CN109893933A - 超声波多元烟气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波多元烟气处理系统，包括箱体，箱体上设有进风口和出风口，箱体包括设置在进风口处的沉降区和出风口处的离心区，所述沉降区内设置多层过滤网板，至少有两层过滤网板的板面处均布连接有超声波振子，每两层过滤网板间设有朝向该两层过滤网板的喷水管，所述喷水管形成的水面能够覆盖过滤网板板面。本发明涉及的这种超声波多元烟气处理系统，运用了水经过超声波高频震荡脉冲产生的超声空穴效应，空穴效应产生的小气泡在快速的压缩与扩张中，不停的产生气泡内爆作用，使烟雾颗粒在爆震中极易与过滤网板中的水结合，烟雾颗粒被吸附。喷雾覆盖整个过滤网板，喷雾呈更大的吸附力，克服了现有设备无法过滤小分子颗粒的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于一种过滤装置，具体涉及一种超声波多元烟气处理系统。
背景技术
生产作业时所产生的有害烟尘可能会包括NOx(氮氧化物)、SO2(二氧化硫)、焦油、油烟、粉尘等。比如熏制槟榔、熏制腊肉、烙铁焊接、波峰焊、激光焊接、锡炉、回流炉、激光雕刻、激光打标、激光切割、电弧焊、移印、丝印、化学实验室和医疗等环境。上述环境下所使用的净化装置所运用的净化原理为吸烟管将有害烟尘收集到净化器，烟尘进入第一级过滤层，大颗粒物质被阻隔下来，细微颗粒被中效过滤芯过滤，而气味由活性炭吸附，最终污染的烟尘被过滤，过滤后的空气重新回到车间。该种过滤装置过滤效果比较差，因为烟尘的粒径小，一般的烟粒径为0.01-1微米，较大颗粒的烟尘能够被过滤，但对于小粒径烟尘，其与水的结合率非常小，导致烟尘在第一级过滤就达不到较好的效果。小粒径烟尘进入中校滤芯后，虽然滤芯密度有所增加，但是与第一级过程的效果相似，小分子粒径的烟尘仍可通过，三级过滤一般使用活性炭吸附气味，对小粒径粉尘、NOx(氮氧化物)、SO2(二氧化硫)、焦油等基本没有吸附能力，该种过滤设备对车间空气净化的效果无法达到预期。
专利文献中曾公布了一种超声波多元烟气处理系统，包括内部设置有进风风道和过滤风道的机架，进风风道和过滤风道与机体连接的一端分别设置有进风口和出风口，进风风道上设置有风机并与过滤风道径向连接，过滤风道上设置有水过滤装置、或过滤网过滤装置、或化学剂过滤装置。
水过滤装置包括设置在过滤风道内部的水幕机构及设置在过滤风道底部的蓄水池；过滤风道的底部设置有排水口与蓄水池连接。
蓄水池内设置有水泵，水幕机构由水幕架及间隔设置在水幕架上的数个水幕叶组成；水幕架呈连续的∨形、或连续的∧形倾斜设置在过滤风道内部，水幕叶倾斜设置在水幕架上。过滤风道上对应水幕架的位置设置有落水槽，水泵的出水端通过水管与落水槽相通。过滤网过滤装置包括竖向间隔设置在过滤风道的数个过滤网，过滤风道的底部对应过滤网设置有可拆式蓄渣盘。
化学剂过滤装置包括均布在过滤风道上的化学剂包或化学剂颗粒，化学剂为活性炭或催化剂。烟尘过滤机中设置水过滤装置、或过滤网过滤装置、或化学剂过滤装置，
该专利文献公布的过滤装置设置的水过滤或过滤网过滤或化学剂过滤，在其出风口处设置风扇设备，但其并没有公布采用上述过滤方式所能够达到的具体效果，从其说明书中可知，其可用于大粒径烟尘的过滤，对于烟气的过滤效果是有待考证的。
综上所述，在现有设备中，并没有能够将包括NOx(氮氧化物)、SO2(二氧化硫)、焦油、油烟和粉尘在内的烟雾全部净化的设备，且净化效果也差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烟雾过滤装置，用以解决现有的烟雾过滤装置无法过滤小颗粒烟尘导致净化效果差的问题。
为实现以上所述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种超声波多元烟气处理系统，包括箱体，箱体上设有进风口和出风口，箱体包括设置在进风口处的沉降区和出风口处的离心区，沉降区内设置多层过滤网板，至少有两层过滤网板的板面处均布连接有超声波振子，每两层过滤网板间设有朝向该两层过滤网板的喷水管，喷水管形成的水面能够覆盖过滤网板板面。水从喷水管喷出，多组喷水管并列设置，形成覆盖整个过滤网板的喷水层，当烟雾通过过滤网板，喷水层喷到过滤网板上，过滤网板为海棉滤网，喷水层利用超声波振子在海棉滤网上形成空穴，空穴对烟雾形成较强的吸附力，空穴吸附烟雾中的颗粒后，由于重力作用，空穴爆破落入箱体底部从箱体底部流出。同理，流经第一层过滤网板的烟雾穿过第二层过滤网板时在喷水层利用超声波振子仍形成空穴，空穴吸附烟雾，沉降至箱体底部流出。
