CN104436949B - 一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，包括采集口，悬垂臂进料器，除尘室，气体震打锤，侧向气体进口，扰流板，高效除尘筒，气体出口。当含尘气体通过悬垂管道进料器进入到除尘室后，与侧面进入的含尘气体发生交汇，不同运动方向的粉尘颗粒发生碰撞，动能降低，速度减小，使得粉尘与除尘筒接触时间更长，除尘效率增大，并且较小的粉尘速度有利于降低粉尘对筒壁的撞击力并降低噪音；同时由于侧向进风带来的水平风力，使得粉尘在水平方向的运动范围更大。本发明利用粉尘碰撞动量不变，动能降低的原理，联合使用垂直进风口与侧向进风口，并采用流线型扰流板，解决了除尘设备利用率不高的缺陷，有效降低了设备使用噪音并减少了设备本体的损伤。

Description

一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置

技术领域

本发明涉及收集和过滤金属粉尘蒸汽的技术领域，具体涉及一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，具有效率高，噪音小的特点。

背景技术

铅基合金由于具有良好的增殖性、嬗变性而作为次临界驱动反应堆的热门冷却剂。回路在融化、换料等过程中不可避免会有部分铅蒸汽泄漏到空气中，铅蒸汽可造成人员呼吸系统和神经系统损伤并可能漂浮进设备内部造成危险；因此，研究高效金属粉尘收集及去除装置对于保持反应堆环境的良好运行提供了坚实的基础。

去除金属粉尘的方法有重力除尘、湿法除尘、过滤除尘等，但是由于金属粉尘粒径较小(直径约100nm～500nm)，对土地等同样会造成危险，易造成二次污染等情况需要解决。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术金属除尘效率低、易对设备造成损伤、噪音大等不足，提供一种能够高效低噪音的收集和去除金属蒸汽的装置。

本发明技术解决方案：一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，包括：采集口、悬垂臂、除尘室侧向风进口、流线型扰流板、高效除尘筒、风机、气体震打锤、集尘托盘。采集口为喇叭开口，为含尘气体进口；万向悬垂臂可360°自由转向，根据需要可调节不同的方向将含尘气体引入除尘室；除尘室为主要的容纳设备，气体进出及除尘过程都在除尘室内进行；侧向风进口为从悬垂臂垂直段引出的侧向风引入装置；高效除尘筒为粉尘收集装置，可将百纳米级别的粉尘吸附到除尘膜上而将气体正常通过；风机维持了整个除尘设备的负压环境，将含尘气体引入除尘室并将净化后的气体排出到大气中；气体震打锤外接压缩空气，压缩空气通过气体震打锤时产生震荡，在除尘设备停止运行时提供动力将除尘筒上的粉尘震落到集尘托盘上。

侧向风进口口径为主进口的1/20～1/4，侧向进风口与除尘室的水平线夹角在±10°之间，以提供合理的侧向扰动力，并减少噪音。

流线型扰流板中央区域与竖向进风垂直，边缘区域与侧向进风平行，这样有利于降低粉尘径向运动速度，增大粉尘的扩散面积，降低直吹对高效除尘筒及除尘室避免的撞击损伤并降低噪音。

另外，本发明提供一种金属粉尘蒸汽收集与去除方法，该方法使用上述的一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，该方法实现步骤如下：

第一步，风机向整个设备提供负压，保持气体能够从采集口通过悬垂臂及侧向风进口管道进入到除尘室内部；

第二步，经过悬垂臂进口管道和侧向风分散开的含尘气体在除尘室汇聚碰撞后通过高效除尘筒，粉尘被吸附到除尘筒表面，过滤后的气体进入除尘筒内部并经排气管道测量过粉尘浓度后排放到大气中；

