一种超声强化微细煤颗粒脱除的矿用雾膜除尘器

1.本发明属于粉尘治理技术领域，特别是涉及一种超声强化微细煤颗粒脱除的矿用雾膜除尘器。


背景技术：

2.煤炭是我国重要的能源之一，并且在未来很长时间内，经济快速发展都离不开煤炭资源的支撑。在煤炭巨大的市场需求环境下，煤炭的开采、加工大幅提升，随之带来的粉尘污染问题也日益严重。
3.高浓度的粉尘不但对作业环境造成严重污染，而且会带来一系列的生产安全问题。如果作业人员吸入高浓度的粉尘，可能引发尘肺病等职业病。此外，煤尘还会影响工作面能见度、加速机械设备磨损，甚至造成爆炸事故。为此，煤尘防治任务十分艰巨。
4.申请号为201510558767.0的中国专利申请，公开了一种矿用湿式除尘器，该除尘器利用叶轮轮毂的离心力来使水流雾化，直接打击和拦截空气中的粉尘，然而该除尘器仅通过常规水雾捕集粉尘，除尘效果差，特别是对呼吸性粉尘捕集效率不高。
5.申请号为201610525523.7的中国专利申请，公开了风雾对流式矿用高效湿式除尘器，该除尘器通过相位差结果增强抽吸含尘气流的负压能力，并通过旋转喷雾场与含尘风场的对流作用，来达到对粉尘高效率沉降的目的，然而该除尘器对微细粉尘捕捉的能力差，且内部喷头设置数量过多造成维修困难，通过外部接入清水进行喷淋造成水资源大量浪费。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种超声强化微细煤颗粒脱除的矿用雾膜除尘器，大幅度提高了微细粉尘的捕捉能力，特别是提高了针对呼吸性粉尘的捕集效率，在除尘过程中实现了水资源的回收再利用，减少了水资源的浪费。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超声强化微细煤颗粒脱除的矿用雾膜除尘器，包括筒体、水雾喷嘴、叶轮、防水电机、双液膜除尘单元、超声振动除尘单元、超声雾化除尘单元及污水回收再利用单元；所述筒体一端开设有进风口，在筒体另一端开设有出风口，在出风口处安装有过滤网；所述水雾喷嘴设置在进风口中心处；所述防水电机位于筒体内部，防水电机通过镂空电机座与筒体固定连接；所述叶轮位于镂空电机座内部，叶轮与防水电机的电机轴同轴固连；所述水雾喷嘴与叶轮正对；所述双液膜除尘单元和超声振动除尘单元位于筒体内部，双液膜除尘单元与进风口相邻，超声振动除尘单元与出风口相邻；所述超声雾化除尘单元和污水回收再利用单元位于筒体外部。
8.所述双液膜除尘单元包括蜂窝状孔板、挡板及超声波发生器；所述蜂窝状孔板和挡板采用弧形结构，蜂窝状孔板和挡板的凹面与进风口同侧分布；所述蜂窝状孔板数量为两块，两块蜂窝状孔板上下镜像对称安装在筒体内壁上，在上下两块蜂窝状孔板之间留有含尘气流通道；所述挡板数量为两块，两块挡板上下镜像对称安装在筒体内壁上，在上下两
块挡板之间也留有含尘气流通道；位于同侧的所述蜂窝状孔板与挡板之间留有间隙，且蜂窝状孔板位于进风口一侧，挡板位于出风口一侧，通过同侧的蜂窝状孔板与挡板配合形成双液膜除尘结构；所述超声波发生器数量为两个，两个超声波发生器上下镜像对称安装在筒体内壁上；所述超声波发生器与挡板相邻，超声波发生器的超声波发射端与挡板正对，通过超声波发生器输出的超声波触发挡板振动，通过挡板的振动加速蜂窝状孔板与挡板之前间隙内含尘液体的排出。
9.所述超声振动除尘单元包括超声波激振器及超声振动空心球体，超声波激振器位于挡板与出风口之间；所述超声波激振器固定安装在筒体内壁上，超声波激振器的变幅杆与超声振动空心球体固定连接，通过超声振动空心球体输出超声振动对微细粉尘进行强化团聚。
10.所述超声雾化除尘单元包括雾化箱、超声波雾化器及出雾管；所述雾化箱位于筒体下方；所述出雾管下端与雾化箱相连通，出雾管上端与筒体相连通，且出雾管的上端管口位于超声波激振器和超声振动空心球体的下方，出雾管输出的微雾与微细粉尘强化团聚配合进行超声雾化除尘。
11.所述污水回收再利用单元包括储水箱、污水净化过滤隔板、第一水泵及第二水泵；在所述筒体底部开设有污水排放口，污水排放口与储水箱顶部相连通；所述污水净化过滤隔板位于储水箱内部且位于污水排放口下方，污水净化过滤隔板与储水箱内壁固定连接；所述第一水泵及第二水泵位于储水箱内部底端；所述第一水泵的出水端通过第一供水管与水雾喷嘴的进水端相连通；所述第二水泵的出水端通过第二供水管与雾化箱内部相连通。
