第三节　纺织除尘设备

一、纺织除尘设备的发展

纺织厂早期的除尘设备是地下重力沉降室。重力沉降室只能除去较大的颗粒粉尘，空气含尘浓度仍很高，含尘空气通过尘塔排放至室外后造成周围环境污染。20世纪50年代初对地下重力沉降室进行了改造，在地下尘室去掉较大颗粒纤尘的基础上，把含尘浓度仍很高的空气引入许多布袋组成的滤尘室，使过滤后的空气含尘浓度能基本上达到要求，可以回入车间或排向室外。但须定期停车后清扫地下尘室和布袋滤尘室，工作既脏又繁重，影响工人身体健康，影响生产。20世纪50年代末至60年代初，改用排尘风管把纺织粉尘直接引入布袋滤尘室，这样可以不停车进行清灰工作。可是布袋滤尘室易发生火灾，一旦发生火灾就把布袋全部烧毁，以致造成车间停产。

到20世纪70年代初，我国纺织厂中开始使用具有两级过滤作用的A171型和A172型尘笼式滤尘器。第一级是用尘笼进行过滤，把纤维性粉尘滤去，直接压成棉筵，其中16（mm）以上的纤尘仍可回用。第二级是布袋滤尘器，再把漏过尘笼的颗粒性粉尘滤去。由于此时布袋已作为第二级过滤，故单位面积过滤风量可大些。有些金属物被第一级尘笼阻隔而不能进入第二级，在布袋处火灾现象亦大为减少，因此曾广为纺织厂所采用。

在20世纪70年代末80年代初，在改革开放的形势下，我国纺织行业大量引进国外滤尘设备。同时，我国纺织除尘科技人员消化吸收国外技术，创新发展新型的滤尘设备，使纺织除尘工作又向前推进了一大步。在这个阶段最具特色的纺织除尘设备当属XLZ型除尘器。XLZ型除尘器由旋风预分离器、回转式过滤器和出灰装置三个部分组装为一个整体。它简化了除尘设备的管路系统，一级过滤与二级过滤器间无管路连接，阻力较小，不需密闭尘室。这样就大大地节约了占地面积。过滤后的空气含尘浓度基本上能符合纺织厂的要求。

20世纪90年代，随着纺织技术的不断发展提高，生产工艺和环境条件都对纺织除尘设备提出了更高更新的要求。在这段时间我国除尘设备的性能同国际先进水平的差距日益缩小，有些国内企业制造的纺织滤尘设备已走出国门，进入了国际市场。20世纪90年代以来，纺织除尘设备的开发过程是一个向高效率、减少占地面积、增加安全可靠性的机组化二级除尘系统发展的过程，且自动化程度不断提高。除尘系统机组化的最大好处在于它占用面积小且不需要建造滤尘用的密闭尘室。

图2-1是机组化除尘系统的工作流程示意图。从纺织设备来的含尘气流先经第一级预滤器把纤维性粉尘滤去，然后由第二级滤尘器再把更细小的粉尘滤去，经两级过滤后的洁净空气才能回用车间或排向室外。由第一级的集尘风机产生较大的负压，通过第一级的吸嘴把滤网上的纤维尘吸进纤维压紧器，纤维尘被驻留压紧后排出。在第二级中的吸尘机构把滤出的细小粉尘吸出，细小粉尘经粉尘压实器压实后排出。

