楊得海，劉文利，賈 峻

（酒泉奧凱種子機械股份有限公司，甘肅 酒泉 735000）

我國是世界最大棉花消費國、 第二大棉花生產國。2021 年，國家統計局公布了全國棉花產量數據，全國棉花種植面積3 028.1 khm2，棉花產量573.1 萬t，接近全世界棉花產量的四分之一。

在我國種植業(yè)中， 棉花是僅次于糧食的大宗農產品，也是產業(yè)鏈延伸最長的農產品，涉及從棉花種植、加工流通、紡紗織布到紡織服裝等多個環(huán)節(jié)，是一個結構完整、配套齊全、各環(huán)節(jié)關聯度高的產業(yè)。近年來，隨著棉花市場規(guī)模的不斷擴大，為了確保棉花行業(yè)長遠穩(wěn)定發(fā)展，國家出臺了多項政策，擴大棉種企業(yè)補貼力度，加速棉種企業(yè)規(guī)模化建設，從源頭抓起， 棉種機械生產的統一化， 可提高棉花產品質量，推動我國棉花產業(yè)健康發(fā)展，為棉花種植行業(yè)提供良好的政策支撐和外部環(huán)境。

2021 年 12 月，國務院出臺了《“十四·五”推進農業(yè)農村現代化規(guī)劃》，推進糧食作物和戰(zhàn)略性經濟作物育、耕、種、管、收、運及貯等薄弱環(huán)節(jié)先進農機裝備研制，推進農業(yè)機械化全程全面發(fā)展。

棉花是我國最重要的戰(zhàn)略性經濟作物， 要實現棉花產業(yè)全流程的機械化、現代化，種子是基礎。 當前，我國棉花種子脫絨普遍采用化學脫絨方式，成熟且穩(wěn)定的脫絨方式主要包括過量式稀硫酸脫絨和計量式泡沫酸脫絨，無論選擇哪一種脫絨方式，都離不開濃硫酸的使用。 其生產加工過程中，產生的廢料、廢雜、棉絨都含有一定濃度的硫酸，含酸的廢料和殘絨是無法二次出售和使用的； 同時加工車間內會聞到刺鼻的味道，那是因為空氣中含有一定量硫酸，長期在這樣的工作環(huán)境中作業(yè)，會危害工人身體健康。

如何處理這些含酸的廢雜、廢料、殘絨和凈化加工作業(yè)環(huán)境已成為行業(yè)難點。

酒泉奧凱種子機械股份有限公司于2008 年開始研發(fā)棉花種子加工設備， 已有15 年的發(fā)展歷史。先后承建了新疆惠遠種業(yè)、新疆金豐源種業(yè)、新疆天玉種業(yè)、新疆阿瓦提項目，并出口塔吉克斯坦、非洲貝寧等國家，通過這些年不斷地摸索實踐，取得了一定的經驗和成績。 尤其是如何處理含酸的廢雜、廢料、殘絨和改善作業(yè)環(huán)境方面，已探索出有效的除塵工藝。

1 硫酸脫絨除塵點

硫酸脫絨主要工藝有過量式稀硫酸脫絨和計量式泡沫酸脫絨兩種方式。

1.1 過量式稀硫酸脫絨

過量式稀硫酸脫絨加工時， 將含短絨的棉種通過計量暫存?zhèn)}均勻地輸送到拌酸槽中， 用稀釋成8%～12%的稀硫酸浸泡攪拌， 使棉種短絨全部浸泡上稀硫酸溶液。 然后送入離心機，甩去多余的酸液，再輸入烘干筒中，棉絨逐漸被水解，水解后的棉絨碳化變脆，再進入摩擦筒里隨著轉動、摩擦，使棉絨脫落，最后進入棉種拋光機中，去除棉種表面殘留的酸液和棉絨。同時，在保證好種子不損傷種皮的情況下使得破碎的種子破碎程度更大甚至完全失去種皮。

1.2 計量式泡沫酸脫絨

計量式泡沫酸脫絨是將硫酸、發(fā)泡劑、水混合，通過壓縮空氣發(fā)泡，再按一定的酸籽比與棉種混合，通過機械攪拌， 使泡沫狀的稀硫酸浸透棉種表面的短絨，再輸入烘干筒中，棉絨逐漸被水解，水解后的棉絨碳化變脆，再進入摩擦筒里隨著轉動、摩擦，使棉絨脫落，最后進入棉種拋光機中，去除棉種表面殘留的酸液和棉絨。同時，在保證好種子不損傷種皮情況下使得破碎種子進一步破碎甚至完全失去種皮。

