孔得丞，潘江如，劉彤馨

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)交通與物流工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830052； 2.新疆工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830052)

0 引言

棉塵是在棉花處理或加工過程中所產(chǎn)生的粉塵，它是包含許多物質(zhì)的混合物，包括磨碎的碎棉葉、棉稈、纖維、泥土、細(xì)菌及其他污染物。充斥在加工車間的棉塵不僅加劇了機(jī)械磨損，縮短了棉花加工機(jī)器的壽命，而且粉塵落入電氣設(shè)備內(nèi)會(huì)有破壞絕緣發(fā)生事故的可能。特別是一些呼吸性粉塵，經(jīng)人體吸收之后，會(huì)誘發(fā)各種呼吸道疾病，甚至是“塵肺”，嚴(yán)重威脅到紡織工人的身體健康。研究分析國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，深入剖析不同類型除塵降塵方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上探討除塵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 棉塵處理設(shè)備現(xiàn)狀

在棉花的加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，這些含有粉塵的空氣需要通過技術(shù)手段進(jìn)行除塵凈化后，才可以進(jìn)行排放。在早期的棉花加工作業(yè)過程中，產(chǎn)生的棉塵未經(jīng)處理通過通風(fēng)直接排到室外，給廠區(qū)周圍環(huán)境帶來巨大污染。因此，專家們開始關(guān)注空氣過濾問題，并提出相關(guān)解決方案。

20世紀(jì)60年代末，英國出現(xiàn)了一種專門用于紡織的空氣轉(zhuǎn)籠式除塵過濾設(shè)備；我國在20世紀(jì)70年代才出現(xiàn)空氣除塵過濾設(shè)備[1]。工業(yè)常用除塵設(shè)備主要有機(jī)械式、干式過濾式、濕式和電除塵器等[2]。機(jī)械式除塵器的作用機(jī)理是依靠碰撞、重力、慣性和離心力實(shí)現(xiàn)粉塵分離。濕式除塵器主要是通過噴霧、水膜等方式，利用氣液接觸將空氣中的粉塵帶離。干式過濾除塵器主要以袋式為主，袋式除塵器主要依靠纖維濾料對(duì)粉塵顆粒進(jìn)行捕捉并凈化空氣。電除塵是利用靜電力除塵，采用高壓放電，使氣體電離和粉塵荷電，將粉塵顆粒從空氣中脫離出來并向集塵極板移動(dòng)，從而達(dá)到除塵的目的。當(dāng)前我國常用的除塵器包括機(jī)械式除塵器、干式過濾式和濕式除塵器3種，這3種除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。根據(jù)除塵器設(shè)備的特點(diǎn)，又可以分為一級(jí)除塵和二級(jí)除塵，常用的一級(jí)除塵和二級(jí)除塵設(shè)備如表2所示[3]。

表1 3種除塵器優(yōu)缺點(diǎn)

表2 除塵設(shè)備分類

1.1旋風(fēng)除塵器

旋風(fēng)除塵器由筒體、錐體、進(jìn)氣管、排氣管和排灰口5部分構(gòu)成[4]。除塵機(jī)理是當(dāng)含有粉塵的空氣從進(jìn)氣口進(jìn)入到筒體，含塵空氣氣流由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且沿著筒壁做自上而下的螺旋運(yùn)動(dòng)。含有粉塵的空氣在運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生巨大的離心力，所以在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)將粉塵甩向筒壁或錐體內(nèi)壁。這部分粉塵在接觸到器壁后會(huì)失去慣性，然后沿壁面下落，經(jīng)過排灰口排出，落入灰斗，實(shí)現(xiàn)粉塵顆粒的去除。秦建鋒等[5]通過FLUENT對(duì)錐形筒體長(zhǎng)度等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且根據(jù)棉花加工粉塵特性，提出了棉花加工旋風(fēng)除塵器排灰口處增加錐形排灰斗的改進(jìn)措施。目前，棉花加工廠所使用的旋風(fēng)除塵器仍存在除塵效率低、壓力損失大、大量的粉塵排入大氣及且對(duì)細(xì)顆粒物的捕集效果不佳等問題。

