第三節　紡織除塵設備

一、紡織除塵設備的發展

紡織廠早期的除塵設備是地下重力沉降室。重力沉降室只能除去較大的顆粒粉塵，空氣含塵濃度仍很高，含塵空氣通過塵塔排放至室外后造成周圍環境污染。20世紀50年代初對地下重力沉降室進行了改造，在地下塵室去掉較大顆粒纖塵的基礎上，把含塵濃度仍很高的空氣引入許多布袋組成的濾塵室，使過濾后的空氣含塵濃度能基本上達到要求，可以回入車間或排向室外。但須定期停車后清掃地下塵室和布袋濾塵室，工作既臟又繁重，影響工人身體健康，影響生產。20世紀50年代末至60年代初，改用排塵風管把紡織粉塵直接引入布袋濾塵室，這樣可以不停車進行清灰工作。可是布袋濾塵室易發生火災，一旦發生火災就把布袋全部燒毀，以致造成車間停產。

到20世紀70年代初，我國紡織廠中開始使用具有兩級過濾作用的A171型和A172型塵籠式濾塵器。第一級是用塵籠進行過濾，把纖維性粉塵濾去，直接壓成棉筵，其中16（mm）以上的纖塵仍可回用。第二級是布袋濾塵器，再把漏過塵籠的顆粒性粉塵濾去。由于此時布袋已作為第二級過濾，故單位面積過濾風量可大些。有些金屬物被第一級塵籠阻隔而不能進入第二級，在布袋處火災現象亦大為減少，因此曾廣為紡織廠所采用。

在20世紀70年代末80年代初，在改革開放的形勢下，我國紡織行業大量引進國外濾塵設備。同時，我國紡織除塵科技人員消化吸收國外技術，創新發展新型的濾塵設備，使紡織除塵工作又向前推進了一大步。在這個階段最具特色的紡織除塵設備當屬XLZ型除塵器。XLZ型除塵器由旋風預分離器、回轉式過濾器和出灰裝置三個部分組裝為一個整體。它簡化了除塵設備的管路系統，一級過濾與二級過濾器間無管路連接，阻力較小，不需密閉塵室。這樣就大大地節約了占地面積。過濾后的空氣含塵濃度基本上能符合紡織廠的要求。

20世紀90年代，隨著紡織技術的不斷發展提高，生產工藝和環境條件都對紡織除塵設備提出了更高更新的要求。在這段時間我國除塵設備的性能同國際先進水平的差距日益縮小，有些國內企業制造的紡織濾塵設備已走出國門，進入了國際市場。20世紀90年代以來，紡織除塵設備的開發過程是一個向高效率、減少占地面積、增加安全可靠性的機組化二級除塵系統發展的過程，且自動化程度不斷提高。除塵系統機組化的最大好處在于它占用面積小且不需要建造濾塵用的密閉塵室。

圖2-1是機組化除塵系統的工作流程示意圖。從紡織設備來的含塵氣流先經第一級預濾器把纖維性粉塵濾去，然后由第二級濾塵器再把更細小的粉塵濾去，經兩級過濾后的潔凈空氣才能回用車間或排向室外。由第一級的集塵風機產生較大的負壓，通過第一級的吸嘴把濾網上的纖維塵吸進纖維壓緊器，纖維塵被駐留壓緊后排出。在第二級中的吸塵機構把濾出的細小粉塵吸出，細小粉塵經粉塵壓實器壓實后排出。

