一种声电耦合细颗粒物脱除装置及脱除细颗粒物的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种声电耦合细颗粒物脱除装置及脱除细颗粒物的方法，采用两个等尺寸等高并排布置的除尘箱体，声波发生器安装在除尘箱体的顶部，用于形成垂直贯通的声场；板电极分别贯穿一号除尘箱体的脉冲电晕放电凝并区和惯性沉降区以及二号除尘箱体的气溶胶收尘区和惯性收尘区；水槽分别位于脉冲电晕放电凝并区和气溶胶收尘区的上部，用于为板电极提供水流，使板电极内壁面形成水膜；线电极设置在脉冲电晕放电凝并区，芒刺线电极设置在声电耦合团聚收尘区，均用于产生径向分布的电场。本发明专利技术采用声场电场耦合作用，逐段分级凝并脱除，颗粒物适应范围广泛，细颗粒物脱除效率高，系统稳定运行时间较长。

An acoustic electric coupling fine particle removal device and method

【技术实现步骤摘要】
一种声电耦合细颗粒物脱除装置及脱除细颗粒物的方法
本专利技术涉及烟气除尘
，具体地讲，涉及一种声电耦合细颗粒物脱除装置及脱除细颗粒物的方法。
技术介绍
煤炭燃烧在为我们提供热源和动力的同时，也带来了严重的颗粒物污染，在细颗粒物的来源中，燃煤锅炉排放占有很大一部分，特别是在各行业广泛使用的中小型工业锅炉和工业窑炉，由于缺乏相应的环保控制设备，污染尤为严重。气溶胶颗粒物，特别是细颗粒物PM2.5，被排入到空气中之后会严重影响人们的日常生活和工作，甚至威胁到人们的生命安全。由于细颗粒物的体积小、重量轻，因此在大气中停留时间长，漂浮距离远，影响范围广。而且由于它独特的消光作用，会严重降低环境的能见度，造成大面积灰霾天气，影响人们正常出行。另外，细颗粒物的比表面积比较大，大量有毒有害的重金属会富集在其表面，而人体对细颗粒物的阻挡能力有限导致细颗粒物可以进入人体呼吸道、沉积在肺泡内，其中的重金属会进入人体血液，引发哮喘、支气管和心血管等方面的疾病，危害人体健康。目前我国大多数燃煤电站锅炉主要采用静电除尘器（ESP）脱除尾部烟气中的颗粒物。高效的静电除尘器除尘效率可以高达99.9%，但是对于细颗粒物，尤其是粒径在0.1微米到1.0微米的颗粒物，仍然会有15%左右的比例逃逸到大气。因此考虑在静电收尘机制上叠加多种颗粒物团聚作用，让细颗粒物先团聚长大成较大粒径的颗粒物，再通过静电收尘作用进行收集。目前正在研究的团聚方法包括：电团聚、声波团聚、相变凝结长大和化学团聚等等，但是这些团聚方法单独作用时都有一定的弊端，对细颗粒物的团聚效果不是很明显，所以最终的细颗粒物脱除效率不能得到有效提高。例如：授权公告号为CN103736356B的中国专利：一种声波凝聚-常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置，该专利申请中采用在烟气管道四面或相邻两面铺设线声源或面声源，利用声波团聚机制使细颗粒物吸附到大颗粒物或细颗粒物凝聚成大颗粒物，再利用常规除尘器进行除尘，虽然能一定程度地脱除细颗粒物，但是脱除效率比较低。因此，开发一种新型的基于多种方法协同作用的细颗粒物高效脱除装置非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、脱除效率高的声电耦合脱除细颗粒物的装置，并给出脱除细颗粒物的方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种声电耦合细颗粒物脱除装置，包括竖直设置的尺寸相同且等高并排布置的一号除尘箱体和二号除尘箱体，所述一号除尘箱体和二号除尘箱体的顶部均设置有声波发生器，用于在除尘箱体内部形成垂直贯通的声场，所述除尘箱体的底部连接有灰斗，所述一号除尘箱体和二号除尘箱体通过斜坡输运区相连通；其特征在于：还包括聚效环、挡板、水膜电极外接水源接入管路、水槽和板电极；所述一号除尘箱体的上部设置有水平布置的气溶胶颗粒物入口通道，所述一号除尘箱体的下部沿灰斗壁面斜向上设置有与斜坡输运区相连通的出口通道；所述一号除尘箱体的内部空间自上而下分为气溶胶紊流及声波预处理区、脉冲电晕放电凝并区和惯性沉降区；所述气溶胶颗粒物入口通道与气溶胶紊流及声波预处理区相连通；所述一号除尘箱体的出口通道与惯性沉降区相连通；所述二号除尘箱体的上部设置有水平布置并与斜坡输运区相连通的入口通道，所述二号除尘箱体的下部设置有水平布置的气溶胶出口通道；所述二号除尘