1.2蜂窩式除塵器

蜂窩式除塵器屬于二級(jí)除塵，由箱體、形似蜂窩的塵籠和機(jī)械吸臂等組成[6]。蜂窩除塵器同時(shí)具有內(nèi)吸式和板式除塵器的特點(diǎn)，它具有結(jié)構(gòu)新穎、占地面積小和除塵效率高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于棉紡織、煙草等行業(yè)的濾塵系統(tǒng)中。蜂窩式除塵器的缺點(diǎn)：一是其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜；二是在物料雜質(zhì)含量大的工況下，箱底會(huì)大量積塵，維護(hù)成本較高，更換濾料過于煩瑣。

1.3多轉(zhuǎn)籠除塵器

多轉(zhuǎn)籠除塵器是由集塵風(fēng)機(jī)、集塵器、振動(dòng)清灰器、螺旋輸送機(jī)、轉(zhuǎn)籠和吸嘴組成。多轉(zhuǎn)籠除塵也屬于二級(jí)除塵，轉(zhuǎn)籠內(nèi)部不同的濾料可以收集多種雜質(zhì)，不同的雜質(zhì)從含塵的空氣中被分離，最后通過多個(gè)出口被排出[7]。多轉(zhuǎn)籠除塵器的特點(diǎn)是能夠處理較大的粉塵，并且設(shè)備安裝方便、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率和能耗低，但是體積較大。

1.4袋式除塵器

袋式除塵器屬于過濾式除塵設(shè)備，主要依靠纖維濾料對(duì)粉塵中的一些顆粒物進(jìn)行捕捉，并且針對(duì)粗細(xì)不同的粉塵顆粒有不同的過濾方式。針對(duì)粗粉塵，利用慣性碰撞進(jìn)行過濾，而細(xì)粉塵則是發(fā)揮擴(kuò)散和篩分來實(shí)現(xiàn)捕集。過濾下的粉塵將會(huì)形成濾餅，同樣也有過濾作用，所以袋式除塵器對(duì)于細(xì)塵有較高的除塵效率[8]。

我國袋式除塵器產(chǎn)品豐富，在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都有觸及。研究發(fā)現(xiàn)，粉塵帶電后，經(jīng)過袋式除塵器過濾，可以改變?yōu)V袋表面的濾餅結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，與未經(jīng)荷電的粉塵濾餅相比較，改變后的濾餅具有透氣性更強(qiáng)、阻力更低和凈化效率高的特點(diǎn)，在微細(xì)粉塵顆粒的捕集效果方面也得到提高[9]。聶榮恩[10]在不改變?cè)写匠龎m器外形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，改造濾筒除塵技術(shù)，使得各系統(tǒng)顆粒物排放濃度能夠持續(xù)超低排放。

目前，棉花加工生產(chǎn)中，機(jī)采、軋花和打包等各個(gè)工藝都日漸成熟，相關(guān)技術(shù)設(shè)備也幾經(jīng)推陳出新，然而除塵設(shè)備的研發(fā)進(jìn)展卻止步不前，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前企業(yè)的生產(chǎn)要求。因此，對(duì)就除塵技術(shù)領(lǐng)域最新研究成果進(jìn)行了總結(jié)概括。

2 除塵技術(shù)理論研究現(xiàn)狀

2.1噴霧除塵

噴霧除塵技術(shù)主要是高壓水在噴嘴的霧化作用下，按照射流霧化機(jī)理與空氣中的粉塵碰撞接觸形成微小的霧滴吸附粉塵顆粒，從而達(dá)到除塵的目的[11]。噴霧除塵過程主要是依靠慣性碰撞、攔截、重力沉降、電荷吸附及凝結(jié)。慣性碰撞是指由于粉塵顆粒的慣性作用不能繞開霧滴，而與霧滴發(fā)生碰撞并結(jié)合。攔截是指當(dāng)粉塵顆粒的半徑小于液滴時(shí)，粉塵顆粒與液滴接觸就會(huì)被阻攔。粉塵顆粒在空氣漂浮過程中與周圍物體發(fā)生碰撞摩擦?xí)r，會(huì)產(chǎn)生一定的電荷，這時(shí)的粉塵顆粒會(huì)更容易被液滴吸附和捕捉。在高壓噴霧作用下，形成的渦流氣流加劇了粉塵運(yùn)動(dòng)的速度和振幅，增加了與液滴碰撞的機(jī)會(huì)，形成渦流凝結(jié)，提高了噴霧除塵的除塵效率。

