梯形褶皱结构滤筒过滤与清灰性能优化研究及其工业应用价值

为解决传统三角褶皱滤筒(PCF)因粉尘易堵塞褶皱深处导致使用寿命缩短的问题，研究人员设计了一种梯形褶皱滤筒过滤器(TPCF)。通过对比40/50/60 PCF的实验表明，TPCF初始过滤压降ΔPf降低5.39%，残余压降增长率ΔPr(33.37%)和峰值粉尘排放浓度Ce(14.19%)显著优于传统滤筒，为工业除尘器提供了高性能滤筒替代方案。

　　

在碳中和大背景下，工业粉尘污染治理成为全球焦点。传统三角褶皱滤筒(PCF)因结构缺陷导致粉尘易在褶皱深处积聚，不仅加速过滤压降ΔP上升，脉冲清灰时还需克服滤材两侧粉尘层的粘附力，造成清灰不彻底、滤筒寿命骤减等问题。中国矿业大学深部煤炭资源安全开采与环境保护国家重点实验室团队在《Powder Technology》发表研究，通过设计梯形褶皱滤筒(TPCF)并建立性能测试系统，为解决这一行业痛点提供了创新方案。

研究采用多参数对比实验方法，选取40/50/60三种密度的PCF作为对照，测试不同褶皱结构对初始过滤压降ΔP_f的影响；通过粉尘加载实验测定最大有效捕尘压降ΔP_e；分析两种粉尘负载条件下残余压降ΔP_r、粉尘排放浓度C_e和质量因子的变化规律。

初始过滤压降
实验显示TPCF的ΔP_f-过滤速度v_f曲线斜率最低，相同工况下压降比PCF降低5.39%，证明梯形结构能有效改善气流分布。

最大捕尘能力
四组滤筒的ΔP_e分别为240/230/220/230 Pa，TPCF与50 PCF相当但显著优于60 PCF，表明其在高粉尘负载下仍保持稳定结构。

清灰性能
TPCF的ΔP_r增长率(33.37%)和C_e下降率(14.19%)仅为PCF的54%和49%，清灰后质量因子提升显著，说明长短褶皱交替设计能有效减少粉尘残留。

该研究首次将梯形褶皱结构从理论模拟推向实际应用，证实TPCF通过优化褶皱几何参数，在保持过滤效率的同时显著提升清灰效果。其创新的长短褶皱交替设计，既增大了有效过滤面积，又通过改变粉尘堆积形态降低了清灰能耗。研究成果为工业除尘器滤筒的迭代升级提供了关键技术支撑，对延长设备寿命、降低运维成本具有重要工程价值。论文通讯作者Hui Cheng团队特别指出，TPCF在多循环服役中表现出的性能稳定性，使其特别适用于水泥、冶金等高粉尘浓度行业的连续作业场景。