棉花加工除塵器的發(fā)展與展望

■ 翟躍輝

〔新疆錦棉棉業(yè)股份有限公司，新疆奎屯 833200〕

棉花加工企業(yè)在生產(chǎn)中使用了大量的風(fēng)機(jī)，這些風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)力主要用于輸送籽棉、皮棉、塵雜等。風(fēng)力系統(tǒng)給棉花加工生產(chǎn)帶來(lái)便捷的同時(shí)，也產(chǎn)生了排風(fēng)時(shí)粉塵處理的難題。長(zhǎng)期以來(lái)，棉花加工企業(yè)都以旋風(fēng)除塵器為主，其具有制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)容易的優(yōu)點(diǎn)，但除塵效率低、粉塵排放濃度高、纖維不能有效回收的缺點(diǎn)也一直困擾著棉花加工企業(yè)。目前，機(jī)采棉的主要的特點(diǎn)是含雜率高，機(jī)采棉比手摘棉在加工過(guò)程中增加了多次籽棉清理和皮棉清理工藝。機(jī)采棉生產(chǎn)線為了提高產(chǎn)量和效率基本上都是按15 t/h的產(chǎn)量配備的，它的風(fēng)機(jī)數(shù)量、風(fēng)量都比手摘棉生產(chǎn)線大得多。機(jī)采棉生產(chǎn)線主要的籽棉輸送系統(tǒng)以高壓風(fēng)機(jī)為主，會(huì)產(chǎn)生大量的塵雜和粉塵，如果說(shuō)手摘棉生產(chǎn)線使用旋風(fēng)除塵器排放還能勉強(qiáng)合格，那么機(jī)采棉生產(chǎn)線所產(chǎn)生的粉塵則會(huì)明顯超標(biāo)。

一、旋風(fēng)除塵器

車間內(nèi)的籽棉、皮棉、塵雜通過(guò)風(fēng)機(jī)輸送，一般是在卸料器有密集網(wǎng)孔的塵籠上完成物料和風(fēng)的分離，物料進(jìn)入下一工序進(jìn)行加工。這時(shí)完成輸送作用后含有大量塵雜的風(fēng)被風(fēng)機(jī)排向旋風(fēng)除塵器進(jìn)行除塵。旋風(fēng)除塵的原理是使含塵氣流沿筒壁圓柱體高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用離心力將塵粒從氣流中分離，塵粒在重力作用下沿筒壁螺旋下降并匯集在底部，通過(guò)灰斗、翻板、避風(fēng)器等裝置將塵雜排出旋風(fēng)除塵器。氣流在旋風(fēng)除塵器中到達(dá)錐體底部后轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，經(jīng)排雜后的較潔凈氣流由中部上升，從排出管排出除塵器。

旋風(fēng)除塵器使用歷史悠久，有多種形態(tài)，很多參數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。旋風(fēng)除塵器進(jìn)氣的方式、速度、各個(gè)部件的尺寸比例等都影響著處理風(fēng)量、效率、壓力損失和除塵效果，其中除塵器直徑、進(jìn)氣口尺寸、排氣管直徑為主要影響因素。過(guò)于強(qiáng)調(diào)除塵效果可能會(huì)導(dǎo)致壓力損失大，對(duì)前端輸送工作造成影響，在軋花工作中，管道內(nèi)氣流和物料始終是動(dòng)態(tài)變化的。手摘棉的籽棉含雜少，生產(chǎn)線總風(fēng)量較小，一直使用的是旋風(fēng)除塵器（如圖1所示）。旋風(fēng)除塵器在棉花加工使用中還有很多根據(jù)需要進(jìn)行的改進(jìn)形式，例如，旋風(fēng)除塵器下面建設(shè)有塵房暫時(shí)存放雜質(zhì)的，有絞龍排雜的，有避風(fēng)器排雜的，也有為增加降塵效果將旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用的。