相關(guān)試驗(yàn)表明，小直徑噴嘴的霧化效果比大直徑的霧化效果更明顯，噴出的霧滴直徑更小，并且對(duì)于捕獲呼吸性粉塵更高效，但小直徑噴嘴容易被水中雜質(zhì)堵塞，從而造成噴嘴的損壞，在既實(shí)用又高效的前提下，噴嘴內(nèi)徑以1.5～2.0 mm為宜[12]。噴嘴壓力越大，噴霧的范圍就越廣，霧滴分布的均勻性越高，捕塵效率就越好。但是，如果壓力過高，不僅會(huì)增加能源的浪費(fèi)，還會(huì)造成噴嘴疲勞，損壞噴嘴，降低其使用壽命[13-16]。

由于粉塵粒徑與水霧的不匹配，使得普通水霧對(duì)粉塵的去除效果較差，兩者之間不容易發(fā)生碰撞、攔截和被捕獲，只有更細(xì)、與呼吸性粉塵粒徑越接近的霧滴才能更有效地去除呼吸性粉塵。超聲霧化降塵試驗(yàn)表明，在微細(xì)水霧捕塵技術(shù)和捕塵水霧凝結(jié)并沉降的技術(shù)上，研究出了集捕塵凝聚、凝聚并沉降和慣性沉降分離為一體的粉塵凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效凈化呼吸性粉塵，除塵效率達(dá)99.6%[17]。

目前，氣液兩相流噴霧技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)射流霧化的最有效方式[18]。以空氣式助力噴嘴為代表的兩相流噴霧技術(shù)，其工作原理是利用帶有壓力的空氣進(jìn)入噴嘴形成高速氣流，在氣液混合時(shí)，氣流通過對(duì)液體的沖擊、剪切和旋轉(zhuǎn)等作用原理使得液體破碎，從而形成粒徑細(xì)小的霧滴，解決了霧滴與粉塵粒徑不匹配的問題。環(huán)境對(duì)于噴嘴效率的影響較大，不同環(huán)境應(yīng)重點(diǎn)研究不同的噴霧除塵技術(shù)，進(jìn)一步完善各種噴嘴的作用機(jī)理和影響因素，互相借鑒，使噴霧除塵系統(tǒng)向高效、適應(yīng)性廣的方向發(fā)展。

