棉花加工除尘技术研究和应用

■ 谷国富

〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕

棉花加工除尘技术研究和应用

■ 谷国富

〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕

棉花加工中会产生大量含尘空气，这些含尘空气需要经过除尘净化，以达到国家排放标准要求。因为轧花厂一般地处较偏僻区域，附近居民少，所以，多数轧花厂对除尘工作不是很重视，政府监管机构对于没有达到排放标准的轧花厂也听之任之。随着环保意识的提高和对工人健康的重视，轧花厂的除尘问题也越来越受到重视。本文阐述了棉花加工除尘技术的发展过程，分析了几种有代表性除尘设备的优劣，并提出棉花加工除尘技术的发展方向。

一、传统的除尘器

轧花厂传统的除尘器是沙克龙和滤袋，有使用其中一种的一级除尘，也有使用沙克龙加滤袋或沙克龙加沙克龙的二级除尘。这是目前棉花加工使用最多的除尘型式。

（一）沙克龙除尘器

沙克龙除尘器结构简单，没有传动、故障率低，维护工作少、造价低、安装方便，安装在室外，防火，耐用，深受用户欢迎。尤其是风运籽棉空气中，碎棉叶、碎棉秆、粉尘性杂质及较大颗粒砂杂类杂质多，更适合沙克龙除尘。其缺点是阻力大，对纤维性杂质除尘效果不好，对处理风量、进口风速、几何尺寸参数配置要求严格，配置不正确时对除尘效果影响很大，使得多数轧花厂除尘效果不理想。

（二）滤袋

滤袋也具备沙克龙除尘器的优点且阻力小，对粉尘和纤维性杂质除尘效果好。对处理风量、进口风速、几何尺寸参数的配置较沙克龙宽松，属于强制过滤，除尘效果好于沙克龙。使用滤袋的多数轧花厂除尘效果都比较理想。缺点是维护工作量稍大，造价高，不防火。滤袋材质是锦纶布滤料，表面较光滑，靠风力抖动滤袋使粉尘性杂质脱离滤袋，不是强制清灰，清灰效果不可靠，滤袋单位面积处理风量少。如果加大单位面积处理风量，过滤风速过大就会影响清灰效果，所以需要的滤袋数量较多，造成滤袋尘房体积大，造价高。由于滤袋频繁抖动易破，而滤袋尘房环境差，不方便更换滤袋，因此，工人们更喜欢加工结束后一并更换，破损滤袋带病工作现象非常普遍，使除尘效果打了折扣。

（三）传统除尘器的优缺点

为了充分发挥沙克龙的优点，提高其除尘效果，有用二级沙克龙除尘的，效果好于单级沙克龙，但阻力更大，造价也更高。

为了做到既不过多增加阻力，又能保证除尘效果，使用一级是沙克龙、二级是滤袋组合除尘的轧花厂，除尘效果和阻力都好于二级沙克龙。但因占地面积大，造价高，只有少数轧花厂在用。

尽管沙克龙及滤袋缺点明显，但是因为目前还没有更可靠、更方便、故障率更低、成本适当的新型除尘器可以替代，多数轧花厂都还在使用这两种除尘器。

二、新型的除尘器

针对沙克龙及滤袋除尘存在的缺陷，郑州棉麻工程技术设计研究所对轧花厂除尘器的研究一直没有间断，以下几种除尘器是多年来研究成果的代表。

（一）预分离机

图1 预分离机示意图

20世纪80年代初，郑州棉麻工程技术设计研究所研制出了预分离机。预分离机虽然组合了沙克龙和滤袋的优点，但是又产生了新的不足，致使这种除尘机没有被广泛使用。

上部结构与沙克龙除尘器相同，中部是锦纶布滤料。下部结构也与沙克龙除尘器近似，只是排杂口是长方形。含尘空气切向进入预分离机，透过滤料排出预分离机，纤维性杂质被滤料阻隔，并被切向风冲刷到下部长方形出口处，被出口的长方形直边碰撞阻挡后，落入绞龙排出回收（或落入布袋直接收集）。滤料的作用是阻挡纤维性杂质，粉尘性杂质随空气透过滤料排出机外，需要后续除尘手段配合才能起到除尘作用。当用于轧花、皮棉清理工艺除尘时，滤料是60目锦纶网，回收的纤维相当于不孕籽棉。当用于不孕籽回收、剥绒工艺除尘时，滤料是80目锦纶网，回收的纤维相当于三道绒。滤料处理风量是2 600 m3/m2～2 800 m3/m2。为避免体积过大以保证稳定的进口风速，一般一台风机配置一台预分离机。

