CN112843973A - 微尘聚并装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种微尘聚并装置，包括壳体，壳体内设有导流通道、聚并通道和整流稳流通道；聚并通道的内壁设有多个相互间隔设置的扰流钝体叶片，导流通道内设有若干第一导流钝体，整流稳流通道内设有若干无缝钝体。通过在聚并通道内设置扰流钝体叶片，粉尘气流经过扰流钝体叶片时会在扰流钝体叶片的背风面形成回流，在相邻的两个扰流钝体叶片相互间隔以形成缝隙，用于在扰流钝体叶片间产生向前的气流，以产生团聚并防止粉尘堆积；回流和向前气流相互作用，以形成流动复合聚并，粉尘会因此碰撞、吸附并粘结并长大，直至粉尘颗粒流出聚并通道；小颗粒物粒径变大，PM2.5以下的颗粒物则会减少。
Description
技术领域
本发明涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种微尘聚并装置。
背景技术
燃煤烟气颗粒物污染是当前社会普遍关注的重点，燃煤烟气中小颗粒物(空气动力学直径小于2.5μm，简称PM2.5)难以被传统除尘设备脱除且易被人体吸收，易造成严重的大气环境污染，除直接对人体造成伤害外，小颗粒物也是造成大气能见度低的主要空气污染物之一。
在工业生产中，通常采用布袋除尘器进行去除空气中的小颗粒物，单层的布袋不足以有效拦截PM2.5，通过增加布袋层数可以有效地拦截PM2.5，但同时也增加了除尘器烟道的阻力，导致布袋除尘器的工作效率降低且成本相对较高；另外布袋除尘器还需定期清灰，对于多层布袋，清灰操作尤为不方便；在布袋除尘器长久的喷吹作用下，布袋还容易破损，导致布袋除尘器的除尘能力会减弱，致使布袋除尘器无法达到排放标准。因此，在当前追求燃煤烟气超低甚至超净排放的要求下，亟需一种高效低成本的除尘装置。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种微尘聚并装置。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种微尘聚并装置，包括壳体(10)，所述壳体(10)内设有导流通道(30)、聚并通道(40)和整流稳流通道(50)；
所述导流通道(30)的出口与所述聚并通道(40)的入口连接，所述整流稳流通道(50)的入口与所述聚并通道(40)的出口连接；
所述聚并通道(40)的内壁设有多个相互间隔设置的扰流钝体叶片(41)，用于控制所述聚并通道(40)内的粉尘气流，以形成涡流和回流；
所述导流通道(30)内设有若干第一导流钝体(31)，所述第一导流钝体(31)的表面为流线形曲面，用于导匀所述导流通道(30)内的粉尘气流；
所述整流稳流通道(50)内设有若干无缝钝体(51)，所述无缝钝体(51)的顶端与所述整流稳流通道(50)的上内壁存在间隙，底端通过若干垫高块(60)与所述整流稳流通道(50)的下内壁连接，相邻两所述垫高块(60)之间设有用于通入粉尘气流的间隙。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述整流稳流通道(50)内还设有若干第二导流钝体(52)；
所述第二导流钝体(52)的顶端与所述整流稳流通道(50)的上内壁之间存在间隙，所述第二导流钝体(52)的底端与所述整流稳流通道(50)的下内壁连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述第二导流钝体(52)的顶端为流线形曲面。
在以上技术方案的基础上，优选的，相邻两所述垫高块(60)之间预设间隙以第一通气孔(53)，所述第一通气孔(53)的入口朝向所述整流稳流通道(50)的入口，所述第一通气孔(53)的出口朝向所述整流稳流通道(50)的出口。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述导流通道(30)的横截面形状和所述聚并通道(40)的横截面形状均与所述整流稳流通道(50)的横截面形状相同。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述扰流钝体叶片(41)包括底座(412)和与所述底座(412)连接的折弯部(411)，所述底座(412)与所述聚并通道(40)的内壁贴合连接，所述折弯部(411)朝向所述聚并通道(40)的出口倾斜。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述扰流钝体叶片(41)设置在所述聚并通道(40)的上内壁和/或下内壁。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述壳体(10)内设有若干相互平行的隔板(20)，若干所述隔板(20)将所述壳体(10)分隔为多个相互平行气流通道；
