CN108654256B - 一种微泡净化装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微泡净化装置和方法，气体进入净化装置后，在第一层气体分布器作用下均匀分布，并通过气体分布器孔进入净化腔中，形成较微小的液泡，随着液泡上升，绝大部分粉尘在液泡中与液泡壁的液膜接触而被捕获。经过第二层气体分布器后，液泡通过板孔的速度提高，对液泡的切割作用加强，液泡进一步破裂，形成捕尘微泡；在第二层分布器切割液泡时，通过超声波的空化效应和机械作用，微泡表壁形成高频振动，部分微泡进一步碎化，部分微泡表面振动加强了液膜与微尘的接触几率，提高了烟气与液泡壁的接触频率，强化气液混合效果。最终，烟气中微细粉尘与净化液泡壁充分接触，降低了逃逸几率，达到微细粉尘的净化效果。

Description

一种微泡净化装置和方法
技术领域
本发明涉及一种烟尘与净化液进行物理混合的微泡净化装置和方法，可使气液达到微泡级别的混合，强化对烟气中微细粉尘的有效净化；适用于小处理量，微细烟尘的净化，比如家庭空气净化，厨房油烟净化，小流量工业微尘净化。
背景技术
气液接触混合能将有害烟气和净化液混合，达到吸收气体中有害粉尘，净化气体的目的，在矿业、化工、冶金、水泥等高排烟气工业行业起着重要的净化气体作用，也可用于家庭空气净化、公共场所空气质量控制（如吸烟室空气净化等）。
传统的气液混合装置通过烟气冲击液面、将净化液雾化或通过文氏管产生捕捉体，捕捉烟气，达到气液混合的效果，来进行烟气的吸收与净化。但是，传统方法产生的捕捉体体积过大，捕捉体与烟气的接触面积过小，接触机会小，造成微细粉尘的逃逸。在现如今严苛的排放要求下，需要进一步提高排放洁净度。
本发明开发了一种细化液泡来增大气液混合程度的装置，并通过一定的结构参数的设定，发明了碎化液泡的方法和超声波促进微泡震荡强化微尘净化的方法。该方法增大了烟气与微细粉尘的接触面积，使气液混合更充分，提高了净化效果。适用于小处理量，含微细粉尘的净化。
发明内容
本发明针对传统气液混合方法中，因捕捉体体积较大所产生的气液混合不均匀，而发明的一种通过超声波碎化液泡，使气液达到微泡级别混合的装置和方法。
在烟气导入净化液时，依赖进风口的设计，引导烟气沿圆柱体净化腔边缘切向接触净化液；在两层气体分布器的作用下，初步捕捉粉尘，细化液泡；之后通过超声波净化腔碎化液泡，并进一步加大烟气中尘埃的运动频率，提高了烟气与液泡壁的接触频率，最终使超神波净化腔中的气液充分混合，烟气中尘埃与有害成分和净化液泡壁充分接触，极大的提高了对于微细粉尘的净化能力。
本发明的技术方案是：一种微泡净化装置，包括净化腔、超声波发生器、气体分布器、百叶窗型除雾器和切向进气口，所述净化腔包括分离腔和接触腔，分离腔的直径大于接触腔的直径，分离腔的底端收缩至与接触腔直径相同，形成漏斗状连接段，接触腔固连于分离腔的下部；接触腔底端密封，并设有进液口和排污口，内部充满净化液；所述接触腔内沿轴向设有至少两层气体分布器，将接触腔分隔成多个腔体，其中位于最下部的腔体为进气室，进气室一侧设有进气口，进气口切向进气管；位于最上部的腔体外壁设有超声波发生器；所述气体分布器为板状结构，板体上均布孔径相同的气孔，位于下层的第一层气体分布器的孔隙率大于位于上层的第二层气体分布器的孔隙率；所述分离腔的顶部距离净化液液面30~50厘米设有百叶窗型除雾器。
