CN106268387B - 一种细微颗粒物加料装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于大气污染控制技术领域，涉及一种细微颗粒物加料装置，用于研究细微颗粒物脱除的实验过程中添加细微颗粒物，也适用于形成可控低浓度气固两相流的场合；其利用颗粒物的重力和松动风，使物料通过输送管进入副床，通过调整进料阀门和松动风阀门，控制进料量和进气量，以调整颗粒物浓度，并采用主床和副床组合式流化床结构，利用气固两相流动，使细微颗粒物能够进入主床与气体均匀混合，大颗粒物则留在副床，实现提供稳定且混合均匀的含有低浓度细微颗粒物的气体，并将其添加到所需实验装置中的目的；其整体结构简单，原理可靠，制作及运行成本低，应用环境友好且对环境污染治理研究起到巨大的推动作用。

Description

一种细微颗粒物加料装置
技术领域：
本发明属于大气污染控制技术领域，涉及一种细微颗粒物加料装置，用于研究细微颗粒物脱除的实验过程中添加细微颗粒物，也适用于形成可控低浓度气固两相流的场合。
背景技术：
人们越来越重视环境污染问题，我国城市大气环境的首要污染物是颗粒物，尤其是细微颗粒物，因其比表面积大，所以其表面上通常会聚集各种痕量元素及无机污染物，如：Se、Mn、Cr、Sb、As、Be、Cu、Zn、Pb、Cd等。细微颗粒物能够在大气中停留很长时间，几小时、几天甚至是几年，且漂浮范围很广，因此，对人体健康会造成很大危害，尤其是PM2.5，因粒径小，可进入呼吸道深处，能够引起呼吸系统疾病甚至引发肺癌，造成较高的发病率和死亡率，严重影响人类健康。另外，还会导致臭氧层被破坏、大气能见度降低、形成雾霾天气、诱发全球气候变化等。我国的细微颗粒物主要来源于烟尘，而90％的烟尘来自燃煤，因此，为减少环境污染并达到超净排放的目的，通过实验进行细微颗粒物高效脱除研究是不可缺少的重要环节，而模拟低浓度烟气中细微颗粒物的均匀分布状态是脱除研究的第一步。
目前，研究细微颗粒物的实验过程中或添加粉体的生产工艺中，传统细微颗粒物的添加方法为：机械添加法、重力添加法和气溶胶法，机械添加法，例如，华中科技大学煤燃烧实验室中的电磁振动加料装置，通过电磁振动把物料由上而下加入到实验系统中，添加的颗粒物浓度大于300mg/m3；另一种机械添加法是通过电机提供动力，使得料斗中的颗粒随着电机的转动进入实验装置中，气相中的颗粒物浓度随着转速不同而不同，这两种机械添加法都需要额外引入动力源，气相中颗粒物浓度往往较高，难以控制为低浓度；重力添加法是利用重力，使物料由上而下进入实验装置中，由气流携带颗粒物进入，但重力添加法的添加量不易控制，而且气体与颗粒物混合不均匀；气溶胶法是用气溶胶发生器形成颗粒物气溶胶，添加的颗粒物浓度大于100mg/m3，颗粒物浓度也较高。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种细微颗粒物加料装置，解决实验室研究细微颗粒物脱除过程中添加的细微颗粒物浓度过高，混合不均匀，添加量不易控制的问题，实现提供稳定的混合均匀的含有低浓度的细微颗粒物的气体。
为了实现上述目的，本发明涉及的细微颗粒物加料装置的主体结构包括：本实施例的主体结构包括料斗、进料阀门、进料管、第一输送管、第二输送管、第三输送管、副床、主床、布风板、落灰管、副床风机、主床风机、第一气体流量计、第二气体流量计、第一阀门、第二阀门、盖板、喷液口、出料口、进气管、松动风阀门、条形孔、主床上风室、主床下风室、副床上风室和副床下风室；料斗为两端开口的漏斗状结构，料斗的顶端为物料进入口，料斗的底端与竖直向下设置的进料管相连通，进料管上设有进料阀门，进料管的输出端与第一输送管的输入端管道式相通，且进料管的输出端与第一输送管的输入端之间夹角α为钝角，第一输送管的输出端与第二输送管的输入端管道式相通，且第一输送管的输出端与第二输送管的输入端之间夹角β为钝角，第二输送管水平设置，第二输送管的输出端与第三输