箱体的内部空间自上而下分为气溶胶紊流及声波团聚区、气溶胶收尘区和惯性收尘区；所述二号除尘箱体的入口通道与气溶胶紊流及声波团聚区相连通；所述二号除尘箱体的气溶胶出口通道与惯性收尘区相连通；所述聚效环分别与一号除尘箱体和二号除尘箱体的内壁贴合布置，并分别位于气溶胶紊流及声波预处理区和气溶胶紊流及声波团聚区内；所述板电极呈上下均开口的薄壁筒状结构，并分别与一号除尘箱体和二号除尘箱体的内壁保持一定距离地套装在一号除尘箱体和二号除尘箱体内，且分别贯穿一号除尘箱体的脉冲电晕放电凝并区和惯性沉降区以及二号除尘箱体的气溶胶收尘区和惯性收尘区；所述水槽分别位于脉冲电晕放电凝并区和气溶胶收尘区的上部，用于为板电极提供水流，使板电极的内壁面形成水膜；所述水膜电极外接水源接入管路与水槽相连通，所述挡板与板电极相邻布置；所述脉冲电晕放电凝并区的中心处沿竖直方向设置有线电极，用于产生径向分布的电场；所述气溶胶收尘区的中心处沿竖直方向设置有芒刺线电极，用于产生径向分布的电场。优选的，所述一号除尘箱体和二号除尘箱体均为圆筒形结构；所述气溶胶颗粒物入口通道切向布置于气溶胶紊流及声波预处理区的顶部，与圆筒形一号除尘箱体以及聚效环共同构成切向进气的类旋风切割器结构；所述二号除尘箱体的入口通道切向布置于气溶胶紊流及声波团聚区的顶部，与圆筒形二号除尘箱体以及聚效环共同构成切向进气的类旋风切割器结构；所述气溶胶颗粒物入口通道和二号除尘箱体的入口通道采用相同方向的切向布置方式；所述聚效环的倾斜角设置至少为60º。优选的，所述斜坡输运区的下部与一号除尘箱体的出口通道相连通，所述斜坡输运区的上部与二号除尘箱体的入口通道相连通；所述斜坡输运区的斜坡倾斜角设置与灰斗保持一致或至少为60º。优选的，所述灰斗的底部开设有灰斗浆液出口；所述灰斗的内壁面涂覆有耐磨损耐腐蚀的吸声材料。优选的，所述水膜电极外接水源接入管路从外部分别穿过一号除尘箱体和二号除尘箱体的箱体壁，从而连接水槽，用于给水槽供水。优选的，所述水槽呈环状分别安装在一号除尘箱体、二号除尘箱体的内壁与板电极的外壁之间的区域内，并位于聚效环的下方，所述聚效环的下部连接一圈挡板，所述挡板的外壁与板电极内壁之间具有一定间隙；所述水槽的顶面略高于板电极的顶面，所述水槽的顶面上开设有溢流口，从溢流口流出的水在聚效环的底面以及挡板的作用下，沿所述挡板的外壁与板电极的内壁之间的间隙向下流出，使板电极形成水膜电极。优选的，所述线电极连接有一根高压正脉冲电线；所述高压正脉冲电线的一端穿出一号除尘箱体，从而与外部电源连接。优选的，所述芒刺线电极连接有一根高压负直流电线；所述高压负直流电线的一端穿出二号除尘箱体，从而与外部电源连接。优选的，所述线电极、板电极和芒刺线电极均采用不锈钢材料；所述芒刺线电极上的芒刺等间距径向分布于电极上，在圆筒形二号除尘箱体内部构成径向分布的电场。为解决上述技术问题，本专利技术还提供另一技术方案：一种利用声电耦合细颗粒物脱除装置进行脱除细颗粒物的方法，步骤如下：第一步：启动装置：启动声波发生器，使一号除尘箱体和二号除尘箱体的内部形成垂直贯通的声场；通过水膜电极外接水源接入管路向水槽内供水，使板电极形成水膜电极；线电极和芒刺线电极分别通电产生径向分布的电场；第二步：气溶胶颗粒物经气溶胶颗粒物入口通道进入气溶胶紊流及声波预处理区，随后在离心分离作用下，大粒径颗粒物被分离并沿着一号除尘箱体的箱体壁向下到达板电极后被水膜捕集冲刷进入灰斗；由于聚效环产生类旋风切割器效应，气溶胶颗粒物形成局部上升气流涡旋；声波发生器产生的声场作用（同向团聚、声致湍流和声波尾流效应）促进了局部上升气流涡旋中颗粒物的碰撞团聚效应，以及在一号除尘箱体顶部的阻挡下，气溶胶颗粒物向下进入脉冲电晕放电凝并区；第三步：脉冲荷电凝并方法：线电极施加正脉冲高压电之后产生流光电晕放电，电晕区可以贯通正负电极，流光通道内存在大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声电耦合细颗粒物脱除装置，包括竖直设置的尺寸相同且等高并排布置的一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23），所述一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）的顶部均设置有声波发生器（10），用于在除尘箱体内部形成垂直贯通的声场，所述除尘箱体的底部连接有灰斗（18），所述一