基于协同效应的细颗粒物脱除装置及方法

本发明涉及除尘净化领域，尤其是一种基于协同效应的细颗粒物脱除装置及方法。

背景技术：

1、可吸入颗粒物(pm10)尤其是细颗粒物(pm2.5)不仅造成能见度下降等环境问题，更会危害人体健康，引起呼吸道疾病。当前细颗粒物主要来源为燃煤电厂、钢铁行业以及化工行业，传统细颗粒去除方法如布袋除尘、电除尘，对大粒径颗粒物去除效果显著，但对pm2.5的去除效率较低，仅有85％左右，因此造成部分细颗粒物的逃逸。目前声波团聚技术对控制细颗粒物排放具有良好效果，但单场作用存在能耗过大、团聚效果有限、湍流度低等问题，多场协同是一种有效的解决方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种基于协同效应的细颗粒物脱除装置及方法，目的是提高细颗粒物的脱除效率。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于协同效应的细颗粒物脱除装置，包括依次连接的喷雾室、团聚室和除雾室，所述喷雾室内设有雾化喷嘴，所述团聚室沿水平方向布置，团聚室内设有沿水平方向布置、可进行电晕放电的放电电极，团聚室顶部设有高强声源，使颗粒物所受声场力及电场力的方向均垂直于烟气流向；

4、所述喷雾室用于使流入的烟气与水雾混合，所述团聚室用于使与水雾混合的烟气中的颗粒物荷电并在电场力和声场力联合作用下发生团聚，形成粒径增大的内部包裹有颗粒物的小液滴，所述除雾室用于除去所述小液滴及水滴，净化后的烟气由除雾室末端的烟气出口被排出。

5、进一步作技术方案为：

6、所述除雾室内设有用于除去所述小液滴及水滴的管式除雾器，所述管式除雾器呈阵列式紧密排布有多根，单个除雾器的长度方向与烟气流向一致。

7、所述除雾室底部设有内设有回收装置，所述回收装置用于回收所述小液滴及水滴，所述烟气出口与引风机连接。

8、所述高强声源通过功率放大器与信号发生器连接，能发出600～4000hz，声压级为135～145db的声波。

9、所述放电电极与正直流电源相连，正直流电源的电压为10kv。

10、所述雾化喷嘴通过高压泵与水箱连接，所述高压泵的压力为1.5～2.0mpa，流量为16l/h。

11、所述放电电极为不锈钢直线电极。

12、一种基于协同效应的细颗粒物脱除方法，基于所述的装置，包括：

13、启动雾化喷嘴，向喷雾室喷入高压水雾；控制高强声源向团聚室内发生频率为600～4000hz，声压级135～145db的声波，启动放电电极，使其在正直流电源的控制下在团聚室内形成均匀电场；开启除雾器；

14、启动烟气出口的引风机，调节喷雾室前端烟气入口处的烟气流量，使烟气流入喷雾室与水雾混合，再流入团聚室，使与烟气中的颗粒物荷电并在电场力和声场力联合作用下发生团聚，形成粒径增大的包括有颗粒物的小液滴及水滴，一部分所述小液滴及水滴在重力、电场力、声波驱动力协同作用下运动至团聚室的内壁被收集，另一部分流入除雾室被进一步去除，净化后的烟气由除雾室末端的烟气出口被排出。

15、进一步技术方案为：

16、调节喷雾室前端烟气入口处的烟气流量，以控制烟气在团聚室内的停留时间保持在4～6s。

17、本发明的有益效果如下：

18、1)本申请基于喷雾、声波和电场的协同效应，显著提高了细颗粒物的脱除效率：利用电场力和声场力协同作用扩大颗粒物间相对运动幅度，一方面增大碰撞机率，另一方面增大颗粒物荷电量，二者皆可提高颗粒物团聚脱除效率。同时，喷雾的加入一方面可以提高团聚效率，另一方面可增强电晕放电现象，增大放电电流，提高脱除效率。再结合管式除雾器，可以高效脱除细颗粒物和水汽，控制颗粒物排放浓度在15mg/m3以下，满足国家排放标准。