所述气流通道包括三个部分，所述三个部分分别为导流通道(30)、聚并通道(40)和整流稳流通道(50)。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述扰流钝体叶片(41)固定连接于所述隔板(20)的表面；
所述扰流钝体叶片(41)设置在所述隔板(20)上的高度为1～5cm；
相邻两所述隔板(20)之间的间距为所述扰流钝体叶片(41)高度的2.5～9倍。
本本发明的微尘聚并装置相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过在聚并通道内设置扰流钝体叶片，粉尘气流经过扰流钝体叶片时会在扰流钝体叶片的背风面形成回流，相邻的两个扰流钝体叶片间隔设置以形成缝隙，用于在扰流钝体叶片间产生向前的气流，以产生团聚并防止粉尘堆积；回流和向前气流相互作用，以形成流动复合聚并，粉尘颗粒物会因此碰撞、吸附、粘结、长大。当颗粒物达到一定粒径时，由于多种力的作用和扰动，长大后的颗粒物会继续向前流动；由于经过扰流钝体叶片后的流场会旋转，故不同的气流均会在不同的扰流钝体叶片的背风面产生团聚，直至流出聚并通道；小颗粒物会因此变大，PM2.5以下的颗粒物则会减少，以保证除尘设备能够进行高效的除尘作业。同时，本发明的微尘聚并装置不需要多次更换，可长期有效运行，成本相对较低。另一方面，在聚并通道的出口处连接整流稳流通道，可破碎高速漩涡并减弱回流强度，防止粉尘因涡流团聚而附着于整流稳流通道的内壁，且能够使粉尘气流更为均匀稳定地排至除尘设备内。
(2)在无缝钝体和整流稳流通道的出口之间设置第二导流钝体，第二导流钝体的顶端为流线形曲面，可起到类似文丘里管的作用，从而使流出的粉尘气流无回流现象，使粉尘气流恢复为标准的管内流动状态。
(3)导流通道的横截面形状和聚并通道的横截面形状均与整流稳流通道的横截面形状相同，以便于导直粉尘气流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的微尘聚并装置的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的第一导流钝体的结构示意图；
图4位本发明的无缝钝体和第二导流钝体的结构示意图；
图5为气流和颗粒在扰流钝体叶片作用下的空气动力学运动示意图
图6为传统的微尘聚并装置粉尘排放的粒径分析图；
图7为本发明的微尘聚并装置粉尘排放的粒径分析图。
附图标记说明：
10-壳体；20-隔板；
30-导流通道；31-第一导流钝体；
40-聚并通道；41-扰流钝体叶片；411-折弯部；412-底座；
50-整流稳流通道；51-无缝钝体；52-第二导流钝体；53-第一通气孔；
60-垫高块；70-大颗粒物；80-小颗粒物。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应的随之改变。
在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
本发明的实施例提供了一种微尘聚并装置，微尘聚并装置的粉尘排放口可连接除尘设备的粉尘接收口，可有效解决现有除尘设备对PM2.5及以下的小颗粒物脱除效率低或者无法脱除的技术问题，是一种在现有除尘***不做改变而通过加装“聚并装置”使粉尘颗粒“长大后”提高除尘效率的预处理装置。
本发明的实施例提供了一种微尘聚并装置，如图1和图2所示，包括壳体10和多个隔板20。
壳体10，如图1和图2所示，壳体10可设置为长方体结构，长方体结构的壳体10左右两端敞口，左端敞口为气流出口，右端敞口为气流入口，粉尘气流可从气流入口通入并从气流出口排出。壳体10可分为导流段、聚并段和稳流段，导流段用于将粉尘气流平稳导向聚并段内；聚并段用于团聚粉尘气流中的颗粒物；稳流段用减弱涡流或回流的强度，使得粉尘气流平稳均匀排至除尘设备内。