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）通过斜坡输运区（5）相连通；其特征在于：还包括聚效环（11）、挡板（12）、水膜电极外接水源接入管路（13）、水槽（14）和板电极（17）；所述一号除尘箱体（22）的上部设置有水平布置的气溶胶颗粒物入口通道（1），所述一号除尘箱体（22）的下部沿灰斗（18）壁面斜向上设置有与斜坡输运区（5）相连通的出口通道；所述一号除尘箱体（22）的内部空间自上而下分为气溶胶紊流及声波预处理区（2）、脉冲电晕放电凝并区（3）和惯性沉降区（4）；所述气溶胶颗粒物入口通道（1）与气溶胶紊流及声波预处理区（2）相连通；所述一号除尘箱体（22）的出口通道与惯性沉降区（4）相连通；所述二号除尘箱体（23）的上部设置有水平布置并与斜坡输运区（5）相连通的入口通道，所述二号除尘箱体（23）的下部设置有水平布置的气溶胶出口通道（9）；所述二号除尘箱体（23）的内部空间自上而下分为气溶胶紊流及声波团聚区（6）、气溶胶收尘区（7）和惯性收尘区（8）；所述二号除尘箱体（23）的入口通道与气溶胶紊流及声波团聚区（6）相连通；所述二号除尘箱体（23）的气溶胶出口通道（9）与惯性收尘区（8）相连通；所述聚效环（11）分别与一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）的内壁贴合布置，并分别位于气溶胶紊流及声波预处理区（2）和气溶胶紊流及声波团聚区（6）内；所述板电极（17）呈上下均开口的薄壁筒状结构，并分别与一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）的内壁保持一定距离地套装在一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）内，且分别贯穿一号除尘箱体（22）的脉冲电晕放电凝并区（3）和惯性沉降区（4）以及二号除尘箱体（23）的气溶胶收尘区（7）和惯性收尘区（8）；所述水槽（14）分别位于脉冲电晕放电凝并区（3）和气溶胶收尘区（7）的上部，用于为板电极（17）提供水流，使板电极（17）的内壁面形成水膜；所述水膜电极外接水源接入管路（13）与水槽（14）相连通，所述挡板（12）与板电极（17）相邻布置；所述脉冲电晕放电凝并区（3）的中心处沿竖直方向设置有线电极（16），用于产生径向分布的电场；所述气溶胶收尘区（7）的中心处沿竖直方向设置有芒刺线电极（21），用于产生径向分布的电场。...

【技术特征摘要】
1.一种声电耦合细颗粒物脱除装置，包括竖直设置的尺寸相同且等高并排布置的一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23），所述一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）的顶部均设置有声波发生器（10），用于在除尘箱体内部形成垂直贯通的声场，所述除尘箱体的底部连接有灰斗（18），所述一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）通过斜坡输运区（5）相连通；其特征在于：还包括聚效环（11）、挡板（12）、水膜电极外接水源接入管路（13）、水槽（14）和板电极（17）；所述一号除尘箱体（22）的上部设置有水平布置的气溶胶颗粒物入口通道（1），所述一号除尘箱体（22）的下部沿灰斗（18）壁面斜向上设置有与斜坡输运区（5）相连通的出口通道；所述一号除尘箱体（22）的内部空间自上而下分为气溶胶紊流及声波预处理区（2）、脉冲电晕放电凝并区（3）和惯性沉降区（4）；所述气溶胶颗粒物入口通道（1）与气溶胶紊流及声波预处理区（2）相连通；所述一号除尘箱体（22）的出口通道与惯性沉降区（4）相连通；所述二号除尘箱体（23）的上部设置有水平布置并与斜坡输运区（5）相连通的入口通道，所述二号除尘箱体（23）的下部设置有水平布置的气溶胶出口通道（9）；所述二号除尘箱体（23）的内部空间自上而下分为气溶胶紊流及声波团聚区（6）、气溶胶收尘区（7）和惯性收尘区（8）；所述二号除尘箱体（23）的入口通道与气溶胶紊流及声波团聚区（6）相连通；所述二号除尘箱体（23）的气溶胶出口通道（9）与惯性收尘区（8）相连通；所述聚效环（11）分别与一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）的内壁