1.3 硫酸脫絨工藝流程

過量式稀硫酸脫絨和計量式泡沫酸脫絨的工藝流程大同小異， 區(qū)分只在于如何將稀硫酸均勻地浸透到棉種表面的短絨中。 棉種的硫酸脫絨工藝流程如圖1 所示。

圖1 硫酸脫絨工藝流程

1.4 硫酸脫絨除塵點

無論是過量式稀硫酸脫絨還是計量式泡沫酸脫絨，它們包括的除塵點都有4 個，如圖1 中，已將這4 個除塵點分別用序號①、②、③、④標記出來。

1.4.1 計量暫存?zhèn)}除塵點

計量暫存?zhèn)}是由料倉、螺旋出料絞龍、無極變速器、支架等組成，螺旋絞龍通過無級變速器驅動，調整無級變速器，就可以改變絞龍轉速，從而保證絞龍輸送量，將原始的毛棉種籽連續(xù)、均勻、定量地輸送給拌酸系統， 它的除塵點主要是除去原始毛棉種籽中存在的秸稈、草葉、雜質、部分不帶毛籽的棉絨。

1.4.2 拌酸系統除塵點

過量式稀硫酸脫絨的拌酸系統是將毛棉種籽與稀釋后的稀硫酸充分浸泡，再進行攪拌，計量式泡沫酸脫絨的拌酸系統是將泡沫狀的稀硫酸覆蓋于棉種表面，依靠短絨的毛細管作用充分吸收、浸泡。 期間部分硫酸通過分子擴散，長時間積累，造成空氣中硫化物含量不斷增加，并伴有刺鼻性氣味，危害人身體健康。 拌酸系統除塵點就是除去空氣中存在的硫化物，凈化作業(yè)環(huán)境。

1.4.3 烘干筒、摩擦筒除塵點

烘干筒、摩擦筒這兩個設備是互補的，筒體內部結構如圖2 所示，滾筒里面裝有抄板、隔板等，棉種在滾筒內相互摩擦，并和滾筒、抄板、隔板繼續(xù)摩擦、撞擊，使短絨與棉種脫離。 烘干筒、摩擦筒除塵點就是除去這些脫落酸絨以及摩擦下來的棉殼、粉塵等。

圖2 烘干筒、摩擦筒內部結構剖視圖

1.4.4 拋光機除塵點

從摩擦筒出來的棉種還需要拋光機進一步脫絨， 拋光機脫絨屬于物理方式， 內置鋼絲滾刷和篩板，對棉種脫絨不干凈的籽粒進一步處理，去除棉種表面殘留的酸液和棉絨，同時，在保證好種子不損傷種皮的情況下使得破碎的種子破碎程度更大甚至完全失去種皮。拋光機除塵點就是除去這些殘絨、碎籽以及從棉種上脫落的種皮。

2 除塵工藝

經過多年的探索與實踐， 奧凱公司研制并不斷完善棉籽制種除塵工藝。

2.1 二級除塵工藝

二級除塵系統是由除塵風機、管道、二級除塵裝置組成，其工藝流程如圖3 所示，它主要應用于計量暫存?zhèn)}除塵點、 烘干摩擦筒除塵點以及拋光機除塵點，其中計量暫存?zhèn)}除塵點配套的是直徑為900 mm的聯體旋風除塵器， 烘干摩擦筒除塵點配套的是直徑為1 600 mm 的聯體旋風除塵器， 拋光機除塵點配套的是直徑為1 200 mm 的聯體旋風除塵器，具體應用時，除塵點的廢料、粉塵、酸絨及種皮等雜質通過除塵風機進入一級旋風除塵器， 一級旋風除塵器中的大部分雜質在離心力和重力作用下， 最終沉降到底部經出灰絞龍排出， 另一部分未被沉降的粉塵從排風口向上進入二級旋風除塵器， 通過二級旋風除塵器再次沉降，達到更優(yōu)的除塵效果。

