CN104722170A - 声、雾结合促进pm2.5长大的方法及专用装置 - Google Patents

Abstract

一种声、雾结合促进PM_2.5长大的方法，所述的PM_2.5被裹挟在气流中，方法包括：使含PM_2.5气流通过一气流通道，在所述气流通道的侧面设有正弦平面声波或驻波发生器，在所述气流通道的进口处或另一侧面（设有声波或驻波发生器侧面的旁侧面）设有水蒸气喷嘴，水蒸气喷嘴外接水蒸气管道。优选的气流通道横截面为矩形，宽度为波长λ的整数倍，水蒸气喷嘴设在所述气流通道的进口处，水蒸气喷嘴布置在声场中各段波长的0.75λ和0.25λ汇聚截面处。本发明还包括专用于上述方法的装置。采用本发明的方法及装置，可使PM_2.5获得更快的长大速率和更令人满意的长大程度。

Description

声、雾结合促进PM2.5长大的方法及专用装置

技术领域

本发明涉及一种声、雾结合促进PM_2.5长大的方法。本发明还涉及一种专用于所述的方法的声、雾结合促进PM_2.5长大装置。

背景技术

在能源、环保等领域，有时需要从含有PM_2.5的大量气流中将PM_2.5脱除，含有PM_2.5的气流如内燃机尾部烟气中含有大量PM_2.5气溶胶物质、燃煤电站湿法脱硫后的烟气中含有大量PM_2.5硫酸盐物质。PM_2.5的大量排放造成雾霾天气的增多，对人类的身体健康构成严重影响。现有除尘装置对PM_2.5难以有效脱除，其原因是由于PM_2.5体积小、重量轻和数量多所致。如果通过某种方法使得PM_2.5能够在较短的时间内快速长大成粒径较大的颗粒（如d>30μm），则传统除尘装置则可发挥高效脱除作用。目前已有不同研究者提出促进PM_2.5体积长大的方法，如向PM_2.5所在空间喷入过饱和水蒸气，使过饱和水蒸气在PM_2.5表面发生相变冷凝而使其体积变大；又如对PM_2.5所在空间施加声场，在声场的作用下促进PM_2.5运动而增加相互碰撞，使之发生团聚长大。上述技术虽然都能够促使PM_2.5在一定程度上形成长大，但在长大速率、长大程度等方面均存在进一步发展空间。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种声、雾结合促进PM_2.5长大的方法。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种专用于上述方法的声、雾结合促进PM_2.5长大装置。

采用本发明的方法及装置，可使PM_2.5获得更快的长大速率和更令人满意的长大程度。

解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种声、雾结合促进PM_2.5长大的方法，所述的PM_2.5被裹挟在气流中，其特征是：所述的方法包括：

使含PM_2.5气流通过一气流通道，在所述气流通道的侧面设有正弦平面声波或驻波发生器，在所述气流通道的进口处或另一侧面（设有声波或驻波发生器侧面的旁侧面）设有水蒸气喷嘴，水蒸气喷嘴外接水蒸气管道。

所述的气流通道横截面为矩形，宽度为波长λ的整数倍，水蒸气喷嘴设在所述气流通道的进口处。

所述的水蒸气喷嘴布置在声场中各段波长的0.75λ和0.25λ汇聚截面处。

所述的各波段波长应为声波发生器发出的固有单一波长。

解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种专用于上述方法的声、雾结合促进PM_2.5长大装置，所述的PM_2.5被裹挟在气流中，其特征是包括：

一让含PM_2.5气流流经的气流通道，所述气流通道的侧面设有正弦平面声波或驻波发生器，在所述气流通道的进口处或另一侧面（设有声波或驻波发生器侧面的旁侧面）设有水蒸气喷嘴，水蒸气喷嘴外接水蒸气管道。

所述的气流通道横截面为矩形，宽度为波长λ的整数倍，水蒸气喷嘴设在所述气流通道的进口处。

所述的水蒸气喷嘴布置在声场中各段波长的0.75λ和0.25λ汇聚截面处。

本发明在声场使雾滴在局部空间汇聚的基础上，通过水蒸气喷嘴使雾滴空间浓度进一步提高，达到增强碰撞团聚的效果。当气体中含有大量PM_2.5需要脱除时，利用该方法及装置可使PM_2.5的体积快速长大，以至通过传统除尘装置即能够对其进行有效脱除。

