本發(fā)明是在具有溫度梯度的條件下，應(yīng)用于熱泳力原理，解決微型顆粒物除塵技術(shù)難題。

其基本原理是存在于不均勻溫度場的氣流之中的超細(xì)微粒。從微觀角度分析來看，其表面會(huì)受到冷卻區(qū)和熱區(qū)飛來氣體分子的無規(guī)律的斜碰。在斜碰的過程中，熱區(qū)飛來的氣體分子的切向動(dòng)量大于從冷區(qū)的氣體飛來的分子的切向動(dòng)量，這樣會(huì)給顆粒表面帶來相當(dāng)大的切向動(dòng)量。從宏觀角度分析來看，體現(xiàn)為氣體分子對(duì)固定壁面施加與溫度梯度方向相反的切向力，溫度梯度在氣體中與顆粒壁面平行，該力即稱為熱泳力。由于動(dòng)量傳遞過程中的相互性，熱區(qū)飛來的粒子也會(huì)在顆粒表面上損失相同的動(dòng)量。反映在宏觀上就是氣體分子與顆粒運(yùn)動(dòng)之間存在速度差異，表現(xiàn)出相對(duì)滑移，這種滑移就是熱滑移現(xiàn)象。

其實(shí)熱泳力存在任何置于有溫度梯度的固體之上，只由于超細(xì)顆粒物的質(zhì)量非常小，會(huì)在熱泳力的作用下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生與溫度梯度相反的速度，并產(chǎn)生熱滑移現(xiàn)象，從而促使微細(xì)顆粒從氣流中分離沉降，最終沉積在冷區(qū)的平面壁上，從而達(dá)到除塵的目的。

背景技術(shù)：

（一）、微細(xì)顆粒概念

1、微細(xì)顆粒概念

空氣當(dāng)量直徑小于10微米的塵粒，一般稱為微細(xì)顆粒，小于2.5微米的塵粒，稱為超細(xì)顆粒，并稱為pm2.5。

2、微細(xì)顆粒物主要化學(xué)成分。

飄浮空中的微細(xì)顆粒物，主要成分為元素碳、有機(jī)碳化合物。部分廢氣升入空中，在太陽光合作用下產(chǎn)生二次氣溶膠粒子。另外還有：

（1）鹽類：硫酸鹽、硝酸鹽和氨鹽。

（2）部分金屬元素：鎂、鋁、鐵、鉛、銅等

（3）少量非金屬元素

3、微細(xì)顆粒物的來源

（1）自然來源

（1-1）風(fēng)塵揚(yáng)土。

（1-2）自然災(zāi)害。

（1-3）森林火災(zāi)。

（1-4）湖泊、海洋、漂浮物。

（2）人類排放

（2-1）化石燃料的燃燒：如天然氣、石油產(chǎn)品、煤炭等。

（2-2）生物秸桿、木材燃燒及各種垃圾的焚燒。

（2-3）各種能源燃燒過程中，產(chǎn)生廢氣中的少部分氣進(jìn)入空氣中，在太陽光和作用下，產(chǎn)生二次氣溶膠微型顆粒。

（2-4）機(jī)動(dòng)車道路揚(yáng)塵。

（2-5）大型工程及房屋建筑工地?fù)P塵。

4、各種微細(xì)顆粒物能源燃燒及工業(yè)廢氣，對(duì)人類身心健康和自然范境及尖端科學(xué)發(fā)展的危害和影響。

（1）pm2.5對(duì)人類健康的危害

微細(xì)顆粒物對(duì)人類健康的危害：一般來說，顆粒物直徑越小危害程度越大，直徑大于10微米微細(xì)顆粒，能直接擋在鼻孔外面，直徑大于2.5微米,小于10微米的微細(xì)顆粒能進(jìn)入鼻腔或上呼吸道，但能被鼻腔絨毛擋住或經(jīng)痰液排除。直徑小于2.5微米的顆粒，可以深入細(xì)支氣管肺泡。干擾肺部氣體交換，引發(fā)哮喘，支氣管炎，及心血管疾病。更嚴(yán)重的是會(huì)引起肺部病變。

（2）微細(xì)顆粒對(duì)環(huán)境的影響

（2-1）部分能源在燃燒產(chǎn)生的so2、nox、hc等有害氣體排放空氣中，在一定條件下轉(zhuǎn)換成氣溶膠粒子，嚴(yán)重影響人類身心健康和自然環(huán)境。

（2-2）石油產(chǎn)品、煤炭燃燒后排出的so2、nox氣體在一定條件下轉(zhuǎn)化為酸雨，破壞森林和植被。

（2-3）pm2.5排放到空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，遇到相應(yīng)的溫度和濕度后產(chǎn)生霧霾，嚴(yán)重影響人們的出行和道路交通運(yùn)輸業(yè)。

