團(tuán)聚劑與射流作用下細(xì)顆粒團(tuán)聚裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種細(xì)顆粒物在團(tuán)聚劑與射流作用下團(tuán)聚清除裝置。主要結(jié)構(gòu)包括顆粒團(tuán)聚室、初級(jí)射流管、次級(jí)射流管和團(tuán)聚劑噴霧口。顆粒團(tuán)聚室為截面正方形的三維立式設(shè)備。初級(jí)射流管安裝在團(tuán)聚室側(cè)面、放大段后側(cè)；次級(jí)射流管與初級(jí)射流管安裝在團(tuán)聚室同側(cè)下游處。團(tuán)聚劑噴霧口垂直安裝在團(tuán)聚室與射流管相對(duì)的側(cè)面，安裝位置位于初級(jí)射流管和次級(jí)射流管之間。在團(tuán)聚室內(nèi)，通過團(tuán)聚劑對(duì)顆粒改性，射流增強(qiáng)顆粒間的碰撞，使小于10μm的可吸入顆粒能夠充分團(tuán)聚清除。
【專利說明】團(tuán)聚劑與射流作用下細(xì)顆粒團(tuán)聚裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣除塵領(lǐng)域，特別涉及一種細(xì)顆粒物在團(tuán)聚劑與射流耦合作用下團(tuán)聚清除裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]能源與環(huán)境是21世紀(jì)人類賴以生存和發(fā)展的基本條件，能源在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也帶來了環(huán)境污染?；剂先紵a(chǎn)生的細(xì)顆粒物已經(jīng)成為城市大氣的突出污染物，引起了世界各國的高度重視。我國城市的大氣環(huán)境污染中，顆粒物污染是首要污染源，尤其是空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5 μ m(PM2.5)的超細(xì)細(xì)顆粒物。細(xì)顆粒物易被口鼻吸入，與人體健康關(guān)系密切。顆粒物對(duì)人體的危害主要包括對(duì)呼吸系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)，生殖系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)等產(chǎn)生影響,并可導(dǎo)致患有心血管病、呼吸系統(tǒng)疾病和其它疾病的敏感體質(zhì)患者死亡。同時(shí)大氣顆粒物對(duì)全球氣候、大氣能見度、酸雨、煙霧事件等環(huán)境問題產(chǎn)生重要影響。
[0003]煤炭等化石燃料的燃燒是細(xì)顆粒物的主要來源，也是細(xì)顆粒物控制的主要對(duì)象。使用化石燃料的燃煤電站、石油煉制等工業(yè)中廣泛應(yīng)用各種除塵器，如旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器、靜電除塵器等，去除煙塵中的顆粒物。這類除塵器去除粒徑大于10 μ m的顆粒時(shí)效率很聞，但用于捕獲PM2.5等小顆粒則有很大缺陷。
[0004]傳統(tǒng)除塵器對(duì)超細(xì)細(xì)顆粒物的排放控制效果不明顯，如果能夠利用超細(xì)細(xì)顆粒物粒徑小而比表面積大，容易團(tuán)聚特性，使其粒徑增大，便可以在傳統(tǒng)除塵器中進(jìn)行有效脫除。因而，超細(xì)細(xì)顆粒的團(tuán)聚研究引起了研究者的廣泛關(guān)注，聲、光、電、磁、熱、相變團(tuán)聚等均對(duì)顆粒物團(tuán)聚有不同程度的促進(jìn)作用。
[0005]國內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)聲場(chǎng)團(tuán)聚進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究，證明聲團(tuán)聚方法收集亞微米粉塵是有效的，但聲團(tuán)聚需要較高的頻率和聲壓條件，需耗費(fèi)大量的電能，同時(shí)產(chǎn)生的噪聲危害也需要消除。磁團(tuán)聚在收集磁性粉塵中已成功應(yīng)用，但對(duì)弱磁性顆粒的收集及收集到的顆粒的清除還存在問題。電團(tuán)聚通過增加細(xì)顆粒的荷電能力，促進(jìn)細(xì)顆粒以電泳方式到達(dá)飛灰顆粒表面。采用電團(tuán)聚技術(shù)中除塵極板捕捉的顆粒累計(jì)一定數(shù)量后，效率大大降低了，需用燃燒法再生，限制了電團(tuán)聚技術(shù)在工業(yè)中的使用。蒸汽相變團(tuán)聚是利用過飽和水汽以細(xì)顆粒為凝結(jié)核發(fā)生相變，使超細(xì)顆粒粒度增大，提高捕集效果。