棉花加工除塵設備的現狀與發展趨勢

秦建鋒 向天明 賈 勉

〔1鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州 450004〕

〔2河南輕工職業學院，河南鄭州 450052〕

目前機采棉技術在新疆棉區已得到較為廣泛的應用，受機采棉的高含雜率和各加工環節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極性粉塵及夾雜物和纖維性有機物粉塵，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、含雜率、回潮率的高低變動。目前軋花廠普遍采用一級成組的旋風除塵器除塵方式，無法滿足GB/T 18353-2008《棉花加工企業基本技術條件》中棉花加工企業作業場所空氣粉塵濃度不大于10 mg/m3，加工企業排向大氣的粉塵濃度最高不超過120 mg/m3的規定。另外，少部分除塵系統是借鑒紡織除塵研制的兩級除塵機組，旋風除塵器、塵籠過濾器或圓盤預濾器作為一級除塵，多轉籠除塵器、多層圓籠除塵器或蜂窩式除塵器作為二級除塵，雖然除塵效果有所改善，但是這些除塵器存在穩定性差、除塵效率不穩定和設備維護困難等問題。為此，筆者介紹了幾種類型的除塵設備，并對棉花加工除塵設備的作用、工作原理、結構、特點進行了比較，探討了今后除塵設備研究的發展趨勢。

一、棉花加工除塵設備的類型和現狀

棉花加工除塵設備主要除塵方式包括旋風除塵和過濾除塵；根據除塵設備的組合數不同，可以分為一級除塵和二級除塵。常用的一級除塵設備和二級除塵設備如表1所示。

表1 棉花加工除塵的設備與分類

（一）一級除塵設備

1.旋風除塵器。

旋風除塵器主要由筒體、錐體、進氣管、排氣管和排灰口組成，如圖1 所示。旋風除塵器可單獨作為一級除塵使用，也可以作為二級除塵的預處理設備。旋風除塵器憑借其結構簡單、安全、易于維護等優良特性在棉花加工行業除塵領域應用較為廣泛。但旋風除塵器針對纖維性粉塵的除塵效率較低，并且其壓力損失較大，對產量的適應性較差。

目前，棉花加工廠的旋風除塵器結構尺寸參數差異較大，沒有適用于棉花加工中不同環節的標準尺寸參數，這也是旋風除塵器除塵效率較差的原因之一。

圖1 旋風除塵器示意圖

2.圓盤過濾器。

圓盤過濾器主要由導風管、集風斗、前艙、濾網及吸嘴等組成，如圖2所示，濾網轉盤上濾料通常為80 目/英寸的不銹鋼絲濾網。圓盤過濾器的主要工作過程是通過濾網將較大的塵雜過濾并吸附在網面上，通過吸嘴將其吸走。

圓盤過濾器通常作為兩級除塵系統的第一級，具有結構簡單、處理風量大、占地面積小的優點，對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現含塵空氣中部分棉纖維的回收。圓盤過濾器不適宜于細小粉塵，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、傳動機構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，如圖3 所示。塵籠過濾器有立式和臥式兩種形式。含塵空氣進入除塵室后，吹向塵籠網面，塵雜被網面阻擋，而空氣通過網眼進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動，經過固定的毛刷條或吸嘴時，則被刷落或吸走。

塵籠過濾器是一種比較簡單的除塵設備，具有結構簡單、處理風量大、造價低廉、阻力小、占地面積小等優點。但僅適于處理較長的棉纖維和較大的塵雜，細小纖維性塵粒仍能透過網眼排出，為此適宜做初級濾塵。

圖3 塵籠過濾器示意圖

（二）二級除塵設備

1.多轉籠除塵器。

多轉籠除塵器主要包括集塵風機、集塵器、振動清灰器、螺旋輸送機、轉籠及吸嘴，其結構如圖4 所示。多轉籠除塵器是在塵籠過濾器的基礎上研制出來的，增加了塵籠個數、集塵器及振動清灰器，塵籠表面包覆的濾料更換為長毛絨濾料。