（3）對(duì)高科技工業(yè)的影響：

隨著現(xiàn)代工程技術(shù)和科技事業(yè)的發(fā)展，高科技對(duì)環(huán)境的要求也越來越高，特別是微電子行業(yè)。懸浮空間中的微細(xì)顆粒的直徑大小和濃度直接影響芯片的成品率。而當(dāng)今的集成電路是戰(zhàn)略性工業(yè)基礎(chǔ)，其技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模標(biāo)志著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，科技進(jìn)步水平和國防尖端科學(xué)的實(shí)力。

（4）懸浮微細(xì)顆粒的除塵特點(diǎn)：

微細(xì)顆粒對(duì)自然環(huán)境，人類的身心健康危害極大，而必須加以消除，但難度很大，用傳統(tǒng)的成熟除塵技術(shù)根本無法解決。而有關(guān)新的理論，國內(nèi)外的環(huán)?？茖W(xué)工作者和工程技術(shù)人員還正在研究探討之中。這就是pm2.5微細(xì)顆粒除塵的主要矛盾和特點(diǎn)。

（二）傳統(tǒng)除塵和顆粒分離方法：

1，機(jī)械式除塵器：

（1）重力沉降室。

重力沉降室是利用重力作用使粉塵自然沉降的一種簡單除塵裝置。如圖1所示，含塵氣流經(jīng)進(jìn)氣口1，通過橫斷面積比管道面積大得多的沉降室2時(shí)，流速大大降低，使大而重的塵粒得以按其終末速度vs緩慢落至集塵錐筒3和集塵錐筒4的底部。重力沉降室優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)是只能捕集50微米以上的塵粒。并且除塵效率低，體積龐大和占地面積大。

（2）慣性除塵器。

慣性除塵器的原理是使含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用和氣流分離。如圖2所示。圖2中含塵氣流從入囗7沖擊在擋板8時(shí)，慣性力大的粗塵粒首先被分離下來。比較小的塵粒被氣流帶走時(shí)，由于擋板9和擋板10的作用使氣流方向轉(zhuǎn)變，借助離心力的作用也被分離下來。慣性除塵器優(yōu)點(diǎn)也是結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)高濃度，大顆粒的金屬或礦石塵粒，即10-20微米以上的塵粒。缺點(diǎn)是適用性小，其它材質(zhì)特別是纖維性和膠質(zhì)性塵粒因易堵塞故不能采用.。另外還有壓力損失大的問題。

(3)旋風(fēng)離心除塵器。

旋風(fēng)離心除塵器是使氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借助離心力的作用將塵粒從氣流中分離捕集下來的除塵裝置。

（3-1）旋風(fēng)離心除塵器的工作過程，如圖3所示：

a，從進(jìn)氣囗15進(jìn)入旋風(fēng)離心除塵器的含塵氣流沿筒體17內(nèi)壁邊旋轉(zhuǎn)邊下降，同時(shí)有少量氣體運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域19中。

b，當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的大部分到達(dá)錐體20底部內(nèi)壁時(shí)，則開始轉(zhuǎn)為向上流動(dòng)，在中心區(qū)19域邊旋轉(zhuǎn)邊上升，最后從排口管12排出，同時(shí)也存在著離心的徑向運(yùn)動(dòng)。

c，氣流中所含塵粒在旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在離心力的作用下逐步沉降到旋轉(zhuǎn)氣流的外壁18上，在外旋氣流的推動(dòng)和重力作用下，逐漸沿錐體20內(nèi)壁降落到粉塵排出口22時(shí)落到外部灰斗中。

（3-2）旋風(fēng)離心除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)：

a，旋風(fēng)離心除塵器優(yōu)點(diǎn)：

旋風(fēng)離心除塵器主要是優(yōu)點(diǎn)使用歷史悠久，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，除塵效率較高，占地面積相對(duì)較小。

b，旋風(fēng)離心除塵器缺點(diǎn)：

旋風(fēng)離心除塵缺點(diǎn)主要是小于5微米的微細(xì)塵粒也無法捕集，另由于旋風(fēng)旋轉(zhuǎn)含塵氣流對(duì)除塵器各內(nèi)壁沖擊摩擦力很大，因而使除塵器損傷較大，相對(duì)使用壽命較短。

2，過濾式除塵器，過濾式除塵器是利用濾袋將塵粒和氣流分離的除塵裝置。

（1）工作原理

在圖4中，過濾式除塵器原理是含塵氣流從濾袋底部進(jìn)入園筒形濾袋25,塵粒被濾袋布料阻留下來，氣流經(jīng)過濾布料的孔隙排岀。阻留在濾袋布料上的塵粒在機(jī)械振動(dòng)力23的作用下從濾袋布料上脫落下來，經(jīng)出灰口31掉入灰斗中。

