CN109625975A - 一种亚微米颗粒流化给粉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亚微米颗粒流化给粉装置，包括：风室、上升管和粒子切割器；风室设置有进气口和出气口，风室的进气口用于通入流化亚微米颗粒所用空气；上升管设置有进气口、颗粒入口、回料口和出料口，上升管的进气口与风室的出气口相连通，上升管的颗粒入口设置于其进气口和出料口之间，上升管的颗粒入口用于通入亚微米颗粒；粒子切割器设置有进料口、取样口和返料口，粒子切割器的进料口与上升管的出料口相连通，粒子切割器的返料口与上升管的回料口相连通，粒子切割器的取样口用于与实验流道相连通。本发明能够实现亚微米颗粒精确、均匀地大量给粉。

Description

一种亚微米颗粒流化给粉装置
技术领域
本发明属于微细颗粒物发生及控制技术领域，特别涉及一种亚微米颗粒流化给粉装置。
背景技术
随着我国对燃煤电厂“超低排放标准”要求的提出，颗粒物排放的脱除问题成为每个燃煤电厂亟需解决的问题。传统的除尘方式由于存在穿透窗口的原因对于粒径<1μm的亚微米颗粒物的脱除效率较低，而数量巨大的亚微米颗粒经常富集痕量的金属元素，危害性极高，因此必须对亚微米颗粒物予以脱除。
在进行亚微米颗粒物脱除特性研究时，为确保实验顺利进行，需要进行均匀连续的给料。目前，常用的给粉装置主要有螺杆式给料和气动式给料等。
螺杆式给料的优点在于其给粉精度和稳定性较高，但其普遍给分量要求大于60g/h，并且对于颗粒粒径较小、粘结性较大的颗粒给粉精度较差。例如，中国专利授权公告第CN206013951 U号公开了一种容积式螺杆计量给料机，其优点在于采用双向螺杆的设计解决了螺杆在推进过程中出现的堵塞问题，在大粒径颗粒给粉方面得到了较好的应用，但仍难以解决小粒径颗粒尤其是亚微米量级颗粒给粉堵塞的问题。
气动式给料如鼓泡式给粉装置可以实现较为精确的小粒径、粘结性较大颗粒给粉。中国专利申请公开号第CN 102390720 A号，公开了一种流化态连续微量给料装置，其优点在于利用气流使物料流化并被携带来实现连续微量给料。当气流一定时，出料管与物料之间距离恒定，由电机转速来控制给料速度大小。但其只能实现微量给粉，给粉量约为6g/h，难以满足亚微米颗粒工业给粉需求量大的要求。
综上，亟需一种新型的亚微米颗粒流化给粉装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亚微米颗粒流化给粉装置，以解决现存的亚微米颗粒难以精确、均匀地大量给粉的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种亚微米颗粒流化给粉装置，包括：风室、上升管和粒子切割器；风室设置有进气口和出气口，风室的进气口用于通入流化亚微米颗粒所用空气；上升管设置有进气口、颗粒入口、回料口和出料口，上升管的进气口与风室的出气口相连通，上升管的颗粒入口设置于其进气口和出料口之间，上升管的颗粒入口用于通入亚微米颗粒；粒子切割器设置有进料口、取样口和返料口，粒子切割器的进料口与上升管的出料口相连通，粒子切割器的返料口与上升管的回料口相连通，粒子切割器的取样口用于与实验流道相连通。
进一步地，还包括：布风板；布风板设置于风室的进气口与上升管的进气口之间的空气流道上；布风板产生的阻力压降为流化给粉装置总压降的25％～35％。
进一步地，布风板由风帽和花板组成；花板固定设置在风室内，花板上设置有风帽插孔，风帽安装于风帽插孔内。
进一步地，花板为厚度20mm～35mm的多孔板，风帽的插孔按照等边三角形布置，孔距为风帽直径的1.3～1.7倍，冒沿间的间距大于等于20mm；风帽为柱状风帽，风帽颈部设有6～8个Φ6～8mm通孔，所述通孔为向下倾斜15°～30°的斜孔。
进一步地，还包括：机械振动装置；通过机械振动装置能够使上升管发生振动；所述机械振动装置为偏心轮振动机，偏心轮振动机安装在上升管上，其振子与上升管的外壁相接触。
进一步地，上升管中设有石英砂；石英砂的粒径为0.4mm～1mm，d50＝650mm～750mm，流化速度在0.67m/s以上。
进一步地，上升管设置有溢料口；溢料口处于上升管的进气口和颗粒入口之间。
进一步地，风室为等压风室；等压风室的底面倾斜，等压风室设置有进口直段和稳定段；进口直段长度为水力直径的2～3倍，稳定段长度为75mm～100mm；空气流速v的取值范围为2m/s<v<8m/s。
进一步地，上升管底部设置有沿轴向的渐扩结构，扩展角β的取值范围为42°～45°。
进一步地，粒子切割器的筛选粒径小于等于500μm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的亚微米颗粒流化给粉装置，基于流化床原理，空气从进风口进入送风室，进而进入上升管，亚微米颗粒在气流的作用下发生强烈的返混，因粘性而聚结在一起的颗粒团不断解体，同时向各个方向运动，使得整个上升管中颗粒分散较为均匀，从而可解决亚微米颗粒由于粒径小、粘性大而无法大量给粉的问题。