送管的输入端管道式相通，且第二输送管的输出端与第三输送管的输入端之间夹角γ为钝角，第三输送管的输出端向下倾斜与副床上部相连通，竖直并列设置的空腔结构的副床和主床内横向设有一体式结构的风帽式布风板，或者副床和主床内分别横向设有风帽式布风板，布风板将空腔结构分为上下两部分，分别称为主床上风室、主床下风室、副床上风室和副床下风室，主床的布风板下方设有落灰管，用于收集落入布风板上的大颗粒物，布风板上留有其安装口，主床上部外壁设有出料口，主床上部内壁设有喷液口，主床中部内壁上水平设有不同高度的两条以上的条形孔，主床和副床之间通过条形孔连通，条形孔的上方设有向下倾斜的盖板，盖板位于主床内部，主床底部通过管道与第一气体流量计的输出端相连，第一气体流量计上设有第一阀门，第一气体流量计的输入端与主床风机的输出端管道相通，第二输送管的另一输入端水平设置且经松动风阀门与进气管的输出端相连通，进气管的输入端与副床风机的输出端管道式相通，副床风机的另一输出端与第二气体流量计的输入端管道式相通，第二气体流量计上设有第二阀门，第二气体流量计的输出端与副床的底部管道式相通。
本发明涉及的细微颗粒物加料装置是利用颗粒物的重力和松动风，使物料通过输送管进入副床中，通过调整进料阀门和松动风阀门，控制进料量和进气量，达到调整颗粒物浓度的目的，采用主床和副床组合式流化床结构，利用气固两相流动，使细微颗粒物能够进入主床与气体均匀混合，大颗粒物则留在副床，实现提供稳定且混合均匀的含有低浓度细微颗粒物的气体，并将其添加到所需实验装置中的目的。
本实施例涉及的细微颗粒物加料装置实现加料的具体工艺步骤为：首先在副床的布风板上添加适量的颗粒物形成料层，布风板上错列排列的风孔孔径为1.5mm，颗粒物为电厂飞灰或者静电除尘飞灰，颗粒物粒径尺寸为1‐50μm，平均粒径为10μm，在料斗中填满颗粒物，颗粒物为电厂飞灰或者静电除尘飞灰，颗粒物的粒径在0.1‐50μm之间，然后打开松动风阀门，启动副床风机，调节第二阀门开度，打开并调整进料阀门开度，使得物料缓慢下落到进料管，并在松动风作用下流入副床中，副床风机产生的气体通过副床的布风板进入，使得已经存在的料层形成鼓泡流化状态且在副床的上风室内形成悬浮气流，经测量悬浮气流中细微颗粒物以PM2.5为主，满足研究所需粒径要求，悬浮气流与新入副床的颗粒物混合，大颗粒物落入副床的布风板上的鼓泡流化层，经测量其粒径尺寸平均为25μm，其中，2.5μm以下的超细颗粒物为零，细微颗粒物随气流被盖板折流后通过条形孔进入主床上风室，打开主床风机，调节第一阀门开度，主床风机产生的气体通过布风板进入主床并产生上行的流化风，主床内含尘气流与上行的流化风均匀混合，形成更低浓度的含尘气流，喷液口喷淋液体团聚剂时，含尘气流中的大颗粒物加速落入主床，大颗粒物和喷淋液通过落灰管定期被排出，含尘气流通过主床的出料口被添加到所需实验装置中，经测量输出的颗粒物浓度较低，达到30～50mg/m3，实现提供稳定且混合均匀的含有低浓度细微颗粒物的气体，为研究细微颗粒物高效脱除奠定基础。
本发明与现有技术相比，进料没有添加辅助机械推动设备，输出的颗粒物浓度较低，其整体结构简单，原理可靠，制作及运行成本低，应用环境友好且对环境污染治理研究起到巨大的推动作用。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
图2为本发明涉及的主床8的A-A剖视结构原理示意图。
图3为本发明涉及的主床8的B处剖视结构原理侧视图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1：
