王武強(qiáng)

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(lǐng)域都或多或少的存在。鑄造車間經(jīng)常會產(chǎn)生附帶高溫的煙氣粉塵；拋丸清理車間經(jīng)常會產(chǎn)生高濃度的金屬粉塵。粉塵不僅對生產(chǎn)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(dǎo)致塵肺病的發(fā)生，更可怕的是，某些金屬粉塵達(dá)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(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、后期維護(hù)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(yīng)，也稱文氏效應(yīng)。這種現(xiàn)象以其發(fā)現(xiàn)者意大利物理學(xué)家文丘里（G.B.Venturi.1746~ 1822）命名。該效應(yīng)表現(xiàn)在流體在通過縮小的過流截面時(shí)，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(yīng)指在高速流動的流體附近會產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用。

文丘里濕式除塵器就是利用了文丘里效應(yīng)， 它是一種高效除塵器，常用于高溫?zé)煔饨禍睾统龎m，也可用于高濃度金屬粉塵的去除與有價(jià)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(jī)和風(fēng)機(jī)組成。文丘里段作為整個(gè)文丘里濕式除塵器的關(guān)鍵部分，承擔(dān)了絕大部分的含塵氣體與霧化水滴混合的任務(wù)。文丘里段的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，分為收縮段、供水管、喉管段、擴(kuò)張段和調(diào)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(jī) 5—風(fēng)機(jī)

圖 2 文丘里段結(jié)構(gòu)

1—收縮段 2—供水管 3—喉管段 4—擴(kuò)張段 5—調(diào)整抽板

水由水泵輸送至文丘里供水管入口，再由供水管內(nèi)圓孔分配至各處，保證各噴水處噴水量均勻。此時(shí)水泵的水量可根據(jù)液氣比來計(jì)算，選取合適的水泵來保證文丘里段有充足的水量進(jìn)行除塵過程。含塵氣體以（15~20）m/s 的速度進(jìn)入文丘里收縮段，在喉管段通過最小面積的截面，風(fēng)速可達(dá)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(kuò)張段，再以（15~20）m/s 的風(fēng)速進(jìn)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(jìn)入離心脫水筒。離心脫水筒采用下部進(jìn)風(fēng)、上部出風(fēng)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(jìn)口風(fēng)管采用漸開線進(jìn)口形式，內(nèi)部安裝有切向?qū)Я靼?，絕大部分含塵液滴在筒內(nèi)做離心運(yùn)動時(shí)接觸到筒壁后會黏在筒內(nèi)，干凈氣體由風(fēng)機(jī)排出除塵器外部，這樣的設(shè)計(jì)可以使干凈氣體和含塵液滴在離心脫水筒內(nèi)分離地更加完整。含塵污水進(jìn)入底部水箱沉淀形成淤泥，由連續(xù)刮板輸送機(jī)緩慢地將淤泥排出，排出后的淤泥和少量污水由轉(zhuǎn)運(yùn)小車承載，收集后統(tǒng)一處理。在離心脫水筒出風(fēng)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(jìn)入風(fēng)機(jī)的氣體穩(wěn)定且干燥。文丘里濕式除塵器的底部水箱內(nèi)的水位控制由自動補(bǔ)水裝置和水位檢測機(jī)構(gòu)組成。自動補(bǔ)水裝置含有先導(dǎo)二通閥和手動補(bǔ)水閥，平時(shí)工作時(shí)使用先導(dǎo)二通閥，檢修時(shí)使用手動補(bǔ)水閥。水位檢測機(jī)構(gòu)含有浮球和高位、低位檢測開關(guān)，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(nèi)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(dá)到 99%以上。

2文丘里濕式除塵器的設(shè)計(jì)

我們可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)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(shè)計(jì)過程。用戶拋丸設(shè)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(fēng)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(fēng)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(shè)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(fēng)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(kuò)張段在入口風(fēng)速與出口風(fēng)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(guān)除塵資料，收縮段和擴(kuò)張段的夾角分別取 28°和 7°，由此確定收縮段和擴(kuò)張段的高度分別為 230mm 和 700mm。

喉管段作為文丘里段的關(guān)鍵部分，通過風(fēng)速取 60m/s，可計(jì)算出喉管段的面積。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，喉管部分設(shè)計(jì)成通過面積大小可調(diào)節(jié)的抽拉結(jié)構(gòu)。這樣，通過調(diào)節(jié)喉管面積，安調(diào)人員可直觀觀察到濕式除塵器除塵效果的好壞，并方便調(diào)節(jié)。調(diào)試至合適狀態(tài)后，將固定螺釘頂緊抽拉調(diào)節(jié)板。離心脫水筒可參考旋風(fēng)除塵器形式，取進(jìn)入

離心脫水筒入口的風(fēng)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(fēng)除塵器的參數(shù)，可得到離心脫水筒的其他尺寸。

此時(shí)，可選配一臺合適的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)風(fēng)量約為 8000m3/h，根據(jù)計(jì)算風(fēng)壓約為 4500Pa，用變頻器來控制風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)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(hù)成本較低，無著火等安全隱患，在用戶工廠得到了推廣。

3結(jié)語

在“安全生產(chǎn)大于天”的生產(chǎn)環(huán)境下，濕式除塵器因結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)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(xiàn)：

[1]張殿印，王純.除塵器手冊［M］.北京：化工工業(yè)出版社,2004: 483.

[2]張家榮，趙廷元.工程常用物質(zhì)的熱物理性質(zhì)手冊［M］.北京： 新時(shí)代出版社,1987:7.

[3]張殿印，張學(xué)義.除塵技術(shù)手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社, 2002:236.