二級除塵機組的結構如圖2-2所示。按照第二級濾塵器的結構來區分，機組化除塵系統可簡稱為板式除塵器、蜂窩式除塵器、鼓式除塵器、后置多籠式除塵器等。

1—纖維壓緊器　2—集塵風機　3—第一級纖維預濾器　4—粉塵壓實器　5—集塵風機　6—第二級粉塵濾塵器

二、除塵設備的效率

除塵設備濾掉的粉塵量與進入除塵設備的粉塵量的比值稱為除塵設備的效率。

在除塵設備前、后兩個含塵取樣斷面間無泄漏的情況下，單級除塵設備的除塵效率為：

式中：c1——進入除塵設備的空氣含塵量，mg/m3；

c2——排出除塵設備的空氣含塵量，mg/m3。

當兩級除塵器串聯時，如第一、二級的除塵效率分別為η1、η2，另設m1為進入第一級的粉塵量，m3為第一級濾掉的粉塵量，則兩級串聯的總除塵效率為：

在單級除塵設備前、后兩個含塵取樣斷面間有泄漏的情況下，設進、出除塵設備的風量分別為L1、L2，此時對于吸入式（L2＞L1）除塵設備的除塵效率為：

對于壓入式（L1＞L2）除塵設備的除塵效率為：

三、除塵設備

1.圓盤預濾器　圓盤預濾器是機組化的二級除塵系統的第一級，如圖2-3所示。圓盤預濾器主體用鍍鋅鋼板制成長方體密封箱，內用密封毛氈7分為前、后兩倉，前倉3中裝有濾網轉盤4、中心擋板5、吸嘴6和有雙層玻璃窗的密封檢視門11；后倉裝有軸承8及支架9、傳動帶輪10。前倉的前面連接一個集風斗2，集風斗的作用是使含塵空氣能均勻地流向轉盤表面，以利于轉盤表面積聚纖維層形成濾塵層，可提高第一級過濾器的過濾效率。集風斗上裝有補風窗12，當導風管1送入含塵空氣量減少時，可由補風窗補充系統外空氣，使流過轉盤的空氣量保持穩定。轉盤上的積塵由過濾盤的轉速控制，可以根據過濾空氣含塵情況和除塵要求確定過濾盤的轉速，使轉盤兩側保持一定的壓差，以滿足過濾要求。過濾盤上的濾料是80目/英寸的鋼絲濾網。濾料上積聚的纖維塵在轉過吸嘴6時被吸走，送往纖維壓緊器予以處理。

1—導風管　2—集風斗　3—前倉4—濾網轉盤　5—中心擋板　6—吸嘴7—密封毛氈　8—軸承　9—支架10—傳動帶輪　11—密封檢視門　12—補風窗

另外有一種把濾網盤阻留下來的纖維塵吸掉的方案，就是圓盤預濾器不轉，由大吸嘴回轉，在中部傳動軸為空心軸進行抽風。在這兩種方案中，第一種方案的預濾盤四周的密封毛氈在回轉時易磨損，一旦泄漏，將加重二級濾料負荷，影響除塵效率。第二種方案的預濾盤四周的密封毛氈不會磨損，但在回轉中心軸與外面固定抽吸管處總有一定的漏風量，因此固定抽吸管處的抽風量要適度增加一些，用以彌補這方面的漏風問題。一般情況下吸嘴吸口處真空度應大于800Pa，加上克服纖維分離器處的阻力和管路的阻力損耗，所以應配用中壓排塵離心風機，風量在3000m3/h左右。

2.板式除塵器　板式除塵器的第二級濾塵器為板塊結構如圖2-4所示，由薄鋼板做成的底板、側板、頂板和前板組裝而成，一側板前部裝有帶雙層玻璃窗的密封門。全部構件封閉在一起，安裝方便。從第一級過濾器來的含塵空氣分別進入一個個過濾槽格經過二級過濾后粉塵被阻留，過濾后的清潔空氣由主風機排向室外或回用車間。過濾槽格縱向垂直排列成多條狹長形以增大其過濾面積，每個槽格的前后都有槽形罩板把濾板框和支架密封起來。可根據不同過濾負荷，配用不同數量的槽格。這種布置成槽格的平板過濾器，能在較小空間內安排較大的過濾面積，最大限度地減小占地。槽格與頂、底、面板的縫隙用黏合劑密封，槽格的頂部是自動清潔器（跑車）行走的軌道。過濾槽的本體是鍍鋅鋼板制的槽格支架，支架的上、中、下部都有插槽，過濾平板插在槽內，濾料更換非常方便。濾料板后面有托板網，使得濾料變形少，有利于吸塵。采用單槽間歇方式清吸第二級濾料上的積塵，自動清潔裝置上的三個吸嘴固定在一根5m多長的傳動皮帶上，由吸臂帶動依次進入槽格清除濾料表面的灰塵。