2.2通風(fēng)除塵

在棉花的加工過程中，加強(qiáng)通風(fēng)也是一種非常重要的除塵技術(shù)。通風(fēng)除塵技術(shù)主要是通過通風(fēng)機(jī)將工作區(qū)域內(nèi)的懸浮在空氣中的棉塵排出到室外，改善工作環(huán)境，從而減少棉塵對(duì)工人的危害。最常用的通風(fēng)除塵方法是利用局部通風(fēng)機(jī)采用壓入式、抽出式或混合式通風(fēng)3種；在控制含塵氣流向外擴(kuò)散的技術(shù)中，一般常用附壁風(fēng)筒或高壓風(fēng)屏蔽；長(zhǎng)壓短抽除塵系統(tǒng)與除塵器配套除塵；還可以采取導(dǎo)風(fēng)措施，設(shè)置風(fēng)屏或采用空氣流動(dòng)式噴水器導(dǎo)風(fēng)，從而達(dá)到隔離粉塵的目的[19]。國外學(xué)者研究了壓入抽出式通風(fēng)除塵設(shè)備，即在工作面附近掛一個(gè)防塵風(fēng)障，把工作面的粉塵擋住，然后利用吸風(fēng)管將粉塵吸走；利用附壁風(fēng)筒的設(shè)備將工作面的風(fēng)流轉(zhuǎn)換成軸向風(fēng)流，形成旋流，把工作面的粉塵都卷起來形成濃度較高的粉塵旋流，在軸向方向布置吸塵管，利用吸塵管將粉塵旋流吸出[20]。VICTORIA D等[21]提出運(yùn)用風(fēng)幕、集塵器和抽出式除塵風(fēng)機(jī)等綜合防塵措施，也取得了一定的效果，研究出的除塵滾筒利用高壓水射流的作用機(jī)理，附近的空氣會(huì)向射流區(qū)運(yùn)動(dòng)，粉塵會(huì)被潤(rùn)濕，潤(rùn)濕后的粉塵碰到反射板后沉降在地面，被凈化后的空氣可以再次利用。周茂普[22]采取了使用長(zhǎng)壓短抽的通風(fēng)方法對(duì)工作區(qū)域供風(fēng)，并且配置了合理的參數(shù)和除塵設(shè)備，除塵效率得到提高，有效地改善了工作環(huán)境。

與噴霧降塵相比，通風(fēng)降塵具有不干擾視線、沒有耗水量和作業(yè)環(huán)境較好等優(yōu)點(diǎn)。但是通風(fēng)除塵只是將工作區(qū)域內(nèi)的棉塵稀釋、轉(zhuǎn)移，并沒有達(dá)到除塵的根本目的，并且呼吸性粉塵長(zhǎng)時(shí)間漂浮在空氣中，會(huì)造成二次污染。

2.3化學(xué)抑塵

化學(xué)抑塵的作用原理是在不同的環(huán)境下，使堆積的物料維持表面濕潤(rùn)或使物料表面凝結(jié)一層硬膜，防止揚(yáng)塵的出現(xiàn)，達(dá)到抑塵的效果。根據(jù)化學(xué)抑塵的不同機(jī)理，可將其分為4類：潤(rùn)濕型、凝聚型、粘結(jié)型和復(fù)合型[23-28]。

2.3.1潤(rùn)濕型抑塵

潤(rùn)濕型化學(xué)抑塵即通過提高水對(duì)粉塵的濕潤(rùn)能力來增強(qiáng)除塵效果，其主要成分是表面活性劑和無機(jī)鹽。表面活性劑的主要作用是降低液體的表面張力，使得液體可以達(dá)到乳化、潤(rùn)濕的作用，從而提高除塵的能力。潤(rùn)濕型化學(xué)抑塵劑中的無機(jī)鹽一般是具有吸濕作用的，其彌補(bǔ)了表面活性劑吸濕保水的不足，更加有利于表面活性劑發(fā)揮抑塵的效果。潤(rùn)濕型化學(xué)抑塵劑一般與噴霧系統(tǒng)組合使用，但其抑塵的有效期較短，需要重復(fù)噴灑，否則會(huì)出現(xiàn)二次揚(yáng)塵現(xiàn)象。

2.3.2凝聚型抑塵

凝聚型抑塵劑也是通過持續(xù)潤(rùn)濕粉塵或泥土，同時(shí)利用凝聚的作用，將粉塵顆粒聚集在一起，形成比較大的粉塵顆粒，從而使其快速沉降，達(dá)到降塵的目的。根據(jù)其組成成分不同，凝聚型抑塵可以分為2類：吸濕型無機(jī)鹽類和高倍吸水樹脂類。根據(jù)杜翠鳳等[29]的試驗(yàn)，利用吸濕型無機(jī)鹽、凝并劑和表面活性劑，研制出一種新型抑塵劑。與普通抑塵劑相比，該抑塵劑具有更好的防風(fēng)抑塵作用。但是凝聚型抑塵劑的使用有很多限制，吸濕型無機(jī)鹽的腐蝕性較強(qiáng)，會(huì)對(duì)機(jī)器及其他金屬部件造成損害，而高倍吸水樹脂抑塵劑的制作成本較高，使得其不能被廣泛使用。

