李冠文，曹敏瑩

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

1 結(jié)構(gòu)及原理

除塵器是將顆粒物從含塵氣體中分離并捕集的裝置。按分離、捕集的作用原理，可分為機(jī)械除塵器、洗滌除塵器、過(guò)濾式除塵器、聲波除塵器、靜電除塵器，其中以過(guò)濾式除塵器的粉塵處理效率最高。過(guò)濾式除塵器按過(guò)濾元件，主要可分為：袋式除塵器、濾筒除塵器、板式除塵器。蜂窩過(guò)濾式除塵器其過(guò)濾元件為蜂窩狀過(guò)濾元件，濾袋、濾筒等均有所不同，是一種新型的過(guò)濾方式。

1.1 結(jié)構(gòu)

蜂窩式除塵器主要由蜂窩狀濾芯、清灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、殼體組成。其中，蜂窩狀濾芯及清灰系統(tǒng)是其核心構(gòu)成部分。

1.1.1 蜂窩狀濾芯結(jié)構(gòu)

蜂窩狀過(guò)濾元件從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)既非濾袋也不同于濾筒,如圖1所示。該結(jié)構(gòu)最早是應(yīng)用在汽車尾氣顆粒物處理上，由于汽車內(nèi)部空間狹小，只能使用緊湊高效的過(guò)濾元件進(jìn)行處理。蜂窩狀過(guò)濾元件正是為解決這一難題而設(shè)計(jì)的。該過(guò)濾技術(shù)目前由汽車尾氣應(yīng)用轉(zhuǎn)移到工業(yè)粉塵處理上，并配置清灰系統(tǒng)，讓整個(gè)系統(tǒng)能連續(xù)可靠地運(yùn)行[3]。

蜂窩狀濾芯是由若干層組成，每層均勻地排列著三角條狀過(guò)濾槽。每條濾槽由片狀濾材折彎而成，其中一側(cè)是封閉，另一側(cè)是敞開的，并交錯(cuò)排列，如圖2所示。含塵氣體以壓力差為動(dòng)力，由敞開端進(jìn)入三角條狀過(guò)濾槽后，由于末端是封閉的，氣流將通過(guò)三面濾材進(jìn)行過(guò)濾，粉塵被截留在濾槽內(nèi)部，潔凈空氣由鄰近的三角濾槽敞開端排出，完成粉塵凈化過(guò)程[4]。

1.1.2 ZERO-Turn零轉(zhuǎn)向動(dòng)力清灰系統(tǒng)

蜂窩過(guò)濾式除塵器的清灰方式是采用逆向脈沖壓縮空氣反吹清灰方式。

從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，一般的濾袋、濾筒除塵器的花板是平整的，濾筒、濾袋分別垂直固定在花板上。但蜂窩過(guò)濾式除塵器的花板是若干個(gè)V形排列而成的，濾芯以一定的角度傾斜固定在V形花板上[5]。V形花板的開口側(cè)依次為文丘里管、脈沖噴吹閥、壓縮空氣儲(chǔ)氣罐，與電磁閥等控制系統(tǒng)共同組成清灰系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)將根據(jù)設(shè)定的時(shí)間或壓差值，按自動(dòng)控制程序進(jìn)行脈沖噴吹清灰。在清灰的一瞬間，高速噴射氣流通過(guò)文丘里管的誘導(dǎo)作用，將幾倍于噴射氣量的空氣，一起吹向?yàn)V芯三角濾槽的潔凈敞開端，在三角濾槽內(nèi)形成空氣波，是濾材產(chǎn)生急劇的膨脹和沖擊振動(dòng)，產(chǎn)生很強(qiáng)的清落粉塵的作用。

蜂窩過(guò)濾式除塵器的清灰系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是采用了ZERO-Turn零轉(zhuǎn)向動(dòng)力清灰系統(tǒng)。一般的脈沖清灰系統(tǒng)的噴吹方向與濾材表面是平行的，因而，脈沖氣流進(jìn)入濾材內(nèi)部后需要經(jīng)過(guò)橫向膨脹釋放能量并對(duì)濾材產(chǎn)生作用。而零轉(zhuǎn)向動(dòng)力清灰系統(tǒng)的脈沖清灰氣流被直接噴入過(guò)濾元件，如圖3所示。脈沖清灰氣流所產(chǎn)生的大部分能量均能順利地傳遞至濾材表面，減少了能量損失，大大提升了清灰效果，有利于延長(zhǎng)濾芯的使用壽命。另外，濾芯以V形排列，接近于垂直排列，經(jīng)反吹清理落下的粉塵可直接落入灰斗，避免了粉塵被吹落至鄰近過(guò)濾元件上，造成二次揚(yáng)塵[6]。