本实施例的主体结构包括料斗1、进料阀门2、进料管3、第一输送管4、第二输送管5、第三输送管6、副床7、主床8、布风板9、落灰管10、副床风机11、主床风机12、第一气体流量计13、第二气体流量计14、第一阀门15、第二阀门16、盖板17、喷液口18、出料口19、进气管20、松动风阀门21、条形孔22、主床上风室23、主床下风室24、副床上风室25和副床下风室26；料斗1为两端开口的漏斗状结构，料斗1的顶端为物料进入口，料斗1的底端与竖直向下设置的进料管3相连通，进料管3上设有进料阀门2，进料管3的输出端与第一输送管4的输入端管道式相通，且进料管3的输出端与第一输送管4的输入端之间夹角α为钝角，第一输送管4的输出端与第二输送管5的输入端管道式相通，且第一输送管4的输出端与第二输送管5的输入端之间夹角β为钝角，第二输送管5水平设置，第二输送管5的输出端与第三输送管6的输入端管道式相通，且第二输送管5的输出端与第三输送管6的输入端之间夹角γ为钝角，第三输送管6的输出端向下倾斜与副床7上部相连通，竖直并列设置的空腔结构的副床7和主床8内横向设有一体式风帽式布风板9，或者副床7和主床8内分别横向设有风帽式布风板9，布风板9将空腔结构分为上下两部分，分别称为主床上风室23、主床下风室24、副床上风室25和副床下风室26，主床8的布风板9下方设有落灰管10，用于收集落入布风板9上的大颗粒物，布风板9上留有其安装口，主床8上部外壁设有出料口19，主床8上部内壁设有喷液口18，主床8中部内壁上水平设有不同高度的两条以上的条形孔22，主床8和副床7之间通过条形孔22连通，条形孔22的上方设有向下倾斜的盖板17，盖板17位于主床8内部，主床8底部通过管道与第一气体流量计13的输出端相连，第一气体流量计13上设有第一阀门15，第一气体流量计13的输入端与主床风机12的输出端管道相通，第二输送管5的另一输入端水平设置且经松动风阀门21与进气管20的输出端相连通，进气管20的输入端与副床风机11的输出端管道式相通，副床风机11的另一输出端与第二气体流量计14的输入端管道式相通，第二气体流量计14上设有第二阀门16，第二气体流量计14的输出端与副床7底部管道式相通。
本实施例涉及的细微颗粒物加料装置的工作原理为：在副床7的布风板9上添加颗粒物，使得副床7在通入气体时，能够形成流态化；颗粒物中存在大颗粒物，有利于形成鼓泡流化层；料斗1具有一定高度，利用颗粒物的重力，结合控制进料阀门2和松动风阀门21，使得颗粒物能够克服副床7的气体压力顺利进入副床7，不会产生逆流且具有良好的流动性；颗粒物在进气管20及副床风机11的共同作用下，在副床7的上风室内形成流态化；调整第二阀门16开度，控制副床7的上风室内颗粒物的浓度；细微颗粒物随气流通过不同高度的条形孔22由副床7进入主床8，大颗粒物则留在副床7内，有利于维持流态化；水平设置的条形孔22上方设有倾斜盖板17，一方面能够对进入主床8的含尘气流产生扰动，易形成流态化，另一方面在主床8上部喷淋液体团聚剂时，能够阻挡液体进入副床7，避免影响流化效果；主床8和副床7内设有布风板9，使得流化风与含尘气体充分和混合，得到浓度更低的含尘气体，也对落下的大颗粒物进行支撑。
本实施例涉及的细微颗粒物加料装置实现加料的具体工艺步骤为：首先在孔径尺寸为1.5mm的副床7的布风板9上添加适量的颗粒物形成料层，颗粒物为电厂飞灰或者静电除尘飞灰，颗粒物粒径尺寸为1‐50μm，平均粒径为10μm，接着关闭进料阀门2，在料斗1中填满颗粒物，颗粒物为电厂飞灰或者静电除尘飞灰，颗粒物的粒径在0.1‐50μm之间，然后打开松动风阀门21，启动副床风机11，调节第二阀门16开度，打开并调整进料阀门2开度，使得物料缓慢下落到进料管3，并在松动风作用下流入副床7中，副床风机11产生的气体通过副床7的布风板9进入，使得已经存在的料层形成鼓泡流化状态且在副床7的上风室内形成悬浮气流，经测量悬浮气流中细微颗粒物以PM2.5为主，满足研究所需粒径要求，悬浮气流与新入副床7的颗粒物混合，大颗粒物落入副床7的布风板9上的鼓泡流化层，经测量其粒径尺寸平均为25μm，其中，2.5μm以下的超细颗粒物为零，细微颗粒物随气流被盖板17折流后通过条形孔22进入主床8上风室，打开主床风机12，调节第一阀门15开度，主床风机12产生的气体通过布风板9进入主床8并产生上行的流化风，主床8内含尘气流与上行的流化风均匀混合，形成更低浓度的含尘气流，喷液口18喷淋液体团聚剂时，含尘气流中的大颗粒物加速落入主床8，大颗粒物和喷淋液通过落灰管10定期被排出，含尘气流通过主床8的出料口19被添加到所需实验装置中，经测量输出的颗粒物浓度较低，达到30～50mg/m3，实现提供稳定且混合均匀的含有低浓度细微颗粒物的气体，为研究细微颗粒物高效脱除奠定基础。

