声波与相变耦合作用脱除细颗粒的装置和方法制造方法及图纸

声波与相变耦合作用脱除细颗粒的装置和方法，涉及除尘设备和方法。所述装置设有烟道、气体调节室、蒸汽质量流量控制器、声相变室、分离器；含尘气流进入调节室，调节室内设有蒸汽扩散式喷嘴并与蒸汽质量流量控制器连接；调节室出口与声相变室入口连接，在声相变室的同一侧面装有声源，声源依次连接功率放大器和信号发生器；声相变室的出口接分离器，分离器出口通过排放口由引风机将处理后的干净气流排出，分离器设有排灰口。基于声波与相变耦合作用，细颗粒在发生声波团聚的同时发生相变凝结长大，提高细颗粒物的团聚效率，降低声波团聚的声场强度，再采用常规除尘装置对团聚长大后的大颗粒做进一步脱除，在低声压级条件下高效脱除PM2.5。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及除尘设备和方法，尤其是涉及一种声波与相变耦合作用脱除细颗粒的装置和方法。
技术介绍
细颗粒物，特别是空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物(PM2.5)是我国城市大气的首要污染物，对人类健康及生态环境，甚至全球气候变化具有重要的影响。近来，随着雾霾天气的频发，PM2.5污染已经引起公众的广泛关注及政府的高度重视，细颗粒物的排放控制已成为急需解决的问题。现有的除尘设备，包括惯性除尘器、静电除尘器、袋式除尘器及湿式除尘器等，根据自身的特点，在各除尘领域已有成熟的应用。对于大颗粒物，常规除尘设备已经可以达到非常高的除尘效率，然而这些常规设备对于细颗粒物PM2.5的脱除效率却非常低，导致大量的PM2.5被排放到大气环境中。要提高传统除尘技术的除尘性能，往往需要以消耗大量的能耗为代价，如采用高效文丘里洗涤器，其压降会大幅增加；而提高电除尘器的除尘效率需要增加电场数和电极长度，这也导致电除尘器的体积变大，功耗增加。采用声波团聚技术对细颗粒的团聚效率有限，而要获得高的团聚效率需要高的声压级，声压级的提高导致能耗大幅增加，而高声压级的声源非常不稳定，实际应用困难。中国专利CN103736356提出了一种声波凝聚-常规除尘技术复合的脱除细颗粒物的装置，通过在烟道管壁面设置多组声源使颗粒团聚，并与电除尘器结合脱除细颗粒；中国专利CN101637683A公开了一种声波团聚复合袋式除尘装置，使含尘颗粒先通过声波团聚室，再由袋式除尘器去除颗粒物。这两件专利均采用单独声波团聚技术，对细颗粒团聚效率的提高非常有限。为提高声波团聚效率，中国专利CN100531862C设计了一种基于声波与外加种子颗粒联合作用脱除细颗粒的装置和方法，该方法虽然有利于提高细颗粒的脱除效率，但由于固体种子颗粒添加困难，难以均匀分散于气流中，影响了团聚效果，同时，在气流中添加固体颗粒又增大了后续除尘器的除尘负荷；中国专利CN103706219A提出了声波团聚结合喷雾联合作用脱除细微颗粒物的装置与方法，该技术一定程度上解决了固体种子颗粒添加困难的问题，但由于液滴本身的表面张力很大，难以与细颗粒结合，因此，对颗粒团聚效率的提高有限。以上两种技术均利用了不同粒径的颗粒在声波场中夹带系数的差异，引起相对运动而提高细颗粒的碰撞团聚效率，从本质上讲仍属于声波团聚的范畴，因而要获得较高的团聚效率仍需要较高的声压级，如中国专利CN103706219A工作的声压级达到了140～150dB。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有细颗粒脱除技术的不足，提供一种声波与相变耦合作用脱除细颗粒装置。本专利技术的目的是提供一种声波与相变耦合作用脱除细颗粒的方法。所述声波与相变耦合作用脱除细颗粒装置，设有烟道、气体调节室、蒸汽质量流量控制器、声相变室、分离器；含尘气流经过烟道进入气体调节室，气体调节室内设有蒸汽扩散式喷嘴并与蒸汽质量流量控制器相连接；气体调节室的出口与声相变室的入口相连接，在声相变室的同一个侧面装有至少1个声源，声源依次连接功率放大器和信号发生器；声相变室的出口与分离器相连接，分离器的出口通过排放口由引风机将处理后的干净气流排出，分离器设有排灰口。所述声相变室可采用方形声相变室，根据需要可单独启动1个或同时启动多个声源。所述声波与相变耦合作用脱除细颗粒的方法，采用所述声波与相变耦合作用脱除细颗粒装置，包括以下步骤：1)烟气含湿量的调节，根据初始气流的温、湿度、处理流量及所需烟气过饱和度S计算出需要添加的蒸汽量，通过蒸汽质量流量控制器及扩散式蒸汽喷嘴添加蒸汽，蒸汽扩散式喷嘴安装在靠近气体调节室烟气入口处，并以逆流的方式将蒸汽喷入气流中，确保气体调节室出口气流的过饱和度S≥1；2)声源工作频率的确定：确定声源工作频率后，计算出在此工作频率下的声波波长，通过调节声源与声相变室连接的伸缩扩散管的长度使得声源与声相变室对侧的距离为波长的整数倍，以在声相变室内形成驻波声场；3)待处理的含尘气流通过烟道进入气体调节室调节气流的过饱和度S≥1，调节后的高湿气流进入声相变室，同时启动声源，根据处理烟气情况可同时开启一个或多个声源，在声相变室形成一个或多个驻波声场，使细颗粒在一个或多个声波场中发生相变团聚长大；控制含尘气流的流量，确保含尘气流在声相变室中的停留时间大于3s，在声相变室内高湿气流中的颗粒物同时发生相变凝结和声波团聚耦合长大作用，处理后的含尘气流进入分离器，长大后的颗粒物从气流中分离出来，干净气流经由排放口排出，分离下来的颗粒物由排灰口排出。在步骤2)中，所述声源的频率可采用1000～2200Hz，任意可调，声压级可为110～150dB任意可调。本专利技术基于声波与相变耦合作用，用于对含尘气流中的细颗粒进行预处理，细颗粒在发生声波团聚的同时发生相变凝结长大，两种长大作用相互促进，极大提高了细颗粒物的团聚效率，有效降低了声波团聚的声场强度，再采用常规除尘装置对团聚长大后的大颗粒做进一步脱除，最终实现了在低声压级条件下高效脱除PM2.5的目的。本专利技术对燃煤电厂烟气、燃油及其它含尘气流中的细颗粒进行脱除，达到控制PM2.5排放的目的。本专利技术利用声波和相变耦合作用对含尘气流进行预处理，结合常规除尘装置，可高效、低能耗脱除含尘气流中的细颗粒物。本专利技术的有益效果如下：本专利技术涉及的声波与相变耦合作用作为含尘气流细颗粒的预处理措施，克服了传统声波团聚效率低、声压级高、能耗大的缺点，解决了在声波场中种子颗粒添加困难、声压级高、后续处理麻烦等问题。结合后续除尘设备，实现了在低声压级条件下，高效脱除细颗粒物，极大降低了声波团聚的能耗。经过测试，本专利技术的装置在低声压级条件下，声压级低至120dB时，仍具有较高的脱除效率，特别适用于对烟气净化要求高的场合。附图说明图1是本专利技术所述声波与相变耦合作用脱除细颗粒装置的结构示意图。具体实施方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。参见图1，所述声波与相变耦合作用脱除细颗粒装置实施例，设有烟道1、气体调节室2、蒸汽质量流量控制器3、声相变室5、分离器7。含尘气流经过烟道1进入气体调节室2，气体调节室2内设有蒸汽扩散式喷嘴4并与蒸汽质量流量控制器3相连接；气体调节室2的出口与声相变室5的入口相连接，在声相变室5的同一个侧面装有至少1个声源6，声源6依次连接功率放大器11和信号发生器12；声相变室5的出口与分离器7相连接，分离器7的出口通过排放口8由引风机将处理后的干净气流排出，分离器7设有排灰口9。所述声相变室5可本文档来自技高网...