贴合布置，并分别位于气溶胶紊流及声波预处理区（2）和气溶胶紊流及声波团聚区（6）内；所述板电极（17）呈上下均开口的薄壁筒状结构，并分别与一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）的内壁保持一定距离地套装在一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）内，且分别贯穿一号除尘箱体（22）的脉冲电晕放电凝并区（3）和惯性沉降区（4）以及二号除尘箱体（23）的气溶胶收尘区（7）和惯性收尘区（8）；所述水槽（14）分别位于脉冲电晕放电凝并区（3）和气溶胶收尘区（7）的上部，用于为板电极（17）提供水流，使板电极（17）的内壁面形成水膜；所述水膜电极外接水源接入管路（13）与水槽（14）相连通，所述挡板（12）与板电极（17）相邻布置；所述脉冲电晕放电凝并区（3）的中心处沿竖直方向设置有线电极（16），用于产生径向分布的电场；所述气溶胶收尘区（7）的中心处沿竖直方向设置有芒刺线电极（21），用于产生径向分布的电场。2.根据权利要求1所述的声电耦合细颗粒物脱除装置，其特征在于：所述一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）均为圆筒形结构；所述气溶胶颗粒物入口通道（1）切向布置于气溶胶紊流及声波预处理区（2）的顶部，与圆筒形一号除尘箱体（22）以及聚效环（11）共同构成切向进气的类旋风切割器结构；所述二号除尘箱体（23）的入口通道切向布置于气溶胶紊流及声波团聚区（6）的顶部，与圆筒形二号除尘箱体（23）以及聚效环（11）共同构成切向进气的类旋风切割器结构；所述气溶胶颗粒物入口通道（1）和二号除尘箱体（23）的入口通道采用相同方向的切向布置方式；所述聚效环（11）的倾斜角设置至少为60º。3.根据权利要求1所述的声电耦合细颗粒物脱除装置，其特征在于：所述斜坡输运区（5）的下部与一号除尘箱体（22）的出口通道相连通，所述斜坡输运区（5）的上部与二号除尘箱体（23）的入口通道相连通；所述斜坡输运区（5）的斜坡倾斜角设置与灰斗（18）保持一致或至少为60º。4.根据权利要求1所述的声电耦合细颗粒物脱除装置，其特征在于：所述灰斗（18）的底部开设有灰斗浆液出口（19）；所述灰斗（18）的内壁面涂覆有耐磨损耐腐蚀的吸声材料。5.根据权利要求1所述的声电耦合细颗粒物脱除装置，其特征在于：所述水膜电极外接水源接入管路（13）从外部分别穿过一号除尘箱体（22）和二号除尘箱体（23）的箱体壁，从而连接水槽（14），用于给水槽（14）供水。6.根据权利要求1或5所述的声电耦合细颗粒物脱除装置，其特征在于：所述水槽（14）呈环状分别安装在一号除尘箱体（22）、二号除尘箱体（23）的内壁与板电极（17）的外壁之间的区域内，并位于聚效环（11）的下方，所述聚效环（11）的下部连接一圈挡板（12），所述挡板（12）的外壁与板电极（17）内壁之间具有一定间隙；所述水槽（14）的顶面略高于板电极（17）的顶面，所述水槽（14）的顶面上开设有溢流口，从溢流口流出的水在聚效环（11）的底面以及挡板（12）的作用下，沿所述挡板（12）的外壁与板电极（17）的内壁之间的间隙向下流出，使板电极（17）形成水膜电极。7.根据权利要求1所述的声电耦合细颗粒物脱除装置，其特征在于：所述线电极（16）连接有一根高压正脉冲电线（15）；所述高压正脉冲电线（15）的一端穿出一号除尘箱体（22），从而与外部电源连接。8.根据权利要求1所述的声电耦合细颗粒物脱除装置，其特征在于：所述芒刺线电极（21）连接有一根高压负直流电线（20）；所述高压负直流电线（20）的一端穿出二号除尘箱体（23），从而与外部电源连接。9.根据权利要求1或7或8所述的声电耦合细颗粒物脱除装置，其特征在于：所述线电极（16）、板电极（17）和芒刺线电极（21）均采用不锈钢材料；所述芒刺线电极（21）上的芒刺等间距径向分布于电极上，在圆筒形二号除尘箱体（23）内部构成径向分布的电场。10.一种利用权利要求1-9任一权利要求所述的声电耦合细颗粒物脱除装置进行脱除细颗粒物的方法，其特征在于：步骤如下：第一步：启动装置：启动声波发生器（10）...

【专利技术属性】
技术研发人员：江建平，朱跃，潘艳艳，张杨，魏宏鸽，陈艺秋，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33