促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置，其特征在于該裝置包括矩形通道、縮放喉口、湍流團(tuán)聚室和煙氣出口，所述矩形通道為煙氣入口，所述縮放喉口包括漸縮部分和漸擴(kuò)部分，漸縮部分與矩形通道連接，漸擴(kuò)部分與湍流團(tuán)聚室一端連接，湍流團(tuán)聚室的另一端設(shè)有煙氣出口，煙氣出口與后續(xù)的除塵設(shè)備連接；所述湍流團(tuán)聚室內(nèi)設(shè)有若干數(shù)量的矩形翅片，每?jī)蓚€(gè)矩形翅片為一組，共有n組，且n≥2，每組的兩個(gè)矩形翅片呈“八”字形，“八”字形小口端朝向煙氣來(lái)流方向，n組矩形翅片沿?zé)煔鈦?lái)流方向依次布置在湍流團(tuán)聚室內(nèi)；所述矩形翅片與煙氣來(lái)流方向呈20~60?的夾角，湍流團(tuán)聚室在寬度方向的長(zhǎng)度與縮放喉口的喉口處直徑的比例為6:5。
【專利說(shuō)明】
促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及燃煤煙氣中細(xì)顆粒物的脫除技術(shù)，具體涉及促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置。【背景技術(shù)】
[0002]可吸入顆粒物(PM1Q)是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于等于10_的細(xì)顆粒物，特別是其中包含的pm2.5已經(jīng)導(dǎo)致了嚴(yán)重的大氣環(huán)境問(wèn)題，引起了我國(guó)的高度重視。PM2.5的危害在于，粒徑小，比表面積大，容易吸附病毒、細(xì)菌等有害物質(zhì)，進(jìn)入人體后能夠于肺泡形成沉積，引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病及心肺疾病，對(duì)人體危害極大；同時(shí)，細(xì)顆粒物在大氣中滯留時(shí)間長(zhǎng)、傳輸距離遠(yuǎn)，含有硫酸鹽和硝酸鹽的細(xì)顆粒物進(jìn)入云水或降水體系后，極有可能促進(jìn)降水的酸化， 對(duì)大氣環(huán)境也造成了極大的影響。
[0003]相關(guān)資料顯示，我國(guó)大氣中PM2.5濃度增大的主要因素是大量的煙塵排放，而煙塵排放的70%來(lái)自于煤炭燃燒，燃煤發(fā)電廠又是煤炭消耗的主要場(chǎng)所。燃煤過(guò)程產(chǎn)生大量的粉塵，現(xiàn)有除塵設(shè)備主要是采用靜電除塵器、布袋除塵器以及濕法靜電除塵器等，對(duì)脫除粒徑較大顆粒效率較高，質(zhì)量脫除效率可以達(dá)到99%以上;但對(duì)粒徑較小的細(xì)顆粒物，現(xiàn)有除塵設(shè)備對(duì)其捕獲率較低，若以數(shù)量計(jì)，仍有占粉塵總數(shù)量的90%以上的細(xì)顆粒未被脫除而進(jìn)入環(huán)境大氣，雖然其所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小，但數(shù)量巨大，更易被人體吸收，造成極大危害。干法、半干法以及濕法煙氣脫硫也僅能抑制粗顆粒的排放，對(duì)PM2.5等細(xì)顆粒捕集困難，并且經(jīng)過(guò)濕法煙氣脫硫系統(tǒng)后，在一定程度上還會(huì)產(chǎn)生新的細(xì)顆粒物，進(jìn)一步增加了 PM2.5的排放。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)燃燒源細(xì)顆粒物控制技術(shù)的研究主要運(yùn)用物理以及化學(xué)方法，促使細(xì)顆粒物團(tuán)聚長(zhǎng)大為較大顆粒，再借助傳統(tǒng)除塵設(shè)備將其處理，可有效提高對(duì)細(xì)顆粒物的脫除效果。