二级除尘机组的结构如图2-2所示。按照第二级滤尘器的结构来区分，机组化除尘系统可简称为板式除尘器、蜂窝式除尘器、鼓式除尘器、后置多笼式除尘器等。

1—纤维压紧器　2—集尘风机　3—第一级纤维预滤器　4—粉尘压实器　5—集尘风机　6—第二级粉尘滤尘器

二、除尘设备的效率

除尘设备滤掉的粉尘量与进入除尘设备的粉尘量的比值称为除尘设备的效率。

在除尘设备前、后两个含尘取样断面间无泄漏的情况下，单级除尘设备的除尘效率为：

式中：c1——进入除尘设备的空气含尘量，mg/m3；

c2——排出除尘设备的空气含尘量，mg/m3。

当两级除尘器串联时，如第一、二级的除尘效率分别为η1、η2，另设m1为进入第一级的粉尘量，m3为第一级滤掉的粉尘量，则两级串联的总除尘效率为：

在单级除尘设备前、后两个含尘取样断面间有泄漏的情况下，设进、出除尘设备的风量分别为L1、L2，此时对于吸入式（L2＞L1）除尘设备的除尘效率为：

对于压入式（L1＞L2）除尘设备的除尘效率为：

三、除尘设备

1.圆盘预滤器　圆盘预滤器是机组化的二级除尘系统的第一级，如图2-3所示。圆盘预滤器主体用镀锌钢板制成长方体密封箱，内用密封毛毡7分为前、后两仓，前仓3中装有滤网转盘4、中心挡板5、吸嘴6和有双层玻璃窗的密封检视门11；后仓装有轴承8及支架9、传动带轮10。前仓的前面连接一个集风斗2，集风斗的作用是使含尘空气能均匀地流向转盘表面，以利于转盘表面积聚纤维层形成滤尘层，可提高第一级过滤器的过滤效率。集风斗上装有补风窗12，当导风管1送入含尘空气量减少时，可由补风窗补充系统外空气，使流过转盘的空气量保持稳定。转盘上的积尘由过滤盘的转速控制，可以根据过滤空气含尘情况和除尘要求确定过滤盘的转速，使转盘两侧保持一定的压差，以满足过滤要求。过滤盘上的滤料是80目/英寸的钢丝滤网。滤料上积聚的纤维尘在转过吸嘴6时被吸走，送往纤维压紧器予以处理。

1—导风管　2—集风斗　3—前仓4—滤网转盘　5—中心挡板　6—吸嘴7—密封毛毡　8—轴承　9—支架10—传动带轮　11—密封检视门　12—补风窗

另外有一种把滤网盘阻留下来的纤维尘吸掉的方案，就是圆盘预滤器不转，由大吸嘴回转，在中部传动轴为空心轴进行抽风。在这两种方案中，第一种方案的预滤盘四周的密封毛毡在回转时易磨损，一旦泄漏，将加重二级滤料负荷，影响除尘效率。第二种方案的预滤盘四周的密封毛毡不会磨损，但在回转中心轴与外面固定抽吸管处总有一定的漏风量，因此固定抽吸管处的抽风量要适度增加一些，用以弥补这方面的漏风问题。一般情况下吸嘴吸口处真空度应大于800Pa，加上克服纤维分离器处的阻力和管路的阻力损耗，所以应配用中压排尘离心风机，风量在3000m3/h左右。

2.板式除尘器　板式除尘器的第二级滤尘器为板块结构如图2-4所示，由薄钢板做成的底板、侧板、顶板和前板组装而成，一侧板前部装有带双层玻璃窗的密封门。全部构件封闭在一起，安装方便。从第一级过滤器来的含尘空气分别进入一个个过滤槽格经过二级过滤后粉尘被阻留，过滤后的清洁空气由主风机排向室外或回用车间。过滤槽格纵向垂直排列成多条狭长形以增大其过滤面积，每个槽格的前后都有槽形罩板把滤板框和支架密封起来。可根据不同过滤负荷，配用不同数量的槽格。这种布置成槽格的平板过滤器，能在较小空间内安排较大的过滤面积，最大限度地减小占地。槽格与顶、底、面板的缝隙用黏合剂密封，槽格的顶部是自动清洁器（跑车）行走的轨道。过滤槽的本体是镀锌钢板制的槽格支架，支架的上、中、下部都有插槽，过滤平板插在槽内，滤料更换非常方便。滤料板后面有托板网，使得滤料变形少，有利于吸尘。采用单槽间歇方式清吸第二级滤料上的积尘，自动清洁装置上的三个吸嘴固定在一根5m多长的传动皮带上，由吸臂带动依次进入槽格清除滤料表面的灰尘。

