聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污染物控制設(shè)備制造的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣是人類賴以生存的最基本環(huán)境因素，而我國快速的經(jīng)濟發(fā)展和巨大的能源消耗致使大氣污染日趨嚴重，細顆粒物(PM2.5)污染尤為突出。由于細顆粒物粒徑小，比表面積相對較大，富含大量的有毒、有害物質(zhì)，其直接入肺的特點會嚴重危害人體的呼吸系統(tǒng)；同時由于細顆粒物在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，其特殊的消光作用可以導(dǎo)致大范圍的霧霾天氣，降低環(huán)境能見度，嚴重影響人們的正常生活。細顆粒物的各項來源中，燃煤排放占有很大比例，因此對燃煤過程中細顆粒物的脫除研宄至關(guān)重要。
[0003]靜電除塵器作為傳統(tǒng)的除塵技術(shù)，由于其具有處理煙氣量大，能耗低，使用壽命長，運行費用低，壓力損失小等優(yōu)點，在燃煤鍋爐除塵中受到了普遍的應(yīng)用。雖然高效靜電除塵器總懸浮顆粒物的除塵效率高達99.7%，但是對細顆粒物的脫除效率卻低至90%甚至更低。目前團聚技術(shù)能有效控制細顆粒物的排放，而聲波團聚利用高能量密度的聲場，使顆粒間產(chǎn)生相對運動促進細顆粒物團聚長大成粗顆粒物，受到了普遍關(guān)注。
[0004]因此，開發(fā)一種新型的基于靜電除塵裝置聯(lián)合聲波團聚的細顆粒物高效脫除裝置非常必要。本發(fā)明結(jié)合低頻800~2400Hz、高強130~148dB的聲波和場強2~4kV/cm的靜電除塵作用對煙氣進行處理，將聲場和電場進行有效耦合，通過電場力和聲波驅(qū)動力的相互促進作用，達到高效團聚脫除細顆粒物的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服燃煤鍋爐現(xiàn)有除塵裝置對細顆粒物脫除效果的不足，提供一種聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置及其方法。
[0006]一種聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置包括信號發(fā)生器、功率放大器、壓縮式驅(qū)動聲源、煙氣進口、團聚脫除室主體、接地裝置、負直流電源、放電電極固定裝置、放電電極、煙氣出口、引風機、吸聲海綿；在團聚脫除室主體的中心位置設(shè)有放電電極，放電電極用放電電極固定裝置固定，負直流電源通過導(dǎo)線穿過放電電極固定裝置與放電電極相連，負直流電源、放電電極固定裝置、放電電極順次相連，團聚脫除室主體的頂部設(shè)有壓縮式驅(qū)動聲源，壓縮式驅(qū)動聲源與功率放大器、信號發(fā)生器順次相連，團聚脫除室主體的底部設(shè)有吸聲海綿，團聚脫除室主體上部設(shè)有煙氣進口，團聚脫除室主體下部設(shè)有煙氣出口，煙氣出口與引風機相連，團聚脫除室主體外壁、負直流電源分別與接地裝置相連。
[0007]所述的放電電極固定裝置采用聚四氟乙烯材料制成。所述的放電電極為不銹鋼直線放電電極。
[0008]聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的方法是:含塵氣流經(jīng)煙氣進口進入團聚脫除室主體，壓縮式驅(qū)動聲源在信號發(fā)生器、功率放大器的控制下產(chǎn)生頻率為800~2400Hz，聲壓級為130~148dB的高強低頻聲波，由于吸聲海綿的作用，所產(chǎn)生的聲波在團聚脫除室主體中形成均勻的一維行波聲場，聲波頻率和聲壓級均可調(diào)，負直流電源產(chǎn)生10~20kV的高頻直流電壓，通過導(dǎo)線接入放電電極，在團聚脫除室主體形成場強2~4kV/cm的荷電電場和收塵電場，電場場強大小可調(diào)，控制含塵氣流的流量，使得含塵氣流在團聚脫除室主體中的停留時間在3?7s之間，含塵氣流中的細顆粒物在聲場的作用下團聚成粗顆粒物，同時所有顆粒物在電場的作用下荷上電荷并向團聚脫除室主體的內(nèi)壁移動，含塵氣流中的顆粒物在聲波團聚和靜電除塵的作用下完成團聚脫除，除塵之后的氣流通過煙氣出口、引風機排出。
