第三节 袋式除尘滤料的发展
20世纪50年代初期，我国没有除尘滤料生产厂，也见不到除尘专用滤料，有此需求的单位只能以棉、毛、丝、蔴等天然纤维织物勉强用作滤料。
1957年，上海耀华玻璃厂首次生产出圆筒玻纤滤袋，开启了我国袋式除尘器用于高温烟气净化的先河。
1974年，武汉安全环保研究院研制了208涤纶绒布，具有纤维密度高、厚度大、捕尘效果好的优点，成为我国第一个用于脉冲袋式除尘器的化纤滤料。208涤纶绒布是我国袋式除尘滤料材质由天然纤维转入合成纤维的开端，标志着我国专业制造袋式除尘滤料的新产业就此诞生。尽管目前已有许多性能更加优良的滤料，但208涤纶绒布至今尚有少量应用。
20世纪70年代，南京玻璃纤维研究设计院针对玻纤耐折性差的缺陷，对后处理剂配方进行革新，加工出第二代玻纤机织布，由营口玻璃纤维二厂、沈阳玻璃纤维厂等企业生产。
1980年，膨体纱玻纤滤料问世。
1980年，东北工学院（东北大学前身）在研究纤维捕尘机理的基础上，与抚顺第三毛纺厂（该厂的滤料生产线后改为抚顺市产业用布厂）合作，研制出了我国的针刺毡滤料及生产工艺与技术，并将其迅速推向工业应用。针刺毡滤料及生产工艺与技术的研发在我国滤料技术及行业的发展中具有里程碑式的意义。经过40年发展后，目前仍是业内的主流工艺。从此我国的滤料开始跟进、赶上，并且现在超过世界先进水平，同时滤料的生产成为纺织行业的一个重要分支。
1984年，东北工学院与抚顺第三毛纺厂研制的Nomex耐高温针刺毡通过了辽宁省纺织工业厅和辽宁省冶金工业厅共同组织的鉴定。该产品在高温烟气领域迅速推广应用，为高温烟尘的控制提供了有效的手段。
1985年，抚顺市产业用布厂在原纺织工业部的积极支持下，引进了英国和联邦德国各一条涤纶针刺毡流水线，至此，我国开始生产出高质量的针刺毡滤料，使我国脉冲袋式除尘器滤料赶上世界先进水平。
1985年，宝钢设计研究院与上海火炬工业用布厂合作研制开发筒型聚酯机织滤料729滤料，用于反吹风长袋。729滤料的研发不仅解决了我国急需的高强低伸的过滤材料，采用缎纹织造方法和热定型后处理工艺，也为我国后续机织滤料的研发提供了新思维和技术平台。729滤料的研发使我国袋式除尘进入大型化、长滤袋的历史阶段。目前仍有一些行业在少量使用。
1990年，东北大学与抚顺市产业用布厂合作，研发的Nomex经过PTFE后处理的耐高温抗腐蚀滤料通过辽宁省环保局鉴定，一并研制并成功生产出我国第一个玻纤—合纤针刺毡，为我国生产玻纤毡和复合毡开辟了道路。20世纪90年代初期，南京玻璃纤维研究设计院与南京三五二一厂研制出玻璃纤维毡及其后处理工艺和配方，并且把玻纤毡推向了工业应用。
1992年，在上海市计委、科委共同主持，上海工业技术发展基金会组织协调下，由上海纺织科学研究院、武汉安全环保研究院、上海第八化纤厂、上海赛璐珞厂和上海向阳化工厂共同合作，研究、开发聚砜酰胺（芳砜纶）制品，于20世纪80年代先后进行连续一年多的实验室耐温试验和中间试验获得成功，并于1992年通过国家机械电子工业部主持的部级鉴定，从而有了我国自主知识产权的耐高温滤料。
20世纪90年代中期，上海凌桥环保设备厂和上海四氟塑料厂先后自主研制出聚四氟乙烯膜以及覆膜过滤材料。此举打破了戈尔公司一统天下的垄断局面，使覆膜滤料得以在我国迅速推广使用并满足超低排放的标准，标志着我国滤料进入世界先进水平行列。
1996年，德国BWF公司在无锡建立生产线，成为进入我国的第一个外资滤料企业，并首先推出防油防水针刺毡滤料。
1998年，营口玻璃纤维有限公司与抚顺工业用布厂合作，开发了“多功能玻璃纤维复合滤料”，并就该滤料及其制造方法获得专利，为我国袋式除尘滤料从单一纤维制品转为多种纤维复合制品树立了先例，并推出氟美斯（FMS）耐高温针刺毡系列产品。玻纤复合针刺毡的研制是在耐高温合成纤维由国外公司完全控制、价格居高不下、纤维数量受控条件下，扩大了高温滤料的应用规模，并降低了滤料成本。
