CN105855045A - 可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置 - Google Patents

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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/01—Pretreatment of the gases prior to electrostatic precipitation

Abstract

本发明公开了一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并置，该装置包括多个与来流平行的隔板，隔板将气流通道分隔成多条相互平行、宽度一致的子通道，每个隔板上设有多个与来流垂直的扰流齿条，扰流齿条包括大齿扰流齿条和小齿扰流齿条，大小齿扰流齿条间隔排列成顺向来流方向的百叶窗形状。将该装置布置在电除尘器前的烟道中，促使气流在元件后和壁面间形成低速涡区，超细颗粒物由于卷吸作用跟随气流进入涡区，超细颗粒物之间，超细颗粒物与大颗粒间由于互相碰撞发生凝并，成为粒径更大的颗粒，从而被后续的电除尘器脱除。

Description

可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置
技术领域
本发明涉及一种可调控的湍流产涡装置，尤其涉及一种利用可调控的湍流涡促进燃煤电厂烟气中超细颗粒通过碰撞凝并成为大颗粒的颗粒凝并装置。
背景技术
我国是以燃煤发电为主的能源大国，燃煤发电在为国家经济发展和人民生活提供便利的同时，也成为我国一个重要的污染源。近年来，可吸入颗粒物(PM10)特别是空气动力学直径小于2.5μm的超细颗粒物(PM2.5)已取代SO2和NOx成为我国首要的大气污染物。超细颗粒物具有较大的比表面积，可以吸附大量的重金属等有害物质，一旦在人体呼吸系统沉积将产生严重的危害。超细颗粒物由于荷电能力弱，传统的电除尘器对其脱除效率不高。
因此，采用湍流凝并装置使超细颗粒在进入电除尘器前凝并长大成为大颗粒，进而被电除尘器捕获，降低燃煤电站烟尘的排放，成为目前国内外研究的一个重点。但是，目前研究的湍流凝并装置仍存在凝并效率低、装置压损大等缺点。
发明内容
本发明主要是解决现有湍流凝并技术存在的不足，通过对湍流凝并装置中扰流元件的结构、布置等进行优化，提供了一种凝并效率高、装置压损低的新型钝体扰流颗粒凝并装置，可以有效地提高电除尘器的除尘效率，降低燃煤电厂烟尘排放。
本发明主要是通过下述技术方案解决上述技术问题的：
一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置，包括多个与来流平行的隔板，所述隔板将气流通道分隔成多条相互平行、宽度一致的子通道，每个隔板上设有多个与来流垂直的扰流齿条，所述扰流齿条包括大齿扰流齿条和小齿扰流齿条，大齿扰流齿条和小齿扰流齿条间隔排列成顺向来流方向的百叶窗形状。
优选地：所述的扰流齿条边缘设有若干个半圆形槽口，所述大齿扰流齿条上的半圆形槽口的直径为小齿扰流齿条上的半圆形槽口的直径的1.5-2.5倍。
更优选地：所述大齿扰流齿条的半圆形槽口的直径为20mm，相邻两个半圆形槽口的圆心相距30mm；所述小齿扰流齿条的半圆形槽口的直径为10mm，相邻两个半圆形槽口的圆心相距15mm。
优选地：每条子通道的宽度为100mm。
优选地：一个大齿扰流齿条和相对于来流方向紧邻其后的一个小齿扰流齿条构成一组扰流元件，相邻的两条大齿扰流齿条之间的距离为180mm，同组的小齿扰流齿条布置在大齿扰流齿条后120mm处。
优选地：所述的扰流元件有9组。
优选地：所述的扰流齿条，长23mm，厚2mm，与隔板间的夹角为53度。
所述的超细颗粒物凝并装置布置在电除尘器前的烟道中。
与现有技术和装置相比，本发明具有以下优点：
1、与其他颗粒团聚(凝并)促进预处理技术和装置相比，本发明安装和运行成本更低，安装工期更短，更易维护；
2、与同类装置相比，本装置内流场更加合理，涡区更加稳定，超细颗粒物的碰撞凝并效果更好，对原有电除尘器的除尘效率的提升更大；
3、与同类装置相比，本装置压损更小，运行成本更低，对原有系统影响也更小。
附图说明
图1为本发明单个隔板的结构示意图。
图2为本发明单组扰流元件的结构示意图。
图3为本发明单组扰流元件的横切面结构示意图。
图4为扰流元件后颗粒运动轨迹示意图；其中X方向代表来流方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明主要是通过特定结构元件的扰流和产涡作用，促进燃煤电厂烟气中的超细颗粒物通过碰撞、凝并成为大颗粒，从而被电除尘器捕捉，提高电除尘器的除尘效率，降低烟尘排放。
用于产涡的扰流元件的布置和结构是影响湍流凝并装置中颗粒凝并效果和装置压损的主要因素，本发明主要通过商用流体力学计算软件对不同扰流元件布置和结构下装置的凝并效果和压损进行计算和分析，从而提出了一种将扰流元件布置在装置通道的两侧壁面上，同时采取大小扰流元件互相搭配的可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置。
