云式除塵系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種除塵系統(tǒng)，具體涉及一種利用云原理對粉塵捕集尤其是對細顆粒 物（PM2. 5)捕集的云式除塵系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 大氣污染是影響我國環(huán)境的重要因素之一，其中粉塵污染是大氣污染的重要部 分。研宄表明，粉塵中的細顆粒物（PM2. 5)易于富集空氣中的重金屬、酸性氧化物、有機污 染物、細菌和病毒等，其對人體健康的危害遠高于粗顆粒物。因此，控制粉塵污染，尤其是控 制細顆粒物的排放具有重要意義。（張大年，城市大氣可吸入顆粒物的研宄，[J]上海環(huán)境科 學(xué)，1999,18 (4) :154-157) 目前工業(yè)上常用的除塵系統(tǒng)有旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器、袋式除塵器、濕式除塵器等。 其中濕式除塵器以其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資低、除塵效率高、以及在其水中加入堿性物質(zhì)后有 吸收煙氣中二氧化硫的能力等特點，在大中城市燃煤鍋爐系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。（張殿 印，王純.除塵手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2004.) 濕式除塵器是使含塵氣體與液體(一般為水）充分接觸，利用慣性碰撞、攔截和擴散等 作用將顆粒物從含塵氣體中分離出來。工程上將濕式除塵器分為低能和高能兩類。低能濕 式除塵器的壓力損失為0. 2-1. 5kPa，但是其對10 ym以下的顆粒凈化效率很低；高能濕式 除塵器的凈化效率可達99%，但其壓力損失為2.5-9. OkPa。（蔣展鵬，楊宏偉.環(huán)境工程學(xué) [M].高等教育出版社，2013.) 然而，目前所使用的濕式除塵器在實際運行中逐漸暴露出一些具有普遍性的問題：① 排出的煙氣帶水嚴重，這不僅會造成引風(fēng)機葉輪粘灰，產(chǎn)生異常振動，而且會嚴重腐蝕風(fēng)機 葉片和尾部煙道；②排出的煙氣溫度下降幅度過大，這會使得煙囪排出煙氣的抬升高度降 低，進而影響到煙氣中污染物在大氣中的稀釋擴散，會造成煙囪附近區(qū)域的局部空氣污染。 (董艽，李軍等.濕式除塵器在運行中存在問題分析，[J]電站系統(tǒng)工程，2006,22(6):29-30) 傳統(tǒng)濕式除塵法主要依靠機械噴霧的方法將水分散成細小的液滴，通過液滴的慣性碰 撞和擴散沉降進行捕塵。一般噴霧對細顆粒物粉塵（PM2. 5)的收集效果不佳，主要是因為 水霧的粒徑太大(粒徑200~600 ym)。（陳卓楷，陳凡植，等.超聲霧化水霧在除塵試驗中 的應(yīng)用[刀.廣東化工，2006,33 (10):74-77) 經(jīng)檢索，中國專利申請200810091426. 7公開了一種高效濕式除塵器，不僅提高了對 PM2. 5的收集效率，也有效解決了設(shè)備腐蝕的問題，但依然沒有解決傳統(tǒng)濕式除塵器耗水量 大、能耗尚、排污易堵塞、維護費用尚等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種云式除塵系統(tǒng)，在高含粉塵量的工況下對細顆粒物有很好的分離 效果。
[0004] 為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種云式除塵系統(tǒng)，該除塵系統(tǒng)包括產(chǎn)生相對濕度過飽和水霧的裝置，該裝置生成的 過飽和水蒸汽在擾動的流場中與細顆粒物充分混合，且飽和水蒸汽以細顆粒物為凝結(jié)核液 化并附著在細顆粒物表面，使細顆粒物粒徑不斷增大，以改善細顆粒物的親水性能，并且 增大細顆粒物的體積與重量，進而對細顆粒物的捕集起到促進作用；與此同時，過飽和水霧 中的液滴與細顆粒物相互碰撞，發(fā)生合并、團聚微物理過程，以進一步促進對細顆粒物的捕 集；而且該過程中釋放大量的負離子與細顆粒物產(chǎn)生靜電式反應(yīng)，有利于細顆粒物的沉降。
[0005] 該系統(tǒng)最前端為進料口，該進料口依次與云霧發(fā)生器或霧化箱、顆粒生長區(qū)或膨 脹節(jié)、云式收集區(qū)或云式除塵裝置、引風(fēng)機、出口濃度測定區(qū)密封連通；顆粒生長區(qū)或膨脹 節(jié)底部連通排污槽；云式收集區(qū)或云式除塵裝置底部連通排灰裝置且顆粒生長區(qū)或膨脹節(jié) 的出口切向連通云式收集區(qū)或云式除塵裝置。