优点：把有价值的纤维与粉尘分离并回收纤维，结构简单、没有传动、故障率低、造价低、阻力小、更换滤料方便。

缺点：本身不起除尘作用，需要与其它除尘手段组合才能使除尘效果达到要求。单位体积内滤料面积小，需要放置在室内，不防火。对处理风量、进口风速、几何尺寸参数配置要求严格，配置不正确时除尘效果会大打折扣。

由于风运籽棉空气中纤维性杂质少，碎棉叶、碎棉秆、较大颗粒砂杂类杂质多，容易损伤滤料，因此不用预分离机除尘，仍用沙克龙。

（二）“预分离机＋降尘室”组合除尘

图2 预分离机＋降尘室组合示意图

从预分离机排出的含尘空气中的粉尘性杂质在降尘室自然降落，沉积到下部绞龙排到室外，干净空气经过降尘室内的净空气出口排到大气。

因为降尘室不是强制过滤，是靠粉尘的自然沉降达到除尘目的，所以除尘效果不稳定，可靠性不高。降尘室空间越大，除尘效果就越好；反之，除尘效果就会很差。正常时的排放浓度可以达到20 mg/m3，虽然低于国家标准（100 mg/m3），但排放浓度还是属于较高级别。

为了减少投资，轧花厂都希望把降尘室建得小一些，并且随着轧花工艺的不断完善，产能的不断增加，除尘风量也在加大。而轧花厂不愿意按要求扩大原有降尘室或建造更大的降尘室，导致这种除尘形式已逐渐淡出轧花厂了。

（三）“预分离机＋滤袋”组合除尘

为了发挥预分离机的优点，克服降尘室的缺点，提高除尘可靠性，在降尘室内安装滤袋，形成“预分离机＋滤袋”组合除尘。

图3 预分离机＋滤袋组合示意图

除具有预分离机的优点外，滤袋是强制除尘，阻力小。虽然提高了除尘的可靠性，效果好于降尘室，但是仍然沿袭了滤袋除尘的缺点。

（四）单转笼除尘器

图4 单转笼除尘器示意图

单转笼除尘器是二级除尘。一级是不锈钢丝网圆盘，过滤较长纤维性杂质，杂质由旋转的条缝吸嘴清灰并排出机外。二级是转动的转笼，滤料有不锈钢丝网和长毛绒两种，过滤极短纤维性杂质及粉尘性杂质，杂质由点式往复吸嘴清灰并排出机外。

二级滤料是不锈钢丝网时，随着表面极短纤维性杂质厚度的累加，形成的过滤层也更有除尘效果，除尘效果是从一般到好的过程。当二级滤料为长毛绒时，除尘效果稳定，并且好于不锈钢丝网。

单转笼除尘器在纺织行业使用较多，主要用于含尘浓度较低的车间回风除尘，单机处理风量在40 000 m3/h以内。轧花厂空气含尘浓度高于纺织厂，当二级滤料是不锈钢网丝时，除尘效果不好；当二级滤料是长毛绒时，除尘效果好。

因为单转笼除尘器单位体积内的过滤面积小，加之轧花厂要求单机处理风量大（60 000 m3/h以上）使得该设备体积大、成本高，且往复吸嘴传动机构设置在机内底部易受沉降灰尘阻滞，故障率高，所以没有被广泛使用。

优点：杂质分类清除，一级以回收有价值纤维为主，二级除尘阻力小，一级圆盘有阻挡火情作用。当二级滤料是长毛绒时，除尘效果好，排放浓度属于极低级别，不高于1 mg/m3。

缺点：体积大、占地面积大，单位体积内过滤面积小，造价较高，故障率高。单机处理风量不易高于60 000 m3/h，否则除尘器体积过于庞大。若二级滤料是不锈钢丝网时，不适合籽棉风运除尘。因为风运籽棉的空气中纤维性杂质少，在二级的不锈钢丝网表面形不成极短纤维过滤层，造成除尘效果不好。

