氣固射流－聲場超細顆粒耦合包裹團聚裝置的製作方法

2023-05-28 07:42:46

專利名稱：氣固射流－聲場超細顆粒耦合包裹團聚裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於氣固超細顆粒脫除技術領域，涉及一種氣固射流-聲場超細顆粒耦合包裹團聚裝置，特別適於粒徑小於3微米的顆粒在射流和聲場的耦合作用下團聚為大於5微米顆粒團聚體的裝置。
背景技術：
目前，在大型燃煤電站、垃圾焚燒爐和石油煉製工業生產過程中產生了大量超細可吸入顆粒物，而解決這些超細可吸入顆粒物一般廣泛應用旋風除塵器、靜電除塵器和布袋除塵器等設備對粒度小於3μm的顆粒進行捕集，但這些現有設備和技術的捕集效率僅有50-60％，致使大量的超細顆粒擴散到大氣中，產生了嚴重的環境汙染。如能夠使粒徑小於3μm的超細顆粒發生顆粒團聚，變成粒徑大於5μm顆粒聚團，可以利用現行三級除塵器和靜電除塵器完全除去可吸入顆粒，從而達到大幅度減少超細顆粒的排放量或消除超細顆粒汙染的目的。
外加聲場和靜電場是現有外場超細顆粒常用的兩種脫除技術。電聚團技術脫除超細顆粒的效率較高，除塵器電極板捕集顆粒累積到一定厚度後，效率急劇下降，需燃燒再生，嚴重製約了其工業應用。而且，電聚團技術中粗顆粒帶有較大電荷，粗顆粒總是趨向於帶有相反電荷的粗顆粒碰撞、團聚，與亞微米顆粒的碰撞機率極小。因此，此種方法提高電除塵器效率有限。利用高能量密度聲場也可以使超細顆粒團聚，但是當超細顆粒粒度分布具有擬單一分布時，聲場無法使超細顆粒形成顆粒聚團，說明了單一聲場對超細可吸入顆粒聚團作用的局限性。

發明內容
根據現有技術存在的不足和缺陷，本發明的目的和任務是提供氣固射流-聲場超細顆粒耦合包裹團聚裝置，該裝置可以實現超細顆粒的顆粒團聚，克服了超細顆粒單一分布時顆粒難以團聚的技術瓶頸，通過調節射流和聲場的布置方式，射流操作參數(氣體溼度、氣體速度、射流噴口直徑尺度、噴口布置)和聲場操作參數，控制超細可吸入顆粒團聚的尺度及其分布。
為了實現上述發明目的，本發明的裝置結構主體主要包括含塵氣體進口、放大段、超細顆粒團聚室、初級環隙射流管、二級環隙射流管、團聚室收縮管、縮小段出口、初級揚聲器、二級揚聲器、三級揚聲器和四級揚聲器。放大段為平滑放大式進口，減小管道放大產生的渦流對超細顆粒的擾動；環隙射流管安裝在放大段的後側，通過鎖緊螺母固定在超細顆粒團聚室上，環隙射流管在超細顆粒團聚室內的長度通過鎖緊螺母調節；初級揚聲器在環隙射流管另一側，射流管軸線和揚聲器軸線夾角在15-55°；初級揚聲器固定在超細顆粒團聚室上，三級強化式揚聲器依次安裝在初級揚聲器的後部；氣體縮小段出口為平滑過渡段結構，避免縮小段產生的渦流對顆粒聚團的破碎作用。
本發明的裝置功能結構由超細顆粒團聚室、固定於團聚室上方的環隙式射流管、固定於團聚室下方的分級揚聲器、分隔式氣固混合物進料口組成，氣固混合物進料口為擴大分隔式，進料口分為三個不均勻分隔空間，上方分隔區域最小，中間分隔區域次之，下方分隔區域最大。上方分隔區域氣固平均流量最大，有利於使氣固混合物中超細顆粒與射流顆粒核心碰撞聚並；中間分隔區域有利於使超細顆粒聚團穩定增大。下方分隔區域氣固平均流量最小，有利於超細顆粒在聲場的作用下進一步團聚。為了增強射流的超細顆粒團聚作用，團聚室上方的環隙式射流管採用減速操作，射流氣速依次遞減。為了改善聲場顆粒團聚的效果，環隙射流管內管用空氣噴入顆粒聚團核心顆粒，外管噴入水蒸氣，增加了顆粒表面的毛細管力及其表面張力。通過調節水蒸氣的量和溫度，可以控制聚團核心顆粒的毛細管力和液體橋力的範圍，從而調節顆粒聚團的初級尺度。為了防止射流之間的相互卷吸，造成動量損失，環隙射流管之間的距離應在3do-5.5do；固定於團聚室下方的各級揚聲器間距在3.2do-6.2do；同時，為了避免聲場影響射流噴入核心顆粒卷吸聚團作用，射流管和第一個設置揚聲器的間距為1.0do-2.5do，射流管軸線和揚聲器軸線夾角在15-55°。
本發明與現有技術相比具有操作區域寬，操作可靠，顆粒聚團已與控制等突出優點。