20世纪90年代中期，东北大学根据纤维过滤理论与抚顺晶花产业用布厂研制开发及推广高密面层过滤材料。高密面层滤料是以超细纤维组成面层，粗纤维做底层，经特殊轧光工艺的梯度滤料。其过滤效率与覆膜滤料相近但阻力显著降低，耐用程度大大提高，是一种高效低阻节能型过滤材料。高密面层滤料的研发是我国在滤料研发领域赶上和超过世界先进水平的重要标志。
2004年，烟台氨纶股份有限公司（现烟台泰和新材料股份有限公司）生产出了国产芳纶纤维，彻底打破了国外垄断。几乎同期，上海凌桥、常州中澳等企业研发生产了PTFE纤维，滤料企业以国产芳纶、PTFE纤维为原料，研发生产了相应的国产滤料。
2006年，营口市洪源玻纤科技有限公司开发的玄武岩滤料实现国产化。
2007～2010年，东北大学、江苏瑞泰科技公司、南京三五二一特种装备厂在国家863项目支持下联合研发了具有自主知识产权的国产PPS纤维及国产PPS滤料，几乎同时期，中国纺织科学研究院和四川德阳特种新材料有限公司也研发出了国产化PPS纤维，使我国成为世界上制造和使用PPS滤料最多的国家。
2009年以来，安徽绩溪华林玻璃纤维有限公司先后研发出“聚四氟乙烯纤维与玻璃纤维混纺滤料”，“炭黑专用高性能过滤材料”“拒水防油高温玻璃纤维过滤材料”。
2009年，宝钢集团（公司）设计研究院与抚顺天宇滤材有限公司合作，将开发的超细面层梯度滤料用于宝钢电厂3#机组提效改造工程。第一批滤袋连续使用6年，粉尘排放浓度始终小于15mg/Nm3，除尘器阻力低于1000Pa，特别是机组多次出现爆管，大量水分冲入袋室造成糊袋，阻力急剧上升，但滤袋烘干后设备阻力又恢复正常，这是覆膜滤袋不可比拟的。电厂3#机组的成功案例，带动了通辽盛发热电有限责任公司、上海外高桥第三发电有限责任公司、湛江电力有限公司、湛江钢铁自备电厂等一批电厂推广应用。湛江钢铁自备电厂一期新建350kW机组2台套，其中1#机组于2015年初点火投运，经168小时运行考核，除尘器粉尘排放浓度为2mg/Nm3，设备阻力小于900Pa。
2010年，国内引进的德国Fleissner公司的水刺滤料生产线投入运行。
2010年，营口市洪源玻纤科技有限公司开发的高硅氧改性纤维覆膜滤料实现产业化。
2011年，长春高琦聚酰亚胺材料有限公司与中科院长春应用化学研究所、东北大学通力合作，研发出来的国产聚脂酰亚胺纤维（轶纶）及其滤料问世，并迅速推广应用。这是目前耐高温性能最好的合纤滤料。
在21世纪的第二个十年中，火电行业率先提出并在全行业实现超低排放标准，涉及的污染物有颗粒物、SOx、NOx。现在这一超低排放的浪潮已波及非电行业，而且要求多种污染物协同控制。这一形势要求滤料更加高效、精细，而且对PM2.5超细烟尘也有足够高的捕集效率。我国袋式除尘行业交出了令人满意的答卷，推出多种高性能的滤料产品：
1）用于垃圾焚烧烟气并实现滤袋长寿命的国产PTFE纤维及滤料；
2）用于燃煤电厂复杂工况的PPS/PTFE复合滤料；
3）治理高温碱性烟尘的宝德纶纤维及滤料；
4）耐高温、耐氧化、耐腐蚀的改性PPS纤维及滤料；
5）用于PM2.5超细烟尘并满足超低排放标准的海岛纤维及滤料，对2.5μm粒子的计数效率可达90%～95%；
6）熔喷纤维表层滤料；
7）水刺加固毡滤料；
8）脱硝除尘一体化滤料。