[0004]現(xiàn)階段主要的團(tuán)聚技術(shù)包括聲波團(tuán)聚技術(shù)、磁團(tuán)聚技術(shù)、蒸汽相變團(tuán)聚技術(shù)、電凝并技術(shù)、化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)以及湍流團(tuán)聚技術(shù)等，但都存在不同程度的問(wèn)題:聲波團(tuán)聚能耗過(guò)高，且產(chǎn)生較大的噪聲;磁團(tuán)聚技術(shù)以及蒸汽相變團(tuán)聚技術(shù)均要求細(xì)顆粒物具備相應(yīng)的物理特性；電凝并技術(shù)主要取決于粒子濃度、粒徑、電荷分布以及電場(chǎng)強(qiáng)度等因素，團(tuán)聚效果較好，然而，由于細(xì)顆粒物的微觀性及復(fù)雜性，目前仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，工業(yè)應(yīng)用極少;化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)需要配置特定酸度、濃度的團(tuán)聚促進(jìn)劑，由于化學(xué)試劑的配制以及吸附細(xì)顆粒物后有害元素的處理方面較為困難;相對(duì)而言，湍流團(tuán)聚技術(shù)利用煙氣流動(dòng)中產(chǎn)生的渦旋結(jié)構(gòu)，不同粒徑的顆粒物在漩渦的不同區(qū)域聚集，粒徑較大的顆粒由于慣性在漩渦邊界流動(dòng)或被甩出漩渦，粒徑越小的顆粒物則容易被卷吸于漩渦中心，形成較大濃度聚集區(qū)，這就增加了不同粒徑顆粒物之間碰撞和相互作用的可能性。
[0005]李云飛(李云飛.煙氣細(xì)顆粒物湍流團(tuán)聚的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).2014)提出了一種新型的湍流凝聚器。該湍流凝聚器是在矩形通道中設(shè)置擾流部件，考慮到擾流圓柱能產(chǎn)生大尺度的渦，渦片能產(chǎn)生小尺度的渦，因此在矩形煙道安裝兩個(gè)并列的擾流圓柱，以產(chǎn)生大尺度的渦，在圓柱后安裝4X6的“十”字形渦片，以產(chǎn)生小渦。其不足之處是“十”字形件的使用使煙道阻力增加，不利于煙氣流動(dòng)，要減少這一缺陷又會(huì)使設(shè)備體積增大，成本增加。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?01010504951.4的發(fā)明專利公開(kāi)了一種促進(jìn)顆粒物相互作用的裝置及方法，該方法將來(lái)流煙氣通過(guò)導(dǎo)流柱將流體分隔成不同的流道，進(jìn)入裝有許多外凸或內(nèi)凹的產(chǎn)渦渦片的團(tuán)聚腔中，通過(guò)渦片繞流作用促進(jìn)細(xì)顆粒物發(fā)生碰撞團(tuán)聚，據(jù)稱可達(dá)到良好的團(tuán)聚效果。波浪形渦片雖然能降低流道阻力，但流體速度梯度變化較小，產(chǎn)渦效果較差， 致使團(tuán)聚效果取決于渦片數(shù)量;同時(shí)渦片加工精度要求高，增加了設(shè)備的投入成本?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置及方法。該裝置考慮到湍流團(tuán)聚存在的不足，通過(guò)加裝渦流發(fā)生器(本實(shí)施例即矩形翅片)保證湍流效果的基礎(chǔ)上，盡量避免了湍流渦片造成的流動(dòng)阻力，采用了噴嘴射流以及渦流發(fā)生器誘導(dǎo)漩渦技術(shù)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)精巧，產(chǎn)渦效果好，脫除效率高的特點(diǎn)。
