CN107942211A - 用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，其包括密封烟气采样室、烟气发生单元、烟气搅拌单元和参数测量单元；所述烟气发生单元、密封烟气采样室和参数测量单元烟气依次连通，搅拌单元安装在烟气采样室内部，烟气采样室上部设有出口，所述的烟气发生单元包括细微水雾供给系统和颗粒物供给系统；所述烟气采样室内设有若干个分散环，所述分散环为圆弧形管状结构，分散环的进气端分别与细微水雾供给系统或烟气产生系统的输出端连通。本发明能够模拟出烟气排放到真实的大气环境中经过物理和化学变化之后的雾霾样本，供电力设备防污闪实验所用。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种用于电力设备防污闪的雾霾样本的发生装置。
背景技术
众所周知，由于大气污染对人类身体健康和全球气候变化均产生恶劣影响，空气质量检测成为相关领域研究的热点，尤其是对颗粒物组分的研究，这些组分包括大气主要污染颗粒物的粒径、颗粒物的化学组分、排放浓度、组成特征、百分含量、标识组分和排放因子等。电力设备的闪络事故波及面广，停电时间长，给国民经济造成严重损失。大气污染导致雾霾天气的出现，而雾霾作为一种气、固、液多相体，会对空间电场和带电粒子数目产生影响，也会影响绝缘子表面的污层电导，从而导致空气间隙闪络和输电线绝缘子污闪现象的发生。在防污闪研究中，需要有代表性的源成分谱、源特征组分比值和标识组分等信息，为大气颗粒物来源解析提供基础数据。这些基础数据是标准颗粒物发生器产生后并采集到雾霾样本后再通过实验设备检测得出的。
而现有的颗粒物采样器是直接采集烟道内的烟尘作为样品的，这种样品不能充分说明烟气排放到大气中经过物理、化学演化后的组分。因此，当前亟需能够提供烟气排放到真实的大气环境中经过物理和化学变化之后的气体样品的实验设备。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，它能够模拟出烟气排放到真实的大气环境中时经过物理和化学变化之后的雾霾。
本发明的技术方案如下：
一种用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，包括密封的烟气采样室、烟气发生单元、烟气搅拌单元和参数测量单元；所述烟气发生单元和参数测量单元的烟气均与烟气采样室连通，搅拌单元安装在烟气采样室内，烟气采样室上部设有出口，所述烟气发生单元包括细微水雾供给系统和颗粒物供给系统；所述烟气采样室内设有若干个分散环，所述分散环为圆弧形的管状体，分散环的进气端分别与细微水雾供给系统或烟气产生系统的输出端连通；所述管状体上均布出气口。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，所述分散环的管状体分为分散弧、连接管和输入管三部分，所述分散弧部分的管状体呈螺旋状，螺旋状的管状体再弯曲成圆弧形的轮廓。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，每组出气口设有四个均布的气嘴，所述气嘴的剖面由里向外呈喇叭状。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，所述分散环分为水雾分散环和颗粒物分散环，所述水雾分散环和颗粒物分散环交替分布在烟气采样室内；水雾分散环和颗粒物分散环分别经输入管与细微水雾供给系统和颗粒物供给系统的输出端连通。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，所述烟气搅拌单元包括搅拌器主机、搅拌杆和搅拌叶片，搅拌器主机安装在烟气采样室的顶部，搅拌叶片安装在搅拌杆上，搅拌器主机的输出端与搅拌杆传动连接，搅拌器主机驱动搅拌杆旋转。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，搅拌叶片的叶面与水平面呈度15度角。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，所述参数测量单元包括颗粒物浓度监测装置、颗粒物粒径分布监测装置和温湿度传感器，颗粒物浓度监测装置、颗粒物粒径分布监测装置和温湿度传感器分别通过导管与烟气采样室内部连通。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，所述烟气采样室包括壳体、上盖和下底，上盖和下底与壳体可拆卸连接，所述壳体为透明的有机玻璃壳体。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，所述细微水雾供给系统包括细微水雾罐和连接管；所述颗粒物供给系统包括鼓风机、颗粒物连接管和颗粒物储仓，颗粒物连接管分别与颗粒物储仓和烟气采样室连通，颗粒物连接管上设有流量阀。
