■ 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)在生產中使用了大量的風機，這些風機產生的風力主要用于輸送籽棉、皮棉、塵雜等。風力系統(tǒng)給棉花加工生產帶來便捷的同時，也產生了排風時粉塵處理的難題。長期以來，棉花加工企業(yè)都以旋風除塵器為主，其具有制作簡單、價格低廉、維護容易的優(yōu)點，但除塵效率低、粉塵排放濃度高、纖維不能有效回收的缺點也一直困擾著棉花加工企業(yè)。目前，機采棉的主要的特點是含雜率高，機采棉比手摘棉在加工過程中增加了多次籽棉清理和皮棉清理工藝。機采棉生產線為了提高產量和效率基本上都是按15 t/h的產量配備的，它的風機數量、風量都比手摘棉生產線大得多。機采棉生產線主要的籽棉輸送系統(tǒng)以高壓風機為主，會產生大量的塵雜和粉塵，如果說手摘棉生產線使用旋風除塵器排放還能勉強合格，那么機采棉生產線所產生的粉塵則會明顯超標。

一、旋風除塵器

車間內的籽棉、皮棉、塵雜通過風機輸送，一般是在卸料器有密集網孔的塵籠上完成物料和風的分離，物料進入下一工序進行加工。這時完成輸送作用后含有大量塵雜的風被風機排向旋風除塵器進行除塵。旋風除塵的原理是使含塵氣流沿筒壁圓柱體高速旋轉運動，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，通過灰斗、翻板、避風器等裝置將塵雜排出旋風除塵器。氣流在旋風除塵器中到達錐體底部后轉而向上，沿軸心向上旋轉，經排雜后的較潔凈氣流由中部上升，從排出管排出除塵器。

旋風除塵器使用歷史悠久，有多種形態(tài)，很多參數已經標準化。旋風除塵器進氣的方式、速度、各個部件的尺寸比例等都影響著處理風量、效率、壓力損失和除塵效果，其中除塵器直徑、進氣口尺寸、排氣管直徑為主要影響因素。過于強調除塵效果可能會導致壓力損失大，對前端輸送工作造成影響，在軋花工作中，管道內氣流和物料始終是動態(tài)變化的。手摘棉的籽棉含雜少，生產線總風量較小，一直使用的是旋風除塵器（如圖1所示）。旋風除塵器在棉花加工使用中還有很多根據需要進行的改進形式，例如，旋風除塵器下面建設有塵房暫時存放雜質的，有絞龍排雜的，有避風器排雜的，也有為增加降塵效果將旋風除塵器串聯使用的。

圖1 在棉花加工使用的旋風除塵器

早期內地軋花企業(yè)也有使用塵房和布袋除塵的，但遠沒有旋風除塵器普及。

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。其工作過程是風機將含塵空氣排進圓籠式除塵器，先經過60目～80目的平網進行一級處理。平網將較大顆粒灰塵、棉葉等與氣流分離，配置的旋轉吸嘴能及時清理平網網面使過風通暢，與平網旋轉吸嘴相連的風機將塵雜排進濾袋，氣流回入機箱內，塵雜通過壓實器或避風器排出本機。通過平網的氣流進入圓籠室進行二級處理，圓籠繞中心軸轉動，圓籠表面由大網孔薄鋼板為基體，上面包覆的鋼絲網目數越高，排出的空氣過濾效果越好，但是目數太高會影響處理風量。經平網過濾后的氣流透過圓籠上面包覆鋼絲網再次進行除塵，潔凈空氣從圓籠軸向端部排出本機。與圓籠配套的設計有往復式吸嘴，能及時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的面積與處理風量成正比，若圓籠包覆鋼絲網為100目，直徑φ 2 m，長2 m的包覆鋼絲網面積為12.56 m2，按參數計算能處理75 000 m3/h～150 000 m3/h的風量。在實際使用時由于塵籠表面的“塵擋塵”現象和其他不穩(wěn)定因素，只能按處理40 000 m3/h～80 000 m3/h風量使用，這樣一臺圓籠式除塵器也就只能處理2臺～3臺的風機排風。相對于近20臺風機的生產線將要配套很多臺才能滿足全線的除塵需求，為此單圓籠式除塵器處理風量不大、占地面積較大的缺點也較明顯。

