本發(fā)明屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種細(xì)微顆粒物加料裝置，用于研究細(xì)微顆粒物脫除的實驗過程中添加細(xì)微顆粒物，也適用于形成可控低濃度氣固兩相流的場合。

背景技術(shù)：
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人們越來越重視環(huán)境污染問題，我國城市大氣環(huán)境的首要污染物是顆粒物，尤其是細(xì)微顆粒物，因其比表面積大，所以其表面上通常會聚集各種痕量元素及無機(jī)污染物，如：Se、Mn、Cr、Sb、As、Be、Cu、Zn、Pb、Cd等。細(xì)微顆粒物能夠在大氣中停留很長時間，幾小時、幾天甚至是幾年，且漂浮范圍很廣，因此，對人體健康會造成很大危害，尤其是PM2.5，因粒徑小，可進(jìn)入呼吸道深處，能夠引起呼吸系統(tǒng)疾病甚至引發(fā)肺癌，造成較高的發(fā)病率和死亡率，嚴(yán)重影響人類健康。另外，還會導(dǎo)致臭氧層被破壞、大氣能見度降低、形成霧霾天氣、誘發(fā)全球氣候變化等。我國的細(xì)微顆粒物主要來源于煙塵，而90％的煙塵來自燃煤，因此，為減少環(huán)境污染并達(dá)到超凈排放的目的，通過實驗進(jìn)行細(xì)微顆粒物高效脫除研究是不可缺少的重要環(huán)節(jié)，而模擬低濃度煙氣中細(xì)微顆粒物的均勻分布狀態(tài)是脫除研究的第一步。

目前，研究細(xì)微顆粒物的實驗過程中或添加粉體的生產(chǎn)工藝中，傳統(tǒng)細(xì)微顆粒物的添加方法為：機(jī)械添加法、重力添加法和氣溶膠法，機(jī)械添加法，例如，華中科技大學(xué)煤燃燒實驗室中的電磁振動加料裝置，通過電磁振動把物料由上而下加入到實驗系統(tǒng)中，添加的顆粒物濃度大于300mg/m³；另一種機(jī)械添加法是通過電機(jī)提供動力，使得料斗中的顆粒隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動進(jìn)入實驗裝置中，氣相中的顆粒物濃度隨著轉(zhuǎn)速不同而不同，這兩種機(jī)械添加法都需要額外引入動力源，氣相中顆粒物濃度往往較高，難以控制為低濃度；重力添加法是利用重力，使物料由上而下進(jìn)入實驗裝置中，由氣流攜帶顆粒物進(jìn)入，但重力添加法的添加量不易控制，而且氣體與顆粒物混合不均勻；氣溶膠法是用氣溶膠發(fā)生器形成顆粒物氣溶膠，添加的顆粒物濃度大于100mg/m³，顆粒物濃度也較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計一種細(xì)微顆粒物加料裝置，解決實驗室研究細(xì)微顆粒物脫除過程中添加的細(xì)微顆粒物濃度過高，混合不均勻，添加量不易控制的問題，實現(xiàn)提供穩(wěn)定的混合均勻的含有低濃度的細(xì)微顆粒物的氣體。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的細(xì)微顆粒物加料裝置的主體結(jié)構(gòu)包括：本實施例的主體結(jié)構(gòu)包括料斗、進(jìn)料閥門、進(jìn)料管、第一輸送管、第二輸送管、第三輸送管、副床、主床、布風(fēng)板、落灰管、副床風(fēng)機(jī)、主床風(fēng)機(jī)、第一氣體流量計、第二氣體流量計、第一閥門、第二閥門、蓋板、噴液口、出料口、進(jìn)氣管、松動風(fēng)閥門、條形孔、主床上風(fēng)室、主床下風(fēng)室、副床上風(fēng)室和副床下風(fēng)室；料斗為兩端開口的漏斗狀結(jié)構(gòu)，料斗的頂端為物料進(jìn)入口，料斗的底端與豎直向下設(shè)置的進(jìn)料管相連通，進(jìn)料管上設(shè)有進(jìn)料閥門，進(jìn)料管的輸出端與第一輸送管的輸入端管道式相通，且進(jìn)料管的輸出端與第一輸送管的輸入端之間夾角α為鈍角，第一輸送管的輸出端與第二輸送管的輸入端管道式相通，且第一輸送管的輸出端與第二輸送管的輸入端之間夾角β為鈍角，第二輸送管水平設(shè)置，第二輸送管的輸出端與第三輸送管的輸入端管道式相通，且第二輸送管的輸出端與第三輸送管的輸入端之間夾角γ為鈍角，第三輸送管的輸出端向下傾斜與副床上部相連通，豎直并列設(shè)置的空腔結(jié)構(gòu)的副床和主床內(nèi)橫向設(shè)有一體式結(jié)構(gòu)的風(fēng)帽式布風(fēng)板，或者副床和主床內(nèi)分別橫向設(shè)有風(fēng)帽式布風(fēng)板，布風(fēng)板將空腔結(jié)構(gòu)分為上下兩部分，分別稱為主床上風(fēng)室、主床下風(fēng)室、副床上風(fēng)室和副床下風(fēng)室，主床的布風(fēng)板下方設(shè)有落灰管，用于收集落入布風(fēng)板上的大顆粒物，布風(fēng)板上留有其安裝口，主床上部外壁設(shè)有出料口，主床上部內(nèi)壁設(shè)有噴液口，主床中部內(nèi)壁上水平設(shè)有不同高度的兩條以上的條形孔，主床和副床之間通過條形孔連通，條形孔的上方設(shè)有向下傾斜的蓋板，蓋板位于主床內(nèi)部，主床底部通過管道與第一氣體流量計的輸出端相連，第一氣體流量計上設(shè)有第一閥門，第一氣體流量計的輸入端與主床風(fēng)機(jī)的輸出端管道相通，第二輸送管的另一輸入端水平設(shè)置且經(jīng)松動風(fēng)閥門與進(jìn)氣管的輸出端相連通，進(jìn)氣管的輸入端與副床風(fēng)機(jī)的輸出端管道式相通，副床風(fēng)機(jī)的另一輸出端與第二氣體流量計的輸入端管道式相通，第二氣體流量計上設(shè)有第二閥門，第二氣體流量計的輸出端與副床的底部管道式相通。

