本实用新型专利技术的双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置，其特征在于：所述的装置由声波发生器、号角、圆筒、正荷电进风口、负荷电进风口、扰流挡板、出风口、锥筒、颗粒物出口管和颗粒物收集腔构成。利用本实用新型专利技术双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置进行颗粒物凝并的工艺，具有效率高、能耗相对较低的特点。
【技术实现步骤摘要】
双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置
本专利技术属于废气除尘
，具体涉及双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置。
技术介绍
随着国民经济的飞速发展，我国部分地区雾霾频发，罪魁祸首便是大气颗粒污染物。按照空气动力学直径（da）的大小，大气颗粒污染物可以划分为总悬浮颗粒物（TSPs，da<100μm）、可吸入颗粒物（PM10，da<10μm）和可入肺颗粒物（PM2.5，da<2.5μm）。与较粗的大气颗粒污染物相比，PM2.5的粒径小，吸附有大量的有毒、有害物质，可以被血液和人体组织吸收，且在大气中的停留时间长、输送距离远，对人体健康和大气环境质量的影响更大。燃煤发电、煤化工、垃圾焚烧、冶金、水泥等行业通过烟道排放的粉尘颗粒是大气颗粒污染物的主要来源之一。由于PM2.5的粒径小传统的除尘技术脱除效率相对较差，目前主要从两方面提高其其脱除效率，一是改进传统除尘技术，但效果有效；二是通过凝并（凝聚或团聚）的方法将小颗粒凝并成大颗粒，这样就可使用传统除尘技术强化脱除PM2.5等微小颗粒，后一种方法是目前竞相发展的重点。目前的粉尘颗粒的凝并方法包括声波凝并、电凝并、磁凝并、化学凝并、蒸汽相变凝并等技术，因此考虑将多种场联合使用以产生多场协同促进效果，实现细颗粒物高效脱除。其中声波联合电场作用细颗粒物的高效团聚脱除颗粒具有较好的效果（骆仲泱,陈浩,方梦祥,等.声波联合电场作用脱除细颗粒物的装置及其方法,CN104923403A[P].2015.）（声波联合电场作用细颗粒物脱除机理与方法，陈浩，浙江大学博士论文，2017）。颗粒物荷电凝并的形式多样，其中双极荷电-湍流凝并技术的最有工业化应用前景，其基本原理如附图1所示。双极荷电-湍流凝并装置是一段矩形的管道，该管道分为双极荷电段和湍流凝并段两部分。双极荷电段是一组正、负电场作用的平行通道，含粉尘颗粒气通过此段时，按其通道的正负分别获得正电荷和负电荷，然后进入湍流凝并段凝并；湍流凝并段内设置扰流柱或者涡片（附图1是在垂直纸面方向设置了扰流柱），用于增强气流通过该段时的湍动程度，从而增加带电颗粒之间的碰撞概率、提高凝并效率。双极荷电-湍流凝并技术的基本机理是双极荷电颗粒在湍流作用下实现空间大尺度的输送和混合，在Kolmogorov尺度碰撞、凝并，而库伦力在短距离内对颗粒凝并起到促进作用。本专利技术将双极荷电-湍流凝并与声波凝并技术结合，以获得更好的多场协同颗粒物凝并（团聚）技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置能有效实现不同颗粒物凝并技术之间的协同强化作用。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置由声波发生器（1）、号角（2）、圆筒（3）、正荷电进风口（4）、负荷电进风口（5）、扰流挡板（6）、出风口（7）、锥筒（8）、颗粒物出口管（9）和颗粒物收集腔（10）构成；号角（2）为一喇叭口，声波发生器（1）与号角（2）的小口连接，号角（2）的大口与圆筒（3）的上端连通；圆筒（3）的下端与锥筒（8）的大口连通，锥筒（8）的小口与颗粒物出口管（9）的一端连通，颗粒物出口管（9）的另一端与颗粒物收集腔（10）连通；圆筒（3）的上部侧面设置了两个进风口，分别为正荷电进风口（4）和负荷电进风口（5），两个进风口结构、大小和位置一致，进口为矩形，与圆筒（3）的上部侧面相切、连通；两个进风口的垂直位置设置有细导线（41）并与进风口绝缘，细导线（41）的材质为钽或钨，直径为0.05~1.0mm，用于与高压直流电源连接；圆筒（3）的内壁面在两个进风口下方设置有扰流挡板（6），扰流挡板（6）为矩形板，垂直且均匀地焊接在圆筒（3）的内壁面上，可以设置有2块或4块或6块或8块；圆筒（3）上在扰流挡板（6）的下方设置有出风口（7）；出风口（7）由一段弯管（71）和一个变径（72）组成，弯管（71）的一端与变径（72）的小口连通，且变径（72）的中心轴与圆筒（3）的中心轴重合，弯管（71）的另一端伸出圆筒（3）外。作为改进，所述的圆筒（3）的直径为D1，D1的数值范围为0.2~2.0m；正荷电进风口（4）和负荷电进风口（5）的进口均为矩形，进口的宽度为B1、高度为H4，且B1=0.1~0.4×D1，H4=0.3~0.6×D1；圆筒（3）的高度为H1，H1=2.5~5.0×D1；锥筒（8）的高度为H2，H2=1.0~2.0×D1，小口的直径为D4，D4=0.25×D1；扰流挡板（6）的上端到荷电进风口下端的距离为H3，H3=0.2~0.5×D1；扰流挡板（6）的高度为H6=0.5×D1；变径（72）的大口直径为D2，弯管（71）的直径为D3，D2=2×D3=0.5×D1。