一種在聲場環(huán)境中降低柴油機(jī)尾氣懸浮顆粒物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聲波清除煙氣中懸浮顆粒物的方法，特別的針對柴油發(fā)動機(jī)尾氣中的懸浮顆粒物清除方法，具體為在聲場環(huán)境中降低柴油機(jī)尾氣懸浮顆粒物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油發(fā)動機(jī)是當(dāng)前獲取機(jī)械能動力來源的重要能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。隨著機(jī)動車輛數(shù)目的增多對機(jī)械動力需求的增加，燃燒柴油后尾氣中懸浮顆粒物的直接排放對大氣污染的影響不可忽視，亟需發(fā)明清除柴油機(jī)排放尾氣中懸浮顆粒物的方法。目前，柴油機(jī)車輛并沒有配置對柴油燃燒后尾氣懸浮顆粒物進(jìn)行有效清除的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)裝置。柴油機(jī)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵泻写罅康囊滓夯臍怏w組份，如水蒸氣分子。下面以水蒸氣分子為例，當(dāng)煙氣排出柴油機(jī)燃燒室后，如果煙氣中的水蒸氣未及時擴(kuò)散到周圍環(huán)境大氣時而被周圍溫度過低的環(huán)境冷卻(如在冬季)，水蒸氣分子凝結(jié)為含有大量固體懸浮顆粒的水滴，這樣的水滴懸浮在大氣中成為霧霾產(chǎn)生的主要來源；如果周圍環(huán)境的溫度過高、濕度較低(如在秋季和冬季的晴朗干燥高溫天氣)，則煙氣中的大部分高溫水蒸氣和懸浮顆粒物直接擴(kuò)散到大氣環(huán)境中，進(jìn)而成為大氣中懸浮顆粒物的一個重要來源。在目前的技術(shù)創(chuàng)新中，并沒有涉及通過調(diào)控制煙氣的降溫過程，以均勻分散在尾氣中的易液化的氣體組份液化生成的懸浮液體顆粒為粘合劑充分粘合煙氣中分散的懸浮顆粒，聚集為易沉降的干燥固體大顆粒，從而實(shí)現(xiàn)充分利用燃燒尾氣中產(chǎn)生的易液化的氣體組份清除排放尾氣中的懸浮顆粒物的目的。
[0003]—般而言，在聲波團(tuán)聚技術(shù)中聲波可以促進(jìn)煙氣中的煙塵顆粒彼此碰撞并結(jié)成尺寸較大的顆粒。聲波團(tuán)聚過程被作為重要的常規(guī)除塵設(shè)備在處理煙氣之前的預(yù)先促使顆粒進(jìn)一步長大的煙氣預(yù)處理過程。其中，在聲場中小顆粒向大顆粒的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象是聲波團(tuán)聚技術(shù)能夠作為煙氣預(yù)處理過程的主要原因。由于當(dāng)煙塵顆粒變大到一定尺寸后，大顆粒的脆性很大，由于碰撞的持續(xù)進(jìn)行導(dǎo)致大顆粒被粉碎為小顆粒，產(chǎn)生與小顆粒向大顆粒轉(zhuǎn)變相反的非期望效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種在聲場環(huán)境中降低柴油機(jī)尾氣懸浮顆粒物的方法，尾氣中的懸浮顆粒物以煙氣中易液化的氣體組份在溫度降低時液化形成的懸浮液體顆粒作為粘合劑形成干燥大顆粒，從而實(shí)現(xiàn)對尾氣中懸浮顆粒物的有效清除。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種在聲場環(huán)境中降低柴油機(jī)尾氣懸浮顆粒物的方法為:柴油機(jī)燃燒室排出的高溫尾氣包括懸浮顆粒物、易液化的氣體組份和其它氣體組份；將高溫尾氣經(jīng)散熱器冷卻后成為未結(jié)露的中溫尾氣，再將中溫尾氣引入耦合有冷卻系統(tǒng)的能夠產(chǎn)生強(qiáng)聲駐波且水平放置的聲波導(dǎo)管，對中溫尾氣進(jìn)行冷卻降溫過程，中溫尾氣流經(jīng)位置的冷卻溫度微低于流經(jīng)該位置的尾氣中易液化的氣體組份的露點(diǎn)溫度，易液化的氣體組份液化為微粒直徑很小的懸浮液體顆粒，在聲力、慣性力、布朗運(yùn)動力和重力的作用下各種懸浮顆粒物之間相互接觸，懸浮顆粒物以懸浮液體顆粒為粘附劑成長為不易破碎的干燥大顆粒；在重力作用下，干燥大顆粒沉降在聲波導(dǎo)管內(nèi)壁上；在聲力和重力作用下，在聲波導(dǎo)管內(nèi)壁上沉降的干燥大顆粒迀移到顆粒聚集室內(nèi)。