過濾平板的濾料是用阻燃型長毛絨做成，它的底布為針織結構，毛茸長，透氣性好，阻力小，捕塵能力強，容塵量大，過濾效率高。用于清花梳棉濾塵的長毛絨底布組織較密，紗線亦粗，毛茸較長，自然厚度14～16mm，過濾風量2500～3000m3/（m2·h），阻力小于150Pa。用于回風過濾的長毛絨底布組織較稀，紗線較細，毛茸較短，自然厚度12～14mm，過濾風量5000～6000m3/（m2·h），阻力小于150Pa。吸除積塵的吸嘴應離底布一定距離，通常為20mm左右。對長毛絨濾板進行清潔的小吸嘴吸口處真空度應大于4500Pa，所以應配用高壓排塵風機，風量在800m2/h左右。

自動清潔裝置在板式濾塵器內部的部位如圖2-5所示。自動清潔裝置的主體是一個薄鋼板制成的柱形吸塵箱6，兩側從上到下開著長槽。柱箱上、下端各有一個帶輪，帶輪上環繞著傳動皮帶7，傳動皮帶7上有三個等距分布的小圓吸嘴。圖2-6是吸嘴的傳動機構圖。由齒輪減速電動機9驅動下帶輪使皮帶環繞運行，帶著三個小圓吸嘴循環上、下回轉運動進行抽吸，使整個長毛絨濾料面能吸清積塵。下帶輪支承板有調節螺栓，調節膠帶張力和帶輪的平行。柱箱下方還裝有地板清潔吸嘴8。上帶輪前側連著斜齒輪變速傳動箱，傳動兩對走行輪。吸塵柱箱就是通過走行輪整體懸掛在密封箱頂部的滑動軌道10內，滑動軌道則由其上部的滑軌支架11的滑板支承。滑軌支架的一端裝有伸縮電輥16，電輥的伸縮桿連接滑軌以驅動滑軌向左或向右移動一個槽格。走行裝置的前、后端共裝著三個接近開關，前、后兩個控制清潔器進入或退出槽格，另一個控制清潔器在清潔完最末端一個槽格后退回去。為了避免一般行程開關觸點有火花發生引燃粉塵，接近開關是由振蕩電路和晶體管所組成。當跑車接近槽底后罩板5時，接近開關依靠電磁感應而停止振蕩，晶體管狀態翻轉，故電動機停止運轉，走行輪亦停止前進。吸塵柱箱內的真空度是依靠柔性排塵軟管13抽吸形成，吸嘴吸入柱箱的塵流經柔性軟管輸往箱外的粉塵壓緊器。自動板式濾塵器的電控箱15中配有可編程序控制器（PLC），不僅能自動控制清潔裝置的全部清潔操作，還設有各個運行動作的顯示裝置。當細小微塵阻留于人造毛濾料的纖毛上使過濾壓差升到設定值時，清潔裝置會自動對過濾槽格進行清吸作業。當過濾壓差低于設定值，清潔器就停止清潔程序，回停到停機位置。

1—密封過濾箱體　2—過濾板及過濾槽格3—插槽　4—前罩板　5—后罩板6—柱箱　7—帶三個吸嘴的皮帶8—地板清潔吸嘴　9—齒輪變速電動機　10—滑軌　11—滑軌支架12—槽格軌道　13—柔性排塵軟管14—檢視門　15—總控制箱16—伸縮電輥

1—減速器　2—螺桿減速器3—走行輪　4—圓形小吸嘴5—帶三個吸嘴的皮帶6—齒輪變速電動機

圖2-7表示了V形板式濾塵器的內部構造。該濾塵器因取消了后罩板使得兩塊濾料板2成V形而得名。V形板式濾塵器的自動清潔裝置較為簡單，它的每個槽格里都設置了條形吸風管3，在兩側各開一狹長吸口，只需上下移動即可將槽格兩面長毛絨上的積塵吸去。條形吸嘴裝在吸嘴導軌4上，排塵軟管5接在上下移動的吸嘴導軌上。在每個條形吸嘴與吸嘴導軌的連接處都裝有控制閥門，逐一控制對個槽格條形吸嘴的閥門開啟，即可分別對各槽格的濾料進行吸塵清理，故電路控制和機械結構簡單。