12.所述污水净化过滤隔板采用网格板夹层结构，在污水净化过滤隔板的夹层内部设置有afm玻璃滤料和颗粒活性炭。
13.在所述储水箱侧部设置有储液箱，在储液箱内部装有多元离子除尘剂，在储液箱外部设置有液泵；所述液泵的吸液端通过吸液管与储液箱内部相连通，液泵的排液端通过排液管与储水箱内部相连通。
14.所述多元离子除尘剂为复配离子溶液，由烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸磺烷基酯、1-乙基-3甲基咪唑溴盐和氯化钠混合配置而成。
15.本发明的有益效果：
16.本发明的超声强化微细煤颗粒脱除的矿用雾膜除尘器，大幅度提高了微细粉尘的捕捉能力，特别是提高了针对呼吸性粉尘的捕集效率，在除尘过程中实现了水资源的回收再利用，减少了水资源的浪费。
附图说明
17.图1为本发明的一种超声强化微细煤颗粒脱除的矿用雾膜除尘器的结构示意图；
18.图中，1—筒体，2—水雾喷嘴，3—叶轮，4—防水电机，5—进风口，6—出风口，7—镂空电机座，8—蜂窝状孔板，9—挡板，10—超声波发生器，11—含尘气流通道，12—超声波激振器，13—超声振动空心球体，14—雾化箱，15—超声波雾化器，16—出雾管，17—储水箱，18—污水净化过滤隔板，19—第一水泵，20—第二水泵，21—污水排放口，22—第一供水管，23—第二供水管，24—储液箱，25—多元离子除尘剂，26—液泵，27—吸液管，28—排液管，29—过滤网。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
20.如图1所示，一种超声强化微细煤颗粒脱除的矿用雾膜除尘器，包括筒体1、水雾喷嘴2、叶轮3、防水电机4、双液膜除尘单元、超声振动除尘单元、超声雾化除尘单元及污水回收再利用单元；所述筒体1一端开设有进风口5，在筒体1另一端开设有出风口6，在出风口6处安装有过滤网29；所述水雾喷嘴2设置在进风口5中心处；所述防水电机4位于筒体1内部，防水电机4通过镂空电机座7与筒体1固定连接；所述叶轮3位于镂空电机座7内部，叶轮3与防水电机4的电机轴同轴固连；所述水雾喷嘴2与叶轮3正对；所述双液膜除尘单元和超声振动除尘单元位于筒体1内部，双液膜除尘单元与进风口5相邻，超声振动除尘单元与出风口6相邻；所述超声雾化除尘单元和污水回收再利用单元位于筒体1外部。
21.所述双液膜除尘单元包括蜂窝状孔板8、挡板9及超声波发生器10；所述蜂窝状孔板8和挡板9采用弧形结构，蜂窝状孔板8和挡板9的凹面与进风口5同侧分布；所述蜂窝状孔板8数量为两块，两块蜂窝状孔板8上下镜像对称安装在筒体1内壁上，在上下两块蜂窝状孔板8之间留有含尘气流通道11；所述挡板9数量为两块，两块挡板9上下镜像对称安装在筒体1内壁上，在上下两块挡板9之间也留有含尘气流通道11；位于同侧的所述蜂窝状孔板8与挡板9之间留有间隙，且蜂窝状孔板8位于进风口5一侧，挡板9位于出风口6一侧，通过同侧的蜂窝状孔板8与挡板9配合形成双液膜除尘结构；所述超声波发生器10数量为两个，两个超声波发生器10上下镜像对称安装在筒体1内壁上；所述超声波发生器10与挡板9相邻，超声波发生器10的超声波发射端与挡板9正对，通过超声波发生器10输出的超声波触发挡板9振动，通过挡板9的振动加速蜂窝状孔板8与挡板9之前间隙内含尘液体的排出。
22.所述超声振动除尘单元包括超声波激振器12及超声振动空心球体13，超声波激振器12位于挡板9与出风口6之间；所述超声波激振器12固定安装在筒体1内壁上，超声波激振器12的变幅杆与超声振动空心球体13固定连接，通过超声振动空心球体13输出超声振动对微细粉尘进行强化团聚。
23.所述超声雾化除尘单元包括雾化箱14、超声波雾化器15及出雾管16；所述雾化箱14位于筒体1下方；所述出雾管16下端与雾化箱14相连通，出雾管16上端与筒体1相连通，且出雾管16的上端管口位于超声波激振器12和超声振动空心球体13的下方，出雾管16输出的微雾与微细粉尘强化团聚配合进行超声雾化除尘。