本发明的原理：基于当前人们对PM_2.5碰撞接触特性以及PM_2.5在声场中的运动特性研究，已经得到以下认识：对于PM_2.5这样的细小微粒，一旦发生碰撞接触，通常聚并成一个颗粒，因此碰撞是促进PM_2.5长大的一条有效途径；进而，发生碰撞的概率主要与PM_2.5的空间浓度和运动特性密切相关，若能通过外场的作用，将均匀分布于空间的PM_2.5汇聚到某一区域并增加其运动速度，则可提高其碰撞聚并效果。在正弦平面声场或驻波声场作用下，原来均匀悬浮于空间的PM_2.5在声压梯度的作用下发生快速波动并沿声波传递方向发生向前或向后位移。向前位移还是向后位移取决于PM_2.5所处的空间位置的声压变化条件，以一自左向右运动的正弦波声压曲线为例，当波的前峰面到达某一垂直空间截面时，该截面上的PM_2.5受到向右的声压梯度作用，则向右发生运动和位移，而当波的前峰面过后，当波的后峰面到达该截面位置时，该截面上的PM_2.5受到向左的声压梯度作用，从而则向左发生运动和位移。在上述声场作用机理条件下，其结果是PM_2.5在0.75λ和0.25λ截面处周期性地产生汇聚，汇聚截面处PM_2.5的数密度最大值可为无声场作用时均匀分布数密度值的5~20倍。由此可见，声场的存在能够有效促进PM_2.5的团聚。尽管如此，仅依靠需要脱除的污染物PM_2.5间的碰撞而产生团聚的强度还是不够的，为提高PM_2.5的长大速率及长大程度，本申请公开了协同声场作用条件下，向声场空间喷入水蒸气，水蒸气由细小水气雾滴构成，细小水气雾滴的介入大大增加了PM_2.5所在空间细颗粒物的数浓度，使碰撞团聚的强度得到显著提高。进一步，将水蒸气喷嘴位置布置在声场中各段波长的0.75λ和0.25λ汇聚截面处，使碰撞团聚更为有效。

有益效果：本发明通过声场、水蒸气雾滴的协同作用，能使PM_2.5快速长大到30μm以上，克服由于PM_2.5体积小、重量轻和数量而难以捕集的问题，以便利用传统除尘装置发挥高效脱除作用。与现有促进PM_2.5的长大方法相比，本发明在提高PM_2.5的长大速率及长大程度方面具有显著优势。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明：

1、正弦平面声波或驻波发生器，2、水蒸气喷嘴，3、烟气通道，4、水蒸气管道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明的声、雾结合促进PM_2.5长大装置实施例，所述的PM_2.5被裹挟在气流中，包括一让含PM_2.5气流流经的气流通道3，气流通道3横截面为矩形，宽度为波长λ的整数倍，在气流通道的侧面设有正弦平面声波或驻波发生器1，在气流通道的进口处设有水蒸气喷嘴2，水蒸气喷嘴2布置在声场中各段波长的0.75λ和0.25λ汇聚截面处，水蒸气喷嘴外接水蒸气管道4。

本发明的声、雾结合促进PM_2.5长大的方法实施例，所述的PM_2.5被裹挟在气流中，方法包括：使含PM_2.5气流通过一气流通道3，在气流通道3的侧面设有正弦平面声波或驻波发生器1，在气流通道的进口处设有水蒸气喷嘴2，水蒸气喷嘴2外接水蒸气管道4。

气流通道横截面为矩形，宽度为波长λ的整数倍，水蒸气喷嘴布置在声场中各段波长的0.75λ和0.25λ汇聚截面处。

工作时，含PM_2.5烟气进入烟气通道3内，水蒸气喷嘴2设置在声波的0.75λ和0.25λ截面处，通过水蒸气管道4供给水蒸气并向烟气通道3内喷入，在位于烟气通道3侧壁的正弦平面声波或驻波发生器1所产生的声场作用下，使细颗粒物（包括PM_2.5和水蒸气雾滴）在烟气通道3内每段声波的0.75λ和0.25λ截面处周期性地产生汇聚，汇聚截面处细颗粒物的浓度剧增，使细颗粒物碰撞团聚的强度大大增加，从而使其中的PM_2.5在长大速率及长大程度方面得以显著提高，更易被随后的除尘设备所捕集。

Claims (6)

1.一种声、雾结合促进PM_2.5长大的方法，所述的PM_2.5被裹挟在气流中，其特征是所述方法为：

使含PM_2.5气流通过一气流通道，在所述气流通道的侧面设有正弦平面声波或驻波发生器，在所述气流通道的进口处或另一侧面设有水蒸气喷嘴，水蒸气喷嘴外接水蒸气管道。

2.根据权利要求1所述的声、雾结合促进PM_2.5长大的方法，其特征是：所述的气流通道横截面为矩形，宽度为波长λ的整数倍，水蒸气喷嘴设在所述气流通道的进口处。

3.根据权利要求2所述的声、雾结合促进PM_2.5长大的方法，其特征是：所述的水蒸气喷嘴布置在声场中各段波长的0.75λ和0.25λ汇聚截面处。

4.一种专用于如权利要求1-3任意一项所述方法的声、雾结合促进PM_2.5长大装置，其特征是包括：一让含PM_2.5气流流经的气流通道，所述气流通道的侧面设有正弦平面声波或驻波发生器，在所述气流通道的进口处或另一侧面设有水蒸气喷嘴，水蒸气喷嘴外接水蒸气管道。

5.根据权利要求4所述的声、雾结合促进PM_2.5长大装置，其特征是：所述的气流通道横截面为矩形，宽度为波长λ的整数倍，水蒸气喷嘴设在所述气流通道的进口处。

6.根据权利要求5所述的声、雾结合促进PM_2.5长大装置，其特征是：所述的水蒸气喷嘴布置在声场中各段波长的0.75λ和0.25λ汇聚截面处。