(2)工作過程如圖4所示：

(2-1)含塵氣流從入口29進(jìn)入除塵器主體園筒24下部,，并經(jīng)含塵氣流室28進(jìn)入過濾袋25內(nèi).。

（2-2）氣流從過濾袋25布料孔隙中流出，并上升到主體園筒24上部浄氣室經(jīng)排氣口27排出。

（2-3）沉積在過濾袋25布料上的塵粒層在機(jī)械振動(dòng)器23的機(jī)械振動(dòng)力的作用下從過濾袋25布料上脫離下來，掉入除塵器下部的錐形灰斗30中。

（3）過濾式除塵器優(yōu)點(diǎn)：

過濾式除塵器主要優(yōu)點(diǎn)是除塵效率高，并能捕集到3微米左右的微細(xì)塵粒。

（4）過濾式除塵器的缺點(diǎn)

過濾式除塵器的主要缺點(diǎn)是阻留在過濾袋上的粉塵粒脫落比較困難，過濾袋容易損壞，使用周期短，維俢更換困難。

3，電除塵器。

（1）電除塵原理：電除塵器是利用靜電力，即庫侖力實(shí)現(xiàn)塵粒與氣流分離的一種除塵裝置。

（2）電除塵工作過程如圖5所示：

（2-1）含塵氣流經(jīng)入口進(jìn)入集塵極38內(nèi)室。

（2-2）向供電裝置即高壓整流器32送電，此時(shí)供電裝置在放電極即電暈極33和集塵極38之間施加直流高電壓，使放電極發(fā)生電暈放電，氣體電離，生成大量的自由電子34和正離子36。在放電極附近的電暈區(qū)35內(nèi)正離子立即被帶負(fù)電的電暈極33吸引過去而失去電荷。自由電子和隨即形成的負(fù)離子則因?yàn)槭茈妶隽Φ尿?qū)使向帶正電的集塵極38移動(dòng)，并充滿兩極間的絕大部分空間。含塵氣流通過電場空間時(shí),自由電子,負(fù)離子與粉塵碰撞并附在其上,便實(shí)現(xiàn)了粉塵荷電。

（2-3）荷電粉塵在電場中受庫侖力的作用被驅(qū)往集塵極38,經(jīng)過一定時(shí)間后達(dá)到集塵極38表面,放出所帶電荷而沉集其上。而分離粉塵后的氣流向集塵極氣室上方上升到氣流出口排出。

（2-4）集塵極38表面上的粉塵沉集到一定厚度后，用機(jī)械振打器振打，將沉集在集塵極38表面上的塵粒脫落下來，使之落入下部灰斗中。

（3）電除塵器優(yōu)點(diǎn)：

電除塵器優(yōu)點(diǎn)為能耗小，壓力損失小，一般為200-500pa，除塵效率高可達(dá)99％，并能分離1微米左右的微細(xì)塵粒。

（4）電除塵器缺點(diǎn)：

電除塵器缺點(diǎn)主要是初次投資大，設(shè)備體積厐大占地面積大等主要缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

第一部分：發(fā)明目的：從背景技術(shù)中可知pm2.5超微細(xì)顆粒懸浮于空氣之中，嚴(yán)重危害人類的身心健康，破壞自然環(huán)境，產(chǎn)生霧霾，制約交通運(yùn)輸業(yè)和具有戰(zhàn)略性的高端技術(shù)及國防工業(yè)的發(fā)展速度和水平。為了降低微細(xì)懸浮顆粒危害和影響程度，解決以上提出的問題，而必須首先解決pm2.5微細(xì)懸浮顆粒的除塵問題，但現(xiàn)有成熟的除塵技術(shù)受到結(jié)構(gòu)原理的制約，根本無法解決問題。本發(fā)明的目的是必須建立新的思維方式，應(yīng)用新的原理，設(shè)計(jì)發(fā)明適應(yīng)pm2.5微型顆粒除塵裝置。

第二部分：本發(fā)明的核心是創(chuàng)新思路，應(yīng)用新的原理，確立新的除塵方法。

本發(fā)明受到煤油燈照明的啟發(fā)：

（1）、上世紀(jì)80年代之前，絕大部分農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)都采用煤油（也稱洋油）燈照明，其中一種現(xiàn)象值得深思，就是每天在點(diǎn)燈之前都要取下煤油燈的玻璃罩，擦除粘附在燈罩內(nèi)壁黑色的煙塵。否則黑色煙塵影響照明效果，從這一現(xiàn)象，我們悟出一個(gè)道理，就是帶有較高溫度的煙塵能粘附在相對(duì)比它溫度低的冷卻壁上。從這一現(xiàn)象得到聯(lián)想到微細(xì)顆粒其絕大部分來源于能源的燃燒和鋼鐵冶煉及工業(yè)鑄件的熔煉。而這些煙塵都是帶有一定高溫的，如果我們?nèi)藶榈慕⒁粋€(gè)平面冷壁，煙塵一樣能粘附在冷壁上。只要我們弄清煤油燃燒過程中產(chǎn)生一定高溫?zé)焿m，能粘附在比它溫度低的玻璃罩內(nèi)壁上的原因，而充分利用這一原理，一定能找到微型顆粒的除塵方法。