所述接触腔高0.7~0.9m，直径为0.3m；分离腔高0.5~0.6m，直径为0.5m。其作用是提供充足的气液混合空间，为超声波有效碎化液泡提供空间条件。
所述超声波发生器设置多个，周向均布在接触腔的外壁，距离接触腔底部约0.5m，通过螺栓等部件安装固定，能够产生20-35KHz频率的超声波；在净化液中产生空化效应和机械作用，细化液泡，增大气液混合程度。一方面，将通过气体分布器的液泡细化，使气液达到微泡级别的混合，极大的增大了气液接触面积；另一方面，促进烟气中有害物质的震动，加大有害物质与液泡壁的接触，促进净化液与有害物质的反应。超声波的频率与强度通过实验的经验参数设定。
所述气体分布器为2mm厚的平板，气体分布器为两层，水平分布在接触腔内，该板上带有直径为5-8mm的小孔，孔隙率根据气流大小确定，其中第一层气体分布器孔隙率为40%~60%，第二层气体分布器孔隙率为25%~40%；所述气体分布器整个横截面平均气体流速0.8~1.2m/s。其作用是，将大液泡分割为均匀的小液泡，进行初步的粉尘捕捉，辅助超声波细化液泡。
所述百叶窗型除雾器为圆形结构，其直径与分离筒内径相适应，位于净化液液面上方30-50cm；百叶窗型除雾器的叶片为2mm厚的平板，宽约5cm，且尾部有1cm长的折板；所述叶片相互平行排布，叶片相距约3cm，各叶片宽度方向倾斜15-30°，且整个百叶窗型除雾器沿叶片长度方向倾斜15-30°安装。
所述切向进气管是横截面为圆形的管体，与净化腔的圆柱表面相切，由上向下进气，使烟气在最底部的第一层气体分布器下的进气室内均匀分布，产生较为均匀的液泡。
利用所述的微泡净化装置细化液泡增大气液混合程度的方法：鼓风机运行，将烟气从切向进气管导入净化腔，烟气在底部的进气室内均匀分布，产生液泡；烟气通过第一层气体分布器，将大液泡分割为较小的液泡，被分割的液泡因浮力上升；在上升过程中，烟气中的粉尘与液泡的液膜接触被捕获；液泡上升到第二层气体分布器后，被再次切割，因为第二层气体分布器的孔隙率小，气流流过孔的速度大，所以液泡切割更加充分，形成的液泡更均匀，更细小；之后，液泡上升到超声波作用区域，在超声波空化效应和机械作用下，液泡破碎为微泡，并发生振动，强化了液泡膜与粉尘的接触；最后，液泡上浮至分离腔，体积增大、破裂，气体中夹带的液滴经过百叶窗除雾器收集，达到脱水的效果并形成二次液膜，进一步捕尘。
本发明的有益效果是：本发明解决了普通气液混合方法中，净化液产生的捕集体体积大，有效混合效果差，对微细粉尘净化效果较差的问题。气体进入净化装置后，在第一层气体分布器作用下均匀分布，并通过气体分布器孔进入净化腔中，形成较微小的液泡，随着液泡上升，绝大部分粉尘在液泡中与液泡壁的液膜接触而被捕获。经过第二层气体分布器后，液泡通过板孔的速度提高，对液泡的切割作用加强，液泡进一步破裂，形成捕尘微泡；在第二层分布器切割液泡时，通过超声波的空化效应和机械作用，微泡表壁形成高频振动，部分微泡进一步碎化，部分微泡表面振动加强了液膜与微尘的接触几率，提高了烟气与液泡壁的接触频率，强化气液混合效果。最终，烟气中微细粉尘与净化液泡壁充分接触，降低了逃逸几率，达到微细粉尘的净化效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为百叶窗型除雾器的结构示意图。
图3为图2的俯视图。
图4图3的左侧结构示意图。
图5为图4的局部放大图。
图6为气体分布器的结构示意图。
图中，1.净化腔，2.超声波发生器，3.第二层气体分布器，4.百叶窗型除雾器，5.切向进气口，6.第一层气体分布器。
