水和疏油特性。濾料的抗靜電特性、耐酸、耐堿和疏油、疏水性能參考并引用了GB/T6719―2009。
近年來，氧化致使濾料失效的案例越來越多，現場和濾料加工企業都提出了對濾料抗氧化性的測試，《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）中增加了使用質量分數為30%的硝酸常溫溶液，保持2h后，測試濾料的斷裂強力保持率的測試方法，在實驗基礎上提出了強力保持率≥95%的指標。
阻燃特性在參考GB/T6719―2009的基礎上，考慮材料本身應該具有阻燃性能，規定了材料的極限氧指數。規定具有阻燃功能的濾料應滿足阻燃性能要求，極限氧指數應≥28%。濾料在火焰中不應產生火焰，離開火焰，陰燃自行熄滅時間應≤10s，損毀長度應＜100mm。對食品及醫藥生產工藝中使用的粉體收集的濾料材料本身應阻燃，不得采用阻燃劑后處理方式。
4.3.12濾料材質
針對目前國內市場欠規范，最終用戶和濾袋供應商都非常關注的濾料材質問題，《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）規定了鑒別測試方法，采用《紅外光譜定性分析技術通則》（GB/T32199―2015）和《塑料差示掃描量熱法（DSC）第3部分：熔融和結晶溫度及熱焓的測定》（GB/T19466.3―2004）標準規定的方法進行檢測。
針對市場關注的纖維直徑，規定了采用電鏡測試直徑的方法，用電鏡測試，測試纖維數量不少于100根，取平均值，計算其CV值和相對偏差。
5、結語
《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）作為產品標準，基于行業標準HJ/T324―2006和國家標準GB/T6719―2009，同時也兼容了國際標準ISO11057―2011和ISO16891―2016，并增加了復合濾料的規范化命名、PTFE濾料的特殊性、PM2.5捕集效率、瞬時測試溫度下熱收縮率、濾料耐磨性能、濾料耐折性能、覆膜牢度、面層剝離強力、濾料材質等要求。
《袋式除塵用濾料技術要求》（T/CAEPI21―2019）為首次針對袋式除塵器用濾料技術要求制定的團體標準，不僅考慮了當前燃煤煙氣、水泥窯爐、鋼鐵冶金、垃圾焚燒等諸多領域的應用需求，以及在現場使用中容易出現的問題，而且體現了濾料產品十多年來技術設備的進步與發展，對濾料產品質量的提升和市場規范、企業進步均有較大的引領作用。
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[5]HJ/T324―2006，袋式除塵器用濾料[S].
[6]GB/T6719―2009，袋式除塵器技術要求[S].
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