CN107297119B

CN107297119B - 颗粒床过滤除尘装置

Info

Publication number: CN107297119B
Application number: CN201710716231.6A
Authority: CN
Inventors: 陈俊霖; 李勋锋; 淮秀兰; 许闽; 成克用
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: CN107297119A

Abstract

本公开提供了一种颗粒床过滤除尘装置，包括：过滤除尘通道；超声波发生器，位于过滤除尘通道的上游侧；颗粒床过滤除尘部，位于过滤除尘通道的下游侧；以及声波振荡部，对颗粒床过滤除尘部的颗粒床层施加振动；其中，含尘气体通过过滤除尘通道，粉尘在超声波发生器发出的超声作用下凝聚为更大粒径的粉尘，从而在经过颗粒床过滤除尘部时被过滤。本公开中，含尘气体在含尘气体入口处受到超声波的作用，经超声波的振动，团聚成大粒径的粉尘，减少了含尘气体中小于10μm的细微粉尘，方便下游颗粒床除尘部的除尘，此外，声波振荡部对颗粒床过滤除尘部的颗粒床层施加振动，降低了颗粒床的渗透率，提高了滤料颗粒的除尘效率。

Description

颗粒床过滤除尘装置

技术领域

本公开涉及环境科学技术领域，尤其涉及一种颗粒床过滤除尘装置。

背景技术

颗粒床过滤除尘装置，是一种工业含尘气体除尘的常用装置，特别是在高温除尘领域。该类除尘器的除尘原理是含尘气体在颗粒床的颗粒介质流动过程中，通过直接拦截、惯性碰撞、重力沉降、扩散除尘等除尘机理，粉尘之间的曳力、重力、范德瓦尔斯力、热泳力等作用力，实现颗粒介质对含尘气体中的粉尘进行捕集，达到含尘气体净化的目的。

但是，在实现本公开的过程中，申请人发现目前的颗粒床过滤除尘装置对于粉尘粒径小于10μm的细微粉尘的分级除尘效率较低，特别是对于高温含细微粉尘气体，分级除尘效率约为70～80％，这使得该类装置不能应用于一些除尘效率要求较高的工艺系统中。

公开内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种颗粒床过滤除尘装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

本公开颗粒床过滤除尘装置包括：过滤除尘通道T；超声波发生器10，位于过滤除尘通道T的上游侧；颗粒床过滤除尘部20，位于过滤除尘通道T的下游侧；其中，含尘气体通过过滤除尘通道，粉尘在超声波发生器10发出的超声作用下凝聚为更大粒径的粉尘，从而在经过颗粒床过滤除尘部20时被过滤。

在本公开的一些实施例中，超声波发生器10的输出频率介于0.5kHz～50kHz之间。

在本公开的一些实施例中，超声波发生器10的输出频率可调。

在本公开的一些实施例中，还包括：声波振荡部30，用于对颗粒床过滤除尘部的颗粒床层施加振动，以提高其中滤料颗粒的粉尘过滤效率。

在本公开的一些实施例中，声波振荡部30的输出频率介于100kHz～500kHz之间。

在本公开的一些实施例中，声波振荡部30包括：信号发生器31，用于产生交流电信号；电声换能器33，对准颗粒床层22设置或设置于颗粒床层22内部，用于将交流电信号转换为声波信号作用于颗粒床层22，以对颗粒床过滤除尘部的颗粒床层的滤料颗粒施加振动。

在本公开的一些实施例中，声波振荡部30还包括：放大器32，与信号发生器31电性连接，用于放大交流电信号，并将放大后的交流电信号传输至电声换能器33。

在本公开的一些实施例中，声波振荡部30还包括：第一声压传感器34，安装在过滤除尘通道中电声换能器33的对面壁面；和/或第二声压传感器35，安装过滤除尘通道中颗粒床过滤除尘部的颗粒床层的上部；

