棉花加工除尘设备的现状与发展趋势

秦建锋 向天明 贾 勉

〔1郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州 450004〕

〔2河南轻工职业学院，河南郑州 450052〕

目前机采棉技术在新疆棉区已得到较为广泛的应用，受机采棉的高含杂率和各加工环节之间尘杂排放的气力输送方式的影响，棉花加工过程中形成了大量的高浓度含尘空气。棉花加工粉尘包括无极性粉尘及夹杂物和纤维性有机物粉尘，并且粉尘的粒径分布较大，各粒径的粉尘浓度较大。另外，粉尘的排出量随籽棉品级、含杂率、回潮率的高低变动。目前轧花厂普遍采用一级成组的旋风除尘器除尘方式，无法满足GB/T 18353-2008《棉花加工企业基本技术条件》中棉花加工企业作业场所空气粉尘浓度不大于10 mg/m3，加工企业排向大气的粉尘浓度最高不超过120 mg/m3的规定。另外，少部分除尘系统是借鉴纺织除尘研制的两级除尘机组，旋风除尘器、尘笼过滤器或圆盘预滤器作为一级除尘，多转笼除尘器、多层圆笼除尘器或蜂窝式除尘器作为二级除尘，虽然除尘效果有所改善，但是这些除尘器存在稳定性差、除尘效率不稳定和设备维护困难等问题。为此，笔者介绍了几种类型的除尘设备，并对棉花加工除尘设备的作用、工作原理、结构、特点进行了比较，探讨了今后除尘设备研究的发展趋势。

一、棉花加工除尘设备的类型和现状

棉花加工除尘设备主要除尘方式包括旋风除尘和过滤除尘；根据除尘设备的组合数不同，可以分为一级除尘和二级除尘。常用的一级除尘设备和二级除尘设备如表1所示。

表1 棉花加工除尘的设备与分类

（一）一级除尘设备

1.旋风除尘器。

旋风除尘器主要由筒体、锥体、进气管、排气管和排灰口组成，如图1 所示。旋风除尘器可单独作为一级除尘使用，也可以作为二级除尘的预处理设备。旋风除尘器凭借其结构简单、安全、易于维护等优良特性在棉花加工行业除尘领域应用较为广泛。但旋风除尘器针对纤维性粉尘的除尘效率较低，并且其压力损失较大，对产量的适应性较差。

目前，棉花加工厂的旋风除尘器结构尺寸参数差异较大，没有适用于棉花加工中不同环节的标准尺寸参数，这也是旋风除尘器除尘效率较差的原因之一。

图1 旋风除尘器示意图

2.圆盘过滤器。

圆盘过滤器主要由导风管、集风斗、前舱、滤网及吸嘴等组成，如图2所示，滤网转盘上滤料通常为80 目/英寸的不锈钢丝滤网。圆盘过滤器的主要工作过程是通过滤网将较大的尘杂过滤并吸附在网面上，通过吸嘴将其吸走。

圆盘过滤器通常作为两级除尘系统的第一级，具有结构简单、处理风量大、占地面积小的优点，对粒径较大的尘杂有较好的除尘效果。在棉花加工除尘中，通过圆盘过滤器可以实现含尘空气中部分棉纤维的回收。圆盘过滤器不适宜于细小粉尘，因其工作面较大，受加工制造的水平和含杂浓度的影响，滤网比较容易磨损。

图2 圆盘过滤器示意图

3.尘笼过滤器。

尘笼过滤器主要由尘笼、传动机构及固定刷条或吸嘴组成，尘笼的外表面包覆的是80 目的钢丝网，如图3 所示。尘笼过滤器有立式和卧式两种形式。含尘空气进入除尘室后，吹向尘笼网面，尘杂被网面阻挡，而空气通过网眼进入尘笼的中间从顶部排出。被阻挡在尘笼表面的尘杂随尘笼转动，经过固定的毛刷条或吸嘴时，则被刷落或吸走。

尘笼过滤器是一种比较简单的除尘设备，具有结构简单、处理风量大、造价低廉、阻力小、占地面积小等优点。但仅适于处理较长的棉纤维和较大的尘杂，细小纤维性尘粒仍能透过网眼排出，为此适宜做初级滤尘。

图3 尘笼过滤器示意图

（二）二级除尘设备

1.多转笼除尘器。

多转笼除尘器主要包括集尘风机、集尘器、振动清灰器、螺旋输送机、转笼及吸嘴，其结构如图4 所示。多转笼除尘器是在尘笼过滤器的基础上研制出来的，增加了尘笼个数、集尘器及振动清灰器，尘笼表面包覆的滤料更换为长毛绒滤料。