[0006] 所述云霧發(fā)生器或霧化箱是超聲波霧化裝置或高壓噴頭霧化裝置或噴頭霧化裝 置。
[0007] 所述排灰裝置出口端采用水密封。
[0008] 所述顆粒生長區(qū)或膨脹節(jié)豎立或橫臥放置。
[0009] 所述云霧發(fā)生器或霧化箱和顆粒生長區(qū)或膨脹節(jié)集成為一體。
[0010] 含塵氣流在所述顆粒生長區(qū)或膨脹節(jié)停留2S以上。
[0011] 所述云式收集區(qū)或云式除塵裝置主要由同軸設(shè)置、相互之間具有空腔、相互之間 密封隔離的中心筒體、中間筒體、外筒體組成，該三筒體的下部均為錐體結(jié)構(gòu)而中間筒體和 外筒體的錐體末端為內(nèi)、外底流口，該內(nèi)、外底流口通過法蘭和排灰裝置連接；顆粒生長區(qū) 或膨脹節(jié)的出口和所述中間筒體與外筒體之間空腔上端的切向進口貫通；若干個小型旋風(fēng) 分離器以三筒體的中心為軸均勻固定在中間筒體的內(nèi)壁上；中間筒體和其下部錐體的結(jié)合 處固接有底板，該底板的外緣和中間筒體的內(nèi)壁間留有進氣環(huán)孔；所述若干個小型旋風(fēng)分 離器的底部出料口固定在底板上并和中間筒體下部的錐體貫通；所述若干個小型旋風(fēng)分離 器的上端開有進氣口，該進氣口和中間筒體的內(nèi)腔貫通；該若干個小型旋風(fēng)分離器上端的 出口通過彎管和中心筒體貫通；所述彎管被置于外筒體頂部的頂蓋密封，該頂蓋上開有出
[0012] 所述彎管出口的截面和水平面的角度為90°至180°。
[0013] 本發(fā)明采用"云"物理學(xué)、碰撞團聚原理，提供一種除塵效率高、低成本、占地面積 少等特點的細顆粒物收集裝置。本發(fā)明主要適用于細顆粒物PM2. 5的收集，可用于工業(yè)生 產(chǎn)中粉塵的捕集、室內(nèi)外空氣凈化等，起到抑塵除塵的作用，減少細顆粒物對人體健康的危 害。
[0014] 本發(fā)明中粉塵進入收集區(qū)前團聚長大，大幅降低流體曳力，然后由除塵器脫除。既 兼顧旋風(fēng)除塵結(jié)構(gòu)簡單、投資省、占地規(guī)模小、能耗低、操作簡便、維護方便、總分離效率高、 性能穩(wěn)定的優(yōu)點，又具有高效捕集細顆粒物的特點。實驗表明，本發(fā)明對粉塵的去除率可達 99. 6%-99. 9%，對細顆粒物（PM2. 5)捕集也將達到95%。用不同除塵技術(shù)如本發(fā)明、靜電除塵 器、袋式除塵器、旋風(fēng)分離器收集不同粒徑細小顆粒粉塵，收集后利用激光粒度儀分析不同 粒徑粉塵的分級效率，如圖4所示。可以看出，本發(fā)明對PM2. 5的收集效率均高于其他幾種 除塵器。
[0015] 與傳統(tǒng)濕式除塵法相比，傳統(tǒng)濕式除塵法是以液滴作為捕塵體，例如采用機械噴 頭的方法將洗滌液分散成細小的液滴，主要依靠液滴的慣性碰撞、攔截捕獲和擴散沉降的 形式進行捕塵。因其水滴的粒徑過大，對于細顆粒物而言捕集效果不佳，而"云"技術(shù)產(chǎn)生 的液滴粒徑小(一般小于5 y m)，比表面積大，蒸發(fā)率高，可以使含塵區(qū)水汽迅速蒸發(fā)，形成 過飽和環(huán)境，再以粉塵顆粒為凝結(jié)核液化，使粉塵顆粒粒徑不斷增大，提高效率。不僅如此， "云"技術(shù)，使用的水量極少，不存在濕式除塵技術(shù)中副產(chǎn)物難以收集和二次污染的問題。 [0016]以下從本發(fā)明結(jié)構(gòu)出發(fā)分析其如何達到所述效果。
[0017] 1.在外筒體和旋風(fēng)分離器中實現(xiàn)了兩級分離，外筒體與旋風(fēng)分離器相互隔離密 封，使兩級分離之間相互不干擾，分別對不同粒徑的細顆粒物進行去除，除塵效率大大提 尚； 2.解決了小型旋風(fēng)分離器并聯(lián)過程中氣量分布不均勻的難題。氣流經(jīng)過切向進口，在 外筒體中產(chǎn)生旋流，最后均勻進入若干小型旋風(fēng)分離器，在小型旋風(fēng)分離器內(nèi)高效進行細 顆粒物收集。
[0018]3.由克勞修斯-克拉佩龍方程
得知，水的飽和蒸汽壓隨著溫度 的升高而增大，在溫度為10°c時，水的飽和蒸汽壓為1200Pa左右。對旋風(fēng)分離器而言，靠近 外壁是高壓區(qū)，中心是負壓區(qū)。旋風(fēng)分離器的外壁的