具体实施方式
如图1所示，一种微泡净化装置，包括净化腔1、超声波发生器2、气体分布器3、百叶窗型除雾器4和切向进气口5，所述净化腔1包括分离腔1-1和接触腔1-2，分离腔1-1的直径大于接触腔1-2的直径，分离腔1-1的底端收缩至与接触腔1-2直径相同，形成漏斗状连接段，接触腔1-2固连于分离腔1-1的下部；接触腔1-2底端密封，并设有进液口和排污口，内部充满净化液；所述接触腔1-2内沿轴向设有至少两层气体分布器，将接触腔1-2分隔成多个腔体，其中位于最下部的腔体为进气室，进气室一侧设有进气口，进气口连接切向进气管5；位于最上部的腔体外壁设有超声波发生器2；所述气体分布器为板状结构，板体上均布孔径相同的气孔，位于下层的第一层气体分布器6的孔隙率大于位于上层的第二层气体分布器3的孔隙率；所述分离腔1-1的顶部距离净化液液面30~50厘米设有百叶窗型除雾器4。
所述接触腔1-2高0.7~0.9m，直径为0.3m；分离腔1-1高0.5~0.6m，直径为0.5m。其作用是提供充足的气液混合空间，为超声波有效碎化液泡提供空间条件。
所述超声波发生器2设置多个，周向均布在接触腔1-2的外壁，距离接触腔1-2底部约0.5m，通过螺栓等部件安装固定，能够产生20-35KHz频率的超声波；在净化液中产生空化效应和机械作用，细化液泡，增大气液混合程度。一方面，将通过气体分布器的液泡细化，使气液达到微泡级别的混合，极大的增大了气液接触面积；另一方面，促进烟气中有害物质的震动，加大有害物质与液泡壁的接触，促进净化液与有害物质的反应。超声波的频率与强度通过实验的经验参数设定。
所述气体分布器为2mm厚的平板，气体分布器为两层，水平分布在接触腔1-2内，该板上带有直径为5-8mm的小孔，孔隙率根据气流大小确定，其中第一层气体分布器6孔隙率为40%~60%，第二层气体分布器3孔隙率为25%~40%；所述气体分布器3整个横截面平均气体流速0.8~1.2m/s。其作用是，将大液泡分割为均匀的小液泡，进行初步的粉尘捕捉，辅助超声波细化液泡。其结构示意如图6。
如图1~4所示，所述百叶窗型除雾器4为圆形结构，其直径与分离筒1-1内径相适应，位于净化液液面上方30-50cm；百叶窗型除雾器4的叶片为2mm厚的平板，宽约5cm，且尾部有1cm长的折板；所述叶片相互平行排布，叶片相距约3cm，各叶片宽度方向倾斜15-30°，且整个百叶窗型除雾器4沿叶片长度方向倾斜15-30°安装。
所述切向进气管5是横截面为圆形的管体，与净化腔1的圆柱表面相切，由上向下进气，使烟气在最底部的第一层气体分布器6下的进气室内均匀分布，产生较为均匀、细小的液泡。
利用所述的微泡净化装置细化液泡增大气液混合程度的方法：鼓风机运行，将烟气从切向进气管5导入净化腔1，烟气在底部的进气室内均匀分布，产生液泡；烟气通过第一层气体分布器6，将大液泡分割为较小的液泡，被分割的液泡因浮力上升；在上升过程中，烟气中的粉尘与液泡的液膜接触被捕获；液泡上升到第二层气体分布器3后，被再次切割，因为第二层气体分布器3的孔隙率小，气流流过孔的速度大，所以液泡切割更加充分，形成的液泡更均匀，更细小；之后，液泡上升到超声波作用区域，在超声波空化效应和机械作用下，液泡破碎为微泡，并发生振动，强化了液泡膜与粉尘的接触；最后，液泡上浮至分离腔1-1，体积增大、破裂，气体中夹带的液滴经过百叶窗除雾器4收集，达到脱水的效果并形成二次液膜，进一步捕尘。