多转笼除尘器具有能够处理夹杂较大的粉尘，结构紧凑、安装方便、占地面积小、传动结构简单、阻力小、能耗低的优点。多转笼除尘器处理风量比多层圆笼除尘器及蜂窝式除尘器的过滤面积小，处理风量低。

图4 多转笼式除尘器示意图

2.多层圆笼除尘器。

多层圆笼除尘器主要包括集尘风机、集尘器、粉尘压实器、套筒式尘笼组、往复移动机构及吸嘴，其结构如图5 所示。多层圆笼式除尘器通常作为两级除尘系统的第二级，通过成等差数列排列的同轴内吸式尘笼套装组成的套筒式尘笼组对含尘空气进行过滤除尘，多层圆笼除尘器的滤料一般采用针织长毛绒。

多层圆笼式除尘器具有结构简单、体积小、占地面积少、维护保养工作量小的优点。但多层圆笼式除尘器不适宜于夹带杂质较大的粉尘，这些杂质会沉降堆积在各层圆笼下无法排出，使设备不能正常运转。另外，多层圆笼式除尘器更换滤料麻烦。

图5 多层圆笼式除尘器示意图

3.蜂窝式除尘器。

蜂窝式除尘器主要包括集尘风机、布袋集尘器、粉尘压实器、吸臂、小吸嘴及小尘笼，其结构如图6所示。蜂窝式除尘器是由多个圆筒形小尘笼组成，含尘空气通过小尘笼时被阻留在尘笼表面，通过小吸嘴清除尘笼中的粉尘，以保持滤尘器正常工作。

蜂窝式除尘器与多层圆笼式除尘器具有相似的特点。二者的不同之处在于，蜂窝式除尘器的吸嘴传动机构比多层圆笼除尘器复杂，多了吸嘴臂的横向移位，对移位精度要求较高，同时，每个吸嘴还要单独旋转。而多层圆笼除尘器的吸嘴没有自转，而是由吸嘴臂带动围绕各自圆笼上滤料表面做圆周运动。蜂窝式除尘器故障率高，但蜂窝式除尘器更换滤料比多层圆笼式除尘器方便。

图6 蜂窝式除尘器示意图

二、棉花加工除尘存在的问题

由于棉花加工过程中不同加工环节的粉尘特性不同，因此，针对不同的加工环节应采用不同的除尘方式。而目前缺乏针对各环节粉尘特性的研究，所有加工环节均采用相同的除尘方式，这样就造成了除尘系统在不同加工环节除尘效果差异性较为明显。

棉花加工的排尘非单一粉尘，种类较多且浓度较高。目前所采用的除尘方式比较单一，除尘级数一般最多为两级除尘。对不同种类的粉尘，缺乏有针对性的除尘，对不同特性的粉尘采用一种除尘方式，造成除尘效率偏低，除尘稳定性较差。

目前棉花加工除尘设备加工制造水平较低，易损件的工作寿命较短，大大影响了棉花加工生产效率。易损件的更换难度较大，很难短时间内完成更换。

设备自动化程度较低，除尘系统出现问题难以发现，往往导致堵车等严重后果。

三、棉花加工除尘发展趋势

根据目前除尘设备的特点，今后棉花加工除尘设备将向着提高除尘效率、稳定性和提高棉花加工除尘自动化的趋势方向发展，具体表现在以下几个方面。

1.棉花加工粉尘特性的研究是棉花除尘设备研究的基础。为此，必须深入研究不同加工环节的粉尘特性，根据不同粉尘的特性，有针对性地选用最适宜的除尘方式。

2.上述除尘器各有优缺点，如果把两种甚至多种除尘方式结合使用，根据不同加工环节的粉尘特性采用不同的组合方式，进行优势互补，达到高效除尘的目的。

3.棉花加工除尘设备向着除尘效率高、工作稳定和故障率低的方向发展。

4.棉花加工除尘设备朝着自动化、智能化的方向发展。由于棉花加工粉尘的含量受环境湿度、产量等多种因素的影响，并且过高粉尘对车间工人身体的损害较大，因此，需要开发棉花加工除尘自动控制系统，将除尘技术与控制技术相结合，提高检测和控制水平，有效地进行动态预测，降低粉尘对工人身体的损害和对环境的污染。

四、结语

棉花加工除尘是棉花加工中重要的环节。虽然近年来我国棉花加工除尘设备取得了一定的发展，但由于棉花加工大风量、高粉尘的特点，因此，除尘设备的研究还不够成熟，技术含量较低。在今后的棉花加工除尘设备研制时，应注重不同加工环节粉尘特性研究，根据粉尘特性采用多种除尘方式相组合的设计思路，并注重提高除尘设备的加工制造及自动化控制水平，向着高效率、智能化的方向发展。