[0006]所述冷卻降溫過程滿足聲波導(dǎo)管的內(nèi)壁干燥并且無液滴附著的效果。
[0007]所述懸浮液體顆粒的直徑小于0.1 ym ;所述氣體組份的液化溫度為18-70°C ;所述聲波頻率0.lkHz-5kHzo
[0008]在所述聲波導(dǎo)管各橫截面上，懸浮顆粒物的數(shù)量多于懸浮液體顆粒的數(shù)量。
[0009]所述聲波導(dǎo)管位于冷卻系統(tǒng)內(nèi)；所述冷卻降溫過程的降溫強(qiáng)度隨煙氣在聲波導(dǎo)管內(nèi)的流動方向逐漸增強(qiáng)；聲波導(dǎo)管中煙氣的流動方向與駐波聲場的方向平行。
[0010]所述散熱器橫截面為圓形，橫截面內(nèi)徑小于聲波的半波長；煙氣從聲波導(dǎo)管的上部引入和引出；聲波導(dǎo)管兩端具有通聲隔氣擋板，煙氣進(jìn)出口位于通聲隔氣擋板之間，聲波導(dǎo)管和通聲隔氣擋板組成一個通過煙氣進(jìn)出口和沉降顆粒引出口與外部相連的半封閉區(qū)域，通聲隔氣擋板之間的聲波導(dǎo)管的長度大于聲波的半波長；所述顆粒聚集室位于聲波導(dǎo)管底部的下方；所述沉降顆粒引出口位于聲波導(dǎo)管的底部。
[0011]有益效果:柴油機(jī)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠陔x開燃燒室后，通過控制煙氣溫度降低的程度，使煙氣中含有的易液化的氣體組份液化形成允許長時間懸浮在煙氣中的懸浮液體顆粒。在聲場的作用下，煙氣中的大量煙塵顆粒與懸浮的液體顆粒碰撞或接觸，吸收成為以懸浮液體顆粒為粘合劑的潤濕性較大的煙塵泥漿顆粒。
[0012]I)由于泥漿顆粒表面的潤濕性或親水性，使其更容易粘附并融合煙氣中的其它煙塵，成為尺寸更大的泥漿顆粒。
[0013]2)由于泥漿顆粒中含有的液態(tài)成份，在顆粒變大后泥漿顆粒塑性較強(qiáng)，脆性較弱，不易因碰撞而破碎。
[0014]3)泥漿顆粒之間的碰撞不僅能夠使大小顆粒融合成較大的泥漿顆粒，而且碰撞引起顆粒的塑性變形使泥漿顆粒的表面積進(jìn)一步增加，能夠粘附融合更多的煙塵。隨著泥漿顆粒之間的不斷融合以及泥漿顆粒不斷融合其它煙塵顆粒，泥漿顆粒逐漸變大變干，最后成為易沉降的牢固性很強(qiáng)的干燥大顆粒。
【附圖說明】
[0015]圖1為一種在聲場環(huán)境中降低柴油機(jī)尾氣懸浮顆粒物的方法的技術(shù)示意圖；
[0016]圖2為通聲阻氣隔板在聲波導(dǎo)管中的位置示意圖；
[0017]圖3為尾氣中顆粒物的變化過程示意圖；
[0018]圖中，I高溫尾氣，11懸浮顆粒物，111干燥大顆粒，1111沉降的干燥大顆粒，12易液化的氣體組份，121懸浮液體顆粒，13其它氣體組份，2散熱器，3中溫尾氣，4冷卻系統(tǒng)，41冷卻降溫過程，5聲波導(dǎo)管，51聲力，6顆粒聚集室，7通聲阻氣隔板。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1為一種在聲場環(huán)境中降低柴油機(jī)尾氣懸浮顆粒物的方法的技術(shù)示意圖，柴油機(jī)燃燒室排出的高溫尾氣I包括懸浮顆粒物11、易液化的氣體組份12和其它氣體組份；高溫尾氣I經(jīng)散熱器2冷卻后成為未結(jié)露的中溫尾氣3，將中溫尾氣3引入耦合有冷卻系統(tǒng)4的能夠產(chǎn)生強(qiáng)聲駐波的聲波導(dǎo)管5，對中溫尾氣3進(jìn)行冷卻降溫過程41，中溫尾氣流經(jīng)位置的冷卻溫度微低于流經(jīng)該位置的尾氣中易液化的氣體組份(12)的露點(diǎn)溫度，易液化的氣體組份12液化為微粒直徑很小的懸浮液體顆粒121，在聲力51、慣性力、布朗運(yùn)動力和重力的作用下各種懸浮顆粒物之間相互接觸，懸浮顆粒物11以懸浮液體顆粒121為粘附劑成長為不易破碎的