CN105536424A - 一种水汽过饱和度场的建立方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水汽过饱和度场的建立方法和装置,包括烟气储藏室、冷却水槽、核化室、增压风机、压力计、温度计和温湿度计;所述核化室固定在冷却水槽内部,冷却水槽设有冷却水槽进水口和冷却水槽出水口,并与冷却水槽温度控制单元连接;所述核化室的一端设有烟气进口,烟气进口与增压风机连接,增压风机与烟气储藏室连接;所述核化室的另一端设有活塞,活塞与机械控制单元连接;所述核化室的下端设有出气口,出气口处设有出气阀门,核化室上还设有压力计和温度计。本发明装置结构简单、使用方便,通过控制活塞的运动位置有效的调节核化室内的过饱和度,从而可以获得所需的过饱和气体。

Description

一种水汽过饱和度场的建立方法和装置
技术领域
[0001] 本发明属于促进烟气细颗粒物长大所需过饱和环境研究技术领域,涉及一种水汽 过饱和度场的建立方法和装置。
背景技术
[0002] 目前对PM2.5排放处理方式主要是采取在除尘器或洗涤器前设置预处理设施,使 其通过物理或化学作用长大成较大颗粒后加以脱除的方式,其中应用蒸汽相变是促使 PM2.5凝并长大的重要措施。应用蒸汽相变促使细颗粒物长大机理是:在过饱和蒸汽环境 中,蒸汽以细颗粒物为凝结核发生相变,使微粒粒径长大,质量增加。因此,在促使细颗粒长 大的过程中,首先要建立细颗粒长大所需的过饱和环境。
[0003] 对过饱和度场建立目前常用的有以下几种方式:高温液体与低温饱和烟气流接 触;直接在烟气流注入蒸汽;绝热膨胀方式使得压力下降温度降低从而使烟气达到过饱和。 以上几种方法对过饱和度场的过饱和度不易控制和测量,蒸汽消耗使得建立过饱和水汽环 境的能耗增加。所以需要一种新的方法来建立水汽过饱和度场。
发明内容
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种简单并能较好控制过饱和度的水 汽过饱和环境的建立方法和装置。
[0005] 本发明采用的技术方案为:一种水汽过饱和度场的建立装置,包括烟气储藏室、冷 却水槽、核化室、增压风机、压力计、温度计和温湿度计;
[0006] 所述核化室通过固定结构固定在冷却水槽内部,冷却水槽设有冷却水槽进水口和 冷却水槽出水口,并与冷却水槽温度控制单元连接;
[0007] 所述核化室的一端设有烟气进口,烟气进口与增压风机连接,增压风机与烟气储 藏室连接,烟气进口处设有压力计和温湿度计,增压风机与烟气储藏室之间设有进气阀门;
[0008] 所述核化室的另一端设有活塞,活塞与机械控制单元连接;
[0009] 所述核化室的下端设有出气口,出气口处设有出气阀门,核化室上还设有压力计 和温度计。
[0010] 作为优选,所述冷却水槽和核化室均为铝合金管;从而有利于热量的散失并保证 一定的耐压要求。
[0011] 作为优选,所述冷却水槽和核化室的形状为圆柱体。
[0012] 作为优选,所述活塞为密封性好、能耐压、不吸湿且良好的绝热材料组成,以保证 不影响核化室内的温度。
[0013] 作为优选,所述压力计的压力范围为0~0.5MPa,温度计的温度范围为0~100°C, 但实际应用时可根据所需选择范围,最好为0~0.2MPa、0~60°C。
[0014] -种使用上述装置的水汽过饱和度场的建立方法,包括以下步骤:
[0015] 打开进气阀门,通过增压风机将烟气储藏室的未饱和气体引入到核化室中,压力 计和温湿度计测量未饱和气体的温度T,压力P1和相对湿度Φ;通过冷却水槽温度控制单元 调节冷却水槽的进水温度为Τ;通入一定量的未饱和气体后,关闭进气阀门,待冷却水槽中 冷却水温度时,机械控制单元控制活塞缓慢移动压缩气体,产生的热量由冷却水及时带走, 活塞达到新的位置后,压力计测得新的气体的压力P 2;同时通过温度计监测整个加压过程 中核化室中的温度状态,适时调节冷却水的流量保证核化室温度不变;通过控制活塞位置 将获得不同过饱和度的气体;打开出气阀门,过饱和气体经出气口流出;
[0016] 上述水汽过饱和度获得和计算方法如下:已知未饱和烟气的压力?:,温度Τ,相对 湿度Φ,使未饱和气体温度保持不变,压力增加至P 2,同时保证未饱和气体的含湿量不变; 根据公式:Pvl/(Pl_Pvl) = Ρν2/(Ρ2-Ρν2),其中Pvl表不未饱和气体的水蒸气分压,Ρν2表不未饱 和气体加压后的水蒸气分压,Pvl可以通过未饱和气体的状态参数得出,? 112可以测得,根 据上述公式便可获得气体加压后的水蒸气分压pv2,加压前后气体温度不变,可以得出该温 度下的饱和蒸汽分压.根据S=/矽则水汽过饱和度值可得。
[0017] 本发明未饱和气体在温度不变,绝对含湿量不变的条件下增加其压力从而使气体 达到过饱和,经过进气口上的压力计、温湿度计测量未饱和气体的压力、温度和相对湿度及 核化室上的压力计测量压力的条件,计算出未饱和气体的蒸汽分压、该温度下的饱和蒸汽 分压和饱和气体的的蒸汽分压,最后获得饱和气体的饱和度。未饱和气体相对湿度小于 100%,气体内介质为水蒸气,通过控制活塞位置获得所需的不同过饱和度的气体。
[0018] 有益效果:本发明装置结构简单、使用方便,通过控制活塞的运动位置有效的调节 核化室内的过饱和度,从而可以获得所需的过饱和气体。
附图说明
[0019] 图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
[0021 ]如图1所示,一种水汽过饱和度场的建立装置,包括烟气储藏室1、冷却水槽2、核化 室3、增压风机4、压力计5和6、温度计7和温湿度计8;
[0022] 所述核化室3通过固定结构13固定在冷却水槽2内部,冷却水槽2设有冷却水槽出 水口 11和冷却水槽进水口 12,并与冷却水槽温度控制单元10连接;所述核化室3的一端设有 烟气进口 9,烟气进口 9与增压风机4连接,增压风机4与烟气储藏室1连接,烟气进口 9处设有 压力计5和温湿度计8,增压风机4与烟气储藏室1之间设有进气阀门14;所述核化室3的另一 端设有活塞17,活塞17与机械控制单元18连接;所述核化室3的下端设有出气口 15,出气口 15处设有出气阀门16,核化室3上还设有压力计6和温度计7。所述冷却水槽2和核化室3均为 铝合金管;所述冷却水槽2和核化室3的形状为圆柱体。所述活塞17为密封性好、能耐压、不 吸湿且良好的绝热材料。所述压力计5的压力范围为0~0.2MPa,温度计7的温度范围为0~ 60°C〇
[0023] -种使用上述装置的水汽过饱和度场的建立方法,包括以下步骤:
[0024] 打开进气阀门14,通过增压风机4将烟气储藏室1的未饱和气体引入到核化室3中, 压力计5和温湿度计8测量未饱和气体的温度T,压力P1和相对湿度Φ ;通过冷却水槽温度控 制单元10调节冷却水槽2的进水温度为Τ;通入一定量的未饱和气体后,关闭进气阀门14,待 冷却水槽2中冷却水温度时,机械控制单元18控制活塞17缓慢移动压缩气体,产生的热量由 冷却水及时带走,活塞17达到新的位置后,压力计6测得新的气体的压力P 2;同时通过温度 计7监测整个加压过程中核化室3中的温度状态,适时调节冷却水的流量保证核化室3温度 不变;通过控制活塞17位置将获得不同饱和度的饱和气体;打开出气阀门16,过饱和气体经 出气口 15流出。