2.3.3粘結(jié)型抑塵

粘結(jié)型抑塵主要是利用材料本身的粘性，來粘結(jié)粉塵或是在粉塵表面形成一層覆蓋層來達(dá)到抑塵的目的。粘結(jié)型抑塵根據(jù)其作用機(jī)理不同可分為2種：一種是有機(jī)粘結(jié)；一種是無機(jī)粘結(jié)。粘結(jié)型抑塵雖然原料比較廉價(jià)，但多數(shù)材料不可自然分解，可能會(huì)造成二次污染，并且還會(huì)對(duì)機(jī)械部件產(chǎn)生腐蝕性，影響周圍環(huán)境。

2.3.4復(fù)合型化學(xué)抑塵劑

復(fù)合型抑塵劑是基于多種抑塵劑組合而成的一種新型抑塵劑，并且將潤(rùn)濕、凝聚、粘結(jié)和吸濕保水等多種功能集為一體。張文案等[30]通過多種抑塵劑合成了一種蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的抑塵劑，其具備了保水吸濕、粘結(jié)等多種效果。鄧兵杰等[31]通過試驗(yàn)將3種材料混合制備出了同時(shí)具有吸濕保水和粘結(jié)的復(fù)合型抑塵劑。復(fù)合型抑塵劑的發(fā)展前景廣闊，但是復(fù)合型抑塵劑的制備過程復(fù)雜，需貼合實(shí)際情況。因此，復(fù)合型抑塵劑適用于在復(fù)雜環(huán)境下的抑塵降塵作業(yè)。

3 除塵技術(shù)的組合

隨著國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高，使用單一的除塵設(shè)備并不能達(dá)到粉塵顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)。各種除塵技術(shù)在除塵效率方面還有較大的提升空間，隨著對(duì)棉塵處理的研究不斷深入，除塵技術(shù)的種類不斷增多，研究重點(diǎn)在于多種除塵技術(shù)的組合，以及除塵效率。目前，組合式除塵技術(shù)的實(shí)例逐漸增多，用于解決處理棉塵時(shí)存在的問題。

3.1荷電霧化超重力除塵技術(shù)

WANG B等[32]提出了一種新穎的除塵技術(shù)，即云式除塵技術(shù)(Cloud-Air-Purifying，CAP)，該技術(shù)將超聲霧化技術(shù)和旋風(fēng)除塵器相結(jié)合。旋風(fēng)產(chǎn)生潮濕的環(huán)境，用來模仿形成雨滴的自然云，這有助于環(huán)境中的粉塵顆粒吸收水分和凝聚。因此，粉塵顆粒的尺寸會(huì)顯著增加，這會(huì)提高旋風(fēng)分離器細(xì)顆粒物的捕集效率。這使旋流器作為一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的除塵器，能夠滿足工業(yè)粉塵排放和空氣凈化的要求，該技術(shù)非常適用于細(xì)顆粒粉塵的過濾。

靜電除塵器(ESP)自1907年由Cottrell首次成功使用以來，已被用于許多工業(yè)領(lǐng)域的粉塵顆粒控制[33]。ESP是一種利用靜電去除空氣中微粒的除塵裝置，其充電過程是影響顆粒物捕獲效率的重要環(huán)節(jié)。目前，在除塵行業(yè)中，利用靜電來提高常規(guī)除塵裝置的粉塵捕集效率是趨勢(shì)，將電噴霧技術(shù)應(yīng)用于電除塵器，可以提高微細(xì)粉塵顆粒的捕集效率，研究發(fā)現(xiàn)外加電壓是決定ESP中粉塵顆粒收集效率的主要參數(shù)，不同粒徑的顆粒收集效率與電噴霧的顆粒收集效率不同[34]。