过滤平板的滤料是用阻燃型长毛绒做成，它的底布为针织结构，毛茸长，透气性好，阻力小，捕尘能力强，容尘量大，过滤效率高。用于清花梳棉滤尘的长毛绒底布组织较密，纱线亦粗，毛茸较长，自然厚度14～16mm，过滤风量2500～3000m3/（m2·h），阻力小于150Pa。用于回风过滤的长毛绒底布组织较稀，纱线较细，毛茸较短，自然厚度12～14mm，过滤风量5000～6000m3/（m2·h），阻力小于150Pa。吸除积尘的吸嘴应离底布一定距离，通常为20mm左右。对长毛绒滤板进行清洁的小吸嘴吸口处真空度应大于4500Pa，所以应配用高压排尘风机，风量在800m2/h左右。

自动清洁装置在板式滤尘器内部的部位如图2-5所示。自动清洁装置的主体是一个薄钢板制成的柱形吸尘箱6，两侧从上到下开着长槽。柱箱上、下端各有一个带轮，带轮上环绕着传动皮带7，传动皮带7上有三个等距分布的小圆吸嘴。图2-6是吸嘴的传动机构图。由齿轮减速电动机9驱动下带轮使皮带环绕运行，带着三个小圆吸嘴循环上、下回转运动进行抽吸，使整个长毛绒滤料面能吸清积尘。下带轮支承板有调节螺栓，调节胶带张力和带轮的平行。柱箱下方还装有地板清洁吸嘴8。上带轮前侧连着斜齿轮变速传动箱，传动两对走行轮。吸尘柱箱就是通过走行轮整体悬挂在密封箱顶部的滑动轨道10内，滑动轨道则由其上部的滑轨支架11的滑板支承。滑轨支架的一端装有伸缩电辊16，电辊的伸缩杆连接滑轨以驱动滑轨向左或向右移动一个槽格。走行装置的前、后端共装着三个接近开关，前、后两个控制清洁器进入或退出槽格，另一个控制清洁器在清洁完最末端一个槽格后退回去。为了避免一般行程开关触点有火花发生引燃粉尘，接近开关是由振荡电路和晶体管所组成。当跑车接近槽底后罩板5时，接近开关依靠电磁感应而停止振荡，晶体管状态翻转，故电动机停止运转，走行轮亦停止前进。吸尘柱箱内的真空度是依靠柔性排尘软管13抽吸形成，吸嘴吸入柱箱的尘流经柔性软管输往箱外的粉尘压紧器。自动板式滤尘器的电控箱15中配有可编程序控制器（PLC），不仅能自动控制清洁装置的全部清洁操作，还设有各个运行动作的显示装置。当细小微尘阻留于人造毛滤料的纤毛上使过滤压差升到设定值时，清洁装置会自动对过滤槽格进行清吸作业。当过滤压差低于设定值，清洁器就停止清洁程序，回停到停机位置。

1—密封过滤箱体　2—过滤板及过滤槽格3—插槽　4—前罩板　5—后罩板6—柱箱　7—带三个吸嘴的皮带8—地板清洁吸嘴　9—齿轮变速电动机　10—滑轨　11—滑轨支架12—槽格轨道　13—柔性排尘软管14—检视门　15—总控制箱16—伸缩电辊

1—减速器　2—螺杆减速器3—走行轮　4—圆形小吸嘴5—带三个吸嘴的皮带6—齿轮变速电动机

图2-7表示了V形板式滤尘器的内部构造。该滤尘器因取消了后罩板使得两块滤料板2成V形而得名。V形板式滤尘器的自动清洁装置较为简单，它的每个槽格里都设置了条形吸风管3，在两侧各开一狭长吸口，只需上下移动即可将槽格两面长毛绒上的积尘吸去。条形吸嘴装在吸嘴导轨4上，排尘软管5接在上下移动的吸嘴导轨上。在每个条形吸嘴与吸嘴导轨的连接处都装有控制阀门，逐一控制对个槽格条形吸嘴的阀门开启，即可分别对各槽格的滤料进行吸尘清理，故电路控制和机械结构简单。