[0025] 未饱和气体温度为30°C,压力为0.1 MPa,其相对湿度Φ为90 %,通过增压风机气体 进入核化室,缓慢移动活塞获得的新气体压力为〇. 15MPa,在增压过程中,冷却水槽中的冷 却水保证气体温度不发生改变。经计算该温度下的饱和蒸汽分压疼=4·2317χ103/'Pvl = 3.8085X103Pa,Pv2 = 5.7105X103Pa,所以获得的过饱和气体过饱和度为 S = Pv2 {if = 5710.5 / 4231.7 = 1.35 :〇
[0026]以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明,但本发明不局限于所描述的实 施方式。对本领域的普通技术人员而言,在本发明的原理和技术思想的范围内,对这些实施 方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1. 一种水汽过饱和度场的建立装置,其特征在于:包括烟气储藏室、冷却水槽、核化室、 增压风机、压力计、溫度计和溫湿度计; 所述核化室通过固定结构固定在冷却水槽内部,冷却水槽设有冷却水槽进水口和冷却 水槽出水口,并与冷却水槽溫度控制单元连接; 所述核化室的一端设有烟气进口,烟气进口与增压风机连接,增压风机与烟气储藏室 连接,烟气进口处设有压力计和溫湿度计,增压风机与烟气储藏室之间设有进气阀口; 所述核化室的另一端设有活塞,活塞与机械控制单元连接; 所述核化室的下端设有出气口,出气口处设有出气阀口,核化室上还设有压力计和溫 度计。
2. 根据权利要求1所述的一种水汽过饱和度场的建立装置,其特征在于:所述冷却水槽 和核化室均为侣合金管。
3. 根据权利要求1所述的一种水汽过饱和度场的建立装置,其特征在于:所述冷却水槽 和核化室的形状为圆柱体。
4. 根据权利要求1所述的一种水汽过饱和度场的建立装置,其特征在于:所述活塞为密 封性好、能耐压、不吸湿且良好的绝热材料。
5. 根据权利要求1所述的一种水汽过饱和度场的建立装置,其特征在于:所述压力计的 压力范围为0~〇.5MPa,溫度计的溫度范围为0~100°C。
6. -种使用上述权利要求1、2、3、4或5装置的水汽过饱和度场的建立方法,其特征在 于:包括W下步骤: 打开进气阀口,通过增压风机将烟气储藏室的未饱和气体引入到核化室中,压力计和 溫湿度计测量未饱和气体的溫度T,压力Pi和相对湿度Φ;通过冷却水槽溫度控制单元调节 冷却水槽的进水溫度为T;通入一定量的未饱和气体后,关闭进气阀口,待冷却水槽中冷却 水溫度时,机械控制单元控制活塞缓慢移动压缩气体,产生的热量由冷却水及时带走,活塞 达到新的位置后,压力计测得新的气体的压力P2;同时通过溫度计监测整个加压过程中核 化室中的溫度状态,调节冷却水的流量保证核化室溫度不变;通过控制活塞位置将获得不 同过饱和度的气体;打开出气阀口,过饱和气体经出气口流出; 上述水汽过饱和度获得和计算方法如下:已知未饱和烟气的压力Pi,溫度T,相对湿度 Φ,使未饱和气体溫度保持不变,压力增加至P2,同时保证未饱和气体的含湿量不变;根据 公式:Pvl/(Pl-Pvl) = Pv2/(P2-Pv2),其中Pv康不未饱和气体的水蒸气分压,Pv康不未饱和气 体加压后的水蒸气分压,Pvl通过未饱和气体的状态参数得出,Pl、P2为测得,根据上述公式 便获得气体加压后的水蒸气分压Pv2,加压前后气体溫度不变,得出该溫度下的饱和蒸汽分 压转,根据=也/巧则水汽过饱和度值可得。
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