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针对目前天然气净化中，所用气固分离过滤器滤芯价格高、更换频繁、安装复杂等问题，开发了一种新型复合结构的滤芯，外层采用玻璃纤维，内层采用金属纤维，将深层过滤和表面过滤机理相结合。利用光学粒子计数器OPC，实验研究了表观速度和粉尘负荷等参数对出口质量浓度、出口中位粒径、过滤效率和压降等过滤性能的影响规律。通过大量内外层不同组合的复合滤芯性能对比实验，研究内外层纤维的匹配关系对过滤性能的影响规律。研究表明复合滤芯在较低的过滤速度内，压降符合达西定律，出口质量浓度在0.01mg/m<3>内，出口中位粒径在2.0μm以下，分离效率可达99.9％，性能优于现场用滤芯。设计了一套复合滤芯应用在天然气压气站的过滤器中，实际检验其性能。复合滤芯的实验研究，能够为降低天然气净化工业的运行成本、保证过滤精度、延长滤芯的使用周期提供技术支持。