第一声压传感器34和/或第二声压传感器35用来监测颗粒床层内部的声压级。

在本公开的一些实施例中，颗粒床过滤装置竖直设置；过滤除尘通道T中，含尘气体入口T_in设置于上方，洁净气体出口T_out设置于下方；过滤除尘通道T自上而下包括：小口径通道T1、口径扩张段通道T2和大口径通道T3；超声波发生器10对应于小口径通道T1的位置设置，颗粒床过滤除尘部20对应于大口径通道T3的位置设置。

在本公开的一些实施例中，过滤除尘通道T的横截面形状为以下形状的一种或多种的组合：圆形、多边形、椭圆形；和/或颗粒床层：为均一粒径的滤料组成的滤料层；或为不同粒径分层分布组成的滤料层。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开颗粒床过滤除尘装置至少具有以下有益效果其中之一：

(1)含尘气体在含尘气体入口处受到超声波的作用，经超声波的振动，粉尘由于惯性作用、凝聚作用团聚成大粒径的粉尘，减少了含尘气体中小于10μm的细微粉尘，提高颗粒床过滤装置的除尘效率；

(2)电声换能器对颗粒床层内部施加振动，降低颗粒床的渗透率，同时引起粉尘在颗粒床流动过滤过程中的二次流动，提高粉尘与颗粒床滤料颗粒的碰撞概率，提高颗粒床过滤装置的除尘效率。

附图说明

图1为本公开实施例颗粒床过滤除尘装置的结构示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

T-过滤除尘通道；

T1-小口径通道； T2-口径扩张段通道； T3-大口径通道；

T_in-含尘气体入口； T_out-洁净气体出口；

10-超声波发生器；

20-颗粒床过滤除尘部；

21-布风板； 22-颗粒床层

30-声波振荡部；

31-信号发生器； 32-放大器； 33-电声换能器；

34-第一声压传感器； 35-第二声压传感器。

具体实施方式

本发明的目的是为了克服该类装置已有技术中的缺点，拓展其在高温除尘领域的应用范围，提高除尘效率，提出一种结合声波的颗粒床过滤除尘装置。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种颗粒床过滤除尘装置。图1为本公开实施例颗粒床过滤除尘装置的结构示意图。如图1所示，本实施例颗粒床过滤除尘装置包括：过滤除尘通道T；超声波发生器10，位于过滤除尘通道T的上游侧；颗粒床过滤除尘部20，位于过滤除尘通道T的下游侧；声波振荡部30，与颗粒床过滤除尘部相对设置。其中，含尘气体从过滤除尘通道的含尘气体入口T_in进入，粉尘在超声波发生器10发出的超声作用下凝聚为更大粒径的粉尘，从而在经过颗粒床过滤除尘部20被过滤；声波振荡部30用于对颗粒床过滤除尘部的颗粒床层施加振动，提高其中滤料颗粒的粉尘过滤效率。

以下分别对本实施例颗粒床过滤除尘装置的各个组成部分进行详细描述。

本实施例中，颗粒床过滤除尘装置整体呈立式形状，其内部形成过滤除尘通道T。请参照图1，该过滤除尘通道分为三段，自上游而下游包括：小口径通道T1、口径扩张段通道T2和大口径通道T3。在过滤除尘通道的前端，具有含尘气体入口T_in；在过滤除尘通道的末端，具有洁净气体出口T_out。

其中，三段通道的横截面形状可以是圆形、长方形或者椭圆形，本公开并不对其进行限定。当然，一般情况下，三段通道的横截面形状被设计成圆形。此外，关于其中的“小口径通道”和“大口径通道”，仅是相对彼此而言，并不是表达绝对的“小”或“大”。口径扩张通道T2的作用就是连接小口径通道T1和大口径通道T3。

在小口径通道T1处，安装有一个超声波发生器10。所述的超声波发生器可以产生高频率的超声波信号。该高频率的超声波信号的频率范围可以介于0.5kHz～50kHz之间。之所以选择如此的频率，是因为这样的频率可以使通过其的粉尘凝结成更大粒径的粉尘。

