王武強

隨著現(xiàn)代工業(yè)化的發(fā)展，粉塵傷害在絕大多數(shù)工業(yè)領域都或多或少的存在。鑄造車間經(jīng)常會產生附帶高溫的煙氣粉塵；拋丸清理車間經(jīng)常會產生高濃度的金屬粉塵。粉塵不僅對生產環(huán)境有所影響，更對人體健康造成重大傷害。高濃度的粉塵，不僅會導致塵肺病的發(fā)生，更可怕的是，某些金屬粉塵達到一定濃度后，遇火發(fā)生爆炸事件。所以，工廠一般使用除塵器來消除工業(yè)粉塵的危害。工廠中經(jīng)常使用的除塵器為干式除塵器，比如布袋式除塵器、濾筒式除塵器。此類除塵器除塵效率高，但是遇到高溫、腐蝕、易燃爆之類的粉塵，普通布袋或者濾筒就不好處理。相對來說，濕式除塵器的優(yōu)勢就一目了然。

1文丘里濕式除塵器的介紹

濕式除塵器主要分為水浴除塵器、噴淋塔類除塵器、文丘里除塵器等。水浴除塵器與噴淋塔可以處理高溫、易燃爆的粉塵，但是除塵效率較低。文丘里濕式除塵器占地較少，結構簡單、造價低廉、后期維護成本低。因此，對文丘里濕式除塵器的研究與開發(fā)，推廣文丘里除塵器的使用勢在必行。

文丘里效應，也稱文氏效應。這種現(xiàn)象以其發(fā)現(xiàn)者意大利物理學家文丘里（G.B.Venturi.1746~ 1822）命名。該效應表現(xiàn)在流體在通過縮小的過流截面時，出現(xiàn)流速增大的現(xiàn)象，其流速與過流斷面成反比。通俗地講，這種效應指在高速流動的流體附近會產生低壓，從而產生吸附作用。

文丘里濕式除塵器就是利用了文丘里效應， 它是一種高效除塵器，常用于高溫煙氣降溫和除塵，也可用于高濃度金屬粉塵的去除與有價值金屬材料的回收。如圖 1 所示，它主要由文丘里段、離心脫水筒、底部水箱、刮板輸送機和風機組成。文丘里段作為整個文丘里濕式除塵器的關鍵部分，承擔了絕大部分的含塵氣體與霧化水滴混合的任務。文丘里段的結構如圖 2 所示，分為收縮段、供水管、喉管段、擴張段和調整抽板。

圖 1 文丘里濕式除塵器

1—文丘里段 2—離心脫水筒 3—底部水箱 4—刮板輸送機 5—風機

圖 2 文丘里段結構

1—收縮段 2—供水管 3—喉管段 4—擴張段 5—調整抽板

水由水泵輸送至文丘里供水管入口，再由供水管內圓孔分配至各處，保證各噴水處噴水量均勻。此時水泵的水量可根據(jù)液氣比來計算，選取合適的水泵來保證文丘里段有充足的水量進行除塵過程。含塵氣體以（15~20）m/s 的速度進入文丘里收縮段，在喉管段通過最小面積的截面，風速可達到（40~120）m/s，就在此處，粉塵與已經(jīng)霧化的水滴相互碰撞，完成捕捉粉塵過程。處理過的氣體， 經(jīng)過擴張段，再以（15~20）m/s 的風速進入離心脫水筒。通過文丘里段的含塵氣體形成混合物（干凈氣體、含塵液滴、含塵污水），一起通過彎脖管，進入離心脫水筒。離心脫水筒采用下部進風、上部出風的形式，含塵污水直接從離心脫水筒錐段流入底部水箱。離心脫水筒的進口風管采用漸開線進口形式，內部安裝有切向導流板，絕大部分含塵液滴在筒內做離心運動時接觸到筒壁后會黏在筒內，干凈氣體由風機排出除塵器外部，這樣的設計可以使干凈氣體和含塵液滴在離心脫水筒內分離地更加完整。含塵污水進入底部水箱沉淀形成淤泥，由連續(xù)刮板輸送機緩慢地將淤泥排出，排出后的淤泥和少量污水由轉運小車承載，收集后統(tǒng)一處理。在離心脫水筒出風口處安裝有穩(wěn)流筒，穩(wěn)流筒焊接有六片彎曲葉片，保證進入風機的氣體穩(wěn)定且干燥。文丘里濕式除塵器的底部水箱內的水位控制由自動補水裝置和水位檢測機構組成。自動補水裝置含有先導二通閥和手動補水閥，平時工作時使用先導二通閥，檢修時使用手動補水閥。水位檢測機構含有浮球和高位、低位檢測開關，以保證除塵器的水位恒定，從而保證除塵器的穩(wěn)定使用。若在較寒冷的區(qū)域使用，文丘里濕式除塵器可選配加熱裝置，以保證在此區(qū)域內的正常使用。對于 0.5~5μm 的塵粒，文丘里濕式除塵器的除塵效率可達到 99%以上。