（2）、如圖7中所示，煤油燈玻璃罩45粘附高溫?zé)焿m44的過程。

（2-1）、煤油伴隨燈芯46燃燒時(shí)能產(chǎn)生380度以上的溫度，燈罩45為室溫，兩者存在溫差，工程技朮上稱溫度梯度。

（2-2）、煤油不斷燃燒過程中，連續(xù)產(chǎn)生黑色煙塵。

（2-3）、燈罩內(nèi)壁逐步形成一層黑色煙膜44。

（3）、結(jié)論：煤油燈燈罩45內(nèi)壁能沉積煤油在燃燒過程中產(chǎn)生黑色煙膜44現(xiàn)象屬于熱泳現(xiàn)象。

（4）、確立應(yīng)用熱泳沉積為新的除塵方法。

第三部分：微細(xì)顆粒在具有溫度梯度的氣流中的各種受力分析：

（1）、流體阻力即拽力，

在不可壓縮的連續(xù)流體中，做穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的微細(xì)顆粒必須受到流體的阻力即拽力的作用。這種阻力由兩種現(xiàn)象引起：一方面由于顆粒有一定的形狀，做運(yùn)動(dòng)時(shí)要排開周圍的流體，導(dǎo)致前面的壓力大，后面的壓力小，產(chǎn)生形狀阻力。另一方面顆粒與周圍流體存在摩擦，導(dǎo)致產(chǎn)生摩擦阻力。這兩種力的合力稱為流體的阻力。流體的阻力大小，取決于顆粒的形狀、粒徑的大小，表面特性和運(yùn)動(dòng)速度以及流體的種類和性質(zhì)。在穩(wěn)定且連續(xù)流體介質(zhì)中，運(yùn)動(dòng)單個(gè)球形粒子。當(dāng)流體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲速時(shí)，顆粒的流體阻力是由流體的粘滯性引起的摩擦阻力。此時(shí)流體的阻力可表示為：

式中

：由實(shí)驗(yàn)測定的阻力系數(shù)。

：顆粒在運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積單位

：流體的密度單位

：顆粒對(duì)流體的相對(duì)速度單位：

：流體對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的阻力單位

(2)、重力和浮力

顆粒的重力表達(dá)式為：

流體對(duì)顆粒產(chǎn)生的浮力表達(dá)式為：

兩式中：

顆粒粒徑單位:

重力加速度單位:

顆粒密度單位:

流體密度單位:

重力單位:

泘力單位:

（3）、其他作用力

虛擬質(zhì)量力，巴賽特力、馬格努斯力、薩夫曼升力，這些力和阻力，浮力和重力比，相對(duì)小得多，可以忽略不計(jì)。

(4)外力，即熱泳力。

以上幾種力，除了重力外，其他幾種力都阻止顆粒從氣體中沉降分離的力，而懸浮于流體中的顆粒，質(zhì)量輕，產(chǎn)生的重力小，根本無法克服各種阻力的作用。而懸浮在流體中，因此需要一個(gè)外力的作用，克服氣體的阻力作用，從而使顆粒在氣體中沉降分離運(yùn)動(dòng)，達(dá)到除塵的目的。而這個(gè)外力就是我們?cè)谏厦嫣岬降臒嵊玖?，雖然熱泳現(xiàn)象早在18世紀(jì)就被人們發(fā)現(xiàn)，但直到18世紀(jì)70年代末才由maxweell較合理的描述。熱泳力作用的基本過程，后經(jīng)國內(nèi)外眾多科技界的專家、學(xué)者、工程技術(shù)人員不斷探索、研究和逐步完善熱泳力原理。并提出多種熱泳力。熱泳速度的數(shù)學(xué)模型。而每種數(shù)學(xué)模型其應(yīng)用范圍，受到不同種類，不同物理性質(zhì)的流體和不同物理性質(zhì)，形狀和粒徑大小的顆粒的限制。目前較成熟的熱泳力和熱泳速表達(dá)式分別為：

兩式中:

,熱泳力,單位:

,熱泳速度,單位:

,顆粒半徑,單位:

,氣體動(dòng)力粘度，單位：或

,氣體分子平均自由程，單位：

,顆粒附近氣體的平均溫度，單位：

,氣體的溫度挮度,單位:

顆粒的導(dǎo)熱系數(shù),單位:

,氣體的導(dǎo)熱系數(shù),單位

，氣體運(yùn)動(dòng)粘度，單位：

,sj為熱冷平面壁之間的距離,單位:

sj單位

cm=1.146，滑移邊界系數(shù)中的交換系數(shù)

ct=2.20,熱滑移系數(shù)

cs=1.147溫度跳變邊界條件中的比例系數(shù)

2，重力沉降：

在靜止的流體中的單個(gè)球型粒子，如圖8中所示，在重力的作用下沉降時(shí)，所受到的力有重力，流體阻力和浮力。

（1），各區(qū)域的流體阻力的阻力系數(shù)和流體阻力的表達(dá)方式。

其區(qū)域的劃分是由下列因素決定的：

流體的種類和物理性質(zhì)。

顆粒的形狀、粒徑的大小和顆粒的物理性質(zhì)。

（1-1），斯托克斯區(qū)域：

,。

,對(duì)球形顆粒,。于是有：

，式中：

流體阻力，單位：。

流體的阻力系數(shù)

顆粒面積，單位：。

流體的密度，單位：。

流體的粘度，單位：。

顆粒的雷諾數(shù)

顆粒對(duì)流體的相對(duì)速度，單位：

（1-2），中間區(qū)域

（1-3）、牛頓區(qū)域

（2）、重力沉降速度

（2-1）、連續(xù)體系中的重力沉降速度

在靜止流體中單個(gè)球形顆粒在重力的作用下，同時(shí)受

到重力fg，流體阻力fd和浮力fb（圖8所示）的三種作

用力，其三種力平衡關(guān)系為：

，式中：

為顆粒密度，其它物理量前文中已敘述。

其連續(xù)體系中，各區(qū)域顆粒重力沉降速度分別為：

斯托克斯區(qū)域

用同樣方法推導(dǎo)其它區(qū)域分別為：

中間區(qū)域：

牛頓區(qū)域

（2-2），滑流過度體系

其中c為肯寧漢俢正系數(shù)，從有關(guān)手冊(cè)中可査到。

（2-3）自由分子體系

（2-4）非球形顆粒

對(duì)于非球形顆粒按有關(guān)公式求出形狀系數(shù)和顆粒的等

效粒徑后按滑流過渡體系公式計(jì)算。

3，顆粒浮力沉降的兩種狀態(tài)。

＞0

此時(shí)顆粒在靜止流體中，在重力的作用下，克服流體的阻力和浮力，做勻速沉降運(yùn)動(dòng)，而逐步以氣流中分離沉積下來，而沉降速度和重力方向一致，vs取正值。

＜0

此時(shí)顆粒在靜止的流體中，其重力的作用，無法克服流體的阻力和浮力的作用，懸浮于氣流之中。（vs取負(fù)值）

產(chǎn)生以上兩種狀況的原因取決氣體的物理性質(zhì)，種類和顆粒的物理性質(zhì)、形狀、顆粒的大小。而微細(xì)顆粒，由于粒徑太小產(chǎn)生的重力極小，根本無法做沉降分離運(yùn)動(dòng)，而懸浮于氣流之中。

第四部分：技術(shù)方案：這種微細(xì)顆粒物熱泳沉積除塵方法，其特征在于，步驟如下：

（一），分析了解含塵氣流化學(xué)成分和重要參數(shù)：

a，含塵氣流的主要化學(xué)成分分析和各成分百分比計(jì)算。

b，溫度，相對(duì)濕度和壓力物理量的測量。

c，含塵氣流的重要參數(shù)的計(jì)算。

（1）含塵氣流的分子平均自由程。

（2）含塵氣流的平均粘度。

（3）含塵氣流的平均導(dǎo)熱系數(shù)。

（4）含塵氣流的平均密度；

（二）分析掌握粉塵的物理化學(xué)性質(zhì):

a，粉塵的密度；

b，粉塵的比表面積；

c，粉塵的含水率；

d，粉塵的荷電性和導(dǎo)電性；

e，粉塵的安息角；

f，粉塵的濕潤性；

g，粉塵的可爆炸性；

（三）粉塵的粒徑分布和平均直徑的計(jì)算：

a，粉塵粒徑分布，及中位徑和標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算；

b，根據(jù)中位徑和標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算粒子的平均徑；

（四）確定粒子尺寸體系和流體流動(dòng)區(qū)域：

a，努森數(shù)計(jì)算，

b，粒子的雷諾數(shù)計(jì)算，

c，根據(jù)和值查表確定粒子的尺寸體系；

d，根據(jù)流體的阻力系數(shù)和函數(shù)關(guān)系確定和確定流體流動(dòng)區(qū)域；

（五）具體設(shè)計(jì)與制作：

a、根據(jù)熱泳原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)超細(xì)顆粒除塵器，

b、根據(jù)除塵效率和排放標(biāo)準(zhǔn)確立溫度梯度值，

c、根據(jù)溫度梯度確定冷卻水溫，

d、根據(jù)熱泳要求和除塵效率及排放標(biāo)準(zhǔn)確定冷區(qū)平面壁核心結(jié)構(gòu)，

e、設(shè)計(jì)電器控制系統(tǒng)；

f，向工業(yè)電腦輸入各種參數(shù)，并建立熱泳沉積運(yùn)算和控制系統(tǒng)軟件；

g，啟動(dòng)熱泳沉積除塵系統(tǒng)，精細(xì)調(diào)整程序各種設(shè)置參數(shù)直到除塵器各種指標(biāo)達(dá)到最佳值；

h，調(diào)整各種硬件設(shè)備直到運(yùn)行正常。

第五部分：本發(fā)明微形顆粒物熱泳沉積除塵系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)