[0008]該方法用于經(jīng)過(guò)干法、半干法以及濕法煙氣脫硫處理后的高溫?zé)煔庵屑?xì)顆粒物的脫除，利用裝置各部分的合理布局同時(shí)加裝渦流發(fā)生器，使來(lái)流煙氣在矩形通道內(nèi)混合，在縮放喉口的喉口處加速，在渦流發(fā)生器的作用下，經(jīng)過(guò)加速的煙氣會(huì)產(chǎn)生較大的速度梯度， 促進(jìn)漩渦的產(chǎn)生，誘導(dǎo)細(xì)顆粒物局部富集，進(jìn)而增加了顆粒碰撞的概率，達(dá)到細(xì)顆粒物團(tuán)聚為較大顆粒的效果。
[0009]本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:
[0010]—種促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置，其特征在于該裝置包括矩形通道、縮放喉口、湍流團(tuán)聚室和煙氣出口，所述矩形通道為煙氣入口，所述縮放喉口包括漸縮部分和漸擴(kuò)部分，漸縮部分與矩形通道連接，漸擴(kuò)部分與湍流團(tuán)聚室一端連接，湍流團(tuán)聚室的另一端設(shè)有煙氣出口，煙氣出口與后續(xù)的除塵設(shè)備連接;所述湍流團(tuán)聚室內(nèi)設(shè)有若干數(shù)量的矩形翅片，每?jī)蓚€(gè)矩形翅片為一組，共有n組，且n多2，每組的兩個(gè)矩形翅片呈“八”字形，“八”字形小口端朝向煙氣來(lái)流方向，n組矩形翅片沿?zé)煔鈦?lái)流方向依次布置在湍流團(tuán)聚室內(nèi)；所述矩形翅片與煙氣來(lái)流方向呈20?60°的夾角，湍流團(tuán)聚室在寬度方向的長(zhǎng)度與縮放喉口的喉口處直徑的比例為6:5。
[0011]—種促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的方法，該方法使用上述裝置，具體步驟是:經(jīng)過(guò)干法、半干法或濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的高溫?zé)煔?，進(jìn)入矩形通道內(nèi)進(jìn)行充分篩選混合;隨后，煙氣進(jìn)入縮放喉口，產(chǎn)生射流效果;然后進(jìn)入湍流團(tuán)聚室，經(jīng)過(guò)一組呈“八”字形對(duì)稱布置的矩形翅片，由于矩形翅片的擾流作用，流場(chǎng)產(chǎn)生速度梯度，進(jìn)而在矩形翅片后方產(chǎn)生一對(duì)相互對(duì)稱并且速度相反的渦流，顆粒發(fā)生相互碰撞團(tuán)聚，使細(xì)顆粒粒度增大，當(dāng)顆粒增大到一定程度，在慣性的作用下隨主流煙氣流向出口，未團(tuán)聚的細(xì)顆粒經(jīng)過(guò)第二組矩形翅片，作進(jìn)一步碰撞團(tuán)聚;小顆粒隨渦團(tuán)聚，大顆粒隨慣性流出，循環(huán)往復(fù)，最終經(jīng)煙氣出口由除塵器脫除。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]1、本實(shí)用新型裝置利用矩形通道內(nèi)(縮放喉口前)上下邊界處的渦旋，使進(jìn)入矩形通道的來(lái)流煙氣產(chǎn)生較大漩渦，不但能使煙氣中不同粒徑的顆粒充分混合，而且使漩渦中心的部分細(xì)顆粒物形成團(tuán)聚。
[0014]2、本實(shí)用新型裝置中的縮放喉口采用縮放狀噴口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使經(jīng)過(guò)充分混合的來(lái)流煙氣在喉口處降溫降壓增速，達(dá)到射流效果，促使煙氣中的水蒸氣與顆粒之間發(fā)生異質(zhì)核化，改變了顆粒表面的性質(zhì)，使粉塵顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性粒子，提高了粒子間相互附著、凝并的概率；