3.蜂窝式除尘器　蜂窝式除尘器的第二级滤尘装置采用的是“蜂窝”构造，如图2-8所示。蜂窝式滤尘器里每排布置六只“蜂窝”，每只“蜂窝”是用阻燃型长毛绒滤料制成的圆筒形小尘笼。含尘空气通过小尘笼时粉尘被阻留在尘笼内表面。采用小尘笼袋分组间歇方式清吸第二级滤料上的积尘，六只小吸嘴由吸臂驱动按程序依次吸除每排尘笼中的粉尘，以保持滤尘器能正常工作。集尘风机通过小吸嘴吸尘并送入布袋集尘器，粉尘经过压实器压实后排出系统，分离后的空气返回滤尘器内。

1—排尘口　2—滤料板　3—条形吸嘴4—吸嘴导轨　5—软管

1—集尘风机　2—布袋集尘器　3—粉尘压实器4—吸臂　5—小吸嘴　6—尘笼

蜂窝式滤尘器使用的尘笼滤袋尺寸为360mm×650mm，滤筒两端采用了抱箍和紧绳两道紧固措施，滤料更换也比较方便。由于尘笼滤袋尺寸相对较小，因而变形小，从而能使小吸嘴始终贴近滤料表面，吸尘力强。吸嘴的吸风截面积较小，吸风集中，吸尘线速度合理。所以吸嘴清洁效率很高，而且吸嘴对滤料的有效清洁面积达95%以上，因而使机组第二级阻力平均稳定在80～120Pa范围内。蜂窝式除尘器适用于废棉处理除尘系统或细特纱清梳工艺除尘系统中。

蜂窝式滤尘器的机械传动方面相对较复杂，小吸嘴既要作旋转运动，又要作往复运动，还要作横向移动，因而对加工精度要求较高。为了能够准确地完成每一项动作，蜂窝式滤尘器采用了故障率极低的可编程序控制器，在小吸嘴重复定位精度这一关键性问题上也得到了很好的解决。故运行仍然比较可靠、稳定，而且其维修空间较大，检修也比较方便。

4.鼓式除尘器　鼓式除尘器又称多层圆笼除尘器，该除尘器也是一个机组化的二级除尘系统。该系统的第一级滤尘器与板式除尘器、蜂窝除尘器相同，均为圆盘式预过滤器。该系统的第二级滤尘器见图2-9所示，由套筒式尘笼组5、粉尘压实机3、集尘风机1和吸尘机构等组成。套筒式尘笼组由5～7只直径大小呈等差级数排列的同轴内吸式尘笼套装组成。尘笼固定不回转，吸嘴回转。鼓式除尘器吸嘴只有旋转往复运动，机构相对简单，传动简单可靠、维护保养工作量较小。经第一级圆盘预分离器过滤后的含有细小尘杂气流在流经套筒式尘笼组时被滤料过滤，尘杂被阻留在滤料上，经过滤后的空气由机后的主风机输入空调系统、排往室外或返送车间回用。每个尘笼内有两只吸嘴7，吸嘴在转臂4带动下作旋转吸尘的同时由往复移动机构驱动作轴向移动，从而完成对滤料表面的清尘工作。由于各个尘笼滤料清吸积尘同进行，因而鼓式除尘器的第二级滤料积尘清吸周期比较短。

1—集尘风机　2—布袋集尘器　3—粉尘压实器4—转臂　5—套筒式尘笼组6—往复移动机构　7—小吸嘴

套筒式尘笼组的滤料固定方式各有不同，有的与蜂窝式滤尘器相似，两头报箍；有的与板式滤尘器相似，采用插入式结构。由于滤筒直径较大，滤料持续承受一定压力后有可能会变形、下坠，从而影响吸尘效果。为了防止滤料变形，可在滤料外加装金属架限制其变形，但更换滤料较为费事。