1，以現(xiàn)場實(shí)際試驗(yàn)為基礎(chǔ)，以理論公式作參考兩者有機(jī)結(jié)合使其熱泳沉積系統(tǒng)的控制和實(shí)際情況相當(dāng)穩(wěn)合。

2，由于方形平面冷壁管外側(cè)完全浸泡在冷卻水中溫度梯度相當(dāng)穩(wěn)定。

3，浸泡在冷卻水中的方形平面冷卻管四面都是冷壁則使除塵器有很高的熱泳沉積率。

4，由于采用溴化鋰余熱制冷則既節(jié)能又環(huán)保。

附圖說明

圖1是重力沉降室示意圖。

圖1中：1、含塵氣流入口,2、沉降室3、粗粒集塵漏斗，4、細(xì)塵集塵漏斗，5、靜氣流排出口。

圖2是慣性除塵器示意圖。

圖2中：6、潔凈氣流排空口，7、含塵氣流入口，8、9、10，擋板，11、排塵口。

圖3是旋風(fēng)除塵器示意圖。

圖3中：12、潔凈氣流，13、排氣管，14、上頂蓋，15、含塵氣流及含塵氣流入口，16、上渦旋，17、園筒體，18、外渦旋，19、內(nèi)渦旋，20、園錐筒體，21、混流區(qū)域，22、出塵口。

圖4是過濾式除塵器示意圖。

圖4中：23、振動(dòng)器，24、除塵器主園筒體，25、過濾布袋，26、凈氣室，27、氣流排空口，28、含塵氣流室，29、氣流入口，30、集塵園錐斗，31、出塵口。

圖5是靜電除塵器示意圖。

圖5中：32、供電裝置，33、電暈極，34、電子，35、電暈區(qū)，36、離子，37、塵粒，38、集塵極。

圖6是熱泳原理示意圖。

圖6中：39、溫度挮度，40、高溫區(qū)氣體分子，41、低溫區(qū)氣體分子，42、塵粒，43、熱泳速度。

圖7是煤油燈結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7中：44、煙塵沉積層，45、煤油燈燈罩，46、引油燈芯，47、回油罩，48、燈罩座，49、燈芯調(diào)節(jié)器，50、連接套，51、油池蓋，52、燈芯導(dǎo)管，53、油池，54、燈座。

圖8是重力沉降力系示意圖。

圖8中：42、塵粒（同物體或物理量統(tǒng)一一個(gè)編號(hào)），55、重力沉降速度，56、流體對(duì)塵粒沉降的阻力，57、塵粒受到流體對(duì)它的浮力，58、塵粒的重力。

圖9是熱泳沉積力系示意圖。

圖9中：39、溫度挮度，40、高溫區(qū)氣體分子，41、低溫區(qū)氣體分子，42、塵粒，56、阻力，57、浮力，58、重力，43、熱泳速度，55、重力沉降速度，59、熱泳力。

圖10是熱泳沉積除塵器原理圖。

圖10中：60、含塵氣流入口，61、保溫層，62、氣體保溫室，63、冷卻水出口，64、冷卻水池頂板，65、方形平面冷壁管，66、方形冷卻水池筒體，67、冷卻水入口，68、冷卻水池底板，69、除塵氣流出口，70、負(fù)壓室，71、下錐體，72、支腿，73、出灰口。

圖11是溴化鋰余熱制冷系統(tǒng)原理圖。

圖11中：74、冷卻塔，75、冷卻塔循環(huán)冷卻水入口，76、冷卻塔循環(huán)冷卻水出口，77、循環(huán)水泵，78、制冷系統(tǒng)冷卻水進(jìn)口，79、冷疑器，80、吸收器，81、發(fā)生器，82、蒸發(fā)器，83、余熱氣流出口，84、溴化鋰余熱制冷系統(tǒng)，85、冷水出口，86、冷水循環(huán)水泵。