但實(shí)現(xiàn)蒸汽相變所需的過飽和條件能耗過高，并且由于蒸汽相變潛熱的釋放、加入蒸汽后煙溫的上升、蒸汽非平衡凝結(jié)效應(yīng)都會(huì)減弱PM2.5的團(tuán)聚效率。上述單一強(qiáng)化顆粒碰撞和單一增加顆粒濕度的方法都存在缺陷。因此，超細(xì)細(xì)顆粒的團(tuán)聚尚沒有形成成熟的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的是提供超細(xì)細(xì)顆在射流與團(tuán)聚劑耦合作用下的團(tuán)聚裝置。該團(tuán)聚裝置用射流對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生湍流擾動(dòng)作用，增加顆粒間的有效碰撞；利用團(tuán)聚劑改變顆粒表面的粘附作用，兩者耦合使用可以克服單一團(tuán)聚方式的缺點(diǎn)。通過調(diào)節(jié)射流參數(shù)(噴嘴直徑，噴嘴位置、氣體流速)和團(tuán)聚劑參數(shù)(團(tuán)聚劑組成、比例、霧化直徑、霧化量)，控制細(xì)顆粒團(tuán)聚后大顆粒的粒徑分布。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的細(xì)顆粒團(tuán)聚裝置包括含塵氣體進(jìn)口、放大段、顆粒團(tuán)聚室、收縮段、縮小出口、初級(jí)射流管、次級(jí)射流管和團(tuán)聚劑噴霧口。顆粒團(tuán)聚室為截面正方形的三維立式設(shè)備，高度由氣體處理量決定，保證細(xì)顆粒在團(tuán)聚室內(nèi)的停留時(shí)間不小于5s。含塵氣體進(jìn)口和縮小出口為圓形連接口。放大段為平滑放大式進(jìn)口，以減小管道放大產(chǎn)生的渦流對(duì)含塵氣流的擾動(dòng)作用；收縮段同樣為平滑過渡結(jié)構(gòu)，以減小收縮結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒團(tuán)聚體的破碎擾動(dòng)作用。初級(jí)射流管安裝在放大段后側(cè)(2-5)(^處，通過鎖緊螺母固定在團(tuán)聚室側(cè)面；射流管在團(tuán)聚室內(nèi)的長(zhǎng)度(0-2)(^及角度(50-90° )通過鎖緊螺母調(diào)節(jié)。次級(jí)射流管與初級(jí)射流管安裝在團(tuán)聚室同側(cè)下游(15-25)屯處，其在團(tuán)聚室內(nèi)的長(zhǎng)度(ODdci與角度(50-90° )同樣可調(diào)。團(tuán)聚劑噴霧口安裝在團(tuán)聚室與射流管相對(duì)的側(cè)面，垂直安裝位置位于初級(jí)射流管下游(2-5) Cltl處。
[0008]本發(fā)明的所述團(tuán)聚裝置的功能性結(jié)構(gòu)為團(tuán)聚室、射流管和團(tuán)聚劑噴霧口。含塵氣體進(jìn)入團(tuán)聚裝置后，自上而下經(jīng)過初級(jí)射流區(qū)、噴霧區(qū)和次級(jí)射流區(qū)。含塵氣體經(jīng)放大段，氣體流速驟減，使顆粒與氣流間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。隨后進(jìn)入初級(jí)射流區(qū)域，在射流氣體的卷席作用下，顆粒從流體獲取動(dòng)量，造成不同粒徑顆粒問的相對(duì)運(yùn)動(dòng)差異，增強(qiáng)顆粒間的碰撞。隨后顆粒進(jìn)入團(tuán)聚劑噴霧區(qū)，與含有團(tuán)聚劑的霧滴碰撞，霧滴吸附于顆粒表面，通過調(diào)節(jié)團(tuán)聚劑的噴霧量和霧滴直徑，控制團(tuán)聚顆粒間的液橋力，改變顆粒間的粘附作用，使顆粒團(tuán)聚體的粘附強(qiáng)度增強(qiáng)，顆粒間的碰撞粘附效率增加。吸附團(tuán)聚劑的顆粒團(tuán)聚體進(jìn)入次級(jí)射流區(qū)，次級(jí)射流氣速較低，以減小射流對(duì)已形成團(tuán)聚體的破碎作用。自團(tuán)聚室流出的含塵氣體經(jīng)過靜電除塵器或布袋除塵器，可顯著增強(qiáng)現(xiàn)有除塵器對(duì)細(xì)顆粒的清除效率。