隔板20，可采用木板、钢板或其他材料板。如图1所示，多个隔板20相互平行地设置在壳体10内，隔板20之间相互间隔并将壳体10的内腔分隔为多个相互平行的气流通道，每个气流通道都分为三段，该三段即为导流段、聚并段和整流稳流段，气流通道处在导流段的部分为导流通道30，处在聚并段的部分为聚并通道40，处在整流稳流段的部分为整流稳流通道50。
聚并通道40，如图1和图2所示，聚并通道40的入口连接导流通道30的出口，聚并通道40的出口连接整流稳流通道50的入口。聚并通道40内设有扰流钝体叶片41，扰流钝体叶片41用于控制聚并通道40内的粉尘气流，以形成涡流和回流。
扰流钝体叶片41之间相互间隔设置，扰流钝体叶片41的底部可设置叶片底座，以支撑扰流钝体叶片41。可将扰流钝体叶片41m*n矩阵式间隔排列并固定连接于聚并通道40的内壁，m≥2，n≥2。粉尘气流经过扰流钝体叶片41时，可在扰流钝体叶片41的背风面形成回流，并且在相邻两扰流钝体叶片41的缝隙之间形成向前的气流，向前的气流方向大致与粉尘气流的移动方向平行。粉尘气流的移动方向大致与聚并通道40的走向平行，m排列方向与粉尘气流的移动方向平行，n排列方向与粉尘气流的移动方向垂直。矩阵式排列的扰流钝体叶片41可均匀分布在聚并通道40的内壁，以保证粉尘气流均匀经过聚并通道40。
具体的，扰流钝体叶片41可设置在隔板20的上表面或下表面，或者在隔板20的上下表面均设置扰流钝体叶片41，扰流钝体叶片41朝向聚并通道40的出口倾斜。
进一步的，如图5所示，扰流钝体叶片41呈“L”形，扰流钝体叶片41包括底座412和与底座412连接的折弯部411，底座412与聚并通道40的内壁贴合固定连接，折弯部411朝向聚并通道40的出口倾斜。为了便于调整扰流钝体叶片41与隔板20之间的角度，也可以在折弯部411的底端设置阻尼转轴机构，阻尼转轴结构用于连接底座412，扰流钝体叶片41可通过该阻尼转轴结构调整与底座412之间的倾斜角度。
导流通道30，如图1和图2所示，导流通道30的入口可接收粉尘气流，导流通道30的出口与聚并通道40的入口连接，导流通道30导出的粉尘气流进入聚并通道40内，导流通道30内设有若干第一导流钝体31。
第一导流钝体31，如图1和图3所示，第一导流钝体31的底端与导流通道30的下内壁连接，顶端与导流通道30的上内壁之间存在间隙。具体的，第一导流钝体31的的底端可连接隔板20，第一导流钝体31的顶端与上方相邻的隔板20之间存在间隙，粉尘气流可经该间隙通出。
第一导流钝体31的顶端为流线形曲面，流线形曲面可最大限度的减小粉尘气流移动时所受的阻力，保证粉尘气流排出时仍具有较高的流速，以提高微尘聚并装置的聚并效率；并且粉尘气流在经过第一导流钝体31的流线形曲面时，可起到类似文丘里管的作用(文丘里效应的原理则是当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动)，以使粉尘气流恢复为标准的管内流动状态。
第一导流钝体31的数量可根据实际情况而定，一般为两个。同时，粉尘气流从第一导流钝体31与隔板20之间的间隙排出，在一定程度也可导匀粉尘气流，使得粉尘气流较为平稳均匀地进入聚并通道40内。
由于聚并通道40内是通过涡流实现颗粒的“长大”，因此在聚并通道40的出口仍具有涡流和回流，此时的涡流和回流不符合除尘设备的特性要求，旋涡会对进入除尘设备的粉尘气流造成干扰，不利于除尘设备对粉尘的吸收。并且，该旋涡会导致聚并装置内已经聚并好的大颗粒物分散成小颗粒物，影响聚并装置的聚并效果。为了减弱涡流和回流的强度，保证粉尘气流更为均匀稳定地排至除尘设备内，整流稳流通道50内设有若干无缝钝体51和若干第二导流钝体52。
整流稳流通道50，如图1和图4所示，整流稳流通道50和聚并通道40一一对应，整流稳流通道50的入口与聚并通道40的出口连接，聚并通道40排出的粉尘气流进入整流稳流通道50内。整流稳流通道50的出口可连接除尘设备的粉尘气流接收口，整流稳流通道50排出的粉尘气流进入除尘设备内。
无缝钝体51，如图1和图4所示，可将无缝钝体51的底端与整流稳流通道50的下内壁连接，无缝钝体51的顶端与整流稳流通道50的上内壁之间存在间隙。具体的，无缝钝体51的可连接在隔板20的上表面，无缝钝体51的长度可设置成与隔板20的宽度相等，并且无缝钝体51的顶端与其相邻的上方隔板20之间存在间隙，粉尘气流可经该间隙排出。无缝钝体51的数量可根据整流稳流通道50的长度确定。通常情况下，无缝钝体51的数量为两个。
