棉花加工除塵設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

秦建鋒 向天明 賈 勉

〔1鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州 450004〕

〔2河南輕工職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 450052〕

目前機(jī)采棉技術(shù)在新疆棉區(qū)已得到較為廣泛的應(yīng)用，受機(jī)采棉的高含雜率和各加工環(huán)節(jié)之間塵雜排放的氣力輸送方式的影響，棉花加工過程中形成了大量的高濃度含塵空氣。棉花加工粉塵包括無(wú)極性粉塵及夾雜物和纖維性有機(jī)物粉塵，并且粉塵的粒徑分布較大，各粒徑的粉塵濃度較大。另外，粉塵的排出量隨籽棉品級(jí)、含雜率、回潮率的高低變動(dòng)。目前軋花廠普遍采用一級(jí)成組的旋風(fēng)除塵器除塵方式，無(wú)法滿足GB/T 18353-2008《棉花加工企業(yè)基本技術(shù)條件》中棉花加工企業(yè)作業(yè)場(chǎng)所空氣粉塵濃度不大于10 mg/m3，加工企業(yè)排向大氣的粉塵濃度最高不超過120 mg/m3的規(guī)定。另外，少部分除塵系統(tǒng)是借鑒紡織除塵研制的兩級(jí)除塵機(jī)組，旋風(fēng)除塵器、塵籠過濾器或圓盤預(yù)濾器作為一級(jí)除塵，多轉(zhuǎn)籠除塵器、多層圓籠除塵器或蜂窩式除塵器作為二級(jí)除塵，雖然除塵效果有所改善，但是這些除塵器存在穩(wěn)定性差、除塵效率不穩(wěn)定和設(shè)備維護(hù)困難等問題。為此，筆者介紹了幾種類型的除塵設(shè)備，并對(duì)棉花加工除塵設(shè)備的作用、工作原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)進(jìn)行了比較，探討了今后除塵設(shè)備研究的發(fā)展趨勢(shì)。

一、棉花加工除塵設(shè)備的類型和現(xiàn)狀

棉花加工除塵設(shè)備主要除塵方式包括旋風(fēng)除塵和過濾除塵；根據(jù)除塵設(shè)備的組合數(shù)不同，可以分為一級(jí)除塵和二級(jí)除塵。常用的一級(jí)除塵設(shè)備和二級(jí)除塵設(shè)備如表1所示。

表1 棉花加工除塵的設(shè)備與分類

（一）一級(jí)除塵設(shè)備

1.旋風(fēng)除塵器。

旋風(fēng)除塵器主要由筒體、錐體、進(jìn)氣管、排氣管和排灰口組成，如圖1 所示。旋風(fēng)除塵器可單獨(dú)作為一級(jí)除塵使用，也可以作為二級(jí)除塵的預(yù)處理設(shè)備。旋風(fēng)除塵器憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全、易于維護(hù)等優(yōu)良特性在棉花加工行業(yè)除塵領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。但旋風(fēng)除塵器針對(duì)纖維性粉塵的除塵效率較低，并且其壓力損失較大，對(duì)產(chǎn)量的適應(yīng)性較差。

目前，棉花加工廠的旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)差異較大，沒有適用于棉花加工中不同環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸參數(shù)，這也是旋風(fēng)除塵器除塵效率較差的原因之一。

圖1 旋風(fēng)除塵器示意圖

2.圓盤過濾器。

圓盤過濾器主要由導(dǎo)風(fēng)管、集風(fēng)斗、前艙、濾網(wǎng)及吸嘴等組成，如圖2所示，濾網(wǎng)轉(zhuǎn)盤上濾料通常為80 目/英寸的不銹鋼絲濾網(wǎng)。圓盤過濾器的主要工作過程是通過濾網(wǎng)將較大的塵雜過濾并吸附在網(wǎng)面上，通過吸嘴將其吸走。