[0015]3、本實(shí)用新型湍流團(tuán)聚室內(nèi)加裝矩形翅片，在矩形翅片后方垂直于流動(dòng)方向上能夠產(chǎn)生一對(duì)幾乎對(duì)稱但流向相反的漩渦，即流向渦。粒徑較小的顆粒隨流動(dòng)方向在流向渦附近產(chǎn)生局部聚集、碰撞以及團(tuán)聚，流向渦的存在延長(zhǎng)了顆粒物在此區(qū)域的停留時(shí)間，而大顆粒由于慣性作用擺脫漩渦卷吸，隨流動(dòng)方向的煙氣流出，小顆粒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)顆粒的選擇及凝并，從而保證了顆粒的脫除效果。
[0016]4、本實(shí)用新型矩形通道、縮放喉口、湍流團(tuán)聚室，整體布局合理，前后聯(lián)系緊密;來(lái)流煙氣經(jīng)過(guò)前期篩選混合，射流加速，強(qiáng)化擾動(dòng)，提高了團(tuán)聚效果；同時(shí)，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，無(wú)活動(dòng)部件，安裝在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中除塵設(shè)備之前，與高效除塵設(shè)備結(jié)合，無(wú)需改變?nèi)济弘姀S的除塵結(jié)構(gòu)，具有良好的工程應(yīng)用前景。
[0017]本實(shí)用新型設(shè)置多組矩形翅片，有利于團(tuán)聚效果的增強(qiáng)，在一定程度上克服了產(chǎn)渦差的缺陷；利用縮放喉口與“八”字形分布的矩形翅片的組合，細(xì)顆粒物首先經(jīng)過(guò)縮放喉口，產(chǎn)生降壓降溫增速作用，促使煙氣中的水蒸氣與顆粒之間發(fā)生異質(zhì)核化，改變了顆粒表面的性質(zhì)，使粉塵顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性粒子，隨后加速后的顆粒物經(jīng)過(guò)“八”字形分布的矩形翅片的分流作用，產(chǎn)生較大的速度梯度，加強(qiáng)產(chǎn)渦效果，進(jìn)而提高了顆粒物局部富集、碰撞的概率，達(dá)到良好的團(tuán)聚效果，克服了現(xiàn)有技術(shù)中單純依靠進(jìn)口速度經(jīng)過(guò)渦片，減小速度梯度而造成的產(chǎn)渦效果差的缺陷。【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置一種實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置一種實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置內(nèi)顆粒的速度矢量圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置一種實(shí)施例的矩形翅片附近顆粒速度矢量局部放大圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置一種實(shí)施例的燃煤鍋爐煙氣細(xì)顆粒物的脫除裝置團(tuán)聚前后的粒徑分布對(duì)比圖。
[0023]圖1中:1-矩形通道;2-縮放喉口； 3-湍流團(tuán)聚室;31-矩形翅片;4-煙氣出口?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述，但并不以此作為對(duì)本申請(qǐng)權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定。