为了防止无缝钝体51的背风面出现结垢，如图4所示，可在无缝钝体51的底端设置若干垫高块60，垫高块60用于支撑无缝钝体51，无缝钝体51可通过垫高块60与隔板20表面连接，相邻两垫高块60之间预设间隙以形成第一通气孔53。
粉尘气流通入整流稳流通道50内时，一部分粉尘气流经无缝钝体51与其相邻的上方隔板20之间的间隙通入，一部分粉尘气流经第一通气孔53通入，第一通气孔53通入的粉尘气流可吹走无缝钝体51背风面底部因涡流和回流而结合堆积的粉尘，即可有效防止无缝钝体51的背风面出现结垢现象；同时第一通气孔53通入的粉尘气流会在无缝钝体51的背风面与无缝钝体51上方间隙通入的粉尘气流结合，并以此减弱无缝钝体51背风面的回流强度。
基于同样的考虑，垫高块60的块体上也可以设置通气孔，该通气孔的轴线与第一通气孔53的轴线平行，以防止垫高块60的背风面出现结垢。根据实际情况，第一导流钝体31和第二导流钝体52的底端也可设置垫高块60，两垫块之间预设间隙以形成通气孔，以防止第一导流钝体31和第二导流钝体52的背风面出现结垢。
在聚并通道40的出口处连接整流稳流通道50，不稳定的粉尘气流经过无缝钝体51，可有效破碎涡流和减弱回流的强度；一方面，可防止聚并好的大颗粒物70因不稳定的涡流和回流分散为小颗粒物80，且能够使粉尘气流更为均匀稳定地排至除尘设备内，以保证除尘设备具有较高的除尘效率。同时，无缝钝体51的底端通过间隔设置的垫高块60形成第一通气孔53，可有效防止无缝钝体51的背风面出现结垢。
第二导流钝体52，如图4所示，第二导流钝体52设置在无缝钝体51和整流稳流通道50的出口之间，用于破碎整流稳流通道50内的涡流并减弱回流的强度，以导出均匀稳定的粉尘气流。第二导流钝体52的数量可根据实际情况而定，一般为两个。第二导流钝体52的底端与整流稳流通道50的下内壁连接，第二导流钝体52的顶端与整流稳流通道50的上内壁之间存在间隙。第二导流钝体52的顶端可设置为流线形曲面，以保证粉尘气流经过整流稳流通道50时所受阻力较小。
在无缝钝体51和整流稳流通道50的出口之间设置第二导流钝体52，第二导流钝体52的顶端为流线形曲面，可起到类似文丘里管的作用(文丘里效应的原理则是当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动)，从而使流出的粉尘气流无回流现象，使粉尘气流恢复为标准的管内流动状态。
为了有效导直粉尘气流，保证粉尘气流通畅流动，如图1和图2所示，整流稳流通道50的横截面形状与聚并通道40的横截面形状相同。基于同样的考虑，导流通道30的横截面形状也可设置成与聚并通道40的横截面形状相同。
粉尘气流沿着导流通道30、聚并通道40和整流稳流通道50移动，粉尘气流的移动方向大致与该三个通道的走向平行。如图2所示，扰流钝体叶片41沿平行于粉尘气流和垂直于粉尘气流的方向m*n矩阵式排列并固定连接于隔板20的表面。m排列方向与粉尘气流的移动方向平行，n排列方向与粉尘气流的移动方向垂直。
具体的，扰流钝体叶片41设置在隔板20上的高度为1～5cm；在m方向排列的相邻两扰流钝体叶片41的间距为扰流钝体叶片41长度的3～15倍；在n方向排列的相邻两扰流钝体叶片41的间距为扰流钝体叶片41宽度的1/10～1/2；相邻两隔板20之间的间距为扰流钝体叶片41高度的2.5～9倍。
粉尘气流从导流通道30的入口进入，粉尘气流从第一导流钝体31的流线形曲面与隔板20之间的间隙排出，在一定程度可导匀粉尘气流，使得粉尘气流较为平稳均匀地进入聚并通道40内。
如图5所示，通过在聚并通道40内设置扰流钝体叶片41，粉尘气流经过扰流钝体叶片41时会在扰流钝体叶片41的背风面形成回流或涡流，并且在相邻两扰流钝体叶片41的缝隙之间向前的气流，当流场中存在回流或涡流时，小颗粒物80会随着回流和涡流旋转，而大颗粒物70会因惯性的作用直接穿过回流或涡流。这样，小颗粒物80就会与大颗粒物70发生碰撞，并因此而附着在大颗粒物70上，使得微尘聚并装置得以排出较大颗粒的粉尘以减少PM2.5的排放。
