CN201316679Y - 微细颗粒物热泳式旋风分离器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了属于环境保护除尘设备领域的一种微细颗粒物热泳式旋风分离器。由环夹层内壁围成热泳式旋风分离腔，环夹层内壁下端连接排尘锥套和集尘灰斗；环夹层的外壁连接采用水冷或气冷的冷却装置，以产生较低壁面温度；加热器通过进气阀门和环夹层的内壁接通，作为产生较高气流温度的辅助加热装置；在环夹层内壁的上端壁上固定净气出口短管。本实用新型在热泳原理和离心旋转效应等两种效用的综合作用基础上脱除可吸入颗粒物，使各种粒径的微细颗粒达到较高的总沉积效率。本细微颗粒物热泳式旋风分离器可多级串联，在气流速度为5～25m/s时，总脱除效率达到95％。且造价和运行费用低廉，实施方便，控制简单。
Description
技术领域
本实用新型属于环境保护除尘设备领域。具体说，是利用在温度差作用下的热泳效应和离心旋转效应，使微细颗粒物沉积于冷壁面，实现脱除较宽粒径范围内的一种微细颗粒物热泳式旋风分离器。
背景技术
广泛应用的普通旋风分离器对气流中所含的可吸入颗粒物(PM10)脱除效率极低。气流中的微细颗粒物会在较高气流温度与较冷壁面温度差的作用下，向温度较低方向移动，并沉积在冷壁面上，此称之为热泳效应。热泳现象是国际上研究的热门课题，从目前国外的实验和理论研究结果来看，在湍流中单纯由热泳效应造成的热泳沉积效率只有10％～20％。热泳沉积效率较低，是由于热泳力是短程力，只在边界层附近才发挥作用。而且研究表明，当管道长度在2m以上时，热泳沉积效率就停止增长。所以，利用热泳效应制成的除尘器还较少见到报导。较典型的研究是：2002年韩国的Byung Uk Lee和Sang Soo Kim在文献“New type ofimpactor with a cooled impaction plate for capturing PM2.5 and otheraerosol s.Journal of Aerosol Science.(34)957-967.2003))”中，对一种装有冷板的新型俘获冲击器开展了实验研究。他们同时利用了粒子对冷的铜压板的惯性碰撞和热泳沉积的作用，并在铜压板上涂以黄油以粘结颗粒物，才使总沉积效率达到50％以上，但该方法十分复杂，难以应用于工程实际。所以，要解决可吸入颗粒物脱除问题，必须设计新的除尘器。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术中，普通旋风分离器对气流中所含的可吸入颗粒物(PM10)脱除效率极低的不足提出利用热泳原理与离心旋转效应来实现脱除微细颗粒物的一种微细颗粒物热泳式旋风分离器，其特征在于，所述微细颗粒物热泳式旋风分离器的环夹层6的内环壁围成热泳式旋风分离腔7，环夹层6的内环壁下端连接锥套8，锥套8的细锥口伸入集尘灰斗9内；在旋风分离器腔7的上端固定净气出口管3；进气阀门2通过进气管和分离腔7接通，加热器1接在进气阀门2的进气端，冷却剂泵11通过管道和进入阀门10连接、进入阀门10再和环夹层6的下部连通，冷却剂排出管从环夹层6的外环壁上部接出，并串连排出阀门4和冷却器5。
所述旋风分离器上端面安装两个分别带有第一支路阀门12、第二支路阀门13的短管。
本实用新型与现有技术相比，具有以下突出优点及效果：是利用热泳原理和离心旋转效应脱除可吸入颗粒物。在离心旋转效应的基础上，再利用热泳效应作用，两种效用的综合使各种粒径的微细颗粒达到较高的总沉积效率。利用本微细颗粒物热泳式旋风分离器多级串联，在气流速度为5～25m/s时，总脱除效率高达到90％以上。且造价和运行费用低廉，实施方便，控制简单；设备常期稳定运行，，性能可靠。并且可以在各种环境条件下有效地使用，对治理微细颗粒物环境污染有明显效果。可很容易地进行市场化推广应用。
附图说明
图1是微细颗粒物热泳式旋风分离器结构示意图。
图2为微细颗粒物热泳式旋风分离器的俯视图。
具体实施方式
