机采棉除尘器的设计

■ 王殿钦 王泽武 王 军

〔1郑州棉麻工程技术设计研究所，郑州450004〕

〔2第七师130团加工厂，新疆奎屯833200〕

一、必须重视机采棉轧花厂的除尘工作

新疆已经成为我国的棉花加工生产基地，近年来，机采棉加工技术在新疆兵团棉区得到迅速推广普及，新建的均是机采棉生产线。越来越多的地方和民营企业也将原有的手摘棉生产线改造为机采棉生产线。虽然机采棉比手摘棉具有高效、低成本、高收益的显著优势，但机采棉加工中灰尘排放不达标，污染环境的问题一直存在，需要我们在技术层面尽快解决。

图1 垛位上的手摘棉（前）与机采棉（后）

从图1中可直观地看出，机采棉的杂质含量远高于手摘棉，垛位上的手摘棉（前）与机采棉（后）对比强烈。机采棉的杂质主要是棉秆、棉叶、僵瓣、泥沙等组成。在加工过程中，这些杂质随风运排放了大量的灰尘，给环境造成了严重的污染。随着兵团的城市化发展，很多以前远离城镇中心的轧花厂也被“包”到了城市里，随风飘散的灰尘污染了环境，给当地人民群众的健康造成了损害。

二、目前机采棉除尘器应用概况

轧花企业目前的主要除尘方式还是以手摘棉工艺时沿用的沙克笼除尘器为主（图2），这种除尘器在加工手摘棉时除尘效果还可以，具有维护简便和造价便宜的优点，被广泛地应用在生产线上。加工机采棉时，由于工艺风量大、籽棉杂质含量大，因此，沙克笼除尘器对微尘、短绒的处理效果明显较差，造成了大量的粉尘被排放到大气中自由飘散，严重污染周围环境。这就容易引起当地居民的强烈不满，很多企业也因排放不达标被当地环保部门勒令停工整改。

图2 沙克笼除尘器

图3 除尘机组

图4 一级圆盘式预分离器

随着人们环保意识的加强和环保法规的不断完善，团场领导、职工强烈要求降低棉花加工企业的粉尘排放含量。部分轧花企业为了改善环境，也尝试使用了除尘机组代替沙克笼除尘。国内相关除尘设备厂家借鉴纺织除尘早期的产品（图3），制造出了一级过滤为圆盘式预分离器（图4），二级过滤为大转笼回转式过滤器（图5）的设备，目前有数台还在兵团轧花厂应用。因为要处理较大的风量，而处理风量大小的关键是滤料的过风面积，所以在设计时加大了一级平网的直径和二级圆网的直径和长度。外观上看比纺织用除尘器的体积大了很多，也就是这样，应用多台也远远不能处理掉车间的排放总量，目前也只是在灰尘较多的工艺点使用该除尘器，其它的还是使用沙克笼。这种除尘器的滤料是不锈钢丝网，除尘效果不太好。这种除尘器在处理机采棉时局限性很大，处理籽棉货场外吸风机的风量时，由于机采籽棉夹杂大量的沙尘，因此，二级圆笼无法及时处理，沙尘沉降将吸嘴和尘笼下沿埋住，导致设备损坏，这样就造成了外吸风机需要除尘排风却无法使用过滤机组的尴尬局面。在一级圆盘处因为沉降的沙尘太多无法排走，阻碍甚至损坏了吸嘴，所以有的企业迫不得已将除尘器架高或下面建尘室（图6），使除尘器内自然沉降的沙尘落入尘室，但这样做无疑大大增加了除尘器的使用成本，这也是这种除尘器没有在棉花加工行业广泛使用的原因之一。

图5 二级圆笼分离器

图6 高架尘室

相关除尘设备厂家还将纺织企业常用的蜂窝式除尘器和多层圆笼式除尘器原理重新设计应用到轧花除尘上。通过几年的摸索试用，蜂窝式除尘器（图7）基本退出了轧花企业的除尘系统，主要是因为：二级吸嘴动作复杂，在杂质含量远大于纺织企业的工况下，筒底积沙严重，可靠性不高，不易维护，同时更换滤料也很麻烦。蜂窝式除尘器的处理风量远小于轧花生产线的总风量，需要多台除尘器处理含尘较小工艺点的风量，其它的工艺点还需要沙克笼处理，性价比不高。

多层圆笼式除尘器是纺织除尘的成熟产品，主要由第一级圆盘预分离器和第二级多层圆笼滤尘器（图8）组成。多个同心套装的圆筒形滤料（比单圆笼）增大了过滤面积，也就增大了处理的含尘风量。由于轧花车间比棉纺织企业的含尘量大得多，在轧花生产时借鉴使用棉纺多层圆笼滤尘器，应放大圆笼的直径来获得更大的处理量。这种设计应用在内地的手摘棉轧花厂效果还不错，但在新疆的机采棉生产线上应用效果不佳，究其原因是机采棉含尘太大，尘土积聚于每层圆笼内侧底部，吸嘴无法及时吸走而导致失效。

图7 蜂窝式除尘器

图8 多层圆笼除尘器

三、机采棉除尘器设计

目前轧花生产线中，除尘器除沙克笼外可选择的除尘机组品种很少，专用于机采棉生产线的除尘机组几乎没有，轧花企业也迫切需要能满足机采棉除尘的设备。笔者长期跟踪纺织除尘工艺、设备的发展，总结除尘设备在轧花手摘棉生产线和机采棉生产线的经验，设计了适用于机采棉的除尘器。设计机采棉除尘器的初衷是：1.机采棉的普及已经成为大趋势，为此适用于机采棉的除尘器有广阔的市场需求和空间。2.机采棉加工的工况比手摘棉加工的工况恶劣得多，能适用于机采棉工艺的除尘器在手摘棉的工艺应用上应用更能游刃有余。

