顆粒物( particulate matters，PM) 是柴油機的主要排放污染物之一，其粒徑大多小于0． 3 μm［1］，這些超細顆粒物具有很強的吸附力，常粘附有多環(huán)芳烴( PAHs) 和苯系物等有機物，對環(huán)境和人體危害很大［2，3］。燃用重油或渣油的柴油發(fā)電機組和船舶柴油機是重要的PM 排放源，截止到2013 年末，我國柴油發(fā)電機組功率達2 300 萬千瓦，水上運輸船舶柴油機功率達6 484． 66 萬千瓦［4］。我國重油或渣油中的硫含量為3． 5% ～ 4． 5% ( 質量分數(shù)) ［5］，因此，燃用重油或渣油的柴油機尾氣中含有高濃度的SO2( 1 714 ～ 2 857 mg /m3 ) 和含硫酸鹽比例高的PM［6，7］，這使得適用于燃用超低硫( 50 mg /kg) 柴油機車的微粒捕集( DPF) 不能用于燒重油的柴油機，因為DPF 能否有效使用的關鍵是其能否有效再生［8］，而高硫使DPF 不能有效再生: ( 1) 對于熱再生，只能去除可燃的微粒，而不能去除沉積于DPF濾芯的不可燃硫酸鹽［9］; ( 2) 對于催化再生，高濃度的SO2氣體造成催劑中毒失活［10］。袋式除塵器運行穩(wěn)定、造價低廉［11］，但存在過濾粘性微細粒子時過濾效率低、反吹清灰困難而造成使用壽命短的問題。為此，本實驗在“以粉濾煙”［12］實驗研究的基礎上，研究了布袋除塵器協(xié)同粉體助劑過濾粘性微細粒子的新方案。在該方案中，在布袋每次清灰后，向過濾器上游管道內(nèi)加入粉體助劑，使布袋覆上一層粉體助劑層，該粉體助劑層將粘性微細粒子與布袋隔離，阻止粘性微細粒子粘附和堵塞布袋微孔，有效地保護布袋，使本來不能過濾粘性粒子的布袋能夠用于過濾粘性粒子，同時，該粉體層還起到了全程以粉濾塵的“粉餅”作用，顯著提高微細粒子的過濾效率。采用玻璃纖維布袋進行了過濾實驗。預鋪粉體層厚度分別為0． 2、0． 5 和1 mm，過濾速度為0． 2 m/min，柴油機功率為全負荷的40%。從圖4 可以看到，過濾效率曲線1( 粉體層厚度1 mm) 隨著過濾時間的增大，過濾效率增加，初始時的77． 925%上升高效率穩(wěn)定期的99． 594% 并在高效率下持續(xù)較長的時間，而后又呈下降趨勢。過濾效率曲線2( 粉體層厚度0． 5 mm) 的規(guī)律與曲線1基本相同，區(qū)別在于初始過濾效率和最大過濾效率明顯低于曲線1，高效率穩(wěn)定期也明顯短于曲線1。主要是由于粉體助劑層厚度的增加，增加了微粒被粉體層捕集的機會，提高了過濾效率，同時由于被捕集的微粒反過來成為新的微粒捕集體，進一步提高了過濾效率［12］。但是隨著捕集微粒量的增加，壓降持續(xù)增大，達到一定值后，粉體層可能在高壓降下局部出現(xiàn)穿孔，導致過濾效率的下降。過濾效率曲線3( 粉體層厚度0． 2 mm) 的初始過濾效率只有33． 03%，過濾效率最高只有87． 2%，而后急劇下降。壓降曲線6( 粉體層厚度0． 2 mm) 也表現(xiàn)出異常現(xiàn)象，即在60 min 以前壓降低于壓降曲線5( 粉體層厚度0． 5 mm) ，60 min 后壓降卻高于壓降曲線5。這一異常現(xiàn)象是因為0． 2 mm 的粉體助劑層薄，再加上玻璃纖維布袋表面粗糙，粉體層不足以覆蓋布袋的全部表面，造成部分布袋表面裸，未得到粉體助劑層保護，隨著過濾的進行，粘性粒子直接到達布袋表面，堵塞了布袋微孔，造成短時間內(nèi)壓降增長變快，60 min 后壓降高于曲線5，與此同時，有效過濾面積變小，局部穿孔，過濾效率急劇下降。布袋材質對過濾效率的影響因玻璃纖維布袋表面粗糙不平，粉體助劑層厚薄不均，影響了粉體助劑層的過濾與保護作用。為此用聚四氟乙烯布袋全部替了玻璃纖維布袋，在粉體厚度為1． 0 mm、過濾速度為0． 2 m/min，柴油機功率為全負荷的40% 時，2種布袋的過濾實驗結果比較，如圖5 所示。圖5 布袋材質對過濾效率的影響Fig． 5 Effect of material for bag filter on filtration efficiency從圖5 看出，覆膜布袋的初始過濾效率為99． 92%，并在160 min 內(nèi)穩(wěn)定保持在99． 92%以上，最高達到99． 99%，而玻璃纖維布袋的初始過濾效率只有77．925%，隨著過濾的進行，過濾效率逐漸增大，到100 min 時才達到99． 9%，最高達到99． 954%。很明顯，覆膜布袋過濾效率明顯高于未覆膜的玻璃纖維布袋，特別是過濾初期，差別很大。這是因為覆膜布袋表面平整光潔，使粉體助劑層厚薄均一，粉體層的以粉濾塵的效能得到了充分發(fā)揮，另外，聚四氟乙烯( PTFE) 膜孔徑小( 小于0． 2 μm) ，本身具有很高的過濾效率，也有助于提高過濾效率。