圖1為本發明的氣固射流-聲場耦合包裹團聚裝置結構原理示意圖。
具體實施例方式本發明實施時，其裝置結構主體包括含塵氣體進口1，放大段2，超細顆粒團聚室3，初級環隙射流管4，二級環隙射流管5，團聚室收縮管6，縮小段出口7，初級揚聲器8，二級揚聲器9，三級揚聲器10，四級揚聲器11，經過組合裝配構成長柱式結構走向，其放大段2為平滑放大式進口，減小管道放大產生的渦流對超細顆粒的擾動；初級環隙射流管4安裝在放大段2的後側，其通過鎖緊螺母固定在超細顆粒團聚室3上，二個環隙射流管4和5在超細顆粒團聚室3內的長度通過鎖緊螺母調節；初級揚聲器8在初級環隙射流管4另一側，二個射流管軸線和揚聲器軸線夾角在15-55°；初級揚聲器8固定在超細顆粒團聚室3上；三級強化揚聲器9、10和11依次安裝在初級揚聲器8的後部；氣體縮小段出口7為平滑過渡段結構，避免縮小段產生的渦流對顆粒聚團的破碎作用。
本發明實施時，氣固混合物進料口為擴大分隔式，進料口分為三個不均勻分隔空間，上方分隔區域最小，中間分隔區域次之，下方分隔區域最大。上方分隔區域氣固平均流量最大，有利於使氣固混合物中超細顆粒與射流顆粒核心碰撞聚並；中間分隔區域有利於使超細顆粒聚團穩定增大。下方分隔區域氣固平均流量最小，有利於超細顆粒在聲場的作用下進一步團聚。為了增強射流的超細顆粒團聚作用，團聚室上方的環隙式射流管採用減速操作，射流氣速依次遞減。為了改善聲場顆粒團聚的效果，環隙射流管內管用空氣噴入顆粒聚團核心顆粒，外管噴入水蒸氣，增加了顆粒表面的毛細管力及其表面張力。
本發明實施時，二個射流管為環隙管，內管由空氣輸入聚團核心顆粒，外管輸入水蒸氣。通過調節水蒸氣的量和溫度，控制聚團核心顆粒的毛細管力和液體橋力的範圍，從而調節顆粒聚團的初級尺度。為了防止射流之間的相互卷吸，造成動量損失，射流之間的距離為4do；固定於團聚室下方的分級揚聲器間距5do。同時，為了避免聲場影響射流噴入核心顆粒卷吸聚團作用，射流管和第一個設置揚聲器的間距為2.5do，射流管軸線和揚聲器軸線夾角為40°；為了達到最佳技術效果，平滑放大式進口夾角為20°；射流管軸線和揚聲器軸線夾角為50°；射流之間的距離為5do，固定於團聚室下方的分級揚聲器間距為6do；同時，射流管和第一個設置揚聲器的間距為3do。
本發明實施例涉及的射流-聲場超細顆粒耦合包裹團聚裝置有效實現了使直徑小於2.5μm超細顆粒的團聚，通過有效調節環隙射流噴口水蒸汽加入量，聲場間距及其功率等參數調控顆粒團聚的尺度大於5μm，從而可以利用現有技術除去超細可吸入顆粒。
權利要求
1.一種氣固射流-聲場超細顆粒耦合包裹團聚裝置，結構主體包括含塵氣體進口、放大段、超細顆粒團聚室、初級環隙射流管、二級環隙射流管、團聚室收縮管、縮小段出口、初級揚聲器、二級揚聲器、三級揚聲器和四級揚聲器，其特徵在於放大段為平滑放大式進口，減小管道放大產生的渦流對超細顆粒的擾動；環隙射流管安裝在放大段的後側，通過鎖緊螺母固定在超細顆粒團聚室上，環隙射流管在超細顆粒團聚室內的長度通過鎖緊螺母調節；初級揚聲器在環隙射流管另一側，射流管軸線和揚聲器軸線夾角在15-55°；初級揚聲器固定在超細顆粒團聚室上，三級強化式揚聲器依次安裝在初級揚聲器的後部；氣體縮小段出口為平滑過渡段結構，避免縮小段產生的渦流對顆粒聚團的破碎作用。
2.根據權利要求1所述的氣固射流-聲場超細顆粒耦合包裹團聚裝置，其特徵在於環隙射流管之間的距離為3do-5.5do；固定於團聚室下方的各級揚聲器間距在3.2do-6.2do；射流管和第一個設置揚聲器的間距為1.0do-2.5do，射流管軸線和揚聲器軸線夾角在15-55°。
全文摘要
本發明屬於氣固超細顆粒脫除技術領域，涉及一種氣固射流－聲場超細顆粒耦合包裹團聚裝置，適於粒徑小於3微米的顆粒團聚為大於5微米顆粒，主體包括氣體進口、放大段、團聚室、射流管、收縮管、縮小段出口和四級揚聲器。放大段為平滑放大式進口，射流管安裝在放大段的後側，通過鎖緊螺母固定在團聚室上，射流管在團聚室內的長度通過鎖緊螺母調節；初級揚聲器在射流管另一側固定在超細顆粒團聚室上，三級強化式揚聲器依次安裝在初級揚聲器的後部；氣體縮小段出口為平滑過渡段結構，避免縮小段產生的渦流對顆粒聚團的破碎，與現有技術相比具有操作區域寬，操作可靠，顆粒聚團控制靈敏等突出優點。
文檔編號B01D51/08GK101091860SQ200710015110
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月5日 優先權日2007年7月5日
發明者郭慶傑, 孫德帥, 曹長青, 王志奇, 劉新民, 徐東彥 申請人:青島科技大學