[0009]本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，操作區(qū)域?qū)?，操作可靠，投資費(fèi)用低。在團(tuán)聚室內(nèi)，通過團(tuán)聚劑對(duì)含塵氣體中顆粒改性，射流增強(qiáng)顆粒間的碰撞，使小于IOym的細(xì)顆粒能夠充分團(tuán)聚長(zhǎng)大，進(jìn)而方便的利用現(xiàn)有除塵器清除，該技術(shù)解決目前除塵器對(duì)細(xì)顆粒脫出的瓶頸限制。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0010]圖1為本發(fā)明顆粒 團(tuán)聚裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的團(tuán)聚裝置進(jìn)行說明，團(tuán)聚裝置包括含塵氣體進(jìn)口 1、放大段
2、顆粒團(tuán)聚室3、收縮段5、縮小出口 6、初級(jí)射流管7、次級(jí)射流管8和團(tuán)聚劑噴霧口 4。顆粒團(tuán)聚室3為截面400X400mm，高度2000mm的三維立式設(shè)備。含塵氣體進(jìn)口 I和縮小出口 5為直徑為150_的圓形連接口。放大段2為平滑放大式進(jìn)口，為達(dá)到最佳效果，進(jìn)口夾角為20-30° ;收縮段5同樣為平滑過渡結(jié)構(gòu)，以減小收縮結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒團(tuán)聚體的破碎擾動(dòng)作用。初級(jí)射流管7安裝在放大段后側(cè)3.5d0處，通過鎖緊螺母固定在團(tuán)聚室側(cè)面；初級(jí)射流管7在團(tuán)聚室內(nèi)的長(zhǎng)度Cltl，通過鎖緊螺母調(diào)節(jié)安裝角度為90°。次級(jí)射流管8與初級(jí)射流管7安裝在團(tuán)聚室同側(cè)下游25屯處，在團(tuán)聚室內(nèi)的長(zhǎng)度Cltl，通過鎖緊螺母調(diào)節(jié)安裝角度為90°。團(tuán)聚劑噴霧口 4安裝在團(tuán)聚室與射流管7和8相對(duì)的側(cè)面，安裝位置位于初級(jí)射流管7下游3屯處。通過調(diào)節(jié)外連超聲霧化器的霧化流量與霧化直徑，使團(tuán)聚室內(nèi)霧化顆粒直徑為20-30 μ m,數(shù)量達(dá)到IO4個(gè)/ m3。[0012]含塵氣體進(jìn)入團(tuán)聚裝置后，經(jīng)放大段，氣體流速驟減，使顆粒與氣流間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。隨后進(jìn)入初級(jí)射流區(qū)域，在射流氣體的卷席作用下，顆粒從流體獲取動(dòng)量，造成不同粒徑顆粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)差異，增強(qiáng)顆粒間的碰撞。隨后顆粒進(jìn)入團(tuán)聚劑噴霧區(qū)，與含有團(tuán)聚劑的霧滴碰撞，霧滴吸附與顆粒表面，通過調(diào)節(jié)團(tuán)聚劑的噴霧量和霧滴直徑，控制團(tuán)聚顆粒間的液橋力，使顆粒團(tuán)聚體的粘附強(qiáng)度增強(qiáng)，顆粒間的碰撞粘附效率增加。吸附團(tuán)聚劑的顆粒團(tuán)聚體進(jìn)入次級(jí)射流區(qū)，次級(jí)射流氣速較低，以減小射流對(duì)已形成團(tuán)聚體的破碎作用。自團(tuán)聚室流出的含塵氣體經(jīng)過靜電除塵器或布袋除塵器，可顯著增強(qiáng)現(xiàn)有除塵器對(duì)細(xì)顆粒的清除效率。
【權(quán)利要求】
1.一種團(tuán)聚劑與射流作用下細(xì)顆粒團(tuán)聚裝置，主要結(jié)構(gòu)包括顆粒團(tuán)聚室、初級(jí)射流管、次級(jí)射流管和團(tuán)聚劑噴霧口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種團(tuán)聚劑與射流作用下細(xì)顆粒團(tuán)聚裝置，其特征在于初級(jí)射流管安裝在團(tuán)聚室放大段后側(cè)(2-5) Cltl處，次級(jí)射流管與初級(jí)射流管安裝在團(tuán)聚室同側(cè)下游(15-25)屯處；通過鎖緊螺母調(diào)節(jié)射流管在團(tuán)聚室內(nèi)的長(zhǎng)度(ODdci及角度(50-90。) .
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種團(tuán)聚劑與射流作用下細(xì)顆粒團(tuán)聚裝置，其特征在于團(tuán)聚劑噴霧口垂直安裝在團(tuán)聚室與射流管相對(duì)的側(cè)面，安裝位置位于初級(jí)射流管下游(2-5)^處。
【文檔編號(hào)】B01D51/02GK103585850SQ201310582226
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】孫德帥, 張曉東, 方龍, 張中一 申請(qǐng)人:青島大學(xué)