荷電霧化超重力除塵技術(shù)是在CAP的基礎(chǔ)上，加入了荷電技術(shù)，從而建立荷電霧化超重力除塵系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電暈荷電的方式，在管道內(nèi)設(shè)置高壓靜電場(chǎng)用來實(shí)現(xiàn)粉塵顆粒和液滴荷電，荷電后的液滴與粉塵顆粒間的靜電可以促使微細(xì)粉塵顆粒凝聚變大，變大后的粉塵顆粒在旋風(fēng)除塵器的重力作用下被除去，提高了粉塵顆粒的捕集效率，并且荷電與霧化的結(jié)合補(bǔ)充了旋風(fēng)除塵器對(duì)微細(xì)顆粒物捕獲效率的缺點(diǎn)，又保證了較低的投入成本與較高的捕集效率。劉紅英[35]從荷電條件、入口氣流流速及霧化量3個(gè)方面研究了荷電霧化超重力除塵系統(tǒng)對(duì)微細(xì)粉塵顆粒物的捕獲效率。研究表明，粉塵顆粒與液滴異極性荷電對(duì)系統(tǒng)除塵的效果最好，液滴荷電次之，并且霧化水箱中存在鹽類強(qiáng)電解質(zhì)有助于提升顆粒的去除效率，還要避免水中不能存在太多弱電解質(zhì)，另外較高的入口流速和霧氣濃度都可以提高粉塵顆粒的去除效率，但是也會(huì)消耗較高的能量。該技術(shù)也有不足，在處理一些親水性較差的粉塵顆粒時(shí)，顆粒在霧滴附近繞流，無法有效結(jié)合凝聚，導(dǎo)致團(tuán)聚效果不佳，使得除塵效果差。棉塵含有異性纖維，屬于親水性較好的粉塵顆粒，所以凝結(jié)團(tuán)聚的效果會(huì)好，使得對(duì)棉塵的去除效率得以提高。由于在管道內(nèi)電暈荷電的技術(shù)較難實(shí)現(xiàn)，所以該除塵技術(shù)還需要在保證除塵效率的前提下進(jìn)一步優(yōu)化，并可以應(yīng)用到棉塵治理的領(lǐng)域內(nèi)。

3.2多元離子除塵劑

噴霧降塵覆蓋性廣，除塵效率較高，是粉塵防治的主要技術(shù)手段，在水霧中加入表面活性劑可以在一定程度上提高降塵效率，表面活性劑還可以通過改變霧滴大小來影響噴霧的降塵效率，并且表面張力是影響表面活性劑潤(rùn)濕性能和噴霧降塵效率的最重要參數(shù)。江雨涵[36]通過研究復(fù)配多元離子除塵劑，選擇性能較好的表面活性劑進(jìn)行比例復(fù)配，對(duì)復(fù)配之后的溶液進(jìn)行粉塵沉降和表面張力等試驗(yàn)，選配出性價(jià)比最高的離子顆粒除塵劑，在確保吸水保濕的特性上，加入除塵劑和固化材料，從而可以降低細(xì)水霧化顆粒的粒徑，高效地除去呼吸性粉塵。

多元離子細(xì)霧顆粒除塵是采用封閉孔隙的細(xì)水霧化顆粒把塵源覆蓋，使得剛產(chǎn)生的粉塵被快速濕潤(rùn)和沉降，當(dāng)細(xì)水霧化顆粒散落在物料上，會(huì)形成一層細(xì)水霧化顆粒層，對(duì)塵源有覆蓋遮擋的作用。當(dāng)細(xì)水霧化顆粒噴灑到含有粉塵的空氣中，會(huì)形成大量的顆粒狀粉塵群，這樣會(huì)提高與粉塵顆粒碰撞、粘結(jié)、捕捉和沉降的能力，從而達(dá)到最佳的除塵效果。