进一步的，除尘筒内部设置有空气震打锤，接通压缩空气后产生震动将高效除尘筒上的粉尘震落至除尘筒下方的集尘托盘上，供后期进行粉尘性质检测分析及粉尘集中处理用。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采用侧向风进口在除尘室侧边等高均匀分布，并呈一定角度与悬垂臂进口气体汇聚；不同流向的粉尘颗粒碰撞降低了粉尘的运动速度，增大了粉尘在除尘筒上的滞留时间，增大除尘效果，降低高速粉尘对筒壁的撞击损伤，降低操作噪音，同时侧向风分量增大了粉尘侧向移动范围，增大除尘筒的除尘面积，提升除尘效率；采用流线型扰流板，增大含尘气体间的碰撞效果，降低设备运行噪音。

(2)本发明的除尘设备具有便携、移动、低噪音的特点，对于金属粉尘的去除具有较高效率；设备收集含尘气体中的粉尘颗粒，为后期进行粉尘动力学研究、粒径分布等提供了方便。

附图说明

图1为本发明的一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置示意图；

图中：1、喇叭状采集口，2、悬垂臂进料器，3、侧向进气口，4、除尘室，5、负压风机，6、集尘托盘，7、气体震打锤，8、高效除尘筒，9、流线型扰流板。

图2为本发明的侧向进风口粉尘颗粒运动方向示意图；

图中：通过与水平方向呈α(2°～10°)角度的侧向进口，粉尘颗粒获得了一定的水平速度；

图3为本发明的粉尘颗粒碰撞示意图；

图中：Va、Vb分别为颗粒a与颗粒b的运动速度，Vah、Vav、Vbh、Vbv分别示意颗粒a与颗粒b的垂直及水平风向速度分量。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。

如图1所示，一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，包括喇叭状采集口1，悬垂臂进料器2，侧向进气口3，除尘室4，负压风机5，气体震打锤7，高效除尘筒8和流线型扰流板9。风机5为整个设备提供了负压环境，使得含尘气体经过喇叭状采集口1通过悬垂臂2及侧向风进口3进入到除尘室4内部，从悬垂臂2及侧向风进口3进入的含尘气体彼此交汇，内部的金属颗粒发生碰撞，降低了粉尘颗粒的速度，之后含尘气体继续撞击在流线型扰流板9上，进一步增大了撞击效率，经过多次处理的金属粉尘颗粒运动速度下降，将随着流动的气体并在重力作用下，继续降落到高效除尘筒8上，气体通过高效除尘筒8进入到筒内空间随着风机5带来的负压气流至下一处理环节或大气中。高效除尘筒8内带有气体震打锤接口7，通过气体震打的方式将附在高效除尘筒8上的灰尘震落至集尘托盘6上，收集并统一处理。

如图2所示，颗粒经过与水平方向呈一定角度(α)的侧向进风口进入到除尘室内部，由于粉尘颗粒跟随含尘气体进入到除尘室内部，则粉尘颗粒应该带有一定的垂直速度分量，基于常识我们很容易判断，绝大多数粉尘颗粒应带有水平方向速度分量及垂直向下的速度分量。

对于两粉尘颗粒碰撞体系，由于碰撞过程时间忽略不记，即不考虑其势能变化：

ΔE＝ΔE_k+Q

式中E为总能量，

E_k为动能，(式中m为粉尘颗粒质量，v为粉尘运动速度)，

Q为颗粒碰撞产生的能量损失，

如图3所示，不同质量大小及速度的粉尘颗粒发生碰撞；

很容易可以得知，式中动能损失Q为正值，且我们可以很容易得到，在完全非弹性碰撞条件下Q取得最大值Q_max。根据动量守恒方程，可以得到：

$Q_{\max }=\frac{1}{2}{m}_a{v_a}^2+\frac{1}{2}{m}_b{v_b}^2-\frac{1}{2}(m_a+m_b){v_c}^2$