圖12是工業(yè)電腦控制原理圖。

圖12中：87、88，電源接口；89、pm2.5傳感器,90、pm2.5轉(zhuǎn)換器,91、工業(yè)電腦,92、氣體流量傳感器,93、氣體流量轉(zhuǎn)換器,94、冷水水溫傳感器,95、冷水水溫轉(zhuǎn)換器,96、變頻器頻率控制接口,97、變頻器頻率控制轉(zhuǎn)換器,98、開關(guān)電源(dc,24v),99、100,變頻器啟停控制按鈕；101、102；制冷系統(tǒng)啟?？刂瓢粹o，103、104，冷水循環(huán)水泵啟?？刂瓢粹o；105、106，氣體加溫裝置啟?？刂瓢粹o；107、變頻器控制繼電器,108、制冷系統(tǒng)控制繼電器,109、冷水循環(huán)控制繼電器,110、氣體加熱控制繼電器。

圖13是強(qiáng)電控制原理圖

圖13-1變頻器電器控制原理圖。

圖13-1中：96、變頻器頻率控制接口，111、三極電源自動(dòng)保護(hù)開關(guān)，112、變頻調(diào)速器，113、引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)。

圖13-2是氣體加熱器電器控制原理圖。

圖13-2中圖中：114、二極電源自動(dòng)保護(hù)開關(guān)，115、固態(tài)繼電器，116、氣體加熱發(fā)熱元件，117、118，氣體加熱裝置溫控器。

圖13-3工業(yè)電腦電源。

圖13-3圖中：119、兩扱電源自動(dòng)保護(hù)開關(guān)，120、控制變壓器（），87、88，工業(yè)電腦電源接口。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)一些具體的操作方法詳細(xì)說明如下：

（1）、熱泳沉積定性分析：

熱泳是指微細(xì)顆粒在具有溫度梯度流體中懸浮時(shí)，由于熱區(qū)分子和冷區(qū)分子與顆粒碰撞時(shí)傳遞的動(dòng)量不同，而總體表現(xiàn)于受到與溫度梯度相反的作用力，使微細(xì)顆粒產(chǎn)生與溫度梯度相反的運(yùn)動(dòng)速度。從而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和分離。充分利用熱泳使流體中的顆粒產(chǎn)生一個(gè)定向速度。并且被沉積收集，是微細(xì)顆粒除塵的發(fā)展方向。

雖然熱泳的物理變化過程還未被人們充分認(rèn)識(shí)。建立的各種物理模型、提出的各類熱泳力和熱泳速度公式，在不同物理性質(zhì)、種類的氣體和不同物理性質(zhì)、形狀及粒徑大小的顆粒的各種場合中，應(yīng)用范圍還有局限性。熱泳力和熱泳速度理論計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有一定的差距，但從不同場合通過多頻次高精確試驗(yàn)過程，而得到的數(shù)據(jù)為依據(jù)俢正誤差設(shè)計(jì)和制造微細(xì)顆粒熱泳沉積除塵器是可行的。

（2）、熱泳沉積的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

（2-1）、懸浮在具有溫度梯度的氣體中的微細(xì)顆粒，力

系表達(dá)式:

（2-2）、速度表達(dá)式

兩式中：

：熱泳沉積力單位：

：熱泳力單位：

：重力單位：

：流體浮力單位：

：流體阻力（拽力）單位：

：熱泳沉積速度單位：

：熱泳速度單位：

：重力沉降速度單位：

以上兩種數(shù)學(xué)表達(dá)式中的和由于各種氣體的物理性質(zhì)、種類不同，顆粒的物理性質(zhì)、形狀、粒徑大小不同，則要根據(jù)不同的體系和區(qū)域選擇相應(yīng)表達(dá)式和表達(dá)式。

(3)熱泳沉積系統(tǒng)的構(gòu)成

熱泳沉積除塵系統(tǒng)主要由熱泳沉積除塵器（圖10），余熱溴化鋰制冷系統(tǒng)（圖11），氣體加熱裝置（無圖說明，因此類設(shè)備市場有各種成熟產(chǎn)品），和電器控制系統(tǒng)（圖12和圖13）構(gòu)成。

在圖10中，熱泳沉積除塵器，其特征在于，包括殼體，殼體上部有含塵氣流入口61，殼體外表上部包有保溫層61，殼體內(nèi)由上至下為氣體保溫室62、方形冷卻水池筒體66、負(fù)壓室70、下錐體71和出灰口73，方形冷卻水池筒體66上部有冷卻水池頂板64，下部有冷卻水池底板68，方形冷卻水池筒體66中均勻的安裝有許多方形平面冷壁管65，含塵氣流從方形平面冷壁管65中穿過，從除塵氣流出口69排出，殼體上部安裝有冷卻水出口63，殼體下部安裝有冷卻水入口67，殼體下部安裝有支腿72，冷卻水入口67和溴化鋰余熱制冷系統(tǒng)相連。