圓盤過濾器通常作為兩級(jí)除塵系統(tǒng)的第一級(jí)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理風(fēng)量大、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)粒徑較大的塵雜有較好的除塵效果。在棉花加工除塵中，通過圓盤過濾器可以實(shí)現(xiàn)含塵空氣中部分棉纖維的回收。圓盤過濾器不適宜于細(xì)小粉塵，因其工作面較大，受加工制造的水平和含雜濃度的影響，濾網(wǎng)比較容易磨損。

圖2 圓盤過濾器示意圖

3.塵籠過濾器。

塵籠過濾器主要由塵籠、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及固定刷條或吸嘴組成，塵籠的外表面包覆的是80 目的鋼絲網(wǎng)，如圖3 所示。塵籠過濾器有立式和臥式兩種形式。含塵空氣進(jìn)入除塵室后，吹向塵籠網(wǎng)面，塵雜被網(wǎng)面阻擋，而空氣通過網(wǎng)眼進(jìn)入塵籠的中間從頂部排出。被阻擋在塵籠表面的塵雜隨塵籠轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過固定的毛刷條或吸嘴時(shí)，則被刷落或吸走。

塵籠過濾器是一種比較簡(jiǎn)單的除塵設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理風(fēng)量大、造價(jià)低廉、阻力小、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。但僅適于處理較長(zhǎng)的棉纖維和較大的塵雜，細(xì)小纖維性塵粒仍能透過網(wǎng)眼排出，為此適宜做初級(jí)濾塵。

圖3 塵籠過濾器示意圖

（二）二級(jí)除塵設(shè)備

1.多轉(zhuǎn)籠除塵器。

多轉(zhuǎn)籠除塵器主要包括集塵風(fēng)機(jī)、集塵器、振動(dòng)清灰器、螺旋輸送機(jī)、轉(zhuǎn)籠及吸嘴，其結(jié)構(gòu)如圖4 所示。多轉(zhuǎn)籠除塵器是在塵籠過濾器的基礎(chǔ)上研制出來(lái)的，增加了塵籠個(gè)數(shù)、集塵器及振動(dòng)清灰器，塵籠表面包覆的濾料更換為長(zhǎng)毛絨濾料。

多轉(zhuǎn)籠除塵器具有能夠處理夾雜較大的粉塵，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、占地面積小、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻力小、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。多轉(zhuǎn)籠除塵器處理風(fēng)量比多層圓籠除塵器及蜂窩式除塵器的過濾面積小，處理風(fēng)量低。

圖4 多轉(zhuǎn)籠式除塵器示意圖

2.多層圓籠除塵器。

多層圓籠除塵器主要包括集塵風(fēng)機(jī)、集塵器、粉塵壓實(shí)器、套筒式塵籠組、往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)及吸嘴，其結(jié)構(gòu)如圖5 所示。多層圓籠式除塵器通常作為兩級(jí)除塵系統(tǒng)的第二級(jí)，通過成等差數(shù)列排列的同軸內(nèi)吸式塵籠套裝組成的套筒式塵籠組對(duì)含塵空氣進(jìn)行過濾除塵，多層圓籠除塵器的濾料一般采用針織長(zhǎng)毛絨。

多層圓籠式除塵器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、占地面積少、維護(hù)保養(yǎng)工作量小的優(yōu)點(diǎn)。但多層圓籠式除塵器不適宜于夾帶雜質(zhì)較大的粉塵，這些雜質(zhì)會(huì)沉降堆積在各層圓籠下無(wú)法排出，使設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，多層圓籠式除塵器更換濾料麻煩。

圖5 多層圓籠式除塵器示意圖

3.蜂窩式除塵器。

蜂窩式除塵器主要包括集塵風(fēng)機(jī)、布袋集塵器、粉塵壓實(shí)器、吸臂、小吸嘴及小塵籠，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。蜂窩式除塵器是由多個(gè)圓筒形小塵籠組成，含塵空氣通過小塵籠時(shí)被阻留在塵籠表面，通過小吸嘴清除塵籠中的粉塵，以保持濾塵器正常工作。

