喷雾振动复合式仿生团聚除尘装置的制作方法

技术领域：

本发明涉及对大气中细颗粒物(pm2.5)脱除技术领域，具体的说是一种特别适用于燃煤锅炉尾气中细颗粒物(pm2.5)脱除的喷雾振动复合式仿生团聚除尘装置。

背景技术：
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细颗粒物(pm2.5)作为大气中的主要污染物之一，具有比表面积大，悬浮时间长，传统除尘器不易脱除的特点，对人体危害更大。目前国内外一些学者正在研究通过对颗粒物预处理，先让细颗粒物团聚长大，再利用传统除尘器脱除的方法来控制大气中的细颗粒物污染。

团聚技术一般有声波团聚，磁团聚，电团聚，化学团聚，蒸汽相变团聚等，通过团聚技术可以使细颗粒转变为粗颗粒，利用具有对粗颗粒脱出效率高的传统除尘器即可脱除细微颗粒，因此团聚技术是控制空气中细颗粒物(pm2.5)的重要技术手段。空气中细颗粒物之间一般存在库仑力、范德华力、液桥力等相互作用力，声波可以促进颗粒之间的碰撞促进细颗粒物团聚，因此声波团聚实际为一种振动团聚。但由于声波团聚中能量转换过程存在损失，声波在含尘气流中的衰减很大，所以声波团聚的能耗一直很高。不少专利一直集中在降低团聚能耗，提高团聚效率方面，中国专利cni00531862c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，但是声波团聚的能耗仍然很高。中国专利cn104190199a提出了一种声波和相变耦合作用的脱除装置，利用声波和相变团聚的协同作用解决团聚效率低下的问题。以上专利没有解决声波在空气中衰减严重造成的能量损失问题，而根据同向团聚机理，以上专利加声波的目的是为了促进颗粒之间的相互碰撞，提高颗粒的团聚概率。因此，寻找一种经济可行促进颗粒之间相互碰撞技术十分重要。

磁团聚能耗较高，不仅对细颗粒物有特殊要求，而且从能源品级上也不够经济合理。电团聚对细颗粒的介电特性有特殊的要求，同时使用电团聚之后，后续除尘装置一般也只能采用电除尘器，这限制了电团聚的应用。化学团聚和蒸汽相变团聚是比较有效的团聚技术，但是该技术耗液量较大，液体回收以及处理问题尚需进一步研究。

技术实现要素：
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本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种特别适用于燃煤锅炉尾气中细颗粒物(pm2.5)脱除的喷雾振动复合式仿生团聚除尘装置。

本发明可以通过以下措施达到：

一种喷雾振动复合式仿生团聚除尘装置，其特征在于设有颗粒团聚机构、驱动机构以及废水收集机构，其中所述废水收集机构设有废水池，废水池的上方设有颗粒团聚机构，所述颗粒团聚机构包括设置在废水池上沿的固定导轨、与固定导轨相配合且能够沿固定导轨做直线往复运动的滑块、固定在滑块下方且延伸至废水池液面上方的柔性纤维，其中固定导轨和滑块与废水池形成密封的腔室，待处理气体经引风机引入腔室内；

所述驱动机构与颗粒团聚机构中的滑块相连接，用于驱动滑块沿固定导轨运动；

所述柔性纤维成束的固定在滑块下，设置若干束柔性纤维束，沿直线排列，相邻的柔性纤维束间隔5cm，柔性纤维束中的柔性纤维靠近滑块的一端最粗，然后沿长度方向逐渐变细，在废水池端最细，截面直径范围为1～0.1mm。

本发明为了防止气体从滑块与固定导轨之间的接触缝隙溢出，采用液体密封槽进行密封，其中固定导轨的下方与废水池的上沿相接，固定导轨上开设与废水池相连通的条形通道槽，条形通道槽的两侧分别设有液体密封槽，液体密封槽内填充密封液，滑块上设有与两道液体密封槽相配合的凸台，凸台嵌入液体密封槽中；为了提高滑块的滑动流畅度，滑块底部设有滑轮。

本发明所述颗粒团聚机构还设有雾化喷头阵列，雾化喷头阵列中的雾化喷头呈直线分布，相邻的雾化喷头间距范围10～15cm，雾化喷头设置在废水池上沿内侧或设置在固定导轨上条形通道槽的侧壁边缘。