Claims (7)

1.一种微泡净化装置，其特征是：包括净化腔、超声波发生器、气体分布器、百叶窗型除雾器和切向进气管，所述净化腔包括分离腔和接触腔，分离腔的直径大于接触腔的直径，分离腔的底端收缩至与接触腔直径相同，形成漏斗状连接段与接触腔连接；接触腔底部密封，内部充满净化液；所述接触腔内沿轴向设有至少两层气体分布器，将接触腔分隔成多个腔体，其中位于最下部的腔体为进气室，进气室一侧设有进气口，进气口连接切向进气管；位于最上部的腔体外壁设有超声波发生器；所述气体分布器为板状结构，板体上均布孔径相同的气孔，位于下层的气体分布器的孔隙率大于位于上层的气体分布器的孔隙率；所述分离腔的顶部距离净化液液面30~50厘米设有百叶窗型除雾器。
2.根据权利要求1所述的一种微泡净化装置，其特征是：所述接触腔高0.7~0.9m，直径为0.3m；分离腔高0.5~0.6m，直径为0.5m。
3.根据权利要求1所述的一种微泡净化装置，其特征是：所述超声波发生器设置多个，周向均布在接触腔的外壁，距离接触腔底部约0.5m，通过螺栓等部件安装固定，能够产生20-35KHz频率的超声波；在净化液中产生空化效应和机械作用，细化液泡，增大气液混合程度。
4.根据权利要求1所述的一种微泡净化装置，其特征是：所述气体分布器为2mm厚的平板，气体分布器为两层，水平分布在接触腔内，该板上带有直径为5-8mm的小孔，孔隙率根据气流大小确定，其中第一层气体分布器孔隙率为40%~60%，第二层气体分布器孔隙率为25%~40%；所述气体分布器整个横截面平均气体流速0.8~1.2m/s。
5.根据权利要求1所述的一种微泡净化装置，其特征是：所述百叶窗型除雾器为圆形结构，其直径与分离筒内径相适应，位于净化液液面上方30-50cm；百叶窗型除雾器的叶片为2mm厚的平板，宽约5cm，且尾部有1cm长的折板；所述叶片相互平行排布，叶片相距约3cm，各叶片宽度方向倾斜15-30°，且整个百叶窗型除雾器沿叶片长度方向倾斜15-30°安装。
6.根据权利要求1所述的一种微泡净化装置，其特征是：所述切向进气管是横截面为圆形的管体，与净化腔的圆柱表面相切，由上向下进气，使烟气在最底部的进气室内均匀分布，产生较为均匀的液泡。
7.利用权利要求1~6任意一项权利要求所述的微泡净化装置细化液泡增大气液混合程度的方法，其特征是：鼓风机运行，将烟气从切向进气口导入净化腔，烟气在底部的进气室内均匀分布，产生液泡；烟气通过第一层气体分布器，将大液泡分割为较小的液泡，被分割的液泡因浮力上升；在上升过程中，烟气中的粉尘与液泡的液膜接触被捕获；液泡上升到第二层气体分布器后，被再次切割，因为第二层气体分布器的孔隙率小，气流流过孔的速度大，所以液泡切割更加充分，形成的液泡更均匀，更细小；之后，液泡上升到超声波作用区域，在超声波空化效应和机械作用下，液泡破碎为微泡，并发生振动，强化了液泡膜与粉尘的接触；最后，液泡上浮至分离腔，体积增大、破裂，气体中夹带的液滴经过百叶窗除雾器收集，达到脱水的效果并形成二次液膜，进一步捕尘。
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GR01 Patent grant
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Inventor after: Li Xiaochuan

Inventor after: Xu Xinhao

Inventor after: Shen Zhiyuan

Inventor after: Wei Tao

Inventor after: Xiaodi

Inventor after: Wang Dongxue

Inventor after: Xiang Wu

Inventor after: Hu Haibin

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Inventor before: Xu Xinxin

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