本發(fā)明涉及的細(xì)微顆粒物加料裝置是利用顆粒物的重力和松動風(fēng)，使物料通過輸送管進(jìn)入副床中，通過調(diào)整進(jìn)料閥門和松動風(fēng)閥門，控制進(jìn)料量和進(jìn)氣量，達(dá)到調(diào)整顆粒物濃度的目的，采用主床和副床組合式流化床結(jié)構(gòu)，利用氣固兩相流動，使細(xì)微顆粒物能夠進(jìn)入主床與氣體均勻混合，大顆粒物則留在副床，實現(xiàn)提供穩(wěn)定且混合均勻的含有低濃度細(xì)微顆粒物的氣體，并將其添加到所需實驗裝置中的目的。

本實施例涉及的細(xì)微顆粒物加料裝置實現(xiàn)加料的具體工藝步驟為：首先在副床的布風(fēng)板上添加適量的顆粒物形成料層，布風(fēng)板上錯列排列的風(fēng)孔孔徑為1.5mm，顆粒物為電廠飛灰或者靜電除塵飛灰，顆粒物粒徑尺寸為1‐50μm，平均粒徑為10μm，在料斗中填滿顆粒物，顆粒物為電廠飛灰或者靜電除塵飛灰，顆粒物的粒徑在0.1‐50μm之間，然后打開松動風(fēng)閥門，啟動副床風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)第二閥門開度，打開并調(diào)整進(jìn)料閥門開度，使得物料緩慢下落到進(jìn)料管，并在松動風(fēng)作用下流入副床中，副床風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣體通過副床的布風(fēng)板進(jìn)入，使得已經(jīng)存在的料層形成鼓泡流化狀態(tài)且在副床的上風(fēng)室內(nèi)形成懸浮氣流，經(jīng)測量懸浮氣流中細(xì)微顆粒物以PM2.5為主，滿足研究所需粒徑要求，懸浮氣流與新入副床的顆粒物混合，大顆粒物落入副床的布風(fēng)板上的鼓泡流化層，經(jīng)測量其粒徑尺寸平均為25μm，其中，2.5μm以下的超細(xì)顆粒物為零，細(xì)微顆粒物隨氣流被蓋板折流后通過條形孔進(jìn)入主床上風(fēng)室，打開主床風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)第一閥門開度，主床風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣體通過布風(fēng)板進(jìn)入主床并產(chǎn)生上行的流化風(fēng)，主床內(nèi)含塵氣流與上行的流化風(fēng)均勻混合，形成更低濃度的含塵氣流，噴液口噴淋液體團(tuán)聚劑時，含塵氣流中的大顆粒物加速落入主床，大顆粒物和噴淋液通過落灰管定期被排出，含塵氣流通過主床的出料口被添加到所需實驗裝置中，經(jīng)測量輸出的顆粒物濃度較低，達(dá)到30～50mg/m³，實現(xiàn)提供穩(wěn)定且混合均勻的含有低濃度細(xì)微顆粒物的氣體，為研究細(xì)微顆粒物高效脫除奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，進(jìn)料沒有添加輔助機(jī)械推動設(shè)備，輸出的顆粒物濃度較低，其整體結(jié)構(gòu)簡單，原理可靠，制作及運行成本低，應(yīng)用環(huán)境友好且對環(huán)境污染治理研究起到巨大的推動作用。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本發(fā)明涉及的主床8的A-A剖視結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3為本發(fā)明涉及的主床8的B處剖視結(jié)構(gòu)原理側(cè)視圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實施例1：