上述用于电力设备防污闪研究的雾霾样本发生装置，烟气采样室的高度为1.8m，颗粒物分散环设有2个，分别位于160cm、120cm的高度；水雾分散环设有2个，分别位于140cm和80cm的高度；分散弧是直径为400mm且弧角为300°的圆弧，连接管是弧角为60°且半径为190mm的圆弧；分散环管状体的内径为1.6mm，外径为2mm；气嘴的进口直径为2mm，出口直径为4mm；搅拌杆设在烟气采样室的顶部中心处，搅拌叶片分布在在每个分散环下方2cm处。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明能够模拟出接近真实大气的烟气烟尘环境,同时能够方便地对各项参数指标进行调节,从而实现条件可控的烟气烟尘试验环境的模拟,并可用于进行颗粒物净化装置的相关研究。本发明能够实现各种程度、条件可控的气固两相环境的稀释模拟,并配有数据监测设备,能够进行各种雾霾条件下电力设备防污闪的模拟实验,也可用于针对颗粒物净化装置的除尘效率的研究。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的分散环结构示意图；
图3是本发明的分散环局部结构示意图；
图4是本发明的分散弧的局部结构示意图；
图5是本发明的分散环局部剖视图。
图中各部件标号分别表示为：1.烟气采样室；2.下底；3.上盖；7.细微水雾罐；8.鼓风机；9.颗粒物发生罐；10.颗粒物浓度监测装置；11.颗粒物粒径分布监测装置；12.温湿度传感器；13.流量阀；14.颗粒物分散环；15.水雾分散环；16.搅拌叶片；17.搅拌器主机；18.搅拌杆；19.出口；20.分散弧；21.连接管；22.输入管；23.出气口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明包括密封的烟气采样室1、烟气发生单元、烟气搅拌单元和参数测量单元；所述烟气发生单元和参数测量单元的烟气均与烟气采样室1连通，搅拌单元安装在烟气采样室1内，烟气采样室1上部设有出口19，所述烟气发生单元包括细微水雾供给系统和颗粒物供给系统，烟气采样室的高度为1.8m，烟气采样室1包括壳体、上盖3和下底2，上盖3和下底2与壳体可拆卸连接，便于对壳体进行检查维修，所述壳体采用有机玻璃材质。所述的细微水雾供给系统包括细微水雾罐7和连接管；所述的颗粒物供给系统包括鼓风机、颗粒物连接管和颗粒物储仓，颗粒物连接管两端分别与烟气采样室1和颗粒物储仓连通，颗粒物连接管上设有流量阀13，鼓风机8将颗粒物通过颗粒物连接管输送至烟气采样室1内。所述烟气采样室1内设有4个分散环，4个分散环分别位于160cm、140cm、120cm和80cm的高度。
如图1至图5所示，分散环为圆弧形管状结构，分散环的管状体包括分散弧20、连接管21和输入管22，分散环的输入管22穿过壳体侧壁，分散环一端密封、另一端与连接管21的输出端连通，所述管状体的侧壁上均布有若干组出气口23；每组出气口23有四个气嘴，且每组的四个气嘴在分散环的侧壁上呈圆周对称分布，这样管状体的四周都有气嘴，可以使细微水雾和细微颗粒物喷射的更均匀，所述分散弧20部分的管状体呈螺旋状，螺旋状的管状体再弯曲成圆弧形的轮廓，同时，所述气嘴的横截面从进口向出口方向逐渐扩大呈喇叭口状，以便于输入的气流和颗粒快速被释放到烟气采样室内。
位于160cm、120cm的高度的分散环为颗粒物分散环14，其输入管与洁净烟气产生系统的连接管的输出端连接；位于140cm和80cm的高度的分散环为水雾分散环15，其输入管与颗粒物连接管连通。
为了使分散环输入壳体内的颗粒物和水雾混合的更均匀，在壳体中设置了烟气搅拌单元，包括搅拌器主机17、搅拌杆18和搅拌叶片16，搅拌器主机17安装在烟气采样室1顶部，搅拌杆18和搅拌叶片16位于烟气采样室1内部，搅拌叶片16安装在搅拌杆18下部侧壁上，搅拌器主机17的输出端与搅拌杆18顶端连接，搅拌器主机17驱动搅拌杆18旋转。优选的，搅拌杆18在烟气采样室1的轴心处，搅拌叶片16分布在在每个分散环下方2cm处，搅拌叶片16的叶面与水平面呈15度角，这样，可以使烟气采样室1的物质混合的均匀，而且不会产生太剧烈的气流和漩涡而影响颗粒物的分布。
为了便于测试烟气采样室1中的气体参数，还设置了参数测量单元，包括颗粒物浓度监测装置10、颗粒物粒径分布监测装置11和温湿度传感器12，颗粒物浓度监测装置10、颗粒物粒径分布监测装置11和温湿度传感器分别通过导管与烟气采样室1内部连通。此方案中颗粒物浓度监测装置10采用激光测尘仪，颗粒物粒径分布监测装置11采用气溶胶光学径谱仪。