3.蜂窩式除塵器　蜂窩式除塵器的第二級濾塵裝置采用的是“蜂窩”構造，如圖2-8所示。蜂窩式濾塵器里每排布置六只“蜂窩”，每只“蜂窩”是用阻燃型長毛絨濾料制成的圓筒形小塵籠。含塵空氣通過小塵籠時粉塵被阻留在塵籠內表面。采用小塵籠袋分組間歇方式清吸第二級濾料上的積塵，六只小吸嘴由吸臂驅動按程序依次吸除每排塵籠中的粉塵，以保持濾塵器能正常工作。集塵風機通過小吸嘴吸塵并送入布袋集塵器，粉塵經過壓實器壓實后排出系統，分離后的空氣返回濾塵器內。

1—排塵口　2—濾料板　3—條形吸嘴4—吸嘴導軌　5—軟管

1—集塵風機　2—布袋集塵器　3—粉塵壓實器4—吸臂　5—小吸嘴　6—塵籠

蜂窩式濾塵器使用的塵籠濾袋尺寸為360mm×650mm，濾筒兩端采用了抱箍和緊繩兩道緊固措施，濾料更換也比較方便。由于塵籠濾袋尺寸相對較小，因而變形小，從而能使小吸嘴始終貼近濾料表面，吸塵力強。吸嘴的吸風截面積較小，吸風集中，吸塵線速度合理。所以吸嘴清潔效率很高，而且吸嘴對濾料的有效清潔面積達95%以上，因而使機組第二級阻力平均穩定在80～120Pa范圍內。蜂窩式除塵器適用于廢棉處理除塵系統或細特紗清梳工藝除塵系統中。

蜂窩式濾塵器的機械傳動方面相對較復雜，小吸嘴既要作旋轉運動，又要作往復運動，還要作橫向移動，因而對加工精度要求較高。為了能夠準確地完成每一項動作，蜂窩式濾塵器采用了故障率極低的可編程序控制器，在小吸嘴重復定位精度這一關鍵性問題上也得到了很好的解決。故運行仍然比較可靠、穩定，而且其維修空間較大，檢修也比較方便。

4.鼓式除塵器　鼓式除塵器又稱多層圓籠除塵器，該除塵器也是一個機組化的二級除塵系統。該系統的第一級濾塵器與板式除塵器、蜂窩除塵器相同，均為圓盤式預過濾器。該系統的第二級濾塵器見圖2-9所示，由套筒式塵籠組5、粉塵壓實機3、集塵風機1和吸塵機構等組成。套筒式塵籠組由5～7只直徑大小呈等差級數排列的同軸內吸式塵籠套裝組成。塵籠固定不回轉，吸嘴回轉。鼓式除塵器吸嘴只有旋轉往復運動，機構相對簡單，傳動簡單可靠、維護保養工作量較小。經第一級圓盤預分離器過濾后的含有細小塵雜氣流在流經套筒式塵籠組時被濾料過濾，塵雜被阻留在濾料上，經過濾后的空氣由機后的主風機輸入空調系統、排往室外或返送車間回用。每個塵籠內有兩只吸嘴7，吸嘴在轉臂4帶動下作旋轉吸塵的同時由往復移動機構驅動作軸向移動，從而完成對濾料表面的清塵工作。由于各個塵籠濾料清吸積塵同進行，因而鼓式除塵器的第二級濾料積塵清吸周期比較短。

1—集塵風機　2—布袋集塵器　3—粉塵壓實器4—轉臂　5—套筒式塵籠組6—往復移動機構　7—小吸嘴

套筒式塵籠組的濾料固定方式各有不同，有的與蜂窩式濾塵器相似，兩頭報箍；有的與板式濾塵器相似，采用插入式結構。由于濾筒直徑較大，濾料持續承受一定壓力后有可能會變形、下墜，從而影響吸塵效果。為了防止濾料變形，可在濾料外加裝金屬架限制其變形，但更換濾料較為費事。