本实用新型提供的一种微细颗粒物热泳式旋风分离器。下面结合附图对本实用新型的具体结构、工作过程和最佳实施方式作进一步说明。
图1是微细颗粒物热泳式旋风分离器结构示意图。图2为旋风分离器俯视图。本实用新型是一种带有环夹层的通以冷却剂(冷却水或冷气)的旋风式组合除尘系统。图中环夹层6的内环壁为热交换壁，热交换壁围成热泳式旋风分离腔7，环夹层6的内环壁下端连接锥套8，锥套8的细锥口伸入集尘灰斗9内；在旋风分离腔7的上端固定净气出口管3，进气阀门2通过进气管和环夹层6的内环壁接通，加热器1接在进气阀门2的进气端，作为产生较高气流温度的辅助加热装置；冷却剂泵11通过进入阀门10、管道和环夹层6下部连通，以产生较低壁面温度；冷却剂排出管从环夹层6的外环壁上部接出，并串连排出阀门4和冷却器5。
上述换热壁围成热泳式旋风分离腔7(工作段)。一般筒体直径在40mm～200mm之间；筒体和锥体总高度为120mm～1500mm，筒体可稍短于锥体高度；排灰口直径10mm～140mm；净气出口管直径为16mm～140mm；入口高度24mm～130mm；入口宽度8mm～60mm。该系统可以安装在任何外部自然空间和符合系统要求的尺寸的室内空间。可制造出水冷和气冷各类型号大小的微细颗粒物热泳式旋风分离器设备。就图1而言，非高温气粒混合物经过辅助加热器1后，从分离器工作段圆周切线方向，进入热泳式旋风分离器分离腔7(工作段)内，200℃左右的高温气粒混合物在分离腔内离心旋转，其中相对较大粒子在离心旋转效应作用下，会分离接近内壁面；另一方面，较小粒子在水冷壁或气冷(可以用液态的氮、二氧化碳或其它制冷气体)壁面温差作用下，按照热泳规律沉积于管壁面上。
考虑到电厂等排出的尘粒中含有粒径范围较宽的各类粒子，考虑到提高细颗粒的总沉积效率，可采用多级别串联。通过多级别串联，在若干个泳式旋风分离器工作段不断产生非充分发展流效应，使总沉积效率不断提高。本实用新型的辅助加热器，主要是提高来流温度。对已经具备有较高温度的含尘气流，如锅炉烟气、窑炉烟气等，则可以省略此环节。辅助加热器可以用一般市场上的电加热器来替代。
本设备的热泳式旋风分离器主体环套夹层两端面由带孔的钢板制成，与分离器下筒体焊接，使两筒体同心并密封形成环形端面，分离器夹层外体焊接通水孔。冷却水可取自各类常温水源，且可反复循环使用。多级别串联的数目要根据温度差和雷诺数确定，一般以10个左右为宜。管路系统的联接要防止水、气泄漏。
在旋风分离器上端面安装两个分别带有第一支路阀门12、第二支路阀门13的短管。(也可考虑4支或多支布置)，在关闭进出两路主阀门，打开第一支路阀门12、第二支路阀门13后，用以通入压缩空气，定期吹扫沉积的细微颗粒物，并在气流末端排尘口处连接布袋或其它容器，以收集细微颗粒物。若系统有热水供给或利用工作时被加热的冷却水，可以将热水从冷却水孔通入，同时利用较冷的压缩空气通过夹层通道，同样利用热泳的作用，将各类颗粒物高效率吹入布袋收集。当然，系统也可以很方便地用诸如水之类的各类溶剂进行清洗。
Claims (2)
1.一种微细颗粒物热泳式旋风分离器，其特征在于，所述微细颗粒物热泳式旋风分离器的环夹层(6)的内环壁围成热泳式旋风分离腔(7)，环夹层(6)的内环壁下端连接锥套(8)，锥套(8)的细锥口伸入集尘灰斗(9)内；在旋风分离器腔(7)的上端固定净气出口管(3)；进气阀门(2)通过进气管和分离腔(7)接通，加热器(1)接在进气阀门(2)的进气端，冷却剂泵(11)通过管道和进入阀门(10)连接、进入阀门(10)再和环夹层(6)的下部连通，冷却剂排出管从环夹层(6)的外环壁上部接出，并串连排出阀门(4)和冷却器(5)。
2.根据权利要求1所述微细颗粒物热泳式旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器上端面安装两个分别带有第一支路阀门(12)、第二支路阀门(13)的短管。
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