如图3所示，优选的，分散弧的管状体呈螺旋状，分散环的分散弧20的直径为400mm且弧角为300°的圆弧，连接管21为弧角为60°且半径为190mm的圆弧，分散环管道的内径为1.6mm，外径为2mm，气嘴的进口直径为2mm的小孔，出口直径为4mm。
使用时，将水雾分散环中均匀地通入细微水雾，细微水雾中雾滴的粒径为2.5微米左右；将颗粒物分散环中均匀地通入PM10或PM2.5的颗粒物，在烟气采样室中经过烟气搅拌单元的搅拌，结合参数测量单元的检测，通过调节流量阀可以控制颗粒物的输送速度和输送量，当烟气采样室中的气体符合实验所需的气体参数要求后，即可进行下一步实验。实验结束后，打开上盖3和出口19，将废气进行净化处理实验结束后，打开上盖3和出口19，将废气进行净化处理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，包括密封的烟气采样室(1)、烟气发生单元、烟气搅拌单元和参数测量单元；所述烟气发生单元和参数测量单元的烟气均与烟气采样室(1)连通，搅拌单元安装在烟气采样室(1)内，烟气采样室(1)上部设有出口(19)，其特征在于：所述烟气发生单元包括细微水雾供给系统和颗粒物供给系统；所述烟气采样室(1)内设有若干个分散环，所述分散环为圆弧形的管状体，分散环的进气端分别与细微水雾供给系统或烟气产生系统的输出端连通；所述管状体上均布出气口(23)。
2.如权利要求1所述的用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，其特征在于：所述分散环的管状体分为分散弧(20)、连接管(21)和输入管(22)三部分，所述分散弧(20)部分的管状体呈螺旋状，螺旋状的管状体再弯曲成圆弧形的轮廓。
3.如权利要求2所述的用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，其特征在于：每组出气口(23)设有四个均布的气嘴，所述气嘴的剖面由里向外呈喇叭状。
4.如权利要求3所述的用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，其特征在于：所述分散环分为水雾分散环(15)和颗粒物分散环(14)，所述水雾分散环(15)和颗粒物分散环(14)交替分布在烟气采样室(1)内；水雾分散环(15)和颗粒物分散环(14)分别经输入管(22)与细微水雾供给系统和颗粒物供给系统的输出端连通。
5.如权利要求4所述的用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，其特征在于：所述烟气搅拌单元包括搅拌器主机(17)、搅拌杆(18)和搅拌叶片(16)，搅拌器主机(17)安装在烟气采样室(1)的顶部，搅拌叶片(16)安装在搅拌杆(18)上，搅拌器主机(17)的输出端与搅拌杆(18)传动连接，搅拌器主机(17)驱动搅拌杆(18)旋转。
6.如权利要求5所述的用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，其特征在于：搅拌叶片(16)的叶面与水平面呈15度角。
7.如权利要求6所述的用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，其特征在于：所述参数测量单元包括颗粒物浓度监测装置(10)、颗粒物粒径分布监测装置(11)和温湿度传感器(12)，颗粒物浓度监测装置(10)、颗粒物粒径分布监测装置(11)和温湿度传感器(12)分别通过导管与烟气采样室(1)内部连通。
8.所述烟气采样室(1)包括壳体、上盖(3)和下底(2)，上盖(3)和下底(2)与壳体可拆卸连接，所述壳体为透明的有机玻璃壳体。
9.如权利要求8所述的用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，其特征在于：所述细微水雾供给系统包括细微水雾罐(7)和连接管；所述颗粒物供给系统包括鼓风机、颗粒物连接管和颗粒物储仓，颗粒物连接管两端分别与颗粒物储仓和烟气采样室(1)连接，颗粒物连接管上设有流量阀(13)。
10.如权利要求9所述的用于电力设备防污闪的雾霾样本发生装置，其特征在于：烟气采样室(1)的高度为1.8m，颗粒物分散环(14)设有2个，分别位于160cm、120cm的高度；水雾分散环(15)设有2个，分别位于140cm和80cm的高度；分散弧(20)是直径为400mm且弧角为300°的圆弧，连接管(21)是弧角为60°且半径为190mm的圆弧；分散环管状体的内径为1.6mm，外径为2mm；气嘴的进口直径为2mm，出口直径为4mm；搅拌杆(18)设在烟气采样室(1)的顶部中心处，搅拌叶片(16)分布在在每个分散环下方2cm处。
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