采用上述装置进行双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并的工艺：在正荷电进风口（4）的细导线（41）上荷载+10~+100kV的直流电，在负荷电进风口（5）的细导线（41）上荷载-10~-100kV的直流电；开启声波发生器（1），设定声波频率为80~8000Hz；含颗粒物的气体分别进入正荷电进风口（4）和负荷电进风口（5），在正荷电进风口（4）内受到高压直流正电的作用，颗粒物荷上正电荷得到荷正电颗粒物，后随气流切向进入圆筒（3）内；在正荷电进风口（4）内受到高压直流负电的作用，颗粒物荷上负电荷得到荷负电颗粒物，后随气流进入圆筒（3）内；上述两股含异种电荷的颗粒物气体在圆筒（3）内旋转向下，扰流板（6）破坏了旋转气流的稳定性，提高了荷异种电荷的颗粒物之间的碰撞概率；同时声波发生器（1）产生的声波使得圆筒（3）内的气体震动，带动了颗粒物之间的震动，颗粒物越大随气体震动的幅度越小、颗粒物越小随气体震动的幅度越大，进而提高了颗粒物之间的碰撞概率；上述两方面的作用均提高了颗粒物之间的碰撞概率，从而提高了颗粒物之间库伦力的作用效果，进而提高了颗粒物之间的凝并效果；凝并后的颗粒物沿着锥筒（8）经颗粒物出口管（9）落入颗粒物收集腔（10），脱除颗粒物后的净化气通过出风口（7）排出。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：将颗粒物的双极荷电-湍流凝并技术和声波凝并技术结合，设计出一个结构形式类似旋风分离器的双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置，实现多场协同的颗粒物凝并（团聚）技术；此外该装置中设置的扰流板通过部分破坏旋风场强化了颗粒物之间的碰撞概率，进而进一步提高了颗粒物的凝并效果。本专利技术的装置具有效率高、能耗相对较低（电场的场致荷电能耗低于电晕放电荷电）的特点。附图说明图1是双极荷电-湍流凝并技术的原理示意图。图2是本专利技术的双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置的立体示意图。图3是本专利技术的双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置的正视示意图。图4是本专利技术的双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置的俯视示意图。其中：1为声波发生器，2为号角，3为圆筒，4为正荷电进风口，5为负荷电进风口，6为扰流挡板，7为出风口，8为锥筒，9为颗粒物出口管，10为颗粒物收集腔，41为细导线，71为弯管，72为变径，B1为进风口宽度，D1为圆筒直径，D2为变径大口直径，D3为弯管直径，D4为颗粒物出口管直径，H1为圆筒高度，H2为锥筒高度，H3为荷电进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置，其特征在于：所述的装置由声波发生器（1）、号角（2）、圆筒（3）、正荷电进风口（4）、负荷电进风口（5）、扰流挡板（6）、出风口（7）、锥筒（8）、颗粒物出口管（9）和颗粒物收集腔（10）构成；所述的号角（2）为一喇叭口，所述的声波发生器（1）与号角（2）的小口连接，所述的号角（2）的大口与圆筒（3）的上端连通；所述的圆筒（3）的下端与锥筒（8）的大口连通，所述的锥筒（8）的小口与颗粒物出口管（9）的一端连通，所述的颗粒物出口管（9）的另一端与颗粒物收集腔（10）连通；所述的圆筒（3）的上部侧面设置了两个进风口，分别为正荷电进风口（4）和负荷电进风口（5），所述的两个进风口结构、大小和位置一致，进口为矩形，与圆筒（3）的上部侧面相切、连通；所述的两个进风口的垂直位置设置有细导线（41）并与进风口绝缘，所述的细导线（41）的材质为钽或钨，直径为0.05~1.0 mm，用于与高压直流电源连接；所述的圆筒（3）的内壁面在两个进风口下方设置有扰流挡板（6），所述的扰流挡板（6）为矩形板，垂直且均匀地焊接在圆筒（3）的内壁面上，可以设置有2块或4块或6块或8块；所述的圆筒（3）上在扰流挡板（6）的下方设置有出风口（7）；所述的出风口（7）由一段弯管（71）和一个变径（72）组成，所述的弯管（71）的一端与变径（72）的小口连通，且变径（72）的中心轴与圆筒（3）的中心轴重合，所述弯管（71）的另一端伸出圆筒（3）外。...
【技术特征摘要】
1.双极荷电和声波协同作用的颗粒物凝并装置，其特征在于：所述的装置由声波发生器（1）、号角（2）、圆筒（3）、正荷电进风口（4）、负荷电进风口（5）、扰流挡板（6）、出风口（7）、锥筒（8）、颗粒物出口管（9）和颗粒物收集腔（10）构成；所述的号角（2）为一喇叭口，所述的声波发生器（1）与号角（2）的小口连接，所述的号角（2）的大口与圆筒（3）的上端连通；所述的圆筒（3）的下端与锥筒（8）的大口连通，所述的锥筒（8）的小口与颗粒物出口管（9）的一端连通，所述的颗粒物出口管（9）的另一端与颗粒物收集腔（10）连通；所述的圆筒（3）的上部侧面设置了两个进风口，分别为正荷电进风口（4）和负荷电进风口（5），所述的两个进风口结构、大小和位置一致，进口为矩形，与圆筒（3）的上部侧面相切、连通；所述的两个进风口的垂直位置设置有细导线（41）并与进风口绝缘，所述的细导线（41）的材质为钽或钨，直径为0.05~1.0mm，用于与高压直流电源连接；所述的圆筒（3）的内壁面在两个进风口下方设置有扰流挡板（6），所述的扰流挡板（6）为矩形板，垂直且均匀地焊接...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈剑，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33
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