文氏管除尘器原理

文氏管除尘器为典型的湿式除尘器，文氏洗涤器系由一个文氏管和一个脱水除尘器(旋风除尘器、填料式脱水除尘器或挡板式脱水除尘器)组成。其除尘机理为惯性、黏附和扩散等共同作用、主要还是惯性作用。

文氏管由三个异形管(即收缩管、喉管和扩散管形成的一根长管)及喷水装置所组成。文氏管除尘器的优点是除尘效率高，可达99%，又能消除1μm以下的细尘粒，设备小、投资少、上马快、操作容易使用可靠。它不仅用作除尘，还能用于除雾、降温和吸收、蒸发等方面，因而得到广泛应用。在我国使用二个串联文氏管洗涤器就可使煤气冷却和净化,达到煤气温度和含灰量10mg/m3 的质量要求。但文氏管压力损失较大，用水量也大。

高炉煤气净化系统的文氏管,按喉口部位有无溢流水膜可分为二类,一类是喉口有一层均匀水膜的文氏管,通称溢流文氏管;另一类是喉口没有水膜的文氏管,通称文氏管。按喉口有无调节设备也可分为二类,一类是喉口部分装有调节装置,喉径可以调节的称为调径文氏管;另一类是喉口部分无调节装置,喉口是固定的,称为定径文氏管。因此常用的文氏管有溢流调径文氏管、溢流定径文氏管、调径文氏管和定径文氏管四种。

溢流调径或溢流定径文氏管多用于高温的未饱和脏煤气。溢流文氏管是在文氏管的收缩管部分产生溢流水膜的文氏管。它可防止文氏管内壁干湿交界处积灰造成文氏管内堵塞。造成溢流的有多种方法,或在文氏管喉口上部设有溢流水箱或喷淋冲洗管。或在收缩管和直管交界处的上面用多个喷嘴向煤气和管壁喷水,在喉口周边形成一层均匀的连续不断的水膜,避免灰尘在喉口内壁上积灰。这种文氏管一般采用外喷式供水,也是结构最简单的文氏管。

外喷是由安装在文氏管喉部外面的喷嘴把水喷入文氏管中,与气流垂直或构成一定角度。当喷嘴位置适当,并有足够的数量时，喷出的水受气流撞击后,生成微小粒滴分布于文氏管的喉口整个截面中。

由于高炉有高压、常压、慢风操作,煤气发生量经常波动,为了保证煤气清洗质量而出现了可调喉口截面大小的调径文氏管。调径文氏管又有在喉口部位设有调节叶板的调径文氏管,由二块叶板的转动而调节喉口截面的大小。还有在喉口装有椭圆柱体翻板的R翻板调径文氏管,转动翻板可改变喉口截面的大小。还有在喉口设有流线型重铊,由于重铊的上下移动而改变喉口截面积的比绍夫(Bishoff)第一代文氏管。 

文氏管的除尘降温原理，是当含尘气体由进口进入收缩管后，在喉管的前方有很多小孔从中喷出水滴(或从喷嘴喷出)，喉口高速气流携带的大量尘粒与喷入喉口的微细水滴相互冲击而凝聚，高速气体把水冲击粉碎成细滴，沫化成无数大小水滴（粒径在几百微米以下)，这些细小液滴有极大的接触表面积，同时也有着巨大的传热传质而积，使煤气迅速冷却。气体中所挟带的尘粒，在气体绕流液滴时被巨大的惯性力抛到液滴上而被捕集。文氏管内尘粒的凝聚，除尘粒与水滴相互冲击而凝聚之外，对于小于1微米的尘粒还有分子扩散和静电效应的凝聚，但是这两种凝聚作用在文氏管内是极微弱的。

在除尘过程中，雾化水滴的直径不宜过大或过小。过小则除尘后面的分离设备对这些小颗粒分离效果很低，不能达到高效分离的要求。实验指出，水滴大小以尘粒粒径的150倍左右为好，否则效率将下降。对在降温过程中同时除雾的高温气体，则雾化水滴更不宜过细。因为不论是否捕集到尘粒的水滴，在蒸发后都将缩小，若水滴过细，蒸发后甚至会消失，使除尘效率大降。

雾化质量与液气比和喉颈气速有关，特别是后者。因为把水粉碎成雾滴的能量主要是高速气体提供的，气速越大，冲击力越大，水粉碎得愈细；而气速越小则水滴越大。由于分离粗粒粉尘需低些气速，其所耗能量也将低些，反之分离细小粉尘则耗能必然高些。

参考文献：

《冶金企业煤气的生产与利用》编写组 冶金企业煤气的生产与利用 冶金工业部钢铁司  1987年

《钢铁企业燃气设计参考资料》编写组  钢铁企业燃气设计参考资料—煤气部分 冶金工业出版社  1978年

金国淼 化工设备设计全书-除尘设备  化学工业出版社  2002年