除塵措施的演進之褶皺式濾筒除塵器的廣泛使用

對于存在粉塵污染問題的工業場所，例如建筑行業和煤礦開采，通常采用局部通風系統來抑制粉塵的排放濃度，保障作業員工的職業衛生健康，而對于某些高粉塵排放量的工作場所，例如巷道的掘進工作面、爆破工作面等，針對性地設置通風管道是最有效的抑制措施。常規的局部通風系統由集塵罩、通風管道系統、過濾裝置、風機、和排放管道所組成，具體的工作流程為：通過塵罩捕捉含塵氣流，由通風管道輸送至過濾裝置，過濾后的潔凈空氣由排放管道排出。為了提升局部通風系統的運行效果，許多學者都通過數值模擬的方法對通風管道布置和風機選型提出了優化措施，但局部通風系統的運行效果還會受到處理粉塵的粒徑大小和外部環境因素的影響，因此局部通風系統的布置方式和參數設置需要因地制宜，這意味著在局部通風系統中的每個集塵罩處都需要根據處理粉塵的特點與現場環境來重新設置運行參數，來保證更好的粉塵抑制效果。局部通風系統的這一特性導致其普適性較差，無法針對性處理一些時常變動的工業場所處產生的粉塵污染問題。同時，完備的局部通風系統建設成本高，需求的能源消耗也較大。

另一種常見的除塵措施為濕法除塵，常規的濕法除塵系統包括噴霧除塵技術和泡沫除塵技術等。濕法除塵系統的抑塵機理為：通過使用液體（水霧或泡沫）潤濕粉塵產生源頭的物質來降低其發生粉塵逸出的傾向。為了抑制空氣中的粉塵飛揚，使用細化的水霧對塵云進行噴灑，噴灑過程中水霧液滴會和粉塵顆粒發生碰撞并形成團聚體，隨著噴淋過程的進行，團聚體會不斷擴大變重，最終脫離含塵氣流并沉降下來，達到粉塵抑制效果。常見的濕法除塵系統由噴嘴、管道系統、水泵（或泡沫發生器）以及儲罐組成。噴霧除塵技術被廣泛用于礦井開采和建筑物拆除行業中，但其粉塵抑制效率普遍低于50%，對于可呼吸性粉塵的抑制效率更是低于30%，同時噴霧除塵會消耗大量的水資源，噴霧所需的高水壓也會消耗大量能源。相較于噴霧除塵技術，泡沫除塵中的泡沫可以攔截并黏附粉塵顆粒，使其有效的從塵云中沉降下來，對可呼吸性粉塵也效果顯著。然而，泡沫除塵技術在應用時會遮擋工作人員的視線影響作業，同時較高的泡沫劑成本也限制了其推廣應用。除此之外，濕法除塵在應用過程中會產生大量的廢水漿體，污染工作環境。上述缺陷導致濕法除塵的應用場景較為受限且難以在員工作業的同時進行抑塵處理。

形式多樣的除塵器是現今最常見的工業場所除塵設備。在燃煤鍋爐行業，傳統的靜電除塵器已有一百多年的發展歷史，用來處理大量的高溫煙氣排放。典型的靜電除塵器構造為在兩塊平行的集塵板中設置一列放電電極，或是在圓柱形箱體內設置一根電線，通過靜電力來收集粉塵，但靜電除塵器對于可吸入顆粒物等細顆粒物收集效率較低，已不能滿足日漸提高的環保排放要求。因此，具有除塵效率高，粉塵處理范圍廣和維護簡便等優點的袋式除塵器從19世紀開始便得到了廣泛使用。但傳統的濾袋除塵器占地面積大，長時間使用會產生大量破損的廢舊濾袋，傳統濾袋生物降解性差，多采用焚燒與填埋的方式處理，處理不當又會成為新的污染源。為了減少傳統袋式除塵器的占地面積，提高袋式除塵器的適用范圍與使用壽命。在20世紀80年代美國唐納森公司推出了使用褶皺式濾筒作為濾料的濾筒除塵器，褶皺式濾筒過濾效率高，通過PTFE覆膜等工藝可實現超低排放，對可吸入顆粒物的過濾效率可達99.9%以上，單體過濾面積大，體積小并且拆裝方便，可水洗干燥后反復使用，降低了除塵器的運行維護成本。因此，褶皺式濾筒除塵器在近年來得到了各類生產企業廣泛的使用與青睞。