在实现本公开的过程中，申请人发现：当粉尘经过超声波发生器作用段时，经超声波振动，粉尘的机械振动增强，粉尘的动能增加，由于惯性作用，粉尘碰撞的概率增大，再加上粉尘表面有一定的粘性，使碰撞在一起的粉尘由于凝聚作用而团聚成较大粒径的粉尘，这样会更加有利于粉尘的过滤。

此外，还需要注意的是，为了充分利用重力的作用，颗粒床过滤装置竖直设置，含尘气体入口T_in设置于过滤除尘通道的上方，洁净气体出口T_out设置于过滤除尘通道的下方。小口径通道T1、口径扩张段通道T2和大口径通道T3自上而下依次设置。

请继续参照图1，颗粒床过滤除尘部20位于大口径通道T3中，包括：下部的布风板21和上部的颗粒床层22。含尘气体进入大口径通道T3后，在重力和惯性力的作用下经过颗粒床过滤除尘部，由于直接拦截、惯性碰撞和重力沉降的作用，粉尘被滤料颗粒去除，而去除粉尘后的洁净空气经由洁净气体出口T_om排出。

本实施例中，通过声波振荡部30来提升颗粒床过滤除尘部20的除尘效率。请继续参照图1，声波振荡器30包括：信号发生器31，用于产生交流电信号，放大器32，与所述信号发生器31电性连接，用于放大所述交流电信号；电声换能器33，与放大器32电性连接，并对准颗粒床层22设置或设置于颗粒床层22内部，用于将放大后的电信号转换为声波信号作用于颗粒床层22，以对颗粒床过滤除尘部的颗粒床层的滤料颗粒施加振动，提高其中滤料颗粒的粉尘过滤效率。

其中，电声换能器所产生的声波信号为低频声波，其频率介于100kHz～500kHz之间。并且，信号发生器31可调控所产生电信号的频率和强度。本领域技术人员可以理解，在信号发生器31所产生的信号足够强的情况下，所述放大器32也可以省略。

请继续参照图1，为了给信号发生器31信号强度和频率的调控提供依据，声波振荡部30还包括：第一声压传感器34和第二声压传感器35。其中，第一声压传感器34安装在电声换能器33的对面壁面。第二声压传感器35安装在含尘气体入口大口径通道的顶部。两个声压传感器用来监测颗粒床层内部的声压级。

根据两个声压传感器监测的声压级数据反馈，同时根据超声波发生器的频率，共同调节声波信号发生器所产生电信号的频率和强度。所述的电声换能器对颗粒床层内部施加振动，降低颗粒床的渗透率，同时引起粉尘在颗粒床流动过滤过程中的二次流动，提高粉尘与颗粒床滤料颗粒的碰撞概率，提高颗粒床过滤装置的除尘效率。

为了更好地理解本实施例颗粒床过滤除尘装置，以下对其工作过程进行详细说明：

①含尘气体流入之前，先运行超声波发生器10和电声换能器33、放大器32和信号发生器31；设置超声波发生器10的工作频率，一般为2.5kHz；根据两个声压传感器(34、35)监测的声压级反馈数据，同时根据超声波发生器10的频率，设置信号发生器31所产生电信号的频率和强度。

②含尘气体从含尘气体入口流入气体通道，在流经小口径通道T1时，由于超声波发生器10的作用，经超声波的振动，粉尘由于惯性作用、凝聚作用团聚成大粒径的粉尘，减少了含尘气体中小于10μm的细微粉尘，粉尘在重力和惯性力的作用下向下流动。

③含尘气体经过口径扩张段通道T2的稳流，流经颗粒床层22；由于电声换能器33对颗粒床层22内部施加振动，降低颗粒床的渗透率；同时引起粉尘在颗粒床流动过滤过程中的二次流动，提高粉尘与颗粒床滤料颗粒的碰撞概率，提高颗粒床过滤装置的除尘效率。

④经过颗粒床过滤装置之后的洁净气体通过出口流出。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)整个装置的横截面形状可以是圆形，可以是方形，也可以是椭圆形、多边形等形式；