进一步地，布风板可将空气分配均匀，有利于亚微米颗粒均匀流化；通过合理调整布风板获得适合的压降和流速，同时配合实验流道尾部的引风机可以实现精准、均匀的给粉。
进一步地，在上升管上端安装有机械振动装置，强烈的机械振动可进一步加剧亚微米颗粒的流态化。
进一步地，本装置在上升管中添加石英砂，能够建立最初的物料循环，同时实现在上升管中亚微米颗粒数量较少时保持相当的风压，可提高装置的稳定性。
进一步地，本装置等压风室的设计有利于进一步提高风量分配的均匀性。
进一步地，本装置的上升管底部设置为沿轴向的渐扩结构，扩展角β的取值范围为42°～45°，可克服扩展角过小带来的气流速度降低、颗粒返混不利、形成节涌现象的缺点，同时也可以避免扩展角过大时在转折处形成死滞区。
附图说明
图1是本发明的一种亚微米颗粒流化给粉装置的结构示意图；
图2是本发明的一种亚微米颗粒流化给粉装置中柱形风帽的结构示意图；
图3是本发明的一种亚微米颗粒流化给粉装置中柱形风帽与布风板的装配结构示意图；
图4是本发明的一种亚微米颗粒流化给粉装置中等压风室的结构示意图；
图1至图4中：进气管1；风室2；上升管3；进料管4；水平管5；粒子切割器6；回料装置7；取样管8；风帽9；花板10；机械振动装置11；溢料管12；布风板13。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步地详细说明，所述是对本发明的解释而不作为限定。
请参阅图1，本发明的一种亚微米颗粒流化给粉装置，装置主体结构包括：进气管1、风室2、上升管3、进料管4、水平管5、粒子切割器6、回料装置7、取样管8、风帽9、花板10、机械振动装置11、溢料管12和布风板13。
风室2设置有进气口和出气口，风室2的进气口用于通入流化亚微米颗粒所用空气；其进气口处安装有进气管1；上升管3设置有进气口、颗粒入口、回料口、出料口和溢料口，上升管3的进气口与风室2的出气口相连通，上升管3的颗粒入口设置于其进气口和出料口之间，上升管3的颗粒入口用于通入亚微米颗粒；颗粒入口安装有进料管4；粒子切割器6设置有进料口、取样口和返料口，粒子切割器6的进料口通过水平管5与上升管3的出料口相连通，粒子切割器6的返料口通过回料装置7与上升管3的回料口相连通，粒子切割器6的取样口处安装有取样管8，通过取样管8与实验流道相连通。溢料口处安装有溢料管12。上升管上，溢料口处于进气口与颗粒入口之间，回料口处于颗粒入口与出料口之间。进料管4设置在溢料管12水平上方，亚微米颗粒以负压给料的方式进入上升管3。同时上升管底部设计成沿轴向的渐扩结构，扩展角β＝42°～44°，可以克服扩展角过小带来的气流速度降低、颗粒返混不利、形成节涌现象的缺点，同时也可以避免扩展角过大时在转折处形成死滞区。上升管3顶部安装有机械振动装置11，所述机械振动装置11为偏心轮振动机。机械振动装置11的振子与上升管3相接触。上升管3中含有石英砂床料。所添加的石英砂粒径为0.4—1mm，d50＝650mm～750mm，流化速度不小于0.67m/s。粒子切割器6作用主要为分离添加的石英砂床料和亚微米颗粒，且筛选粒径应不大于500μm。
请参阅图2至图4，布风板13设置于风室2的出气口或者上升管3的进气口处，例如可以设置在上升管3底部。布风板由风帽9和花板10组成，布风板产生的阻力压降为流化装置总压降的25％～35％。所用花板10为厚度20～35mm左右的多孔板，用来固定风帽，风帽插孔按照等边三角形布置，孔距为风帽9直径的1.5倍，冒沿间的间距为25mm。风帽9型式为柱状风帽，风帽9颈部钻有Φ6～8mm小孔6～8个，小孔为向下倾斜15°的斜孔。
风室2为等压风室，等压风室具有一个倾斜的底面，进口直段C为水力直径的2～3倍，稳定段D为75～100mm，且流化颗粒所需空气流速2m/s<v<8m/s。水力直径指的是进口直管的直径。
本发明的工作过程
流化所需空气经风室2和布风板13的均匀分配后进入上升管3，上升管3管壁接触机械振动装置11偏心轮振动机的振子，上升管3出口连接有水平管5，经过空气流化和机械振动流化的亚微米颗粒经水平管5进入粒子切割器6，经粒子切割器6分离后，粒径小于筛选粒径的颗粒经过取样管8进入实验流道，粒径大于筛选粒径的颗粒则通过回料装置7重新进入上升管3。
本发明的工作原理
