水幕除尘器在制药领域的应用

董振宇 高斌

摘要：当前环境污染问题日益严重，固体粉末粉尘又是长期困扰制药企业的一大顽疾，如何能在满足制药工艺的前提下实现高效的水幕除尘就成了一个课题。鉴于此，就水幕除尘器的应用范围、工作原理、特点及其与工艺设备的兼容性展开了全面探讨。

关键词：水幕除尘器;固体粉末粉尘;工作原理;匹配

0    引言

固体粉末粉尘是长期困扰制药企业的一大顽疾，一直以来很多药企基本上都是采取干式除尘方式进行除尘（布袋、滤筒等作为过滤介质）。由于固体粉末的特性，干式过滤方式存在滤芯安装不到位、滤芯更换或清洁过程中的二次污染、易爆粉尘或气体除尘存在局限性、黏性粉末粉尘对滤芯造成堵塞等问题。而我司自主研发、具备自有知识产权的高效水幕除尘器，能全面、高效解决固体粉末的除尘问题，适合在药企里的应用。本文将从以下几点详细阐述水幕除尘器在固体粉末粉尘除尘方面的特点和功用。

1    应用

如图1所示，高效水幕除尘器主要由筒体、离心板、无堵塞喷头、水箱、溢水孔、除雾器等组成，是高效包衣机、荸荠锅包衣机、沸腾制粒（干燥）机、压片机、胶囊填充机、喷雾干燥塔等制药设备理想的水幕除尘设备，既能单机使用，也可和设备配套成系统使用。

2    工作原理

（1）含尘气体进入风管，由于风管上设置有可调节风管截面积的调节板，在调节板的作用下，风管面积减少，气流流速急剧增大，气压也随之增大，同时装在风管调节板中间均匀分布的喷嘴将水喷入风管，使得气、液、固三相得到充分混合，粉尘粒子与水滴碰撞后凝聚成较大的含尘水滴，水滴重量加大，沉降效率增高。混合后的含尘气体经过调节板沿切线方向进入高效水幕除尘器，在离心力的作用下气流沿除尘器筒体高速旋转，含尘水滴在重力的影响下沿筒壁下滑，除尘后的气流上升，完成初步除尘，除尘效果达90%～95%。

（2）完成初步除尘后，气流在离心力的作用下继续上升，并通过特制的旋汇耦合器，安装在耦合器上端的喷嘴开始对上升的气流进行喷水。基于多相紊流掺混的强传质机理，利用气体动力学原理，气、液、固旋转翻覆湍流空间得到加强，气、液、固三相充分接触，迅速完成气、液、固再次混合。

（3）经耦合器耦合后的含尘气体进入离心板除尘除雾装置进行气、液、固分离。离心板上的叶片带有一定角度和间隔，气流通过叶片时在叶片角度影响下产生旋转和离心运动，经耦合器耦合的气流在离心板的作用下形成旋转和离心的效果，甩向筒壁后，液滴受重力作用集流到集液槽。通过离心气动装置，含尘气体在筒体内旋转次数增加、路径增长，气相紊动剧烈，含尘气流与水在时间和空间上得到充分的碰撞、接触、溶解、吸收，达到了二次除尘的目的。

（4）众所周知，水在风的作用下必然会产生水霧，不能直接排放。经二次除尘后含有水雾的气流经过折流式除雾器，由于气体的惯性撞击作用，水雾与折形板相碰撞形成液滴，液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力和液体表面张力的合力时，液滴就会从折形板表面上掉落下来;除雾器折形板的多折向结构增加了水雾被捕集的机会，未被除去的水雾在下一个转弯处经过相同的作用而被捕集，这样反复作用，实现了气液分离，使得流经除雾器的气体达到除雾要求后排放。

3    选择正确的除尘器

药厂大部分的除尘设备都是工艺设备的组成部分，供应商给配的什么样的除尘设备就被动接受什么样的除尘器。随着环保要求的提高，药企进一步了解了各种除尘设备的性能，开始主动选择除尘设备，那么什么样的粉尘应该选择什么样的除尘设备呢？参照表1，就能很清楚地知道该如何选择除尘器。

通过表1，我们可以知道粉尘的类型和两种除尘方式的局限性，那么这两种除尘方式的除尘效果如何、怎样设备维护、是否符合GMP要求呢？如表2所示，水幕除尘器具有维护成本和频率低、除尘范围广的优点，能有效降低排放时气体的温度，减轻气味，且不存在交叉和二次污染的风险。

4    多样性配置

根据除尘物料的多样性和复杂性，高效水幕除尘器采用了模块化设计。针对不同的粉尘、进入水幕除尘器初始粉尘浓度、排放要求等工艺特点，对旋汇耦合器组件、离心板组件、气液固混合填充组件、喷淋组件、除雾器结构、复式除雾器、风管除尘装置等进行多样性设计和组合，使得最终的排放符合甚至高于国家要求。

5    和工艺设备的匹配

和除尘设备配套的工艺设备基本上都会有风速、风量的要求，这些要求对工艺设备是必需的，但水幕除尘器对风量和风速的要求却是恒定的，这种设备要求的矛盾是长久以来水幕除尘设备不能在药企得到广泛使用的原因之一。针对这一问题，也基于我司对制药工艺和GMP的了解，经过反复、大量的研究和试验，水幕除尘器和工艺设备对风量、风速控制的影响问题得到了解决，完美实现了这两种设备之间的兼容，为水幕除尘设备在药企的使用铺平了道路。

6    除尘后的污水处理

一般情况下除尘后的污水直接排放到药企的污水处理站集中处理，也可单独建沉淀池经沉淀后排放。不管哪种模式的排放，都彻底实现了固体粉末粉尘的有效处理。

7    结语

经用户使用证明，高效水幕除尘器设计合理、技术先进、符合GMP要求，专门针对制药企业固体粉末粉尘的特点，结合工艺设备对风量、风速的要求，有效解决了高效水幕除尘器在药企的使用局限，其必将在食品、制药等行业得到更好的推广和应用。

收稿日期：2020-03-26

作者简介：董振宇（1969—），男，浙江温州人，工程师，从事制药装备研发工作。

高斌（1990—），男，江苏常州人，工程师，从事制药装备研发工作。