1.2 過(guò)濾原理

粉塵過(guò)濾的機(jī)理主要有4種，分別為：篩分（Sieving）、攔截（Interception）、惰性撞擊（Inertial Impaction）、沉贅（Diffusion）。當(dāng)有一靜止或緩慢運(yùn)動(dòng)的障礙物（如纖維）處于氣流中時(shí)，則成為一個(gè)靶子，使氣流產(chǎn)生繞流，使某些顆粒沉降到上面。顆粒物能否沉降到靶子上，取決于顆粒的粒徑及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度及位置 （如圖4）[7]。當(dāng)顆粒粒徑＞10μm時(shí)，以篩分為主要機(jī)理；當(dāng)顆粒粒徑在1-0.1μm時(shí)，以攔截為主要機(jī)理；當(dāng)顆粒粒徑在＞1μm時(shí)，以惰性撞擊為主要機(jī)理；當(dāng)顆粒粒徑在＜0.1μm時(shí)，以沉贅為主要機(jī)理。

蜂窩狀濾芯屬于物理過(guò)濾，其凈化機(jī)理與顆粒物過(guò)濾機(jī)理一致。

2 應(yīng)用

在國(guó)內(nèi)外，蜂窩式除塵器已在多個(gè)行業(yè)成功投入使用，包括：焊接粉塵處理、等離子切割粉塵處理、采礦行業(yè)粉塵處理、金屬加工粉塵處理、煙草行業(yè)粉塵處理、木材加工行業(yè)粉塵處理、糧食行業(yè)粉塵處理等。

據(jù)報(bào)道[8]美伊電鋼ME ELECMETAL在產(chǎn)品打磨生產(chǎn)線上成功采用了蜂窩式除塵器進(jìn)行粉塵收集處理，粉塵種類為鐵粉，處理風(fēng)量為67000 m3/h；昆士蘭糧食散粕倉(cāng)采用了蜂窩式除塵器對(duì)皮帶輸送線進(jìn)行粉塵收集處理，粉塵種類為糧食粉塵，處理風(fēng)量為56000 m3/h；Magnetation LLC公司采用蜂窩式除塵器處理鐵燧巖礦石粉塵，處理風(fēng)量為57000 m3/h。

以下是Modern Tool公司采用Donaldson公司研發(fā)的蜂窩式除塵器TG-4處理激光切割粉塵的應(yīng)用。該系統(tǒng)自2009年2月投入使用，系統(tǒng)總風(fēng)量為4250 m3/h，每個(gè)濾芯處理的風(fēng)量為1062 m3/h。圖5是運(yùn)行2100 h后根據(jù)壓差記錄儀記錄的數(shù)據(jù)繪制的曲線圖。由運(yùn)行曲線圖可以看出，蜂窩式除塵器的運(yùn)行壓差一直穩(wěn)定在500～1250Pa范圍內(nèi)。這表明蜂窩式除塵技術(shù)是穩(wěn)定可靠的。

3 優(yōu)、缺點(diǎn)

蜂窩式除塵器最大的優(yōu)點(diǎn)是以其高效的處理能力減少除塵器占地面積。按體積計(jì)算，與同樣體積的濾筒、濾袋相比，蜂窩式濾芯處理的風(fēng)量是濾筒的3倍[9]，是濾袋的6倍。其次，除塵器可長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行，確保了系統(tǒng)的可靠性。另外，由于蜂窩式除塵器的運(yùn)行壓差低，可大大降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率，從而為用戶節(jié)省運(yùn)行成本。

但是，蜂窩式除塵器仍有一些技術(shù)難題需要克服的。（1）由于三角濾槽截面較小，若粉塵未能及時(shí)清除，蜂窩式濾芯容易堵塞；（2）蜂窩式除塵器對(duì)粉塵的濕度較敏感，特別是一些容易吸潮的粉塵。當(dāng)粉塵在三角濾槽內(nèi)吸潮后，容易在濾槽內(nèi)膨脹，最后使濾芯堵塞。

4 總結(jié)

目前，蜂窩式除塵技術(shù)還處于起步階段，仍有待更多行業(yè)應(yīng)用的嘗試。但其技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，以其獨(dú)特的構(gòu)造及優(yōu)越的清灰系統(tǒng)，必將引領(lǐng)過(guò)濾式除塵行業(yè)新一輪技術(shù)革新。

[1]肖寶恒，催云壽.燃煤電廠電除塵器改造為袋式除塵器的可行性研究[J].電力環(huán)境保護(hù)，2002,18(2).

[2]鉛酸蓄電池企業(yè)環(huán)保設(shè)施運(yùn)行技術(shù)規(guī)范GB/T XXXX-201X.

[3]Mike Brezonick.Taking new technology to older equipment-Donaldson develops advanced Powercore air nitration systems for the aftermarket[EI].Diesel Progress,2005,71(9).

[4]王林.唐納森新一代Powercore G2空氣過(guò)濾技術(shù)[J]工程機(jī)械，2009,40(2).

[5][6]Dave Gawlik.Donaldson Torit Launches new Powercore VH series dust collector.Miners news,2011,26(3).

[7]馬廣大，郝吉明.《大氣污染控制工程》[M].高等教育出版社，2002,8 P152.

[8]Moe KyawThu,Gwag JaeGyun,Park YongJin.Efficiency of Powercore in core set development using amplified fragment length polymorphic markers in mungbean.Plant Breeding[SCI]2012,131(1).

[9]張一幟，陳海焱，覃金珠.濾筒除塵器及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].能源與環(huán)境，2009,(5).