1—尘笼　2—集尘风机　3—旋转吸管　4—尘笼底板　5—链条箱6—吸尘箱　7—减速器　8—多排吸臂部件　9—往复运动部件

套筒式尘笼组的内外各层尘笼直径不同，过滤面积各不相同，各个尘笼清吸负荷就不同，但各层尘笼的吸嘴清吸一个周期所耗用的时间是相同的。这样，内层尘笼的吸嘴行走线速度比外层尘笼的吸嘴行走线速度慢，内层尘笼易清吸干净，而外层尘笼要清吸干净就比较费劲。为了保证最外尘笼滤料清吸干净，需要选用风压、风量较大的吸尘风机。

鼓式除尘器机械结构简单，造价低，维修也很方便，可广泛用于棉纺织行业的清花、梳棉、精梳、气流纺、废棉处理等除尘系统中。也可用来做化纤、毛纺、麻纺、针织割绒、非织造布等行业的除尘设备，还可以用在造纸、烟草等其他行业的除尘系统中。

5.后置多筒式除尘器　后置多筒式除尘器的第二级滤尘机构如图2-10所示。该设备有16个直径为450mm的小尘笼1，每排4个地成矩形排列。尘笼底板4安装在后框架上，多排吸臂部件由链条箱5、吸尘箱6、组合气动摇板阀7、减速器8及装有吸嘴的旋转吸管3等组成。每个尘笼内的吸管穿过尘笼底板，汇总连接到多排吸臂部件上。通过安装在多排吸臂部件中心的减速器8来实现两个运动，即多个吸管旋转运动和吸臂整体往复运动。采用气动元件程序控制阀门，实现间歇吸尘，这种控制形式与图2-7介绍的V形板式滤尘器采用的阀门间歇控制技术相类似。滤袋采用特制无纺布，滤后含尘空气浓度应该较其他同类滤料低，但是滤料阻力较大。滤袋外部无网架，滤袋的进风一端用夹箍抱紧，另一端靠弹性带箍紧在尘笼底板上。

后置多筒式滤尘器主要由钢板结构件制成，机组采用PLC控制，并附有压差控制装置。后置式多筒滤尘器的最大特点是传动装置和气动阀位于滤后的清洁空气中，对其机械和电气部件的可靠性运行非常有利。该机组虽然没有吸嘴要经常对中问题，但是传动机构复杂，传动链长，传动箱纵横交错，零件较多，对制造和安装精度要求高。16根吸管在固定尘笼底板的中心滑套内回转、往复运动，会造成尘笼底板处的密封件在使用时间稍长后因磨损而漏灰。在高粉尘场合下，会因该处密封不严影响过滤效率，如内外压差增大，含尘空气泄露问题将更突出。在更换滤料时，由于每个尘笼内有吸管、吸嘴，操作空间小，对装拆也带来不便。

6.纤维压紧器　纤维压紧器是机组化除尘系统中的自动分离空气与纤维尘并把滤出物排出系统的部件，其结构如图2-11所示。纤维压紧器筒体内有一带孔锥筒和螺旋输送杆，下部有弹簧隔膜片。由圆盘预滤器滤网前吸嘴吸来的含有纤维尘的空气，从上部左侧的进气口进入纤维压紧器筒体内部的一个锥形多孔筒体后，沿着螺旋输送杆向下流动。由于空气有切向运动速度，故空气要垂直通过锥形多孔表面而流出，纤维尘就被阻留下来。而空气则通过锥形多孔表面流至圆筒体内，经圆筒下部侧面的排气口流出过滤后的空气，由风机送回到混风斗去。纤维压紧器上部的电动机经减速箱带动螺旋输送杆缓慢回转，回转的螺旋输送杆把阻留在带孔锥筒内侧的纤维尘刮下，沿着螺旋方向往下推移压紧。当将纤维尘压成团块的压力超过下部弹簧隔膜片的弹力时，纤维团即被挤下而落入下面的容器中。弹簧隔膜片被挤开时，压紧的纤维团块起密封作用，以防止外部空气渗入系统内。