在上述可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置中，大齿扰流齿条被对称布置在每一个通道的两侧壁面墙壁上，相邻两个大齿扰流齿条之间相隔180mm，大齿扰流齿条是主要的产涡扰流器件，在其后与壁面之间会产生低速涡区，通过卷吸作用和富集效应促进超细颗粒物碰撞凝并为大颗粒。
在上述可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置钟，大齿扰流齿条上会开有半径为10mm的半圆形槽口，每两个半圆形槽口圆心之间的距离为30mm，由于槽口的影响，空气获得垂直方向上的剪切力，颗粒会跟随空气在垂直方向产生运动，不同高度入射的颗粒可以获得更大概率的碰撞机会，从而有利于提高凝并效果，同时还可以降低装置的压损。
在上述可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置中，在每一个大齿扰流齿条后120mm处布置一个沿高度方向并排布置小齿扰流齿条，大齿扰流齿条和小齿扰流齿条间隔排列成顺向来流方向的百叶窗形状。小齿扰流齿条与大齿扰流齿条的结构相同，但尺寸约为大扰流元件的一半，这样既可以保证大扰流元件的产涡效果，又可以增加后方涡区的稳定性，提高装置内超细颗粒碰撞凝并的效果。
本发明的可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置，被放置在电除尘器前的烟道中，用隔板平均分为几个通道，通过图1可以看出，在每个通道的壁面两侧有对称分布的9组扰流元件，每组扰流元件由一个大齿扰流齿条和一个小齿扰流齿条平行组成，大齿扰流齿条相对于来流方向位于隔板的前部，小齿扰流齿条相对于来流方向位于隔板的后部；扰流齿条在隔板上的向上的倾角为锐角，顺着来流。实际应用中，扰流齿条长23mm，厚2mm，与隔板间的夹角为53度。
烟气由气流通道入口进入，并在大小扰流齿条后形成一个连续稳定的低速涡区带。其中，小扰流齿条主要是为了增加大扰流元件涡区尾部的稳定性，同时也避免了对下一级大扰流元件的产涡造成不利影响。
从图2和图3中还可以看出，扰流齿条上均开有半圆形槽口，这样做的目的是为了气流在垂直方向上的扰动，颗粒会跟随空气在垂直方向产生运动，不同高度入射的颗粒可以获得更大概率的碰撞机会，从而有利于提高凝并效果；同时，在扰流齿条上开设槽口还有利于降低装置的压损，节约运行成本。
由于超细颗粒物的惯性小，会随着气流卷吸进入涡区。图4为扰流齿条后超细颗粒物的运动轨迹示意图，从图4中可以看出，跟随性较好的小颗粒随着气流在扰流齿条后的涡区做回旋运动，在运动过程中一部分颗粒之间发生碰撞，凝并为大颗粒；还有一部分颗粒与壁面发生碰撞后被吸附在装置壁面上，这是由颗粒物本身的粘性和壁面附近区域气流速度非常低共同造成的。
烟气中的超细颗粒物通过在本发明的装置内发生碰撞和凝并，成长为粒径更大的颗粒物，这样电除尘器进口处粒径大的颗粒所占的比重就会增加，电除尘器的除尘效率就会得到提升，燃煤电厂超细颗粒物的排放就会相应的减小。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置，其特征在于：包括多个与来流平行的隔板，所述隔板将气流通道分隔成多条相互平行、宽度一致的子通道，每个隔板上设有多个与来流垂直的扰流齿条，所述扰流齿条包括大齿扰流齿条和小齿扰流齿条，大齿扰流齿条和小齿扰流齿条间隔排列成顺向来流方向的百叶窗形状。
2.根据权利要求1所述的一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并置，其特征在于：所述的扰流齿条边缘设有若干个半圆形槽口，所述大齿扰流齿条上的半圆形槽口的直径为小齿扰流齿条上的半圆形槽口的直径的1.5-2.5倍。
3.根据权利要求2所述的一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并置，其特征在于：所述大齿扰流齿条的半圆形槽口的直径为20mm，相邻两个半圆形槽口的圆心相距30mm；所述小齿扰流齿条的半圆形槽口的直径为10mm，相邻两个半圆形槽口的圆心相距15mm。
4.根据权利要求1所述的一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并置，其特征在于：每条子通道的宽度为100mm。
5.根据权利要求1所述的一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并置，其特征在于：一个大齿扰流齿条和相对于来流方向紧邻其后的一个小齿扰流齿条构成一组扰流元件，相邻的两条大齿扰流齿条之间的距离为180mm，同组的小齿扰流齿条布置在大齿扰流齿条后120mm处。
6.根据权利要求5所述的一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并置，其特征在于：所述的扰流元件有9组。
7.根据权利要求1所述的一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并装置，其特征在于：所述的扰流齿条，长23mm，厚2mm，与隔板间的夹角为53度。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种可调控的湍流产涡超细颗粒物凝并置，其特征在于：所述的超细颗粒物凝并装置布置在电除尘器前的烟道中。
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