【技术保护点】
声波与相变耦合作用脱除细颗粒装置，其特征在于设有烟道、气体调节室、蒸汽质量流量控制器、声相变室、分离器；含尘气流经过烟道进入气体调节室，气体调节室内设有蒸汽扩散式喷嘴并与蒸汽质量流量控制器相连接；气体调节室的出口与声相变室的入口相连接，在声相变室的同一个侧面装有至少1个声源，声源依次连接功率放大器和信号发生器；声相变室的出口与分离器相连接，分离器的出口通过排放口由引风机将处理后的干净气流排出，分离器设有排灰口。

【技术特征摘要】
1.声波与相变耦合作用脱除细颗粒装置，其特征在于设有烟道、气体调节室、蒸汽质量
流量控制器、声相变室、分离器；
含尘气流经过烟道进入气体调节室，气体调节室内设有蒸汽扩散式喷嘴并与蒸汽质量流
量控制器相连接；气体调节室的出口与声相变室的入口相连接，在声相变室的同一个侧面装
有至少1个声源，声源依次连接功率放大器和信号发生器；声相变室的出口与分离器相连接，
分离器的出口通过排放口由引风机将处理后的干净气流排出，分离器设有排灰口。
2.如权利要求1所述声波与相变耦合作用脱除细颗粒装置，其特征在于所述声相变室采
用方形声相变室，根据需要单独启动1个或同时启动多个声源。
3.声波与相变耦合作用脱除细颗粒的方法，其特征在于采用如权利要求1所述声波与相
变耦合作用脱除细颗粒装置，所述方法包括以下步骤：
1)烟气含湿量的调节，根据初始气流的温、湿度、处理流量及所需烟气过饱和度S计算
出需要添加的蒸汽量，通过蒸汽质量流量控制器及扩散式蒸汽喷嘴添加蒸汽，蒸汽扩散式喷
嘴安装在靠近气体调节室烟气入口处，并以逆流的方式将...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜金培，陈立奇，
申请(专利权)人：国家海洋局第三海洋研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35