1—进气口　2—减速箱　3—带孔锥筒4—螺旋输送杆　5—弹簧隔膜片　6—排气口

四、纺织除尘滤料

1.对滤料性能的要求

（1）滤料的阻燃性能。纺织粉尘中会偶尔因金属物体摩擦产生火星，如果滤料不能满足阻燃要求，易造成火灾事故将滤料烧穿，甚至引起其他更大损失。针对滤料阻燃性方面的要求，滤料用纤维可根据实际需要按照一定比例使用具有阻燃性能的丙烯腈纤维和改性聚酯纤维以及其他自熄纤维，使滤料即使遇到明火也不能燃烧。

（2）滤料的耐磨性能。纺织滤尘设备在清灰过程中，吸嘴为了达到更好的效果通常会紧贴在滤料表面移动，滤料耐磨性差会造成脱毛、基布撕裂。实践证明，滤料按照一定比例混入PTFE纤维，并且在PTFE混合分散乳液中浸泡，然后在温度为190℃的烘箱内焙烘，滤料的耐磨性能可以提高30%。

（3）滤料的防静电性能。针对吸嘴清灰产生的摩擦有可能产生静电现象，减少尘体在滤料表面的静电吸附概率，使滤料具有防静电性能显得尤为重要。

（4）滤料的疏水性能。增强滤料的疏水性能可以减轻滤料表面对油污和水汽的吸附，可以降低粉尘在滤料表面上出现板结现象的概率。通常的做法是对滤料表面进行防水防油后整理，减少水汽和油污与滤布表面结合的安息角，增加滤料表面的疏水性能。

2.一级滤网的目数选择　机组化二级除尘系统的第一级主要负责过滤、分离并收集含尘空气中的纤维和杂质，经常使用经、纬向都是锦纶丝或金属丝交织的织物滤料，如筛网、滤网等。一级滤网目数的选择必须考虑除尘系统的纤尘性质。过滤空气中的纤维量与粉尘量的比例（即纤尘比）大于2:1以上时，可以选择一级滤网目数高一些，因为纤尘总量增大（纤维量大），一级阻力增大的速率也不会很快；反之，纤尘比小于1:2以下时，则一级滤网目数应选择低些，因为当粉尘量多而滤网密容易造成“糊网”使一级阻力增大迅速。

表2-3列出了不锈钢丝网的规格。从几何尺寸上看，不同规格的不锈钢丝网可以让不同粒径的粉尘通过，例如，120目/25.4mm的滤网可让除尘系统纤尘中直径小于100μm粉尘全部通过。但是除尘系统在稳定工作时，一级网盘上会有一定量的短纤维被阻留在滤网表面，起到过滤作用使得小于100μm的粉尘不可能全部通过，实际过滤效率有所提高。当然，一级滤网目数选得太低虽然可以减少阻力，但过滤效率下降太多会增加二级滤尘负荷。

表2-3　不锈钢丝网规格

3.二级滤料的选择　机组化二级除尘系统的第二级通常为板式除尘器、蜂窝式除尘器、鼓式除尘器等，主要负责过滤、分离、收集经第一级过滤后的空气中的微细粉尘及短绒。二级滤料直接影响滤尘效果，选择的主要依据是进入二级滤尘器粉尘的性质以及滤料的分级过滤效率。目前纺织除尘设备常用的二级滤料主要是具有阻燃性质的针织长毛绒滤料。长毛绒滤料具有透气性好、阻力小、容尘量大、粉尘易吸清的特点。除尘机组运行时，长毛绒因风压均倒在底布上，将稀疏的底布覆盖，粉尘被阻留在长毛绒之间。当二级吸嘴扫过时，在真空吸力的作用下长毛绒被吸引竖起来，粉尘很容易被吸嘴吸走。针织长毛绒滤料的绒毛平均长度和直径对过滤效率、过滤阻力以及粉尘负荷有显著影响，在其他条件相同的情况下，绒毛平均长度越长，平均直径越小，过滤效率和过滤阻力越高，粉尘负荷越大。而基布横密对各项过滤性能指标的影响不大。

表2-4　毛绒滤料参数