通过在聚并通道40内设置扰流钝体叶片41，粉尘气流经过扰流钝体叶片41时会在扰流钝体叶片41的背风面形成回流，相邻的两个扰流钝体叶片41间隔设置以形成缝隙，用于在扰流钝体叶片41间产生向前的气流，以产生团聚并防止粉尘堆积；回流和向前气流相互作用，以形成流动复合聚并，粉尘颗粒物会因此碰撞、吸附、粘结、长大。当颗粒物达到一定粒径时，由于多种力的作用和扰动，长大后的颗粒物会继续向前流动；由于经过扰流钝体叶片41后的流场会旋转，故不同的气流均有机会在不同的扰流钝体叶片41的背风面产生团聚，直至流出聚并通道；小颗粒物会因此变大，PM2.5以下的颗粒物则会减少，以保证除尘设备能够进行高效的除尘作业。同时，本发明的微尘聚并装置不需要多次更换，可长期有效运行，成本相对较低。
在整流稳流通道50内设置无缝钝体51，聚并通道40排出的不稳定的粉尘气流经过无缝钝体51，可破碎高速漩涡并减弱回流强度，并且，在一定程度上还能防止聚并好的大颗粒物70分散，以保证微尘聚并装置具有较高的聚并效率。同时，无缝钝体51的底端通过间隔设置的垫高块60形成第一通气孔53，可有效防止无缝钝体51的背风面出现结垢。
图6为传统的微尘聚并装置粉尘排放的粒径分析图；图7为本发明的微尘聚并装置粉尘排放的粒径分析图。结合图6和图7，可以明显得出，使用本发明的微尘聚并装置后，可明显减少PM2.5的排放。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种微尘聚并装置，包括壳体(10)，其特征在于，所述壳体(10)内设有导流通道(30)、聚并通道(40)和整流稳流通道(50)；
所述导流通道(30)的出口与所述聚并通道(40)的入口连接，所述整流稳流通道(50)的入口与所述聚并通道(40)的出口连接；
所述聚并通道(40)的内壁设有多个相互间隔设置的扰流钝体叶片(41)，用于控制所述聚并通道(40)内的粉尘气流，以形成涡流和回流；
所述导流通道(30)内设有若干第一导流钝体(31)，所述第一导流钝体(31)的表面为流线形曲面，用于导匀所述导流通道(30)内的粉尘气流；
所述整流稳流通道(50)内设有若干无缝钝体(51)，所述无缝钝体(51)的顶端与所述整流稳流通道(50)的上内壁存在间隙，底端通过若干垫高块(60)与所述整流稳流通道(50)的下内壁连接，相邻两所述垫高块(60)之间设有用于通入粉尘气流的间隙。
2.根据权利要求1所述的微尘聚并装置，其特征在于，所述整流稳流通道(50)内还设有若干第二导流钝体(52)；
所述第二导流钝体(52)的顶端与所述整流稳流通道(50)的上内壁之间存在间隙，所述第二导流钝体(52)的底端与所述整流稳流通道(50)的下内壁连接。
3.根据权利要求2所述的微尘聚并装置，其特征在于，所述第二导流钝体(52)的顶端为流线形曲面。
4.根据权利要求1所述的微尘聚并装置，其特征在于，相邻两所述垫高块(60)之间预设间隙以第一通气孔(53)，所述第一通气孔(53)的入口朝向所述整流稳流通道(50)的入口，所述第一通气孔(53)的出口朝向所述整流稳流通道(50)的出口。
5.根据权利要求1所述的微尘聚并装置，其特征在于，所述导流通道(30)的横截面形状和所述聚并通道(40)的横截面形状均与所述整流稳流通道(50)的横截面形状相同。
6.根据权利要求1所述的微尘聚并装置，其特征在于，所述扰流钝体叶片(41)包括底座(412)和与所述底座(412)连接的折弯部(411)，所述底座(412)与所述聚并通道(40)的内壁贴合连接，所述折弯部(411)朝向所述聚并通道(40)的出口倾斜。
7.根据权利要求1所述的微尘聚并装置，其特征在于，所述扰流钝体叶片(41)设置在所述聚并通道(40)的上内壁和/或下内壁。
8.根据权利要求1所述的微尘聚并装置，其特征在于，所述壳体(10)内设有若干相互平行的隔板(20)，若干所述隔板(20)将所述壳体(10)分隔为多个相互平行气流通道；
所述气流通道包括三个部分，所述三个部分分别为导流通道(30)、聚并通道(40)和整流稳流通道(50)。
9.根据权利要求8所述的微尘聚并装置，其特征在于，所述扰流钝体叶片(41)固定连接于所述隔板(20)的表面；
所述扰流钝体叶片(41)设置在所述隔板(20)上的高度为1～5cm；
相邻两所述隔板(20)之间的间距为所述扰流钝体叶片(41)高度的2.5～9倍。
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