[0009]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
(O提高細顆粒物的綜合脫除效率:采用聲波聯(lián)合電場作用對燃煤鍋爐排煙等含塵氣流中的細顆粒物進行處理，通過聲場和電場的有效耦合，聲波驅(qū)動力和電場力的相互促進作用，利用聲波團聚和靜電除塵多場協(xié)同效果大大提高細顆粒物的團聚脫除效率，實現(xiàn)PM2.5的排放控制。
[0010](2)減小空間，降低能耗:通過在團聚脫除室主體內(nèi)同時形成高強聲場和高強電場，可以有效減小占地面積，同時由于聲波驅(qū)動力和電場力的耦合協(xié)同作用，可以有效降低聲波團聚和靜電除塵的能耗。
【附圖說明】
[0011]圖1是聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置示意圖；
圖中:信號發(fā)生器1、功率放大器2、壓縮式驅(qū)動聲源3、煙氣進口 4、團聚脫除室主體5、接地裝置6、負直流電源7、放電電極固定裝置8、放電電極9、煙氣出口 10、引風機11、吸聲海綿12。
具體實施方案
[0012]如圖1所示，一種聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置包括信號發(fā)生器1、功率放大器2、壓縮式驅(qū)動聲源3、煙氣進口 4、團聚脫除室主體5、接地裝置6、負直流電源7、放電電極固定裝置8、放電電極9、煙氣出口 10、引風機11、吸聲海綿12 ;在團聚脫除室主體5的中心位置設(shè)有放電電極9，放電電極9用放電電極固定裝置8固定，負直流電源7通過導(dǎo)線穿過放電電極固定裝置8與放電電極9相連，團聚脫除室主體5的頂部設(shè)有壓縮式驅(qū)動聲源3，壓縮式驅(qū)動聲源3與功率放大器2、信號發(fā)生器I順次相連，團聚脫除室主體5的底部設(shè)有吸聲海綿12，團聚脫除室主體5上部設(shè)有煙氣進口 4，團聚脫除室主體5下部設(shè)有煙氣出口 10，煙氣出口 10與引風機11相連，團聚脫除室主體5外壁、負直流電源7分別與接地裝置6相連。
[0013]所述的放電電極固定裝置8采用聚四氟乙烯材料制成。所述的放電電極9為不銹鋼直線放電電極。
[0014]聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的方法是:含塵氣流經(jīng)煙氣進口 4進入團聚脫除室主體5，壓縮式驅(qū)動聲源3在信號發(fā)生器1、功率放大器2的控制下產(chǎn)生頻率為800~2400Hz，聲壓級為130~148dB的高強低頻聲波，由于吸聲海綿12的作用，所產(chǎn)生的聲波在團聚脫除室主體5中形成均勻的一維行波聲場，聲波頻率和聲壓級均可調(diào)，負直流電源7產(chǎn)生10~20kV的高頻直流電壓，通過導(dǎo)線接入放電電極9，在團聚脫除室主體5形成場強2~4kV/cm的荷電電場和收塵電場，電場場強大小可調(diào)，控制含塵氣流的流量，使得含塵氣流在團聚脫除室主體(5)中的停留時間在3~7s之間，含塵氣流中的細顆粒物在聲場的作用下團聚成粗顆粒物，同時所有顆粒物在電場的作用下荷上電荷并向團聚脫除室主體(5)的內(nèi)壁移動，含塵氣流中的顆粒物在聲波團聚和靜電除塵的作用下完成團聚脫除，除塵之后的氣流通過煙氣出口 10、引風機11排出。
[0015]本發(fā)明主要是采用設(shè)計的聲波聯(lián)合電場作用的裝置，對含塵氣流進行處理，具體的技術(shù)特點為:
I)聲場的確定:本發(fā)明采用行波聲場，考慮到細顆粒物的聲波團聚效果，聲波頻率的范圍控制在800~2400Hz之間，考慮到聲源穩(wěn)定性和能耗，聲壓級的范圍控制在130~148dB，聲波頻率和聲壓級均可調(diào)。
[0016]2)電場的確定:本發(fā)明采用傳統(tǒng)的靜電除塵方法脫除顆粒物，電場場強根據(jù)燃煤鍋爐靜電除塵器確定，其范圍控制在2~4kV/cm，電場場強可調(diào)。
[0017]3)團聚脫除室主體尺寸的確定:聲波團聚和靜電除塵需要含塵氣流在聲場和電場中有一定的停留時間，考慮到團聚脫除效果，團聚脫除室內(nèi)的停留時間不小于3s，考慮到裝置體積不宜過大，停留時間不大于7s，因此含塵氣流在團聚脫除室中的停留時間控制在
3-7s最佳。