2文丘里濕式除塵器的設計

我們可以根據(jù)實際生產過程中制作的一臺文丘里濕式除塵器來說明文丘里段的設計過程。用戶拋丸設備處理工件為淬油后的鍛造齒輪，原有除塵器為濾筒式除塵器，曾經(jīng)發(fā)生過數(shù)次除塵器濾筒著火現(xiàn)象，現(xiàn)要求將現(xiàn)有濾筒式除塵器更換為一臺處理風量 Q=8000m3/h 的濕式除塵器，選定所配套的除塵器為文丘里濕式除塵器。

根據(jù) Q=8000m3/h 的風量，可以根據(jù)離心脫水筒的入口尺寸來確定文丘里段入口與出口的尺寸。我們設定離心脫水筒的入口高寬比 h/b 為1.8，根據(jù)離心脫水筒入口風速為 v=18m/s，可以得出此文丘里段出口長與寬分別為 450mm 和250mm。文丘里段的收縮段和擴張段在入口風速與出口風速要求相近，取 v=18m/s，其入口與出口的尺寸相同。根據(jù)相關除塵資料，收縮段和擴張段的夾角分別取 28°和 7°，由此確定收縮段和擴張段的高度分別為 230mm 和 700mm。

喉管段作為文丘里段的關鍵部分，通過風速取 60m/s，可計算出喉管段的面積。根據(jù)實際經(jīng)驗，喉管部分設計成通過面積大小可調節(jié)的抽拉結構。這樣，通過調節(jié)喉管面積，安調人員可直觀觀察到濕式除塵器除塵效果的好壞，并方便調節(jié)。調試至合適狀態(tài)后，將固定螺釘頂緊抽拉調節(jié)板。離心脫水筒可參考旋風除塵器形式，取進入

離心脫水筒入口的風速 v=18m/s，得到脫水筒矩形入口的寬與高，可得到脫水筒的直徑 d 約為1000mm。參考旋風除塵器的參數(shù)，可得到離心脫水筒的其他尺寸。

此時，可選配一臺合適的風機，風機工作點風量約為 8000m3/h，根據(jù)計算風壓約為 4500Pa，用變頻器來控制風機，調節(jié)風機的風壓、流量。通過測試文丘里段的壓力損失判斷其除塵效果，如表1 所示?？傻贸鑫那鹄锒蔚膲毫p失越高，除塵效率越高，除塵器使用效果越好。

表 1 變頻器參數(shù)對除塵效果的影響

序號

赫茲數(shù) /Hz

文氏段壓損 /Pa

排放顆粒物濃度（/ mg/m3）

1

45

3120

126

2

50

3850

74

3

55

4600

68

4

60

5100

52

此臺濕式除塵器使用至今，除塵效果良好，后期維護成本較低，無著火等安全隱患，在用戶工廠得到了推廣。

3結語

在“安全生產大于天”的生產環(huán)境下，濕式除塵器因結構簡單、維護成本較低、操作簡單方便、占地較小等優(yōu)勢，使得濕式除塵器得到了大力的推廣。

參考文獻：

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