在除塵氣流出口69的管路上安裝有引風(fēng)機(jī)和控制引風(fēng)機(jī)的變頻器。

在含塵氣流入口61的管路上安裝有氣體加熱器。

在含塵氣流入口61和除塵氣流出口69安裝有pm2.5傳感器89、氣體流量傳感器92，在冷卻水入口67和冷卻水出口63安裝有冷水水溫傳感器94。

在圖11中，溴化鋰余熱制冷系統(tǒng)84包括冷卻塔74，冷卻塔74下部有冷卻塔循環(huán)冷卻水出口76，循環(huán)冷卻水出口76通過管道依次和循環(huán)水泵77、制冷系統(tǒng)冷卻水進(jìn)口78、吸收器80、冷凝器79、冷卻塔循環(huán)冷卻水入口75和冷卻塔74上部相通，冷凝器79旁邊安裝有發(fā)生器81，發(fā)生器81兩端分別連接有除塵氣流出口69和余熱氣流出口83，吸收器80旁邊安裝有蒸發(fā)器82，蒸發(fā)器82兩端分別連接有除塵器冷卻水出口63和冷卻水出口85，冷卻水出口85和冷水循環(huán)水泵86、除塵器冷卻水入口67相連。

在圖12中，工業(yè)電腦91上安裝有電源接口87和88，pm2.5傳感器89和pm2.5轉(zhuǎn)換器90,氣體流量傳感器92和氣體流量轉(zhuǎn)換器93,冷水水溫傳感器94和冷水水溫轉(zhuǎn)換器95,控制引風(fēng)機(jī)的變頻器頻率控制接口96和變頻器頻率控制轉(zhuǎn)換器97,開關(guān)電源(dc,24v)98,變頻器啟?？刂瓢粹o99、100；制冷系統(tǒng)啟?？刂瓢粹o101、102；冷水循環(huán)水泵啟停控制按鈕103、104；氣體加溫裝置啟停控制按鈕105、106；變頻器控制繼電器107,制冷系統(tǒng)控制繼電器108,冷水循環(huán)控制繼電器109,氣體加熱控制繼電器110。

圖13-1為變頻器電器控制原理圖。

圖13-1中：三極電源自動(dòng)保護(hù)開關(guān)111通過變頻調(diào)速器112和引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)113相連，變頻調(diào)速器112上還布置有變頻器頻率控制接口96。

圖13-2是氣體加熱器電器控制原理圖。

圖13-2中圖中：二極電源自動(dòng)保護(hù)開關(guān)114和固態(tài)繼電器115、氣體加熱發(fā)熱元件116連成一個(gè)回路，固態(tài)繼電器115和氣體加熱裝置溫控器117、118相連。

圖13-3工業(yè)電腦電源。

圖13-3圖中：兩扱電源自動(dòng)保護(hù)開關(guān)119通過控制變壓器120（）和工業(yè)電腦電源接口87、88相連。

所述的一種熱泳沉積除塵系統(tǒng)，其使用方法中的要點(diǎn)是：

（1）熱泳沉積除塵系統(tǒng)主要控制指標(biāo)是pm2.5排放標(biāo)準(zhǔn)和熱泳沉積效率；

（2）熱泳沉積除塵系統(tǒng)主要參數(shù)的隨機(jī)調(diào)節(jié)是溫度挮度和氣體流量；

（3）確定溫控方式，對(duì)于化石燃料和植物秸桿等產(chǎn)生的高溫氣體啟動(dòng)溴化鋰余熱制冷系統(tǒng)，對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品加工等低溫或常溫氣體則啟動(dòng)氣體加熱裝置；

（4）首先啟動(dòng)各冷卻水循環(huán)水泵并開啟相關(guān)閥門，然后啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)并開啟控制氣閥；

（5）觀測pm2.5排放量是否達(dá)標(biāo)，如超標(biāo)則要調(diào)整溫度挮度和氣體流量設(shè)定值直到pm2.5排放量達(dá)標(biāo)為止，如反復(fù)調(diào)整溫度挮度和氣體流量還是難以達(dá)標(biāo)則要調(diào)整其它基礎(chǔ)參數(shù)直至達(dá)標(biāo)。

所述的一種熱泳沉積除塵系統(tǒng)，其工作過程是：方形平面冷壁管外壁完全浸泡在冷卻水中，另外采用引風(fēng)機(jī)抽吸氣流，在熱泳沉積除塵器錐體底部形成負(fù)壓區(qū)有利于氣塵分離；含塵氣流從含塵氣流入口60流入氣體保溫室62，在引風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入方形平面冷壁管65中從上到下作熱泳積運(yùn)動(dòng)，氣流從方形平面冷壁管中流出時(shí)由于慣性和負(fù)壓作用使氣流繼續(xù)向下，直到錐筒71底部氣流緩慢上升從負(fù)壓室70經(jīng)氣流出口69排出并進(jìn)入引風(fēng)機(jī)入口，從而實(shí)現(xiàn)氣塵分離的目的。