[0025]本實(shí)用新型促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置(簡(jiǎn)稱裝置，參見(jiàn)圖1-2)包括矩形通道1、縮放喉口2、湍流團(tuán)聚室3和煙氣出口4,所述矩形通道1為煙氣入口，所述縮放喉口 2包括漸縮部分和漸擴(kuò)部分，漸縮部分與矩形通道1連接，漸擴(kuò)部分與湍流團(tuán)聚室3 一端連接，湍流團(tuán)聚室3的另一端設(shè)有煙氣出口 4，煙氣出口 4與后續(xù)的除塵設(shè)備連接;所述湍流團(tuán)聚室3內(nèi)設(shè)有若干數(shù)量的矩形翅片31，每?jī)蓚€(gè)矩形翅片為一組，共有n組，且n多2,每組的兩個(gè)矩形翅片31呈“八”字形，“八”字形小口端朝向煙氣來(lái)流方向，n組矩形翅片沿?zé)煔鈦?lái)流方向依次布置在湍流團(tuán)聚室3內(nèi)；所述矩形翅片31與煙氣來(lái)流方向呈20?60°的夾角， 湍流團(tuán)聚室3在寬度方向的長(zhǎng)度與縮放喉口的喉口處直徑的比例為6: 5。
[0026]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于矩形翅片31在長(zhǎng)度方向和寬度方向的長(zhǎng)度比為4:1 ?6:1?；趯?shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷不低于60%，不同負(fù)荷下來(lái)流煙氣的速度，顆粒數(shù)量都會(huì)發(fā)生改變，根據(jù)本實(shí)用新型裝置的湍流團(tuán)聚室3的結(jié)構(gòu)布局，當(dāng)流速較小時(shí)，可以適當(dāng)減小矩形翅片的長(zhǎng)寬比，當(dāng)流速較大時(shí)，可以適當(dāng)增加矩形翅片的長(zhǎng)寬比。綜合考慮煙氣流速與本實(shí)用新型裝置產(chǎn)渦效果，矩形翅片31在長(zhǎng)度方向和寬度方向的長(zhǎng)度比為4:1?6:1時(shí)效果較好，尤其是矩形翅片在長(zhǎng)度方向和寬度方向的長(zhǎng)度比為5:1時(shí)，效果最佳。在湍流團(tuán)聚室內(nèi)，矩形翅片在長(zhǎng)度方向和寬度方向的長(zhǎng)度比過(guò)大會(huì)導(dǎo)致矩形翅片寬度較小，流體發(fā)生擾流不利于漩渦的產(chǎn)生;過(guò)小，即寬度過(guò)大，會(huì)阻塞流道，增加流動(dòng)阻力。
[0027]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述湍流團(tuán)聚室3長(zhǎng)度方向與寬度方向上的長(zhǎng)度之比為2.5?3.5:1;矩形通道1在長(zhǎng)度方向和寬度方向上的比例為0.5-0.9，縮放喉口 2寬度方向上的尺寸參考矩形通道的尺寸參數(shù)，且喉口處(即縮放喉口 2寬度最小處)直徑與矩形通道寬度之比為10:19。
[0028]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述矩形翅片的數(shù)量為4-6個(gè)，共2-3組。
[0029]本實(shí)用新型促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的方法，該方法使用上述裝置，具體步驟是:經(jīng)過(guò)干法、半干法或濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的高溫?zé)煔?，進(jìn)入矩形通道1內(nèi)進(jìn)行充分篩選混合;隨后，煙氣進(jìn)入縮放喉口 2，產(chǎn)生射流效果;然后進(jìn)入湍流團(tuán)聚室3，經(jīng)過(guò)一組呈“八”字形對(duì)稱布置的矩形翅片，由于矩形翅片的擾流作用，流場(chǎng)產(chǎn)生速度梯度，進(jìn)而在矩形翅片后方產(chǎn)生一對(duì)相互對(duì)稱并且速度相反的渦流，顆粒發(fā)生相互碰撞團(tuán)聚，使細(xì)顆粒粒度增大，當(dāng)顆粒增大到一定程度，在慣性的作用下隨主流煙氣流向出口，未團(tuán)聚的細(xì)顆粒經(jīng)過(guò)第二組矩形翅片，作進(jìn)一步碰撞團(tuán)聚;小顆粒隨渦團(tuán)聚，大顆粒隨慣性流出，循環(huán)往復(fù)，最終經(jīng)煙氣出口 4由除塵器脫除。