多轉籠除塵器具有能夠處理夾雜較大的粉塵，結構緊湊、安裝方便、占地面積小、傳動結構簡單、阻力小、能耗低的優點。多轉籠除塵器處理風量比多層圓籠除塵器及蜂窩式除塵器的過濾面積小，處理風量低。

圖4 多轉籠式除塵器示意圖

2.多層圓籠除塵器。

多層圓籠除塵器主要包括集塵風機、集塵器、粉塵壓實器、套筒式塵籠組、往復移動機構及吸嘴，其結構如圖5 所示。多層圓籠式除塵器通常作為兩級除塵系統的第二級，通過成等差數列排列的同軸內吸式塵籠套裝組成的套筒式塵籠組對含塵空氣進行過濾除塵，多層圓籠除塵器的濾料一般采用針織長毛絨。

多層圓籠式除塵器具有結構簡單、體積小、占地面積少、維護保養工作量小的優點。但多層圓籠式除塵器不適宜于夾帶雜質較大的粉塵，這些雜質會沉降堆積在各層圓籠下無法排出，使設備不能正常運轉。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機、布袋集塵器、粉塵壓實器、吸臂、小吸嘴及小塵籠，其結構如圖6所示。蜂窩式除塵器是由多個圓筒形小塵籠組成，含塵空氣通過小塵籠時被阻留在塵籠表面，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。二者的不同之處在于，蜂窩式除塵器的吸嘴傳動機構比多層圓籠除塵器復雜，多了吸嘴臂的橫向移位，對移位精度要求較高，同時，每個吸嘴還要單獨旋轉。而多層圓籠除塵器的吸嘴沒有自轉，而是由吸嘴臂帶動圍繞各自圓籠上濾料表面做圓周運動。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節的粉塵特性不同，因此，針對不同的加工環節應采用不同的除塵方式。而目前缺乏針對各環節粉塵特性的研究，所有加工環節均采用相同的除塵方式，這樣就造成了除塵系統在不同加工環節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，除塵級數一般最多為兩級除塵。對不同種類的粉塵，缺乏有針對性的除塵，對不同特性的粉塵采用一種除塵方式，造成除塵效率偏低，除塵穩定性較差。

目前棉花加工除塵設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效率。易損件的更換難度較大，很難短時間內完成更換。

設備自動化程度較低，除塵系統出現問題難以發現，往往導致堵車等嚴重后果。

三、棉花加工除塵發展趨勢

根據目前除塵設備的特點，今后棉花加工除塵設備將向著提高除塵效率、穩定性和提高棉花加工除塵自動化的趨勢方向發展，具體表現在以下幾個方面。

1.棉花加工粉塵特性的研究是棉花除塵設備研究的基礎。為此，必須深入研究不同加工環節的粉塵特性，根據不同粉塵的特性，有針對性地選用最適宜的除塵方式。

2.上述除塵器各有優缺點，如果把兩種甚至多種除塵方式結合使用，根據不同加工環節的粉塵特性采用不同的組合方式，進行優勢互補，達到高效除塵的目的。

3.棉花加工除塵設備向著除塵效率高、工作穩定和故障率低的方向發展。

4.棉花加工除塵設備朝著自動化、智能化的方向發展。由于棉花加工粉塵的含量受環境濕度、產量等多種因素的影響，并且過高粉塵對車間工人身體的損害較大，因此，需要開發棉花加工除塵自動控制系統，將除塵技術與控制技術相結合，提高檢測和控制水平，有效地進行動態預測，降低粉塵對工人身體的損害和對環境的污染。

四、結語

棉花加工除塵是棉花加工中重要的環節。雖然近年來我國棉花加工除塵設備取得了一定的發展，但由于棉花加工大風量、高粉塵的特點，因此，除塵設備的研究還不夠成熟，技術含量較低。在今后的棉花加工除塵設備研制時，應注重不同加工環節粉塵特性研究，根據粉塵特性采用多種除塵方式相組合的設計思路，并注重提高除塵設備的加工制造及自動化控制水平，向著高效率、智能化的方向發展。