本實施例的主體結(jié)構(gòu)包括料斗1、進(jìn)料閥門2、進(jìn)料管3、第一輸送管4、第二輸送管5、第三輸送管6、副床7、主床8、布風(fēng)板9、落灰管10、副床風(fēng)機(jī)11、主床風(fēng)機(jī)12、第一氣體流量計13、第二氣體流量計14、第一閥門15、第二閥門16、蓋板17、噴液口18、出料口19、進(jìn)氣管20、松動風(fēng)閥門21、條形孔22、主床上風(fēng)室23、主床下風(fēng)室24、副床上風(fēng)室25和副床下風(fēng)室26；料斗1為兩端開口的漏斗狀結(jié)構(gòu)，料斗1的頂端為物料進(jìn)入口，料斗1的底端與豎直向下設(shè)置的進(jìn)料管3相連通，進(jìn)料管3上設(shè)有進(jìn)料閥門2，進(jìn)料管3的輸出端與第一輸送管4的輸入端管道式相通，且進(jìn)料管3的輸出端與第一輸送管4的輸入端之間夾角α為鈍角，第一輸送管4的輸出端與第二輸送管5的輸入端管道式相通，且第一輸送管4的輸出端與第二輸送管5的輸入端之間夾角β為鈍角，第二輸送管5水平設(shè)置，第二輸送管5的輸出端與第三輸送管6的輸入端管道式相通，且第二輸送管5的輸出端與第三輸送管6的輸入端之間夾角γ為鈍角，第三輸送管6的輸出端向下傾斜與副床7上部相連通，豎直并列設(shè)置的空腔結(jié)構(gòu)的副床7和主床8內(nèi)橫向設(shè)有一體式風(fēng)帽式布風(fēng)板9，或者副床7和主床8內(nèi)分別橫向設(shè)有風(fēng)帽式布風(fēng)板9，布風(fēng)板9將空腔結(jié)構(gòu)分為上下兩部分，分別稱為主床上風(fēng)室23、主床下風(fēng)室24、副床上風(fēng)室25和副床下風(fēng)室26，主床8的布風(fēng)板9下方設(shè)有落灰管10，用于收集落入布風(fēng)板9上的大顆粒物，布風(fēng)板9上留有其安裝口，主床8上部外壁設(shè)有出料口19，主床8上部內(nèi)壁設(shè)有噴液口18，主床8中部內(nèi)壁上水平設(shè)有不同高度的兩條以上的條形孔22，主床8和副床7之間通過條形孔22連通，條形孔22的上方設(shè)有向下傾斜的蓋板17，蓋板17位于主床8內(nèi)部，主床8底部通過管道與第一氣體流量計13的輸出端相連，第一氣體流量計13上設(shè)有第一閥門15，第一氣體流量計13的輸入端與主床風(fēng)機(jī)12的輸出端管道相通，第二輸送管5的另一輸入端水平設(shè)置且經(jīng)松動風(fēng)閥門21與進(jìn)氣管20的輸出端相連通，進(jìn)氣管20的輸入端與副床風(fēng)機(jī)11的輸出端管道式相通，副床風(fēng)機(jī)11的另一輸出端與第二氣體流量計14的輸入端管道式相通，第二氣體流量計14上設(shè)有第二閥門16，第二氣體流量計14的輸出端與副床7底部管道式相通。