Claims (2)

1.一种细微颗粒物加料装置，其特征是主体结构包括：料斗、进料阀门、进料管、第一输送管、第二输送管、第三输送管、副床、主床、布风板、落灰管、副床风机、主床风机、第一气体流量计、第二气体流量计、第一阀门、第二阀门、盖板、喷液口、出料口、进气管、松动风阀门、条形孔、主床上风室、主床下风室、副床上风室和副床下风室；料斗为两端开口的漏斗状结构，料斗的顶端为物料进入口，料斗的底端与竖直向下设置的进料管相连通，进料管上设有进料阀门，进料管的输出端与第一输送管的输入端管道式相通，且进料管的输出端与第一输送管的输入端之间夹角α为钝角，第一输送管的输出端与第二输送管的输入端管道式相通，且第一输送管的输出端与第二输送管的输入端之间夹角β为钝角，第二输送管水平设置，第二输送管的输出端与第三输送管的输入端管道式相通，且第二输送管的输出端与第三输送管的输入端之间夹角γ为钝角，第三输送管的输出端向下倾斜与副床上部相连通，竖直并列设置的空腔结构的副床和主床内横向设有一体式风帽式布风板，或者副床和主床内分别横向设有风帽式布风板，布风板将空腔结构分为上下两部分，分别称为主床上风室、主床下风室、副床上风室和副床下风室，主床的布风板下方设有落灰管，用于收集落入布风板上的大颗粒物，布风板上留有其安装口，主床上部外壁设有出料口，主床上部内壁设有喷液口，主床中部内壁上水平设有不同高度的两条以上的条形孔，主床和副床之间通过条形孔连通，条形孔的上方设有向下倾斜的盖板，盖板位于主床内部，主床底部通过管道与第一气体流量计的输出端相连，第一气体流量计上设有第一阀门，第一气体流量计的输入端与主床风机的输出端管道相通，第二输送管的另一输入端水平设置且经松动风阀门与进气管的输出端相连通，进气管的输入端与副床风机的输出端管道式相通，副床风机的另一输出端与第二气体流量计的输入端管道式相通，第二气体流量计上设有第二阀门，第二气体流量计的输出端与副床的底部管道式相通。
2.如权利要求1所述的细微颗粒物加料装置，其特征是采用该装置加料的具体工艺步骤为：首先在副床的布风板上添加适量的颗粒物形成料层；布风板上错列排列的风孔孔径为1.5mm，颗粒物为电厂飞灰或者静电除尘飞灰，颗粒物粒径尺寸为1-50μm，平均粒径为10μm，在料斗中填满颗粒物，颗粒物为电厂飞灰或者静电除尘飞灰，颗粒物的粒径在0.1-50μm之间，然后打开松动风阀门，启动副床风机，调节第二阀门开度，打开并调整进料阀门开度，使得物料缓慢下落到进料管，并在松动风作用下流入副床中，副床风机产生的气体通过副床的布风板进入，使得已经存在的料层形成鼓泡流化状态且在副床的上风室内形成悬浮气流，经测量悬浮气流中细微颗粒物以PM2.5为主，满足研究所需粒径要求，悬浮气流与新入副床的颗粒物混合，大颗粒物落入副床的布风板上的鼓泡流化层，经测量其粒径尺寸平均为25μm，其中，2.5μm以下的超细颗粒物为零，细微颗粒物随气流被盖板折流后通过条形孔进入主床上风室，打开主床风机，调节第一阀门开度，主床风机产生的气体通过布风板进入主床并产生上行的流化风，主床内含尘气流与上行的流化风均匀混合，形成更低浓度的含尘气流，喷液口喷淋液体团聚剂时，含尘气流中的大颗粒物加速落入主床，大颗粒物和喷淋液通过落灰管定期被排出，含尘气流通过主床的出料口被添加到所需实验装置中，经测量输出的颗粒物浓度较低，达到30～50mg/m3，实现提供稳定且混合均匀的含有低浓度细微颗粒物的气体。
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