本发明基于流化床原理，空气从进风管进入送风室，经过布风板的分配而均匀地进入上升管，首先由上升管中添加的石英砂颗粒建立最初的物料循环并维持一定的风压。随后，亚微米颗粒通过负压给料的方式进入上升管中，在气流的作用下发生强烈的返混，因粘性而聚结在一起的颗粒团不断解体，同时向各个方向运动，使得整个上升管中颗粒分散较为均匀，同时在上升管上端安装有机械振动装置，强烈的机械振动进一步加剧了亚微米颗粒的流态化进一步地，从而从根本上解决了亚微米颗粒由于粒径小、粘性大而无法大量给粉的问题。同时，通过合理调整布风板获得适合的压降和流速，同时配合实验流道尾部的引风机可以实现精准、均匀的给粉。
综上，本发明提供了一种亚微米颗粒流化给粉装置，包括进气管，风室，上升管，进料管，水平管，粒子切割器，回料装置，取样管，风帽，花板，机械振动装置和溢料管。进气管出口连接有风室，流化所需空气经风室和布风板的均匀分配后，进入上升管；上升管管壁接触机械振动装置偏心轮振动机的振子，上升管出口连接有水平管，经过空气流化和机械振动流化的亚微米颗粒经水平管进入粒子切割器，经粒子切割器分离后，粒径小于筛选粒径的颗粒经过取样管进入实验流道，粒径大于筛选粒径的颗粒则通过回料装置重新进入上升管。本发明的装置可以克服亚微米颗粒由于粒径小、粘结性强而难以精确、均匀的大量给粉问题，对于研究亚微米量级颗粒脱除特性具有重要意义。

Claims (10)

1.一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，包括：风室(2)、上升管(3)和粒子切割器(6)；
风室(2)设置有进气口和出气口，风室(2)的进气口用于通入流化亚微米颗粒所用空气；
上升管(3)设置有进气口、颗粒入口、回料口和出料口，上升管(3)的进气口与风室(2)的出气口相连通，上升管(3)的颗粒入口设置于其进气口和出料口之间，上升管(3)的颗粒入口用于通入亚微米颗粒；
粒子切割器(6)设置有进料口、取样口和返料口，粒子切割器(6)的进料口与上升管(3)的出料口相连通，粒子切割器(6)的返料口与上升管(3)的回料口相连通，粒子切割器(6)的取样口用于与实验流道相连通。
2.根据权利要求1所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，还包括：布风板(13)；
布风板(13)设置于风室(2)的进气口与上升管(3)的进气口之间的空气流道上；布风板(13)产生的阻力压降为流化给粉装置总压降的25％～35％。
3.根据权利要求2所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，布风板(13)由风帽(9)和花板(10)组成；
花板(10)固定设置在风室(2)内，花板(10)上设置有风帽插孔，风帽(9)安装于风帽插孔内。
4.根据权利要求3所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，
花板(10)为厚度20mm～35mm的多孔板，风帽插孔按照等边三角形布置，孔距为风帽(9)直径的1.3～1.7倍，冒沿间的间距大于等于20mm；
风帽(9)为柱状风帽，风帽(9)颈部设有6～8个Φ6～8mm通孔，所述通孔为向下倾斜15°～30°的斜孔。
5.根据权利要求1所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，还包括：机械振动装置(11)；通过机械振动装置(11)能够使上升管(3)发生振动；
所述机械振动装置(11)为偏心轮振动机，偏心轮振动机安装在上升管(3)上，其振子与上升管(3)的外壁相接触。
6.根据权利要求1所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，上升管(3)中设有石英砂；
石英砂的粒径为0.4mm～1mm，d50＝650mm～750mm，流化速度在0.67m/s以上。
7.根据权利要求1所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，上升管(3)设置有溢料口；
溢料口处于上升管(3)的进气口和颗粒入口之间。
8.根据权利要求1所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，风室(2)为等压风室；
等压风室的底面倾斜，等压风室设置有进口直段和稳定段；进口直段长度为水力直径的2～3倍，稳定段长度为75mm～100mm；空气流速v的取值范围为2m/s<v<8m/s。
9.根据权利要求1所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，上升管(3)底部设置有沿轴向的渐扩结构，扩展角β的取值范围为42°～45°。
10.根据权利要求1所述的一种亚微米颗粒流化给粉装置，其特征在于，粒子切割器(6)的筛选粒径小于等于500μm。
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