1—塵籠　2—集塵風機　3—旋轉吸管　4—塵籠底板　5—鏈條箱6—吸塵箱　7—減速器　8—多排吸臂部件　9—往復運動部件

套筒式塵籠組的內外各層塵籠直徑不同，過濾面積各不相同，各個塵籠清吸負荷就不同，但各層塵籠的吸嘴清吸一個周期所耗用的時間是相同的。這樣，內層塵籠的吸嘴行走線速度比外層塵籠的吸嘴行走線速度慢，內層塵籠易清吸干凈，而外層塵籠要清吸干凈就比較費勁。為了保證最外塵籠濾料清吸干凈，需要選用風壓、風量較大的吸塵風機。

鼓式除塵器機械結構簡單，造價低，維修也很方便，可廣泛用于棉紡織行業的清花、梳棉、精梳、氣流紡、廢棉處理等除塵系統中。也可用來做化纖、毛紡、麻紡、針織割絨、非織造布等行業的除塵設備，還可以用在造紙、煙草等其他行業的除塵系統中。

5.后置多筒式除塵器　后置多筒式除塵器的第二級濾塵機構如圖2-10所示。該設備有16個直徑為450mm的小塵籠1，每排4個地成矩形排列。塵籠底板4安裝在后框架上，多排吸臂部件由鏈條箱5、吸塵箱6、組合氣動搖板閥7、減速器8及裝有吸嘴的旋轉吸管3等組成。每個塵籠內的吸管穿過塵籠底板，匯總連接到多排吸臂部件上。通過安裝在多排吸臂部件中心的減速器8來實現兩個運動，即多個吸管旋轉運動和吸臂整體往復運動。采用氣動元件程序控制閥門，實現間歇吸塵，這種控制形式與圖2-7介紹的V形板式濾塵器采用的閥門間歇控制技術相類似。濾袋采用特制無紡布，濾后含塵空氣濃度應該較其他同類濾料低，但是濾料阻力較大。濾袋外部無網架，濾袋的進風一端用夾箍抱緊，另一端靠彈性帶箍緊在塵籠底板上。

后置多筒式濾塵器主要由鋼板結構件制成，機組采用PLC控制，并附有壓差控制裝置。后置式多筒濾塵器的最大特點是傳動裝置和氣動閥位于濾后的清潔空氣中，對其機械和電氣部件的可靠性運行非常有利。該機組雖然沒有吸嘴要經常對中問題，但是傳動機構復雜，傳動鏈長，傳動箱縱橫交錯，零件較多，對制造和安裝精度要求高。16根吸管在固定塵籠底板的中心滑套內回轉、往復運動，會造成塵籠底板處的密封件在使用時間稍長后因磨損而漏灰。在高粉塵場合下，會因該處密封不嚴影響過濾效率，如內外壓差增大，含塵空氣泄露問題將更突出。在更換濾料時，由于每個塵籠內有吸管、吸嘴，操作空間小，對裝拆也帶來不便。

6.纖維壓緊器　纖維壓緊器是機組化除塵系統中的自動分離空氣與纖維塵并把濾出物排出系統的部件，其結構如圖2-11所示。纖維壓緊器筒體內有一帶孔錐筒和螺旋輸送桿，下部有彈簧隔膜片。由圓盤預濾器濾網前吸嘴吸來的含有纖維塵的空氣，從上部左側的進氣口進入纖維壓緊器筒體內部的一個錐形多孔筒體后，沿著螺旋輸送桿向下流動。由于空氣有切向運動速度，故空氣要垂直通過錐形多孔表面而流出，纖維塵就被阻留下來。而空氣則通過錐形多孔表面流至圓筒體內，經圓筒下部側面的排氣口流出過濾后的空氣，由風機送回到混風斗去。纖維壓緊器上部的電動機經減速箱帶動螺旋輸送桿緩慢回轉，回轉的螺旋輸送桿把阻留在帶孔錐筒內側的纖維塵刮下，沿著螺旋方向往下推移壓緊。當將纖維塵壓成團塊的壓力超過下部彈簧隔膜片的彈力時，纖維團即被擠下而落入下面的容器中。彈簧隔膜片被擠開時，壓緊的纖維團塊起密封作用，以防止外部空氣滲入系統內。