（五）鼓式除尘器

图5 鼓式除尘器示意图

鼓式除尘器也称复合圆笼除尘器，是二级除尘器。一级是不锈钢丝网圆盘，二级由多个同心圆笼套装组成，每个圆笼的外表面裹附长毛绒滤料，使得同样体积内滤料面积增加很多（最新的结构是每个圆笼的内外表面都裹附长毛绒滤料，滤料面积增加更多）。

鼓式除尘器在纺织行业已普遍使用，主要用于清棉、梳棉车间的除尘，空气含尘浓度与轧花厂的轧花、皮清车间相当，但低于籽棉风运的含尘浓度，更是远低于风运机采籽棉的含尘浓度。

鼓式除尘器除具备单转笼除尘器的上述优点外，还具有体积小、占地面积小的优点。

缺点：在新疆地区风运机采籽棉的含尘空气中，含有较多的较大粒径粉尘性杂质，这些杂质单粒质量大，不易被长毛绒吸附，会沉降堆积在各层圆笼下部排不出来，使长毛绒堵塞，设备不能运转。所以，这种除尘器不适合风运机采籽棉除尘，多用于轧花、皮清和剥绒除尘，造价稍高。

（六）蜂窝式除尘器

蜂窝式除尘器是二级除尘。一级是不锈钢丝网圆盘，二级由多个桶状滤筒密布组成，滤筒内表面裹附长毛绒滤料，使得同样体积内滤料面积增加很多，但少于鼓式除尘器。

图6 蜂窝式除尘器示意图

蜂窝式除尘器与鼓式除尘器的特点相同，适用场所也相同，同样被纺织行业普遍采用。区别是，蜂窝式除尘器的二级吸嘴传动机构比鼓式除尘器复杂，多了吸嘴臂的横向移位，对移位精度要求也高，同时，每个吸嘴还要单独旋转。而鼓式除尘器的吸嘴自身不旋转，多个吸嘴由吸嘴臂带动绕各自圆笼上滤料表面做圆周运动。所以，蜂窝式除尘器传动机构复杂，对制造质量要求更高，否则故障率就会高。蜂窝式除尘器更换滤料比鼓式除尘器方便，可同样不能用于风运机采籽棉的除尘。

（七）多转笼除尘器

图7 多转笼除尘器示意图（B形式）

多转笼除尘器是二级除尘。一级是不锈钢丝网圆盘，二级由四个转笼组成，转笼外表面裹附长毛绒滤料，同样体积内滤料面积多于单转笼，但小于蜂窝式除尘器。

某个转笼在转动的同时，被条缝吸嘴清灰并排出机外，转满一周时，条缝吸嘴转至下一个转笼清灰，如此循环。

这种除尘器的底部结构有两种形式。A型式：不带排杂绞龙，整机直接装在地面上，由地面把底部密封起来。B型式：带排杂绞龙，底部由倾斜淌杂板及闭风阀密封起来。

当为A型式时，用于轧花、皮清和剥绒除尘，而不能用于风运机采籽棉除尘，因为沉降在底部的大粒径粉尘性尘杂无法排出。

当为B型式时，是专为风运机采籽棉除尘设计的，沉降在二级底部的大粒径粉尘性尘杂由绞龙排出机外。

特点与鼓式除尘器基本相同，只是体积较大，因为是条缝吸嘴，所以吸嘴风量较大。但传动简单，结构也简单，故障率低，可以用于风运机采籽棉除尘，这是目前前几种除尘器做不到的。由于体积较大，因此，造价高于鼓式除尘器。

三、各种除尘器的主要指标

“滤料面积/每立方米体积”数值越大，表示除尘设备体积越小。从表1中可以看出，滤袋及长毛绒滤料除尘效果最好。由于滤袋除尘不是强制清灰，使得滤料单位面积处理风量小，只能达到100 m3/m2，需要的尘房体积很大；而长毛绒单位面积处理风量可以达到800 m3/m2以上，因此，计算滤袋的“滤料面积/每立方米体积”参数没有意义。

降尘室、沙克龙及不锈钢丝网除尘效果较差，应该有更好的除尘技术替代。

棉花加工除尘技术的研究方向应该是排放浓度＜1.0 mg/m3的除尘形式，并且体积更小，造价更低，可靠性更高，使棉花加工除尘技术达到纺织业除尘技术水平。