图9 机采棉除尘器

（一）设计思路及基本原理

纺织除尘的多层圆笼式除尘器在内地经过部分企业在手摘棉小型生产线的工艺点使用，效果基本能满足生产工艺。由于使用了长毛绒作为滤料，因此，排放的浓度远小于钢丝网为滤料的尘笼。笔者认为在新的机采棉除尘上一级应用钢丝网，二级应用长毛绒作为滤料能大大降低排尘量。

由于机采棉具有风量大、含沙尘浓度高的特点，在设计时应尽可能地考虑增加滤网和长毛绒滤料的过滤面积，以处理较大的风量；还需要考虑有大量沙尘的情况，为了使沙尘不容易黏附或积聚到滤网上，应设计专用的清滤网排尘和排沙尘机构来保证系统的正常运行。

（二）工作过程

如图9所示，车间内含尘空气通过风机经过多个轧花含尘气体入口11进入本机箱体一级滤尘系统。本机一级滤尘系统是由1件一级下圆网6和2件一级圆网7通过法兰连接而成的固定圆笼，上端通过一级圆网7的法兰和上法兰9连接固定。一级圆笼底网是由冲孔很大的钢板网，目数80～100的不锈钢丝网构成。不锈钢丝网滤网过滤掉颗粒较大的沙尘及棉秆、棉叶等杂质，部分短纤维被吸附在网面上，若纤维过多会降低滤网的过风量。笔者设计了一套吸尘系统，它由一级吸尘系统13、二级吸尘系统4、立柱风管8、动力机构2、立柱风管下轴承支撑16、立柱风管上滑动轴承支撑10共同组成。一级吸尘系统13上的长缝吸嘴以立柱风管8为中心转动，负压将网面上短纤维及时吸走达到清理的目的。被一级圆网处理过的空气进入二级过滤系统5进行精细除尘。二级过滤系统5由冲孔很大的钢板网充当底网，上面通过快换机构附着过滤效果很好的长毛绒滤料。二级过滤网面是直立的，砂石和较大颗粒自然滑落至底部，短绒则被吸附在长毛绒滤料上，积聚过多时会造成处理风量变小的问题，所以笔者设计了二级吸尘系统4及时对滤料进行清理。二级吸尘系统4和一级吸尘系统13的负压含尘气体经网面吸尘系统12排至专用滤袋中。经过二级过滤系统5的空气透过长毛绒滤料排到大气中。在一级圆笼内的沙尘落到圆笼底部，立柱风管8在带动一级吸嘴转动时通过橡胶刮板14将其从一级排沙尘机构15排至二级圆笼的底部。二级吸尘系统4距下法兰底板间隙较小，在转动时将一级落下来的和二级产生的沙尘刮入排沙尘机构17排出本机。排沙尘机构17由绞龙、压实器、传动组成。

（三）本机特点

1.能处理机采棉中的高浓度沙尘气体。

笔者在轧花厂观察，中后期的机采棉中含有大量细沙，这种情况和采收工艺、当地气候、地理环境有关，也不排除售棉者的掺杂使假行为。特别是货场吸棉排风是生产线中含沙量最大的工艺点，单圆网除尘器无法处理大量的沙尘，笔者注意到沙尘会埋住半个圆笼，导致除尘器报废。若用纺织用多层圆笼除尘器，大量沙尘会积在滤料之间无法排出（蜂窝式的更严重），导致设备报废。本机将二级滤网竖立放置，使滤网吸附不住的大颗粒自然落下，避免了多层圆笼和蜂窝式杂质积聚在槽底排不出的情况。所以本机能处理机采棉中的高浓度沙尘气体，其排沙系统能同时将一、二级过滤系统沉降的沙尘迅速排走，一、二级吸嘴能快速有效清理网面，保证除尘工作的连续进行。

2.能处理机采棉中的大风量。

处理风量的多少和过风滤料的面积成正比。如果一级圆笼直径2.5 m，高5 m时，一级过滤面积可达到38.5 m2；二级圆笼直径5 m，高5.5 m时，二级过滤面积可达到86 m2。这样的过滤面积比决定了其可以处理的较大风量。

3.处理过的空气洁净度高。

由于本机使用了纺织除尘器的滤料--长毛绒，因此，比现有轧花生产中的滤料不锈钢丝网更能捕捉到细微尘杂，使经长毛绒后排出的空气更洁净。

4.性价比高、自动化程度高、造价低、易维护。

本机结构简单，模块化设计，能很轻松地拓展出各种型号满足要求。本机换网及长毛绒都采用了快换机构，简单省时。本机的沙尘利用绞龙统一排走，下面不需要建专用的尘房；除了定期保养外，较高的自动化程度和稳定性使其几乎不需另外的人工。

四、后记

目前棉花加工生产中，机采、开模、喂给、清理、轧花、成包工艺都已较成熟，设备也几经更新换代，而轧花生产中的除尘工艺还停留在五、六十年的技术水平，除尘设备相对于主机几乎没有进展。随着人们环保意识的提高，环保法规的日趋严厉，棉花加工生产企业也强烈期盼适用于机采棉的除尘设备出现。笔者仅以此文抛砖引玉，希望在不久的将来会有更好的除尘设备来满足棉花加工企业的需求。