颗粒物( particulate matters，PM) 是柴油机的主要排放污染物之一，其粒径大多小于0． 3 μm［1］，这些超细颗粒物具有很强的吸附力，常粘附有多环芳烃( PAHs) 和苯系物等有机物，对环境和人体危害很大［2，3］。燃用重油或渣油的柴油发电机组和船舶柴油机是重要的PM 排放源，截止到2013 年末，我国柴油发电机组功率达2 300 万千瓦，水上运输船舶柴油机功率达6 484． 66 万千瓦［4］。我国重油或渣油中的硫含量为3． 5% ～ 4． 5% ( 质量分数) ［5］，因此，燃用重油或渣油的柴油机尾气中含有高浓度的SO2( 1 714 ～ 2 857 mg /m3 ) 和含硫酸盐比例高的PM［6，7］，这使得适用于燃用超低硫( 50 mg /kg) 柴油机车的微粒捕集( DPF) 不能用于烧重油的柴油机，因为DPF 能否有效使用的关键是其能否有效再生［8］，而高硫使DPF 不能有效再生: ( 1) 对于热再生，只能去除可燃的微粒，而不能去除沉积于DPF滤芯的不可燃硫酸盐［9］; ( 2) 对于催化再生，高浓度的SO2气体造成催剂中毒失活［10］。袋式除尘器运行稳定、造价低廉［11］，但存在过滤粘性微细粒子时过滤效率低、反吹清灰困难而造成使用寿命短的问题。为此，本实验在“以粉滤烟”［12］实验研究的基础上，研究了布袋除尘器协同粉体助剂过滤粘性微细粒子的新方案。在该方案中，在布袋每次清灰后，向过滤器上游管道内加入粉体助剂，使布袋覆上一层粉体助剂层，该粉体助剂层将粘性微细粒子与布袋隔离，阻止粘性微细粒子粘附和堵塞布袋微孔，有效地保护布袋，使本来不能过滤粘性粒子的布袋能够用于过滤粘性粒子，同时，该粉体层还起到了全程以粉滤尘的“粉饼”作用，显著提高微细粒子的过滤效率。采用玻璃纤维布袋进行了过滤实验。预铺粉体层厚度分别为0． 2、0． 5 和1 mm，过滤速度为0． 2 m/min，柴油机功率为全负荷的40%。从图4 可以看到，过滤效率曲线1( 粉体层厚度1 mm) 随着过滤时间的增大，过滤效率增加，初始时的77． 925%上升高效率稳定期的99． 594% 并在高效率下持续较长的时间，而后又呈下降趋势。过滤效率曲线2( 粉体层厚度0． 5 mm) 的规律与曲线1基本相同，区别在于初始过滤效率和最大过滤效率明显低于曲线1，高效率稳定期也明显短于曲线1。主要是由于粉体助剂层厚度的增加，增加了微粒被粉体层捕集的机会，提高了过滤效率，同时由于被捕集的微粒反过来成为新的微粒捕集体，进一步提高了过滤效率［12］。但是随着捕集微粒量的增加，压降持续增大，达到一定值后，粉体层可能在高压降下局部出现穿孔，导致过滤效率的下降。过滤效率曲线3( 粉体层厚度0． 2 mm) 的初始过滤效率只有33． 03%，过滤效率最高只有87． 2%，而后急剧下降。压降曲线6( 粉体层厚度0． 2 mm) 也表现出异常现象，即在60 min 以前压降低于压降曲线5( 粉体层厚度0． 5 mm) ，60 min 后压降却高于压降曲线5。这一异常现象是因为0． 2 mm 的粉体助剂层薄，再加上玻璃纤维布袋表面粗糙，粉体层不足以覆盖布袋的全部表面，造成部分布袋表面裸，未得到粉体助剂层保护，随着过滤的进行，粘性粒子直接到达布袋表面，堵塞了布袋微孔，造成短时间内压降增长变快，60 min 后压降高于曲线5，与此同时，有效过滤面积变小，局部穿孔，过滤效率急剧下降。布袋材质对过滤效率的影响因玻璃纤维布袋表面粗糙不平，粉体助剂层厚薄不均，影响了粉体助剂层的过滤与保护作用。为此用聚四氟乙烯布袋全部替了玻璃纤维布袋，在粉体厚度为1． 0 mm、过滤速度为0． 2 m/min，柴油机功率为全负荷的40% 时，2种布袋的过滤实验结果比较，如图5 所示。图5 布袋材质对过滤效率的影响Fig． 5 Effect of material for bag filter on filtration efficiency从图5 看出，覆膜布袋的初始过滤效率为99． 92%，并在160 min 内稳定保持在99． 92%以上，最高达到99． 99%，而玻璃纤维布袋的初始过滤效率只有77．925%，随着过滤的进行，过滤效率逐渐增大，到100 min 时才达到99． 9%，最高达到99． 954%。很明显，覆膜布袋过滤效率明显高于未覆膜的玻璃纤维布袋，特别是过滤初期，差别很大。这是因为覆膜布袋表面平整光洁，使粉体助剂层厚薄均一，粉体层的以粉滤尘的效能得到了充分发挥，另外，聚四氟乙烯( PTFE) 膜孔径小( 小于0． 2 μm) ，本身具有很高的过滤效率，也有助于提高过滤效率。