(2)颗粒床层可以是均一粒径的滤料，如图1所示，还可以是不同粒径分层分布的多层滤料形式。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开颗粒床过滤除尘装置有了清楚的认识。

综上所述，本公开在小直径通道处安装有超声波发生器；在颗粒床层内部安装有电声换能器。使用时，小直径通道处粉尘受到超声波的振动，由于惯性作用、凝聚作用团聚成大粒径的粉尘，减少了含尘气体中小于10μm的细微粉尘，提高颗粒床过滤装置的除尘效率；颗粒床层受到电声换能器施加的振动，降低颗粒床的渗透率，同时引起粉尘在颗粒床流动过滤过程中的二次流动，提高粉尘与颗粒床过滤颗粒的碰撞概率，提高颗粒床过滤装置的除尘效率，具有较好的工业应用前景。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

可以理解的是，不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种颗粒床过滤除尘装置，包括：

过滤除尘通道(T)；

超声波发生器(10)，位于所述过滤除尘通道(T)的上游侧；以及

颗粒床过滤除尘部(20)，位于过滤除尘通道(T)的下游侧；

声波振荡部(30)，用于对颗粒床过滤除尘部的颗粒床层施加振动，以提高其中滤料颗粒的粉尘过滤效率；

其中，含尘气体通过所述过滤除尘通道，粉尘在所述超声波发生器(10)发出的超声作用下凝聚为更大粒径的粉尘，从而在经过所述颗粒床过滤除尘部(20)时被过滤。

2.根据权利要求1所述的颗粒床过滤除尘装置，其中，所述超声波发生器(10)的输出频率介于0.5kHz～50kHz之间。

3.根据权利要求2所述的颗粒床过滤除尘装置，其中，所述超声波发生器(10)的输出频率可调。

4.根据权利要求1所述的颗粒床过滤除尘装置，所述声波振荡部(30)的输出频率介于100kHz～500kHz之间。

5.根据权利要求1所述的颗粒床过滤除尘装置，其中，所述声波振荡部(30)包括：

信号发生器(31)，用于产生交流电信号；

电声换能器(33)，对准所述颗粒床层(22)设置或设置于所述颗粒床层(22)内部，用于将交流电信号转换为声波信号作用于所述颗粒床层(22)，以对颗粒床过滤除尘部的颗粒床层的滤料颗粒施加振动。

6.根据权利要求5所述的颗粒床过滤除尘装置，其中，所述声波振荡部(30)还包括：

放大器(32)，与所述信号发生器(31)电性连接，用于放大所述交流电信号，并将放大后的交流电信号传输至所述电声换能器(33)。

7.根据权利要求5所述的颗粒床过滤除尘装置，其中，所述声波振荡部(30)还包括：

第一声压传感器(34)，安装在所述过滤除尘通道中所述电声换能器(33)的对面壁面；和/或

第二声压传感器(35)，安装所述过滤除尘通道中所述颗粒床过滤除尘部的颗粒床层的上部；

所述第一声压传感器(34)和/或第二声压传感器(35)用来监测颗粒床层内部的声压级。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的颗粒床过滤除尘装置，其中：

所述颗粒床过滤装置竖直设置；

所述过滤除尘通道(T)中，含尘气体入口(T_in)设置于上方，洁净气体出口(T_out)设置于下方；

所述过滤除尘通道(T)自上而下包括：小口径通道(T1)、口径扩张段通道(T2)和大口径通道(T3)；

所述超声波发生器(10)对应于所述小口径通道(T1)的位置设置，所述颗粒床过滤除尘部(20)对应于所述大口径通道(T3)的位置设置。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的颗粒床过滤除尘装置，其中：

所述过滤除尘通道(T)的横截面形状为以下形状的一种或多种的组合：圆形、多边形、椭圆形；和/或

所述颗粒床层：为均一粒径的滤料组成的滤料层；或为不同粒径分层分布组成的滤料层。