除尘措施的演进之褶皱式滤筒除尘器的广泛使用

对于存在粉尘污染问题的工业场所，例如建筑行业和煤矿开采，通常采用局部通风系统来抑制粉尘的排放浓度，保障作业员工的职业卫生健康，而对于某些高粉尘排放量的工作场所，例如巷道的掘进工作面、爆破工作面等，针对性地设置通风管道是最有效的抑制措施。常规的局部通风系统由集尘罩、通风管道系统、过滤装置、风机、和排放管道所组成，具体的工作流程为：通过尘罩捕捉含尘气流，由通风管道输送至过滤装置，过滤后的洁净空气由排放管道排出。为了提升局部通风系统的运行效果，许多学者都通过数值模拟的方法对通风管道布置和风机选型提出了优化措施，但局部通风系统的运行效果还会受到处理粉尘的粒径大小和外部环境因素的影响，因此局部通风系统的布置方式和参数设置需要因地制宜，这意味着在局部通风系统中的每个集尘罩处都需要根据处理粉尘的特点与现场环境来重新设置运行参数，来保证更好的粉尘抑制效果。局部通风系统的这一特性导致其普适性较差，无法针对性处理一些时常变动的工业场所处产生的粉尘污染问题。同时，完备的局部通风系统建设成本高，需求的能源消耗也较大。

另一种常见的除尘措施为湿法除尘，常规的湿法除尘系统包括喷雾除尘技术和泡沫除尘技术等。湿法除尘系统的抑尘机理为：通过使用液体（水雾或泡沫）润湿粉尘产生源头的物质来降低其发生粉尘逸出的倾向。为了抑制空气中的粉尘飞扬，使用细化的水雾对尘云进行喷洒，喷洒过程中水雾液滴会和粉尘颗粒发生碰撞并形成团聚体，随着喷淋过程的进行，团聚体会不断扩大变重，最终脱离含尘气流并沉降下来，达到粉尘抑制效果。常见的湿法除尘系统由喷嘴、管道系统、水泵（或泡沫发生器）以及储罐组成。喷雾除尘技术被广泛用于矿井开采和建筑物拆除行业中，但其粉尘抑制效率普遍低于50%，对于可呼吸性粉尘的抑制效率更是低于30%，同时喷雾除尘会消耗大量的水资源，喷雾所需的高水压也会消耗大量能源。相较于喷雾除尘技术，泡沫除尘中的泡沫可以拦截并黏附粉尘颗粒，使其有效的从尘云中沉降下来，对可呼吸性粉尘也效果显著。然而，泡沫除尘技术在应用时会遮挡工作人员的视线影响作业，同时较高的泡沫剂成本也限制了其推广应用。除此之外，湿法除尘在应用过程中会产生大量的废水浆体，污染工作环境。上述缺陷导致湿法除尘的应用场景较为受限且难以在员工作业的同时进行抑尘处理。

形式多样的除尘器是现今最常见的工业场所除尘设备。在燃煤锅炉行业，传统的静电除尘器已有一百多年的发展历史，用来处理大量的高温烟气排放。典型的静电除尘器构造为在两块平行的集尘板中设置一列放电电极，或是在圆柱形箱体内设置一根电线，通过静电力来收集粉尘，但静电除尘器对于可吸入颗粒物等细颗粒物收集效率较低，已不能满足日渐提高的环保排放要求。因此，具有除尘效率高，粉尘处理范围广和维护简便等优点的袋式除尘器从19世纪开始便得到了广泛使用。但传统的滤袋除尘器占地面积大，长时间使用会产生大量破损的废旧滤袋，传统滤袋生物降解性差，多采用焚烧与填埋的方式处理，处理不当又会成为新的污染源。为了减少传统袋式除尘器的占地面积，提高袋式除尘器的适用范围与使用寿命。在20世纪80年代美国唐纳森公司推出了使用褶皱式滤筒作为滤料的滤筒除尘器，褶皱式滤筒过滤效率高，通过PTFE覆膜等工艺可实现超低排放，对可吸入颗粒物的过滤效率可达99.9%以上，单体过滤面积大，体积小并且拆装方便，可水洗干燥后反复使用，降低了除尘器的运行维护成本。因此，褶皱式滤筒除尘器在近年来得到了各类生产企业广泛的使用与青睐。