圖3 二級除塵工藝流程圖

2.2 集塵制粒工藝

硫酸脫絨的雜質重點包括廢料、粉塵、酸絨及種皮等， 一般棉種加工生產線的產量可達到3 t/h，每加工出50 t 的成品大概會產生20 t 廢料和14 t 酸絨， 走訪了多個棉種加工企業(yè)了解到， 在生產加工中，根本沒有足夠大的地方來堆積這些雜質，這些雜質蓬松、重量輕，如果專車運輸，成本又太高?；谶@種情況奧凱公司首次推出了集塵制粒工藝， 并得到成功應用。集塵制粒工藝，主要依靠螺旋輸送絞龍將計量暫存?zhèn)}、烘干筒、摩擦筒以及拋光機中產生的雜質匯集到一起，最后輸送給制粒機，由制粒機壓縮成顆粒狀，如圖4。

圖4 集塵制粒工藝流程圖

2.3 殘絨回收焚燒工藝

殘絨回收焚燒工藝采用風力集塵、風力輸送，通過高壓風機送至特制的送料絞龍， 再由絞龍送到燃燒爐內。 其工藝流程如圖5 所示， 硫酸脫絨中的雜質，無論是殘絨、種皮還是其它廢料，都含有硫酸，尤其是酸絨含酸量達到0.15%，無法二次出售和使用。殘絨回收焚燒工藝， 以這些雜質作為燃料在熱風爐內充分燃燒，燃燒后的廢氣、雜質經除塵系統進行收集處理。該工藝已經應用于非洲貝寧項目，因當地煤炭資源匱乏，木炭價格很高，燃料成本高，回收這些雜質再燃燒不僅解決了帶酸雜質的處理難題， 節(jié)能環(huán)保，同時也降低了燃燒成本，可謂一舉兩得。

圖5 殘絨回收焚燒工藝流程圖

2.4 脫硫除塵工藝

脫硫除塵工藝主要是將計量暫存?zhèn)}、拌酸系統、烘干筒、 摩擦筒和拋光機的除塵點先用旋風除塵器進行一級除塵，再繼續(xù)進入脫硫系統進行二級除塵，達到去雜除味的效果。其工藝流程如圖6 所示，脫硫系統主要有兩種， 按脫硫劑分為氨法脫硫和雙堿法脫硫， 氨法脫硫以合成氨為基礎， 雙堿法以亞硫酸鈉、氫氧化鈉為基礎，盡管設備構造和工藝流程各不相同，但基本原理都是以堿性物質作SO2的吸收劑。脫硫除塵工藝的除塵效果更徹底， 同時大大改善了作業(yè)環(huán)境，其缺點是設備龐大、投資大、占地面積大，操作技術要求高。

圖6 脫硫除塵工藝流程圖

3 改進意見

目前已有的各種除塵工藝都有各自的優(yōu)勢和缺陷，應用時要具體分析，從投資、運行、環(huán)保等各方面綜合考慮來選擇一種適合的除塵工藝。 隨著科技的發(fā)展， 某一項新技術的產生都會涉及到很多不同的學科，因此，留意其他學科的最新進展與研究成果，并把它們應用到除塵技術中是開發(fā)新除塵技術的重要途徑。

3.1 布袋除塵

布袋除塵器經過這幾年的推廣使用， 深受各大行業(yè)的認可， 它能將粉塵實際的排放質量濃度下降到10 mg/m3以下，比起旋風除塵效果更好。 它是將含塵氣流引入濾袋中，通過濾料的空隙，把粉塵和雜質捕集于濾料上。 但目前還無法將布袋除塵工藝應用到硫酸脫絨中，主要是因為硫酸脫絨中粉塵、雜質都含酸，同時帶有濕氣，高濕氣體冷卻會產生結露現象，導致粉塵板結在管道中或布袋上，當粉塵中含有SO3時會腐蝕除塵布袋。 如何能將布袋除塵工藝應用到硫酸脫絨中，其關鍵是找到抗酸、抗腐蝕且壽命長，并保證含有濕氣的粉塵不易堵塞空隙的濾料。

3.2 單元隔離

在棉種硫酸脫絨設備的建設的初期， 完全可以考慮將拌酸系統隔離到一個密閉的空間， 作為一個獨立的單元來使用，這樣除塵方便，效果更佳，同時，也保證了其它加工區(qū)域有一個良好的作業(yè)環(huán)境。

3.3 自動化智能化

在設備作業(yè)過程中，通過增加各種傳感器，實時地收集酸液濃度、配酸數據，并上傳計算機，利用計算機系統對這些數據分析處理， 并對設備進行精細化智能控制，嚴格控制拌酸系統，確保生產線順利運行，以此達到提高勞動效率，減輕人工勞動強度的目的，并更好地保證了工人的身體健康。