[0030]本實(shí)用新型中矩形通道1用于篩選來(lái)流煙氣中各種粒徑的顆粒物，來(lái)流煙氣由于溫度較高，可能會(huì)導(dǎo)致小顆粒浮升力較大，為了避免這種可能性，且由于小顆粒跟隨性較好，所以利用矩形通道1上下邊界處的渦旋，使小顆粒產(chǎn)生的富集、碰撞，發(fā)生一定的團(tuán)聚， 一定程度上使進(jìn)入縮放喉口 2的粒徑相差較小，顆粒物粒徑分布較為均勻;縮放喉口 2可使來(lái)流煙氣實(shí)現(xiàn)射流;湍流團(tuán)聚室3中加裝矩形翅片31，用于在流場(chǎng)中產(chǎn)生渦旋，增加粒子停留時(shí)間，強(qiáng)化細(xì)顆粒物團(tuán)聚效果，矩形翅片31又稱為渦流發(fā)生器。矩形通道、縮放喉口、湍流團(tuán)聚室通過(guò)依次緊密連接在一起，構(gòu)成整套裝置，并通過(guò)緊固件連接在除塵裝置入口之前。
[0031]本實(shí)用新型基于以下認(rèn)識(shí):來(lái)流煙氣中具有不同質(zhì)量、不同空氣動(dòng)力學(xué)粒徑的細(xì)顆粒物，不同粒徑的顆粒物對(duì)不同尺度的渦旋結(jié)構(gòu)跟隨性不同，即對(duì)流體內(nèi)具有確定大小的湍流渦有不同的運(yùn)動(dòng)效果，細(xì)顆粒物被湍流渦所卷入的程度不同。因此，細(xì)顆粒物在經(jīng)過(guò)湍流渦后，運(yùn)動(dòng)軌跡將會(huì)發(fā)生變化，增加了不同粒徑的細(xì)顆粒物碰撞和團(tuán)聚的概率。
[0032]本實(shí)用新型中每組矩形翅片的組間距需要滿足后面一組矩形翅片安裝的位置不會(huì)破壞前面一組矩形翅片產(chǎn)生的流向渦為依據(jù)。但組數(shù)和組間距不宜過(guò)大。組數(shù)較多能夠產(chǎn)生較多渦街并使顆粒物停留時(shí)間增加，由于渦流發(fā)生器安裝在湍流團(tuán)聚室3中，所以渦流發(fā)生器組間距的大小也直接影響團(tuán)聚室的大小，但安裝過(guò)多會(huì)增加煙道阻力，間距過(guò)大，會(huì)增加不必要尺寸，增加設(shè)備成本。根據(jù)實(shí)際要求，綜合考慮確定矩形翅片組數(shù)，初始組間距不小于100_，其后根據(jù)安裝組數(shù)不同，組間距隨流速按照依次遞減分布。
[0033]本實(shí)用新型促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置對(duì)燃煤電廠煙氣中細(xì)顆粒物的脫除原理和過(guò)程如下:經(jīng)過(guò)干法、半干法或濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的高溫?zé)煔?，以一定的流速進(jìn)入矩形通道1內(nèi)進(jìn)行充分篩選混合，使各個(gè)粒徑的細(xì)顆粒物混合均勻，隨后，煙氣進(jìn)入縮放喉口 2，壓力降低，速度增大，產(chǎn)生射流效果，其后經(jīng)過(guò)一組呈“八”字形對(duì)稱布置的矩形翅片31，由于矩形翅片的擾流作用，流場(chǎng)產(chǎn)生速度梯度，進(jìn)而在矩形翅片后方產(chǎn)生一對(duì)相互對(duì)稱并且速度相反的渦流，即產(chǎn)生高度湍動(dòng)、細(xì)顆粒物濃度較高的撞擊區(qū)，由于細(xì)顆粒具有良好的跟隨性，故渦流的存在增加了顆粒的停留時(shí)間并形成高濃度區(qū)，發(fā)生相互碰撞團(tuán)聚，使細(xì)顆粒粒度增大，當(dāng)顆粒增大到一定程度，在慣性的作用下隨主流煙氣流向出口， 未團(tuán)聚的細(xì)顆粒經(jīng)過(guò)第二組矩形翅片，作進(jìn)一步碰撞團(tuán)聚。小顆粒隨渦團(tuán)聚，大顆粒隨慣性流出，循環(huán)往復(fù)，進(jìn)而增加了煙氣出口4中較大粒徑的顆粒物的數(shù)密度百分含量，最終由除塵器脫除。