在最近的十多年中，金属滤料越来越多地登上烟尘超低排放的舞台。其中较早出现的是金属纤维滤料，金属纤维可选材质有316L、310S、铁铬铝合金和哈氏合金等，采用集束拉拔工艺制成，纤维规格2～40μm。金属纤维滤料是将直径为微米级的金属纤维经剪切、无纺铺制、叠配及高温烧结而制成的。金属纤维烧结毡是采用微米级金属纤维经高温烧结而成的薄型滤板，由2～3层不同规格纤维层构成，迎尘面为超细纤维形成的微孔网，具有优良的过滤和清灰性能。金属纤维滤袋是以金属纤维烧结毡平板为滤料，经卷压、焊接、表面精加工而成，基本直径为ϕ130和ϕ160，最大长度为7.5m。另一种是金属烧结滤筒，它是将高纯度的电解Fe粉和高纯度的雾化Al粉混合，模压成型，并在真空炉中烧结而成。金属滤料通常加工成滤筒形式应用于超高温烟气。
福建龙净环保股份有限公司研发超高温、高效低阻、长寿命合金纤维滤袋，承接中铝山西新材料5#-1750t/d氧化铝焙烧炉电改电袋超低排放项目，投运后实测排放浓度为2.06mg/Nm3，设备阻力低于500Pa。至今已在多种超高温工业窑炉推广应用50多台（套），效益良好。另外，尘硝一体化滤袋也已产业化。该产品是在除尘滤袋上增加有催化剂的内层，用以分解氮氧化物，实现尘硝一体化治理。催化剂负载工艺有浸渍、喷涂、催化纤维原位负载等多种方式。尘硝一体化滤袋产品的基本型式有：
1）浙江鸿盛新材料科技集团股份有限公司催化滤袋，以覆膜高硅氧特种滤袋为载体，在内侧负载由中科院过程工程研究所研发的新型SCR中低温Mn系催化剂，适宜的脱硝反应温度为180～260℃。
2）福州大学尘硝一体化滤袋，在低阻型覆膜滤袋内嵌入大通量催化脱硝内层，制成尘硝一体化双层滤袋。
以陶瓷纤维为主体的尘硝一体化复合滤筒也迅速发展起来，其中一种名为“陶瓷纤维滤管”，是浙江致远环境科技股份有限公司引进德国Clear Edge高温陶瓷纤维滤管技术，并与清华大学合作研发定向控制汽液协同涂覆工艺技术，提高催化剂的分散均布性及附着力，并根据烟气中废气成分选择相应的催化剂配方，实现颗粒物和多种废气一体化协同治理。其陶瓷纤维滤管的基本规格为ϕ150×3000mm，现有三种功能各异的产品。另外，福建龙净环保股份有限公司于2018年1月与美国FGC集团合资成立福建龙净科瑞环保有限公司，专门从事陶瓷纤维滤筒的研发和生产，承接尘硫硝一体化治理项目。定型滤筒规格为ϕ150×3000mm。采用钒钛系催化剂喷涂负载工艺，针对具体工程可派生多种规格产品。在生物质发电、垃圾焚烧、冶金、水泥、玻璃行业，尘硫硝一体化治理项目获得广泛应用。
为适应袋式除尘器大型化对减少占地面积的要求，华滤环保设备有限公司对传统的滤筒进行了全方位的革新，推出了优氪迅®折叠滤筒，其优点：优先选用超细面层梯度结构精细滤料；将放大倍数控制为3.0～4.5倍，适应工业烟气净化的特点；根据粉尘特性合理选择折幅、折角，并采用全自动折叠成型工艺；开发热熔绑带定隔专用模具，实现折间距控制公差为±0.3mm；开发多孔薄板螺旋无焊接高强低阻轻型骨架及专用自动生产线；改进袋口密封件，密封良好，拆装方便；配套圆形高强力无缝多孔骨架，由自动卷绕焊接生产线一步成型制成。优氪迅®折叠滤筒已大批量用于宝武集团宝钢股份、马钢股份等企业的烟尘超低排放改造项目，效益良好。
除上述内容外，还有塑烧板滤料、陶瓷多孔过滤材料等高效过滤材料，以其各自的优点，在不同的烟尘条件下为我国袋式除尘和大气环境的改善做出贡献。
目前，我国滤料生产进入盛期，主要滤料产品有：
1）针刺毡：由基布和上、下面层纤维组成，通过针刺加工成1～2mm厚的毡料，再经多道后整理工序，形成低阻、高效、清灰性能好的滤料。
2）高密面层针刺毡（水刺毡）：以针刺毡（水刺毡）为基础，在其迎尘表面附加一层用超细纤维做成的致密层，形成具有表面过滤功能的滤料，其过滤性能与覆膜滤料相当，阻力和耐用性能优于覆膜滤料和常规针刺毡。
3）覆膜滤料：将PTFE薄膜附着在滤料迎尘表面，利用其孔径微小、表面光滑的优点，大幅提升滤料的清灰性能以及对粉尘的过滤效率（特别是对PM2.5的捕集效率）。