圖1 在棉花加工使用的旋風(fēng)除塵器

早期內(nèi)地軋花企業(yè)也有使用塵房和布袋除塵的，但遠(yuǎn)沒(méi)有旋風(fēng)除塵器普及。

二、單圓籠式除塵器

2000年前后，南疆阿拉爾地區(qū)有部分棉花加工企業(yè)使用了單圓籠式除塵器。其工作過(guò)程是風(fēng)機(jī)將含塵空氣排進(jìn)圓籠式除塵器，先經(jīng)過(guò)60目～80目的平網(wǎng)進(jìn)行一級(jí)處理。平網(wǎng)將較大顆?；覊m、棉葉等與氣流分離，配置的旋轉(zhuǎn)吸嘴能及時(shí)清理平網(wǎng)網(wǎng)面使過(guò)風(fēng)通暢，與平網(wǎng)旋轉(zhuǎn)吸嘴相連的風(fēng)機(jī)將塵雜排進(jìn)濾袋，氣流回入機(jī)箱內(nèi)，塵雜通過(guò)壓實(shí)器或避風(fēng)器排出本機(jī)。通過(guò)平網(wǎng)的氣流進(jìn)入圓籠室進(jìn)行二級(jí)處理，圓籠繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓籠表面由大網(wǎng)孔薄鋼板為基體，上面包覆的鋼絲網(wǎng)目數(shù)越高，排出的空氣過(guò)濾效果越好，但是目數(shù)太高會(huì)影響處理風(fēng)量。經(jīng)平網(wǎng)過(guò)濾后的氣流透過(guò)圓籠上面包覆鋼絲網(wǎng)再次進(jìn)行除塵，潔凈空氣從圓籠軸向端部排出本機(jī)。與圓籠配套的設(shè)計(jì)有往復(fù)式吸嘴，能及時(shí)吸走圓籠表面灰塵保持圓籠表面的透氣性。圓籠式除塵器圓籠包覆鋼絲網(wǎng)的面積與處理風(fēng)量成正比，若圓籠包覆鋼絲網(wǎng)為100目，直徑φ 2 m，長(zhǎng)2 m的包覆鋼絲網(wǎng)面積為12.56 m2，按參數(shù)計(jì)算能處理75 000 m3/h～150 000 m3/h的風(fēng)量。在實(shí)際使用時(shí)由于塵籠表面的“塵擋塵”現(xiàn)象和其他不穩(wěn)定因素，只能按處理40 000 m3/h～80 000 m3/h風(fēng)量使用，這樣一臺(tái)圓籠式除塵器也就只能處理2臺(tái)～3臺(tái)的風(fēng)機(jī)排風(fēng)。相對(duì)于近20臺(tái)風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)線將要配套很多臺(tái)才能滿足全線的除塵需求，為此單圓籠式除塵器處理風(fēng)量不大、占地面積較大的缺點(diǎn)也較明顯。

三、多圓籠式除塵器

在特定條件下，每種濾料過(guò)濾的風(fēng)量是一定的，為了提高除塵器處理風(fēng)量，最有效的辦法是增加濾料面積。由于單圓籠式除塵器占地體積很大，再單純地增加圓籠的直徑和長(zhǎng)度已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)，因此，為了彌補(bǔ)單圓籠式除塵器風(fēng)量處理的不足，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)推出了多圓籠式除塵器。多圓籠式除塵器（詳見(jiàn)圖2）由4個(gè)小的圓籠組成，因?yàn)?個(gè)小的圓籠表面濾料展開(kāi)總面積大于圓籠式除塵器，所以多圓籠式除塵器以較小的體積可以達(dá)到比單圓籠處理風(fēng)量大的效果，同時(shí)多圓籠式除塵器還增加了有效纖維回收的功能。多圓籠式除塵器雖然比單圓籠式除塵器有一定進(jìn)步，但相對(duì)于機(jī)采棉的高塵、高雜、高風(fēng)量仍然顯示出處理風(fēng)和塵的能力不足，在棉花加工中沒(méi)有得到普遍應(yīng)用。

圖2 多圓籠式除塵器

四、多層圓籠式除塵器

多層圓籠式除塵器在紡織上普遍使用（詳見(jiàn)圖3），一級(jí)使用了80目的不銹鋼絲平網(wǎng)，平網(wǎng)上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)吸嘴清潔網(wǎng)面，保持透風(fēng)。被初步過(guò)濾的空氣進(jìn)入二級(jí)濾塵室。由多個(gè)同圓心的長(zhǎng)毛絨濾網(wǎng)組成的二級(jí)濾塵室是層層套在一起的，能在最小空間內(nèi)最大程度地增加濾料的面積，從而處理更多的風(fēng)量。長(zhǎng)毛絨濾料以阻燃基布和長(zhǎng)毛絨組成，對(duì)細(xì)微塵粒的捕捉能力更強(qiáng)，通過(guò)長(zhǎng)毛絨濾料的空氣含塵可小于1 mg/m3。多層圓籠式除塵器在每層之間都設(shè)置有吸管能及時(shí)吸走塵土，使長(zhǎng)毛絨濾料保持通透以便持續(xù)工作。處理過(guò)的氣體通過(guò)每?jī)蓪又g的通道排出機(jī)體，塵雜通過(guò)布袋落入壓實(shí)器排出機(jī)體。