[0034]本實(shí)用新型方法的改進(jìn)點(diǎn)在于，來(lái)流煙氣經(jīng)過(guò)在矩形通道的入口與矩形通道1時(shí)能夠形成凸擴(kuò)流動(dòng)，產(chǎn)生的漩渦可以對(duì)來(lái)流煙氣中的顆粒物進(jìn)行初篩選，使粒徑較小的顆粒物團(tuán)聚，進(jìn)而使進(jìn)入縮放喉口 2的顆粒物粒徑相差較小，顆粒物粒徑分布較為均勻；隨后， 不同粒徑的顆粒物在縮放喉口 2處降溫降壓增速，細(xì)顆粒物與煙氣中的水氣在一定程度上發(fā)生異質(zhì)核化，使顆粒轉(zhuǎn)化為親水性物質(zhì)，有利于顆粒之間的碰撞團(tuán)聚；同時(shí)，經(jīng)過(guò)加速的顆?？梢栽跍u片后產(chǎn)生較大的速度梯度，促進(jìn)渦旋的產(chǎn)生，加強(qiáng)顆粒的局部富集，提高碰撞、團(tuán)聚效果。
[0035]實(shí)施例1
[0036]本實(shí)施例促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置包括矩形通道1、縮放喉口 2、湍流團(tuán)聚室3和煙氣出口 4，所述矩形通道1為煙氣入口，所述縮放喉口 2包括漸縮部分和漸擴(kuò)部分，漸縮部分與矩形通道1連接，漸擴(kuò)部分與湍流團(tuán)聚室3—端連接，湍流團(tuán)聚室3 的另一端設(shè)有煙氣出口 4，煙氣出口 4與后續(xù)的除塵設(shè)備連接;所述湍流團(tuán)聚室3內(nèi)設(shè)有若干數(shù)量的矩形翅片31，每?jī)蓚€(gè)矩形翅片為一組，共有n組，且n多2,每組的兩個(gè)矩形翅片31呈 “八”字形，“八”字形小口端朝向煙氣來(lái)流方向，n組矩形翅片沿?zé)煔鈦?lái)流方向依次布置在湍流團(tuán)聚室3內(nèi)；所述矩形翅片31與煙氣來(lái)流方向呈30°的夾角，兩個(gè)矩形翅片構(gòu)成“八”字形安裝于湍流團(tuán)聚室內(nèi)，湍流團(tuán)聚室3在寬度方向的長(zhǎng)度與縮放喉口的喉口處直徑的比例為 6: 5〇
[0037]本實(shí)施例所述湍流團(tuán)聚室3內(nèi)矩形翅片31的數(shù)量為4個(gè)，共2組，S卩n = 2,所述矩形翅片31在長(zhǎng)度方向和寬度方向的長(zhǎng)度比為5:1的矩形耐磨板制成;初始組間距為110mm。
[0038]矩形通道1的尺寸為100mmX190mmX209mm;縮放喉口 2的喉口處直徑為100mm，長(zhǎng)高分別為150mm、209mm，端流團(tuán)聚室3的尺寸為350mmX 120mmX 209mm，在端流團(tuán)聚室上下兩個(gè)表面上按照矩形翅片31的布置方式開(kāi)設(shè)尺寸為55mmX 15mm的矩形孔，其中，矩形翅片31的長(zhǎng)寬高分別為209mm X 50mm X 10mm，兩個(gè)矩形翅片對(duì)稱布置，形成“八”字形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一組。
[0039]本實(shí)施例來(lái)流煙氣是從某電廠除塵器前的煙道取得。由靜電低撞擊器測(cè)定煙氣中的顆粒范圍，顆粒尺度分布在0.021_-6.256_之間，其中96%的顆粒處于0.021_-0.2_ 之間。煙溫可以達(dá)到150°C，來(lái)流煙氣以13m/s的速度進(jìn)入矩形通道，不同粒徑尺度的粒子充分混合，進(jìn)入縮放喉口 2產(chǎn)生射流效果，速度增大到21m/s，降壓加速后的煙氣進(jìn)入湍流團(tuán)聚室3,在矩形翅片31的作用下，產(chǎn)生渦街發(fā)生聚集，產(chǎn)生渦街可增加碰撞頻率，顯著加強(qiáng)團(tuán)聚效果。