3.3超音速反重力虹吸霧化噴嘴

氣動(dòng)噴霧是除塵領(lǐng)域內(nèi)的主要方法之一，其效率主要取決于霧化細(xì)度和顆粒速度，在收集和捕捉的過程中，液滴尺寸需要接近目標(biāo)粉塵顆粒的尺寸，這點(diǎn)對(duì)霧化效率有很高的要求。通過在高壓噴霧中加入表面活性劑發(fā)現(xiàn)，表面活性劑對(duì)噴霧除塵效率的促進(jìn)作用隨著壓力的增加而降低。有一種較好的優(yōu)化方法是超聲霧化噴嘴，它利用拉瓦爾噴嘴加速的空氣刺激超聲波振動(dòng)腔產(chǎn)生超聲波，并混合大量高速氣流，形成微型氣動(dòng)霧幕，從而實(shí)現(xiàn)濕式隔離除塵。

為了解決能源浪費(fèi)的問題，即降低空氣和水的壓力流量要求，保持或進(jìn)一步提高霧化效率，ZHANG Tian等[37]發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的Laval結(jié)構(gòu)氣動(dòng)霧化噴嘴不能完全成為“超音速”氣動(dòng)霧化，因?yàn)樵谄胀ㄉ淞鲏毫ο拢褐鶡o法達(dá)到超音速區(qū)域，不能與超音速空氣相結(jié)合；相反，液體在噴嘴邊緣被“吹”出來，許多未破碎的大顆粒液滴在噴嘴邊緣溢出。這個(gè)過程中，大量的超音速流被浪費(fèi)，造成大量的能源浪費(fèi)。于是，提出了超音速虹吸霧化原理，并且根據(jù)這一原理研發(fā)出了可廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化噴頭。超音速虹吸霧化不同于任何一種霧化方法，霧化過程都是在噴嘴外進(jìn)行，其中超聲波模式利用噴嘴外的霧化振動(dòng)腔，而超音速虹吸霧化是利用超音速反重力虹吸原理在噴嘴內(nèi)部完成精細(xì)霧化；超音速虹吸霧化噴嘴的霧化性能好，它的霧幕呈云狀，由高速液滴和高速氣體組成，覆蓋范圍更廣，可以在很短時(shí)間內(nèi)覆蓋有限的工作空間。此外，這些水滴對(duì)大量的微細(xì)粉塵顆粒具有更高效的捕獲能力，能夠以更大的動(dòng)能迅速抑制粉塵。在除塵效率相同的情況下，出于節(jié)能考慮，與超聲霧化噴嘴除塵效果的對(duì)比，驗(yàn)證了新型噴嘴的優(yōu)越性，解決了霧化能耗高的問題，進(jìn)一步提高了霧化效果，實(shí)現(xiàn)了超音速破碎和虹吸注水的過程，為精細(xì)霧化除塵領(lǐng)域提供了一種新的選擇。

4 結(jié)論

對(duì)國內(nèi)外關(guān)于除塵設(shè)備及粉塵處理技術(shù)文獻(xiàn)的綜合研究和分析得出如下結(jié)論。

(1)目前，棉花是我國棉紡業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，除塵設(shè)備研發(fā)進(jìn)度滯后，阻礙了我國紡織產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與生產(chǎn)過程綠色化，使得我國紡織產(chǎn)業(yè)無法達(dá)到安全環(huán)保、綠色生產(chǎn)的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。

(2)棉花除塵設(shè)備及技術(shù)研究的基礎(chǔ)是棉塵特性，必須深入剖析不同加工環(huán)節(jié)的棉塵特性，根據(jù)生產(chǎn)流程中不同的除塵要求，選用最合適的除塵方式。

(3)通過研究分析的除塵設(shè)備及技術(shù)各自優(yōu)缺點(diǎn)，綜合運(yùn)用2種或2種以上的設(shè)備或技術(shù)，采用創(chuàng)新性的組合方式，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提出復(fù)合式除塵技術(shù)，從而滿足更高的除塵要求，達(dá)到高效除塵的目的。

對(duì)棉花生產(chǎn)技術(shù)要求的不斷提高，使得棉花加工更加機(jī)械化、自動(dòng)化，在今后的除塵設(shè)備研制過程中，應(yīng)根據(jù)多種除塵設(shè)備或技術(shù)組合的除塵方法，注重提高除塵設(shè)備的數(shù)字化及自動(dòng)化水平，以達(dá)到智能化、高效率除塵的目的。