三、多圓籠式除塵器

在特定條件下，每種濾料過濾的風量是一定的，為了提高除塵器處理風量，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度已經不現實，因此，為了彌補單圓籠式除塵器風量處理的不足，相關研究機構推出了多圓籠式除塵器。多圓籠式除塵器（詳見圖2）由4個小的圓籠組成，因為4個小的圓籠表面濾料展開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到比單圓籠處理風量大的效果，同時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步，但相對于機采棉的高塵、高雜、高風量仍然顯示出處理風和塵的能力不足，在棉花加工中沒有得到普遍應用。

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（詳見圖3），一級使用了80目的不銹鋼絲平網，平網上設置有旋轉吸嘴清潔網面，保持透風。被初步過濾的空氣進入二級濾塵室。由多個同圓心的長毛絨濾網組成的二級濾塵室是層層套在一起的，能在最小空間內最大程度地增加濾料的面積，從而處理更多的風量。長毛絨濾料以阻燃基布和長毛絨組成，對細微塵粒的捕捉能力更強，通過長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置有吸管能及時吸走塵土，使長毛絨濾料保持通透以便持續(xù)工作。處理過的氣體通過每兩層之間的通道排出機體，塵雜通過布袋落入壓實器排出機體。

圖3 多層圓籠除塵器

在2016年前后，基于在內地棉花加工除塵取得的成功經驗，有多個廠家將多層圓籠式除塵器進一步放大尺寸或層數，增加濾料面積用于新疆機采棉生產線（詳見圖4）。使用中發(fā)現了很多問題并逐步進行了改進：1.機采棉生產線中的高壓風機多，對除塵器整體強度要求較高；2.機采棉生產線在軋花工作中連續(xù)加工，有的生產線24小時不停機，要求除塵器運轉可靠性強；3.機采棉含雜質很大，對除塵器上的管路、風機磨損嚴重，當管路漏風和風機磨損嚴重時，除塵器失效；4.由于機采棉含雜質很大，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塵等二次污染。

圖4 多層圓籠式機采棉加工除塵器

經過幾年的摸索改進，大部分廠家在高壓風機回風進除塵器前設置了沉降箱，使大雜提前降落，降低除塵器的壓力。有的廠家在一級、二級塵室設置了絞龍，使沉降的雜質通過絞龍排出；對排出的塵土采取了進入除塵房防止二次揚塵的方式。目前多層圓籠式除塵器在南、北疆得到了廣泛應用。多層圓籠式除塵器長毛絨濾網在北疆雨雪條件下容易板結導致失效，更換長毛絨濾網成本高、工作量大。長毛絨雖然是阻燃材料，但長時間工作后存有短絨和油分，一旦生產車間的火源進入就容易發(fā)生火災事故，還需要進一步深入研究如何解決上述問題。

五、展望

隨著人們環(huán)保意識的加強和環(huán)保法規(guī)的不斷完善，降低棉花加工企業(yè)的排塵已經成為團場領導、職工的強烈意愿。近幾年，棉機生產廠家加緊了研發(fā)進度，多款新型的棉花加工除塵器投入了使用。通過考察，筆者認為在機采棉生產線使用的除塵器還需在以下課題進一步進行研究：1.設備的穩(wěn)定性方面，由于機采棉含雜率高，特別在南疆塔里木地區(qū)，籽棉含沙子較多，這些因素使設備快速磨損失效，因此在機采棉生產線中的除塵器最好降低機械結構的復雜性和精密性，提高硬度、強度和耐磨性；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毛絨和錦綸材料，過濾性能很好，這些濾材雖然用的是阻燃材料，但在使用中有著火現象且著火速度很快，為此應聯合濾料廠家研制更耐火的濾材，同時，應用已經成熟的火星探測技術，在火源進入除塵器后迅速報警并自動關閉風機等助燃因素，減少火災隱患；3.機采棉回潮率大，特別是在北疆雨雪環(huán)境下，為保證皮棉質量和產量必須使用烘干設備，籽棉烘干后產生的濕熱風排入濾袋除塵器中易黏附在濾袋上，影響濾袋的過風量且容易產生板結現象；4.濾袋材料由于單位面積處理風量不大，需要大量的濾袋來保證過濾面積，這樣使濾袋式除塵器體積較大，增加了廠房配套設施的成本，制約了經濟實力不足的企業(yè)和老企業(yè)改造。筆者建議進一步研究除塵機理，用造價低、壽命高、性能可靠的除塵產品滿足棉花加工的需要。