[0040]圖3是本實(shí)施例裝置中顆粒的速度矢量圖，從圖3中可以看出，來(lái)流煙氣流入矩形通道1內(nèi)，由于射流結(jié)構(gòu)的影響，來(lái)流煙氣在喉口處壓力降低，速度增大，呈“八”字形布置的矩形翅片31起到了很好的分流作用，同時(shí)在矩形翅片后方出現(xiàn)回流現(xiàn)象，形成了兩個(gè)幾乎對(duì)稱、流向相反的流向渦(參見(jiàn)圖4)，小顆粒由于質(zhì)量小擴(kuò)散能力強(qiáng)，會(huì)在矩形翅片周圍富集，顆粒碰撞頻率相應(yīng)增加，有利于顆粒團(tuán)聚;呈“八”字形布置的矩形翅片能夠?qū)⑼牧鲌F(tuán)聚室的煙氣通道近似劃分成縮放噴嘴狀，分流后的流體由于速度不同，在速度梯度的作用下， 促使流體混合、碰撞，進(jìn)一步增加了細(xì)顆粒物的團(tuán)聚效果。
[0041]圖5是經(jīng)本實(shí)施例裝置團(tuán)聚前后的粒徑分布對(duì)比圖，初始階段來(lái)流煙氣中細(xì)顆粒粒徑處于0.021M1-6.256M1，其中大約96%的細(xì)顆粒物處于0.021M1-0.2M1范圍內(nèi)(如圖5可知)，在本裝置中經(jīng)過(guò)聚集、碰撞以及團(tuán)聚后，在煙氣出口處煙氣粒徑發(fā)生了變化，粒徑進(jìn)一步增大，數(shù)密度百分比最大處的粒徑達(dá)到2.4wii左右，并且顆粒粒徑在2M1-6M1左右的數(shù)密度濃度均達(dá)到80%左右，由此說(shuō)明本實(shí)用新型裝置對(duì)細(xì)顆粒物具有很好的團(tuán)聚效果，有效地證明燃煤細(xì)顆粒物經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型裝置及方法處理后，顆粒團(tuán)聚效果明顯。
[0042]本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置，其特征在于該裝置包括矩形通 道、縮放喉口、湍流團(tuán)聚室和煙氣出口，所述矩形通道為煙氣入口，所述縮放喉口包括漸縮 部分和漸擴(kuò)部分，漸縮部分與矩形通道連接，漸擴(kuò)部分與湍流團(tuán)聚室一端連接，湍流團(tuán)聚室 的另一端設(shè)有煙氣出口，煙氣出口與后續(xù)的除塵設(shè)備連接;所述湍流團(tuán)聚室內(nèi)設(shè)有若干數(shù) 量的矩形翅片，每?jī)蓚€(gè)矩形翅片為一組，共有n組，且n多2，每組的兩個(gè)矩形翅片呈“八”字 形，“八”字形小口端朝向煙氣來(lái)流方向，n組矩形翅片沿?zé)煔鈦?lái)流方向依次布置在湍流團(tuán)聚 室內(nèi)；所述矩形翅片與煙氣來(lái)流方向呈20?60°的夾角，湍流團(tuán)聚室在寬度方向的長(zhǎng)度與縮 放喉口的喉口處直徑的比例為6:5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置，其特征在于 所述矩形翅片在長(zhǎng)度方向和寬度方向的長(zhǎng)度比為4:1?6:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置，其特征在于 所述湍流團(tuán)聚室長(zhǎng)度方向與寬度方向上的長(zhǎng)度之比為2.5?3.5:1;矩形通道在長(zhǎng)度方向和 寬度方向上的比例為〇.5-0.9，縮放喉口的喉口處直徑與矩形通道寬度之比為10:19。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促進(jìn)燃煤鍋爐煙氣中細(xì)顆粒物相互作用的裝置，其特征在于 所述矩形翅片的數(shù)量為4-6個(gè)，共2-3組。
【文檔編號(hào)】B01D45/16GK205598871SQ201620385991
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】李佳, 陳占秀, 楊歷, 閔春華, 張鐵臣, 劉聯(lián)勝
【申請(qǐng)人】河北工業(yè)大學(xué)