19、2)本申请团聚室采用水平布置方案，且高强声源安装在团聚室顶部，放电电极水平布置在团聚室中央，颗粒物所受电场力与声场力均垂直于烟气流向，导致颗粒物在向四周腔壁运动方向上的受力涵盖重力、电场力、声波驱动力、分子间作用力、液桥力等，可增大团聚室湍流度、增强碰撞效果，团聚效率优于单场作用下的团聚效率。同时可将腔壁作为集尘板，吸附部分颗粒物。

20、3)本申请根据烟气流量的变化调节水泵的压力，从而控制喷雾量和喷雾粒径，且喷雾可增强电晕放电现象，声波、电场、喷雾三者协同作用，相辅相成。

21、4)本申请所采用的三行三列布置的管式除雾器对团聚后的颗粒物以及水汽均有良好的脱除效果，且设有回收装置，可有效解决烟气拖尾问题，并实现资源二次回收利用。

22、5)本发明中采用的设备和材料均满足环保要求，不会造成二次污染，且材质为耐腐蚀材料，可适应腐蚀性烟气，适用的温度、湿度广。

23、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种基于协同效应的细颗粒物脱除装置，其特征在于，包括依次连接的喷雾室(2)、团聚室(3)和除雾室(4)，所述喷雾室(2)内设有雾化喷嘴(10)，所述团聚室(3)沿水平方向布置，团聚室(3)内设有沿水平方向布置、可进行电晕放电的放电电极(14)，团聚室(3)顶部设有高强声源(11)，使颗粒物所受声场力及电场力的方向均垂直于烟气流向；

2.根据权利要求1所述的基于协同效应的细颗粒物脱除装置，其特征在于，所述除雾室(4)内设有用于除去所述小液滴及水滴的管式除雾器(16)，所述管式除雾器(16)呈阵列式紧密排布有多根，单个除雾器(16)的长度方向与烟气流向一致。

3.根据权利要求2所述的基于协同效应的细颗粒物脱除装置，其特征在于，所述除雾室(4)底部设有内设有回收装置(5)，所述回收装置(5)用于回收所述小液滴及水滴，所述烟气出口(6)与引风机(7)连接。

4.根据权利要求1所述的基于协同效应的细颗粒物脱除装置，其特征在于，所述高强声源(11)通过功率放大器(12)与信号发生器(13)连接，能发出600～4000hz，声压级为135～145db的声波。

5.根据权利要求1所述的基于协同效应的细颗粒物脱除装置，其特征在于，所述放电电极(14)与正直流电源(15)相连，正直流电源(15)的电压为10kv。

6.根据权利要求1所述的基于协同效应的细颗粒物脱除装置，其特征在于，所述雾化喷嘴(10)通过高压泵(9)与水箱(8)连接，所述高压泵(9)的压力为1.5～2.0mpa，流量为16l/h。

7.根据权利要求1所述的基于协同效应的细颗粒物脱除装置，其特征在于，所述放电电极(14)为不锈钢直线电极。

8.一种基于协同效应的细颗粒物脱除方法，基于如权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的基于协同效应的细颗粒物脱除方法，其特征在于，调节喷雾室(2)前端烟气入口(1)处的烟气流量，以控制烟气在团聚室(3)内的停留时间保持在4～6s。

技术总结
本发明涉及一种基于协同效应的细颗粒物脱除装置及方法，装置包括依次连接的喷雾室、团聚室和除雾室，喷雾室内设有雾化喷嘴，团聚室沿水平方向布置，团聚室内设有沿水平方向布置、可进行电晕放电的放电电极，团聚室顶部设有高强声源，使颗粒物所受声场力及电场力的方向均垂直于烟气流向；喷雾室用于使流入的烟气与水雾混合，团聚室用于使与水雾混合的烟气中的颗粒物荷电并在电场力和声场力联合作用下发生团聚，形成粒径增大的内部包裹有颗粒物的小液滴，除雾室用于除去小液滴及水滴，净化后的烟气由除雾室末端的烟气出口被排出。本发明利用喷雾、声波和电场的协同作用增大了颗粒物的碰撞机率和荷电量，提高了细颗粒物的团聚效果和脱除效率。

技术研发人员：黄亚继,魏泽坤,邹怡然,王圣,刘宇清,张荣初,朱志成,高嘉炜,张煜尧
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13