1—進氣口　2—減速箱　3—帶孔錐筒4—螺旋輸送桿　5—彈簧隔膜片　6—排氣口

四、紡織除塵濾料

1.對濾料性能的要求

（1）濾料的阻燃性能。紡織粉塵中會偶爾因金屬物體摩擦產生火星，如果濾料不能滿足阻燃要求，易造成火災事故將濾料燒穿，甚至引起其他更大損失。針對濾料阻燃性方面的要求，濾料用纖維可根據實際需要按照一定比例使用具有阻燃性能的丙烯腈纖維和改性聚酯纖維以及其他自熄纖維，使濾料即使遇到明火也不能燃燒。

（2）濾料的耐磨性能。紡織濾塵設備在清灰過程中，吸嘴為了達到更好的效果通常會緊貼在濾料表面移動，濾料耐磨性差會造成脫毛、基布撕裂。實踐證明，濾料按照一定比例混入PTFE纖維，并且在PTFE混合分散乳液中浸泡，然后在溫度為190℃的烘箱內焙烘，濾料的耐磨性能可以提高30%。

（3）濾料的防靜電性能。針對吸嘴清灰產生的摩擦有可能產生靜電現象，減少塵體在濾料表面的靜電吸附概率，使濾料具有防靜電性能顯得尤為重要。

（4）濾料的疏水性能。增強濾料的疏水性能可以減輕濾料表面對油污和水汽的吸附，可以降低粉塵在濾料表面上出現板結現象的概率。通常的做法是對濾料表面進行防水防油后整理，減少水汽和油污與濾布表面結合的安息角，增加濾料表面的疏水性能。

2.一級濾網的目數選擇　機組化二級除塵系統的第一級主要負責過濾、分離并收集含塵空氣中的纖維和雜質，經常使用經、緯向都是錦綸絲或金屬絲交織的織物濾料，如篩網、濾網等。一級濾網目數的選擇必須考慮除塵系統的纖塵性質。過濾空氣中的纖維量與粉塵量的比例（即纖塵比）大于2:1以上時，可以選擇一級濾網目數高一些，因為纖塵總量增大（纖維量大），一級阻力增大的速率也不會很快；反之，纖塵比小于1:2以下時，則一級濾網目數應選擇低些，因為當粉塵量多而濾網密容易造成“糊網”使一級阻力增大迅速。

表2-3列出了不銹鋼絲網的規格。從幾何尺寸上看，不同規格的不銹鋼絲網可以讓不同粒徑的粉塵通過，例如，120目/25.4mm的濾網可讓除塵系統纖塵中直徑小于100μm粉塵全部通過。但是除塵系統在穩定工作時，一級網盤上會有一定量的短纖維被阻留在濾網表面，起到過濾作用使得小于100μm的粉塵不可能全部通過，實際過濾效率有所提高。當然，一級濾網目數選得太低雖然可以減少阻力，但過濾效率下降太多會增加二級濾塵負荷。

表2-3　不銹鋼絲網規格

3.二級濾料的選擇　機組化二級除塵系統的第二級通常為板式除塵器、蜂窩式除塵器、鼓式除塵器等，主要負責過濾、分離、收集經第一級過濾后的空氣中的微細粉塵及短絨。二級濾料直接影響濾塵效果，選擇的主要依據是進入二級濾塵器粉塵的性質以及濾料的分級過濾效率。目前紡織除塵設備常用的二級濾料主要是具有阻燃性質的針織長毛絨濾料。長毛絨濾料具有透氣性好、阻力小、容塵量大、粉塵易吸清的特點。除塵機組運行時，長毛絨因風壓均倒在底布上，將稀疏的底布覆蓋，粉塵被阻留在長毛絨之間。當二級吸嘴掃過時，在真空吸力的作用下長毛絨被吸引豎起來，粉塵很容易被吸嘴吸走。針織長毛絨濾料的絨毛平均長度和直徑對過濾效率、過濾阻力以及粉塵負荷有顯著影響，在其他條件相同的情況下，絨毛平均長度越長，平均直徑越小，過濾效率和過濾阻力越高，粉塵負荷越大。而基布橫密對各項過濾性能指標的影響不大。

表2-4　毛絨濾料參數