蜂窩式除塵器與多層圓籠式除塵器具有相似的特點(diǎn)。二者的不同之處在于，蜂窩式除塵器的吸嘴傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比多層圓籠除塵器復(fù)雜，多了吸嘴臂的橫向移位，對(duì)移位精度要求較高，同時(shí)，每個(gè)吸嘴還要單獨(dú)旋轉(zhuǎn)。而多層圓籠除塵器的吸嘴沒有自轉(zhuǎn)，而是由吸嘴臂帶動(dòng)圍繞各自圓籠上濾料表面做圓周運(yùn)動(dòng)。蜂窩式除塵器故障率高，但蜂窩式除塵器更換濾料比多層圓籠式除塵器方便。

圖6 蜂窩式除塵器示意圖

二、棉花加工除塵存在的問題

由于棉花加工過程中不同加工環(huán)節(jié)的粉塵特性不同，因此，針對(duì)不同的加工環(huán)節(jié)應(yīng)采用不同的除塵方式。而目前缺乏針對(duì)各環(huán)節(jié)粉塵特性的研究，所有加工環(huán)節(jié)均采用相同的除塵方式，這樣就造成了除塵系統(tǒng)在不同加工環(huán)節(jié)除塵效果差異性較為明顯。

棉花加工的排塵非單一粉塵，種類較多且濃度較高。目前所采用的除塵方式比較單一，除塵級(jí)數(shù)一般最多為兩級(jí)除塵。對(duì)不同種類的粉塵，缺乏有針對(duì)性的除塵，對(duì)不同特性的粉塵采用一種除塵方式，造成除塵效率偏低，除塵穩(wěn)定性較差。

目前棉花加工除塵設(shè)備加工制造水平較低，易損件的工作壽命較短，大大影響了棉花加工生產(chǎn)效率。易損件的更換難度較大，很難短時(shí)間內(nèi)完成更換。

設(shè)備自動(dòng)化程度較低，除塵系統(tǒng)出現(xiàn)問題難以發(fā)現(xiàn)，往往導(dǎo)致堵車等嚴(yán)重后果。

三、棉花加工除塵發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)目前除塵設(shè)備的特點(diǎn)，今后棉花加工除塵設(shè)備將向著提高除塵效率、穩(wěn)定性和提高棉花加工除塵自動(dòng)化的趨勢(shì)方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.棉花加工粉塵特性的研究是棉花除塵設(shè)備研究的基礎(chǔ)。為此，必須深入研究不同加工環(huán)節(jié)的粉塵特性，根據(jù)不同粉塵的特性，有針對(duì)性地選用最適宜的除塵方式。

2.上述除塵器各有優(yōu)缺點(diǎn)，如果把兩種甚至多種除塵方式結(jié)合使用，根據(jù)不同加工環(huán)節(jié)的粉塵特性采用不同的組合方式，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到高效除塵的目的。

3.棉花加工除塵設(shè)備向著除塵效率高、工作穩(wěn)定和故障率低的方向發(fā)展。

4.棉花加工除塵設(shè)備朝著自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。由于棉花加工粉塵的含量受環(huán)境濕度、產(chǎn)量等多種因素的影響，并且過高粉塵對(duì)車間工人身體的損害較大，因此，需要開發(fā)棉花加工除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)，將除塵技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合，提高檢測(cè)和控制水平，有效地進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，降低粉塵對(duì)工人身體的損害和對(duì)環(huán)境的污染。

四、結(jié)語(yǔ)

棉花加工除塵是棉花加工中重要的環(huán)節(jié)。雖然近年來(lái)我國(guó)棉花加工除塵設(shè)備取得了一定的發(fā)展，但由于棉花加工大風(fēng)量、高粉塵的特點(diǎn)，因此，除塵設(shè)備的研究還不夠成熟，技術(shù)含量較低。在今后的棉花加工除塵設(shè)備研制時(shí)，應(yīng)注重不同加工環(huán)節(jié)粉塵特性研究，根據(jù)粉塵特性采用多種除塵方式相組合的設(shè)計(jì)思路，并注重提高除塵設(shè)備的加工制造及自動(dòng)化控制水平，向著高效率、智能化的方向發(fā)展。