4）水刺毡：使用直径0.1～0.2mm的高压“水针”替代钢针加工滤料，可避免钢针上下穿刺加工过程中，在滤料中留下针孔，从而大幅降低PM2.5的逃逸。
5）海岛纤维滤料：海岛纤维是应用双组分包裹方式经特殊纺丝工艺制造的直径小于1μm的纤维，以其加工成毡并经表面处理后制成的滤料，对2.5μm粒子的计数效率可达90%～95%，可高效控制微细粉尘。
今后一段时期内，袋式除尘滤料将往以下方向发展：
1）基于碳捕集的超净低阻高效滤料：伴随着“双碳”政策的实施，烟气经袋式除尘过滤后将颗粒物浓度控制在1mg/Nm3以下，可直接进行碳捕集、低阻节能的超净滤料将成为未来滤料研发的新目标。基于熔喷纤维、纳米纤维、海岛纤维表层的超精细滤料，以及易清灰的功能性乳液浸渍处理、永久极化后处理、超精密覆膜等先进工艺，将为新滤料的开发提供技术支撑。
2）用于复杂烟气环境的多样性滤料：针对中国庞大的工业门类与巨大的应用场景，各种新应用层出不穷，所需的特种滤料种类繁多。例如，针对焦化或脱硝前等场景应用的300～400℃耐高温滤料、针对难控制的氨逃逸问题应用的耐碱或耐酸碱交替的滤料、针对袋式除尘大湿度禁区的超超疏水滤料、针对燃爆场所超细粉体收集的消静电覆膜滤料等，这些滤料差别显著、批量小、利润高，将成为袋式除尘滤料追逐的热点。
3）功能性滤料：针对烟气复杂污染物联合去除的需求，在滤料上负载低温催化剂而形成的“除尘+脱硝”“除尘+脱二噁英”等技术被研发出来并正在得到扩大应用。浙江鸿盛新材料科技集团股份有限公司和中科院过程工程研究所联合研发的新型催化脱硝除尘功能滤袋取得了技术突破，在水泥行业烟气净化项目中获得应用，其以滤袋为载体负载中低温脱硝催化剂，实现了除尘+脱硝耦合烟气治理。现场应用显示，滤袋在运行温度180～220℃时，脱硝率可达92.6%～93.2%；运行温度220～260℃时，脱硝率达95.1%～97.4%。可实现NOx排放浓度50～100mg/Nm3，颗粒物排放浓度小于5mg/Nm3。
4）废旧滤袋再生与回收：我国每年消耗6000多万条滤袋，相当于2亿m2滤料，10万多吨纤维，不仅产生大量的二次污染，对滤料行业来说更是巨大的浪费，如今废旧滤袋处理已成为袋式除尘行业的瓶颈。东北大学经过十余年的潜心研究，开发了针对废旧PPS滤袋、PPS+PTFE复合滤袋、芳纶滤袋的回收利用技术，这项创新性的技术攻克了困扰滤料行业多年的废旧滤袋难回收这一重大课题。江苏奥凯环保科技有限公司针对筑路行业中沥清烟尘及其他行业在役滤袋易出现的高阻力问题，研发了滤袋清洗技术，实现了高阻力滤袋的再生。但是滤袋再生与回收作为一个特殊行业，在滤袋回收操作、运输、经营等过程需要特殊关注，政府应出台政策给予引导和扶持。
5）面积扩大的异形滤袋（褶皱滤袋、滤筒）：值得一提的是，随着我国重污染行业产能迅猛增长，烟气量急速增加，但留给除尘设备的占地面积无法随之而扩大，而且对排放浓度的要求是更加苛刻的10mg/Nm3甚至是5mg/Nm3，利用有限的空间及最少的工程量、最短的工期实现超低排放升级改造，是目前业内最现实和迫切的需求，以褶皱滤袋或滤筒来替代常规圆袋成为解决途径之一。广州华滤环保公司研发的超低排放滤筒，采用低克重针刺毡或纺粘滤纸，将其加工成外径不变、圆周30～50褶、长度2～3m、自带内支撑的滤筒，过滤面积可扩大2～3倍；其在大折距易清灰的滤筒结构设计、滤筒技术性能、滤筒自动化折叠工艺、滤筒等距热熔绑带技术、滤筒无毛刺无焊痕螺旋一体式骨架等方面取得了创新突破，在钢铁行业实现大规模应用，可以将粉尘排放浓度长期稳定控制在10mg/Nm3以内。抚顺天宇滤材有限公司、苏州恒清环保科技有限公司研发的褶皱波形滤袋，在外径不变条件下，通过自动缝合技术加工成圆周8～10个褶、长度6～7m的滤袋，使用星形特殊滤袋框架，过滤面积可扩大1～2倍，在氧化铝、燃煤电厂等行业实现了褶皱滤袋的大量应用。