式中质量为m_a的粉尘颗粒初速度为v_a，质量为m_b的粉尘颗粒初速度为v_b，v_c为质量为m_a的粉尘颗粒和质量为m_b的粉尘颗粒碰撞后的共同速度：

$v_c=\frac{m_a{v}_a+m_b{v}_b}{m_a+m_b}$

作为一个特例，我们计算，两个质量一样(均为m)的粉尘颗粒发生完全非弹性碰撞，

$Q_{\max }=\frac{m}{4}{(v_a-v_b)}^2$

取一个极端情况，当两个同质量(均为m)，速度大小相同方向相反(即va＝-vb)的两个颗粒小球发生非弹性碰撞。则 $Q_{\max }=m*{v_a}^2=\frac{1}{2}{m}_a*{v_a}^2+\frac{1}{2}{m}_b*{v_b}^2=E_k,$ 即所有的动能都在碰撞过程中损耗。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，其特征在于：包括：采集口(1)、悬垂臂(2)、除尘室侧向风进口、流线型扰流板(9)、高效除尘筒(8)、风机、气体震打锤、集尘托盘(6)；采集口(1)为喇叭开口，为含尘气体进口；悬垂臂(2)为万向悬垂臂，其可360°自由转向，根据需要可调节不同的方向将含尘气体引入除尘室；除尘室为主要的容纳设备，气体进出及除尘过程都在除尘室内进行；侧向风进口为从悬垂臂垂直段引出的侧向风引入装置；高效除尘筒(8)为粉尘收集装置，可将百纳米级别的粉尘吸附到除尘膜上而将气体正常通过；风机维持了整个除尘设备的负压环境，将含尘气体引入除尘室并将净化后的气体排出到大气中；气体震打锤外接压缩空气，压缩空气通过气体震打锤时产生震荡，在除尘设备停止运行时提供动力将除尘筒上的粉尘震落到集尘托盘上；具体的，通过风机(5)驱动形成负压将含尘气体引入带有喇叭样的采集口(1)后再通过可自由伸缩旋转的悬垂臂(2)引入到除尘室(4)内部后，与从侧面进口(3)进来的含尘气体发生交汇后汇聚并经流线型扰流板(9)，之后含尘气体穿过高效除尘筒(8)，其中的粉尘被吸附到高效除尘筒上，气体穿过高效除尘筒经排风口进入大气；高效除尘室内部设置有气体震打锤进口(7)，可接压缩空气产生震荡以去除高效除尘筒上吸附到的大量粉尘，提高设备使用利用率；除尘筒下端设有集尘托盘(6)，搜集自然沉降的粉尘。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，其特征在于：所述除尘室的侧面进气口呈对称排列，与除尘室水平呈一定角度倾斜向下布置进气口，该一定角度为2°～10°，这样将使得不同方向进来的含尘气体发生交汇，其中的粉尘颗粒发生碰撞，降低动能与速度，增大粉尘在除尘筒上的滞留时间，提高除尘效率，而低速的粉尘对设备的损伤减小；同时侧向进风口带来的风力，增大了粉尘的扩散面积，提高除尘筒的有效利用范围。

3.根据权利要求1所述的一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，其特征在于：流线型扰流板的中央区域与竖向进风垂直，边缘与侧向进风平行，这样有利于在不影响主进风与侧向进风粉尘颗粒的碰撞外，引导气体按照扰流板形状传播，减小对除尘筒壁的撞击损伤，并降低噪音。

4.一种金属粉尘蒸汽去除方法，该方法使用权利要求1所述的一种用于金属粉尘蒸汽收集与过滤装置，其特征在于该方法实现步骤如下：

第一步，风机向整个设备提供负压，保持气体能够从采集口通过悬垂臂及侧向风进口管道进入到除尘室内部；

第二步，经过悬垂臂进口管道和侧向风分散开的含尘气体在除尘室汇聚碰撞后通过高效除尘筒，粉尘被吸附到除尘筒表面，过滤后的气体进入除尘筒内部并经排气管道测量过粉尘浓度后排放到大气中。

5.根据权利要求4所述的一种金属粉尘蒸汽去除方法，其特征在于，除尘筒内部设置有空气震打锤，在非工作状态下接通压缩空气后产生震动将高效除尘筒上的粉尘震落至除尘筒下方的集尘托盘上，供后期进行粉尘性质检测分析及粉尘集中处理用。