[0018]4)工作過程:開啟信號發(fā)生器和功率放大器，將聲波調(diào)節(jié)至所需工況，同時開啟負直流電源，將電場場強調(diào)節(jié)至所需工況，含塵氣流進入團聚脫除室主體，在聲波團聚和靜電除塵的共同作用下發(fā)生團聚脫除，經(jīng)過處理的氣流從團聚脫除室主體的下部經(jīng)引風機排出。
【主權(quán)項】
1.一種聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置，其特征在于包括信號發(fā)生器(1)、功率放大器(2)、壓縮式驅(qū)動聲源(3)、煙氣進口(4)、團聚脫除室主體(5)、接地裝置(6)、負直流電源(7)、放電電極固定裝置(8)、放電電極(9)、煙氣出口(10)、引風機(11)、吸聲海綿(12);在團聚脫除室主體(5)的中心位置設(shè)有放電電極(9)，放電電極(9)用放電電極固定裝置(8)固定，負直流電源(7)、放電電極固定裝置(8)、放電電極(9)順次相連，團聚脫除室主體(5)的頂部設(shè)有壓縮式驅(qū)動聲源(3)，壓縮式驅(qū)動聲源(3)與功率放大器(2)、信號發(fā)生器(I)順次相連，團聚脫除室主體(5)的底部設(shè)有吸聲海綿(12)，團聚脫除室主體(5)上部設(shè)有煙氣進口(4)，團聚脫除室主體(5)下部設(shè)有煙氣出口(10)，煙氣出口(10)與引風機(11)相連，團聚脫除室主體(5)外壁、負直流電源(7)分別與接地裝置(6)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置，其特征在于所述的放電電極固定裝置(8)采用聚四氟乙烯材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置，其特征在于所述的放電電極(9)為不銹鋼直線放電電極。4.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的方法，其特征在于:含塵氣流經(jīng)煙氣進口(4)進入團聚脫除室主體(5)，壓縮式驅(qū)動聲源(3)在信號發(fā)生器(1)、功率放大器(2)的控制下產(chǎn)生頻率為800~2400Hz，聲壓級為130~148dB的高強低頻聲波，由于吸聲海綿(12)的作用，所產(chǎn)生的聲波在團聚脫除室主體(5)中形成均勻的一維行波聲場，聲波頻率和聲壓級均可調(diào)，負直流電源(7)產(chǎn)生10~20kV的高頻直流電壓，通過導(dǎo)線接入放電電極(9)，在團聚脫除室主體(5)形成場強2~4kV/cm的荷電電場和收塵電場，電場場強大小可調(diào)，控制含塵氣流的流量，使得含塵氣流在團聚脫除室主體(5)中的停留時間在3?7s之間，含塵氣流中的細顆粒物在聲場的作用下團聚成粗顆粒物，同時所有顆粒物在電場的作用下荷上電荷并向團聚脫除室主體(5)的內(nèi)壁移動，含塵氣流中的顆粒物在聲波團聚和靜電除塵的作用下完成團聚脫除，除塵之后的氣流通過煙氣出口(10)、引風機(11)排出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聲波聯(lián)合電場作用脫除細顆粒物的裝置及其方法。在團聚脫除室主體的中心位置設(shè)有放電電極，放電電極用放電電極固定裝置固定，負直流電源通過導(dǎo)線穿過放電電極固定裝置與放電電極相連，團聚脫除室主體的頂部設(shè)有壓縮式驅(qū)動聲源，壓縮式驅(qū)動聲源與功率放大器、信號發(fā)生器順次相連，團聚脫除室主體的底部設(shè)有吸聲海綿，團聚脫除室主體上部設(shè)有煙氣進口，團聚脫除室主體下部設(shè)有煙氣出口，煙氣出口與引風機相連，團聚脫除室主體外壁、負直流電源分別與接地裝置相連。本發(fā)明采用聲波聯(lián)合電場作用對燃煤鍋爐排煙等含塵氣流中的細顆粒物進行處理，通過聲場和電場的相互耦合促進作用，高效團聚脫除細顆粒物，從而控制PM2.5的排放。
【IPC分類】B03C3/34, B03C3/04
【公開號】CN104923403
【申請?zhí)枴緾N201510365637
【發(fā)明人】駱仲泱, 陳浩, 方夢祥, 王濤, 鄭成航, 施正倫, 倪明江, 岑可法
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月29日