本實施例涉及的細(xì)微顆粒物加料裝置的工作原理為：在副床7的布風(fēng)板9上添加顆粒物，使得副床7在通入氣體時，能夠形成流態(tài)化；顆粒物中存在大顆粒物，有利于形成鼓泡流化層；料斗1具有一定高度，利用顆粒物的重力，結(jié)合控制進(jìn)料閥門2和松動風(fēng)閥門21，使得顆粒物能夠克服副床7的氣體壓力順利進(jìn)入副床7，不會產(chǎn)生逆流且具有良好的流動性；顆粒物在進(jìn)氣管20及副床風(fēng)機(jī)11的共同作用下，在副床7的上風(fēng)室內(nèi)形成流態(tài)化；調(diào)整第二閥門16開度，控制副床7的上風(fēng)室內(nèi)顆粒物的濃度；細(xì)微顆粒物隨氣流通過不同高度的條形孔22由副床7進(jìn)入主床8，大顆粒物則留在副床7內(nèi)，有利于維持流態(tài)化；水平設(shè)置的條形孔22上方設(shè)有傾斜蓋板17，一方面能夠?qū)M(jìn)入主床8的含塵氣流產(chǎn)生擾動，易形成流態(tài)化，另一方面在主床8上部噴淋液體團(tuán)聚劑時，能夠阻擋液體進(jìn)入副床7，避免影響流化效果；主床8和副床7內(nèi)設(shè)有布風(fēng)板9，使得流化風(fēng)與含塵氣體充分和混合，得到濃度更低的含塵氣體，也對落下的大顆粒物進(jìn)行支撐。

本實施例涉及的細(xì)微顆粒物加料裝置實現(xiàn)加料的具體工藝步驟為：首先在孔徑尺寸為1.5mm的副床7的布風(fēng)板9上添加適量的顆粒物形成料層，顆粒物為電廠飛灰或者靜電除塵飛灰，顆粒物粒徑尺寸為1‐50μm，平均粒徑為10μm，接著關(guān)閉進(jìn)料閥門2，在料斗1中填滿顆粒物，顆粒物為電廠飛灰或者靜電除塵飛灰，顆粒物的粒徑在0.1‐50μm之間，然后打開松動風(fēng)閥門21，啟動副床風(fēng)機(jī)11，調(diào)節(jié)第二閥門16開度，打開并調(diào)整進(jìn)料閥門2開度，使得物料緩慢下落到進(jìn)料管3，并在松動風(fēng)作用下流入副床7中，副床風(fēng)機(jī)11產(chǎn)生的氣體通過副床7的布風(fēng)板9進(jìn)入，使得已經(jīng)存在的料層形成鼓泡流化狀態(tài)且在副床7的上風(fēng)室內(nèi)形成懸浮氣流，經(jīng)測量懸浮氣流中細(xì)微顆粒物以PM2.5為主，滿足研究所需粒徑要求，懸浮氣流與新入副床7的顆粒物混合，大顆粒物落入副床7的布風(fēng)板9上的鼓泡流化層，經(jīng)測量其粒徑尺寸平均為25μm，其中，2.5μm以下的超細(xì)顆粒物為零，細(xì)微顆粒物隨氣流被蓋板17折流后通過條形孔22進(jìn)入主床8上風(fēng)室，打開主床風(fēng)機(jī)12，調(diào)節(jié)第一閥門15開度，主床風(fēng)機(jī)12產(chǎn)生的氣體通過布風(fēng)板9進(jìn)入主床8并產(chǎn)生上行的流化風(fēng)，主床8內(nèi)含塵氣流與上行的流化風(fēng)均勻混合，形成更低濃度的含塵氣流，噴液口18噴淋液體團(tuán)聚劑時，含塵氣流中的大顆粒物加速落入主床8，大顆粒物和噴淋液通過落灰管10定期被排出，含塵氣流通過主床8的出料口19被添加到所需實驗裝置中，經(jīng)測量輸出的顆粒物濃度較低，達(dá)到30～50mg/m³，實現(xiàn)提供穩(wěn)定且混合均勻的含有低濃度細(xì)微顆粒物的氣體，為研究細(xì)微顆粒物高效脫除奠定基礎(chǔ)。