圖3 多層圓籠除塵器

在2016年前后，基于在內(nèi)地棉花加工除塵取得的成功經(jīng)驗(yàn)，有多個(gè)廠家將多層圓籠式除塵器進(jìn)一步放大尺寸或?qū)訑?shù)，增加濾料面積用于新疆機(jī)采棉生產(chǎn)線（詳見(jiàn)圖4）。使用中發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題并逐步進(jìn)行了改進(jìn)：1.機(jī)采棉生產(chǎn)線中的高壓風(fēng)機(jī)多，對(duì)除塵器整體強(qiáng)度要求較高；2.機(jī)采棉生產(chǎn)線在軋花工作中連續(xù)加工，有的生產(chǎn)線24小時(shí)不停機(jī)，要求除塵器運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性強(qiáng)；3.機(jī)采棉含雜質(zhì)很大，對(duì)除塵器上的管路、風(fēng)機(jī)磨損嚴(yán)重，當(dāng)管路漏風(fēng)和風(fēng)機(jī)磨損嚴(yán)重時(shí)，除塵器失效；4.由于機(jī)采棉含雜質(zhì)很大，除塵器不能迅速將其排出，易造成“堵車”；5.排出的塵土容易造成揚(yáng)塵等二次污染。

圖4 多層圓籠式機(jī)采棉加工除塵器

經(jīng)過(guò)幾年的摸索改進(jìn)，大部分廠家在高壓風(fēng)機(jī)回風(fēng)進(jìn)除塵器前設(shè)置了沉降箱，使大雜提前降落，降低除塵器的壓力。有的廠家在一級(jí)、二級(jí)塵室設(shè)置了絞龍，使沉降的雜質(zhì)通過(guò)絞龍排出；對(duì)排出的塵土采取了進(jìn)入除塵房防止二次揚(yáng)塵的方式。目前多層圓籠式除塵器在南、北疆得到了廣泛應(yīng)用。多層圓籠式除塵器長(zhǎng)毛絨濾網(wǎng)在北疆雨雪條件下容易板結(jié)導(dǎo)致失效，更換長(zhǎng)毛絨濾網(wǎng)成本高、工作量大。長(zhǎng)毛絨雖然是阻燃材料，但長(zhǎng)時(shí)間工作后存有短絨和油分，一旦生產(chǎn)車間的火源進(jìn)入就容易發(fā)生火災(zāi)事故，還需要進(jìn)一步深入研究如何解決上述問(wèn)題。

五、展望

隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和環(huán)保法規(guī)的不斷完善，降低棉花加工企業(yè)的排塵已經(jīng)成為團(tuán)場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)、職工的強(qiáng)烈意愿。近幾年，棉機(jī)生產(chǎn)廠家加緊了研發(fā)進(jìn)度，多款新型的棉花加工除塵器投入了使用。通過(guò)考察，筆者認(rèn)為在機(jī)采棉生產(chǎn)線使用的除塵器還需在以下課題進(jìn)一步進(jìn)行研究：1.設(shè)備的穩(wěn)定性方面，由于機(jī)采棉含雜率高，特別在南疆塔里木地區(qū)，籽棉含沙子較多，這些因素使設(shè)備快速磨損失效，因此在機(jī)采棉生產(chǎn)線中的除塵器最好降低機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和精密性，提高硬度、強(qiáng)度和耐磨性；2.最近使用較廣泛的多層圓籠式除塵器和濾袋式除塵器的濾材分別使用了長(zhǎng)毛絨和錦綸材料，過(guò)濾性能很好，這些濾材雖然用的是阻燃材料，但在使用中有著火現(xiàn)象且著火速度很快，為此應(yīng)聯(lián)合濾料廠家研制更耐火的濾材，同時(shí)，應(yīng)用已經(jīng)成熟的火星探測(cè)技術(shù)，在火源進(jìn)入除塵器后迅速報(bào)警并自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)等助燃因素，減少火災(zāi)隱患；3.機(jī)采棉回潮率大，特別是在北疆雨雪環(huán)境下，為保證皮棉質(zhì)量和產(chǎn)量必須使用烘干設(shè)備，籽棉烘干后產(chǎn)生的濕熱風(fēng)排入濾袋除塵器中易黏附在濾袋上，影響濾袋的過(guò)風(fēng)量且容易產(chǎn)生板結(jié)現(xiàn)象；4.濾袋材料由于單位面積處理風(fēng)量不大，需要大量的濾袋來(lái)保證過(guò)濾面積，這樣使濾袋式除塵器體積較大，增加了廠房配套設(shè)施的成本，制約了經(jīng)濟(jì)實(shí)力不足的企業(yè)和老企業(yè)改造。筆者建議進(jìn)一步研究除塵機(jī)理，用造價(jià)低、壽命高、性能可靠的除塵產(chǎn)品滿足棉花加工的需要。