本发明所述驱动机构设有电动机、曲柄、连杆，其中电动机经曲柄驱动连杆带动滑块运动；所述驱动机构还可以采用压电陶瓷作为激振器驱动滑块产生高频率、小振幅的摆动。

本发明所述雾化喷头阵列还接有药液箱，药液箱内存储水或有机溶剂或杀菌剂。

本发明的团聚除尘装置其工作原理与人体呼吸道对细颗粒物的处理方式类似，所述柔性纤维类比于人体呼吸道的纤毛，所述喷雾装置类比于人体呼吸道的腺体，所述喷入的雾滴类比于人体呼吸道上的黏液，所述传统除尘设备类比于人体的肺泡。本发明的团聚除尘装置同时具备颗粒物、尤其是细颗粒物(pm2.5)的团聚和脱除功能，在实际应用时可置于传统除尘器之前，与传统除尘器配合使用，以实现高效脱除细颗粒物的目的；

本发明所述喷雾装置为一种雾化喷嘴，可以雾化水，有机溶剂等液体，液体通过之后会分散为大量细小的液体颗粒。所述柔性纤维可拆卸地安装在滑块上，并能够随滑块运动而摆动，所述驱动系统包括相互连接地电动机，曲柄，连杆，滑块。电动机，曲柄，连杆组成的曲柄连杆机构与滑块铰链连接，滑块安装在固定的轨道上。当含有大量细颗粒物(pm2.5)的气体通过该装置中柔性纤维所区域(工作区域)时，伴随着柔性纤维的摆动，喷雾装置喷出大量雾滴，大气中的固体颗粒物会和雾滴、柔性纤维之间发生强烈的相对运动，促进颗粒之间相互碰撞，提高团聚效率。一部分颗粒会黏附在柔性纤维上，在液膜和摆动的作用下流入废水池中；另一部分颗粒由于粒径较大会在重力作用下自动沉降再废水池中；还有一部分颗粒没有沉降，并且也没有吸附在柔性纤维上，这部分颗粒由于团聚的作用，通过工作区域后粒径已经变大，可以利用传统除尘设备脱除。

附图说明

图1为本发明整体示意图

图2为本发明滑块与固定轨道连接示意图

附图标记：电动机1、曲柄2、连杆3、滑块4、喷雾装置5、柔性纤维6、废水池7、液体密封槽8、固定导轨9、滑轮10。

具体实施方案

下面结合具体实施方案对本发明内容进一步详细描述，但是该描述并不构成对本发明保护范围的任何限制。

图1公开了本发明的整体示意图，本发明包括喷雾装置，柔性纤维，驱动系统。驱动系统由电动机，曲柄，连杆，滑块组成。

图2公开了本发明的滑块与固定轨道连接示意图，同时公开了本发明部分部件的相对位置关系。

如图1所示，当电动机1开始工作，通过曲柄2、连杆3将圆周运动转入为滑块4的往复运动，安装在滑块4上的柔性纤维6开始摆动，同时喷雾装置5开始工作，向柔性纤维6所在的区域喷雾大量的雾滴。通过引风机将空气从右端引入柔性纤维6所在的区域时，空气中的细颗粒物(pm2.5)会和雾滴、柔性纤维6发生强烈的相对运动，空气中的细颗粒物会发生碰撞、团聚，造成空气中细颗粒物流出柔性纤维6所在的区域时粒径变大，传统除尘器更易脱除。同时，一部分颗粒会黏附在柔性纤维6上，在液膜和摆动的作用下流入废水池中；另一部分颗粒由于粒径较大会在重力作用下自动沉降再废水池7中。

如图2所示，滑块4安装在固定导轨9上，为了防止气体从滑块4与固定导轨9之间的接触缝隙溢出，采用液体密封槽8进行密封。喷雾装置5安装在固定导轨上，废液池7用于收集废液。

另一种方案是：如果需要处理高温含尘气体，可选用耐高温材料制作柔性纤维6。此时由于含尘气体温度高，喷雾会迅速蒸发，不再适合喷入雾滴，因此，此时可省去喷雾装置，本发明的装置仅保留团聚功能，除尘功能由常规除尘器独立承担。

另一种方案是：如果受到安装环境的限制，不能使用电动机驱动系统。可以采用压电陶瓷作为激振器驱动滑块4，压电陶瓷接电后会产生高频振动，驱动滑块4带动柔细纤维6进行高频率、小振幅的摆动。

另一种方案是：如果该团聚除尘应用于类似手术室等特殊洁净的场所，在控制细颗粒同时还需控制细菌等有害物质，此时可向喷液中加入溶菌酶，保证喷雾装置5喷出的雾滴能够对细菌等有害物质进行控制。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。