24.所述污水回收再利用单元包括储水箱17、污水净化过滤隔板18、第一水泵19及第二水泵20；在所述筒体1底部开设有污水排放口21，污水排放口21与储水箱17顶部相连通；所述污水净化过滤隔板18位于储水箱17内部且位于污水排放口21下方，污水净化过滤隔板18与储水箱17内壁固定连接；所述第一水泵19及第二水泵20位于储水箱17内部底端；所述第一水泵19的出水端通过第一供水管22与水雾喷嘴2的进水端相连通；所述第二水泵20的出水端通过第二供水管23与雾化箱14内部相连通。
25.所述污水净化过滤隔板18采用网格板夹层结构，在污水净化过滤隔板18的夹层内部设置有afm玻璃滤料和颗粒活性炭。
26.在所述储水箱17侧部设置有储液箱24，在储液箱24内部装有多元离子除尘剂25，在储液箱24外部设置有液泵26；所述液泵25的吸液端通过吸液管27与储液箱24内部相连通，液泵25的排液端通过排液管28与储水箱17内部相连通。
27.所述多元离子除尘剂25为复配离子溶液，由烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸磺烷基酯、1-乙基-3甲基咪唑溴盐和氯化钠混合配置而成。
28.下面结合附图说明本发明的一次使用过程：
29.首先向储水箱17内注入纯净水，待储水箱17内完成注水后，启动液泵26，将储液箱24内的多元离子除尘剂25泵入储水箱17内，使多元离子除尘剂25与纯净水在储水箱17内按设定比例混合，直至形成除尘用水。当除尘用水制备好后，启动第二水泵20，将储水箱17内的除尘用水泵入雾化箱14内，使除尘用水充分淹没超声波雾化器15。
30.上述准备工作完成后，同步启动第一水泵19、防水电机4、超声波激振器12及超声波雾化器15。
31.当第一水泵19启动后，会将储水箱17内的除尘用水泵入水雾喷嘴2，通过水雾喷嘴2将除尘用水以雾滴形式喷向叶轮3。
32.当防水电机4启动后，将驱动叶轮3高速旋转，进而使进风口5内形成负压，并将筒体1外部的含尘气流吸入进风口5，之后通过旋转的叶轮3从径向方向穿过镂空电机座7进入筒体1内部。
33.在除尘用水以雾滴形式经过高速旋转的叶轮3时，会被叶轮3破碎成尺度更小的细微液滴，而这些细微液滴会与含尘气流中的粉尘发生惯性碰撞并结合，从而实现粉尘的第一阶段捕获。
34.当含尘气流经过第一阶段的除尘后，会裹挟着部分液滴继续流动，直至撞击到蜂窝状孔板8上，含尘气流中的液滴会在蜂窝状孔板8与挡板9之间形成双层液膜，当含尘气流中的粉尘撞击双层液膜时，会被液膜粘结，从而实现粉尘的第二阶段捕获。
35.当含尘气流经过第二阶段的除尘后，会经由含尘气流通道11流向超声波激振器12及超声振动空心球体13，通过超声振动空心球体13产生的高频率振动，对含尘气流中的残余粉尘进行强化团聚，在此过程中，雾化箱14内的除尘用水会在超声波雾化器15的作用下不断形成微雾，产生的微雾会通过出雾管16流向超声振动空心球体13，并与强化团聚配合进行超声雾化除尘，进而实现粉尘的第三阶段捕获。
36.当含尘气流的粉尘经过三个阶段的联合捕获后，最后再经过一道过滤网29的末端除尘后，就可以出风口6排出净化后的无尘空气。
37.在三个阶段的联合除尘过程中，所产生的含尘液滴会在重力作用下落到筒体1底部，其中在进行第二个阶段的除尘时，为了加快排液速度，需要启动超声波发生器10，由超声波发生器10触发挡板9振动，通过挡板9的振动来加速蜂窝状孔板8与挡板9之前间隙内含尘液体的排出。
38.当含尘液滴落到筒体1底部后，汇集形成的含尘液体会经由污水排放口21流入储水箱17内，之后会直接落入污水排放口21下方的污水净化过滤隔板18上，含尘液体中的粉尘颗粒会被污水净化过滤隔板18阻挡，而通过污水净化过滤隔板18后的水则是变为清水，这些清水将作为储水箱17内原有纯净水的补充，从而实现水资源的重复利用，也进一步降低了水资源的浪费。
39.实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。