进一步的，过滤网板设有三层，所述箱体的外部连接进水管，内部连接喷水管，包括喷水管I和喷水管II，喷水管I和喷水管II分别设置在三层过滤网板间，喷水管上上设有喷水口。过滤网板的层数可根据烟雾的严重程度而设定。
进一步的，每两层的过滤网板间的喷水管至少设有一根，每根喷水管上均布多个喷水口，喷水口从上至下排列，用以形成喷水层，喷水层利用超声波振子仍形成空穴，类似于水泡，空穴吸尘沉降，达到烟雾处理的目的。
进一步的，过滤网板包括海棉和用以固定海棉的网板。也可以为活性炭滤网。
进一步的，箱体上部设有两个进水口，两个进水口均连接进水管，进水口分为第一进水口和第二进水口，第一进水口和第二进水口相互隔离，第一进水口连接喷水管I，第二进水口连接喷水管II，第一进水口内通有双氧水溶液，第二进水口内通有氢氧化钠溶液。
进一步地，在沉降区与出风口之间设有多个风筒，风筒向离心区尾部延伸并经过出风口，每个风筒内设有用以除湿的螺旋扇装置。
进一步地，螺旋扇装置包括中心轴和沿着中心轴轴线方向延伸的螺旋叶片。
进一步地，中心轴通过固定杆固定于所述风筒内壁，固定杆至少为三根，至少沿三个方向固定中心轴上的套筒，中心轴与套筒活动连接，中心轴能够绕自身轴线自由转动。
进一步地，固定杆包括顶杆和调节杆，顶杆连接风筒内壁，调节杆螺纹连接顶杆。
进一步地，离心区的尾部设有吸水海棉，吸水海棉面向烟尘流出出风口而形成的风道。
一般的烟粒径为0.01-1微米，粒径太小与水无法完全结合，所以现有过滤设备所用的水吸附法一般无法达到良好的过滤效果。
本发明涉及的这种超声波多元烟气处理系统，运用了水经过超声波高频震荡脉冲产生的空穴，与过滤网板结合，利用超声波产生的高频振荡脉冲产生的空穴效应，空穴效应产生的小气泡在快速的压缩与扩张中，不停的产生气泡内爆作用，使烟雾颗粒在爆震中极易与过滤网板中的水结合，烟雾颗粒被吸附。喷雾覆盖整个过滤网板，烟尘经过过滤网板与喷雾形成充分结合，喷雾呈更大的吸附力，克服了现有的过滤设备无法过滤小分子颗粒的缺陷，达到良好的过滤效果。可以有效的除去，焦油，油烟，水蒸气，有机气体(VOC),苯并芘，NOX(氮氧化物)，SO2(二氧化硫)，粉尘，颗粒物，NOX(氮氧化物)，SO2(二氧化硫)有效除去率可达95％以上。
附图说明
图1是本发明超声波多元烟气处理系统实施例1结构图；
图2是本发明图1的A-A向视图；
图3是本发明图1的B-B向视图；
图4是本发明实施例1螺旋扇装置结构图；
图5是本发明实施例1螺旋扇放大图。
图中：1-进风口；2-过滤网板I；3-喷雾层I；4-进水管；5-过滤网板II；6-喷雾层II；7-喷雾层III；8-过滤网板III；9-螺旋扇装置；10-出风口；11-吸水海棉；12-第二排水口；13-支脚；14-风筒连接板I；15-风筒固定板II；16-第二进水口；17-第一进水口；18-喷水管I；19-第一排水口；20-喷水管II；21-超声波振子；91-进风固定件；92-螺旋叶片；93-中心轴；94-调节杆；95-出风固定件；96-顶杆。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，过滤器包括箱式外壳，底部设有支脚13，并设有多个排水管，进水口设有两个，包括进水口I17和进水口II16，左侧为进风口，右侧的顶部为出风口10。
实施例1
如图1所示，一种超声波多元烟气处理系统，包括箱体，箱体上设有进风口1和出风口10，箱体包括设置在进风口1处的沉降区和出风口10处的离心区，沉降区内设置多层过滤网板，每层过滤网板的板面处均布连接有超声波振子21，每两层过滤网板间设有朝向该两层过滤网板的喷水管，喷水管形成的水面能够覆盖过滤网板板面。水从喷水管喷出，多组喷水管并列设置，形成覆盖整个过滤网板的喷水层，当烟雾通过过滤网板，喷水层喷到过滤网板上，过滤网板为海棉滤网，喷水层利用超声波振子在海棉滤网上形成空穴，空穴对烟雾形成较强的吸附力，空穴吸附烟雾中的颗粒后，由于重力作用，空穴爆破落入箱体底部从箱体底部流出。同理，流经第一层过滤网板的烟雾穿过第二层过滤网板时在喷水层利用超声波振子仍形成空穴，空穴吸附烟雾，沉降至箱体底部流出。
过滤网板设有三层，包括过滤网板I2、过滤网板II5和过滤网板III8。所述箱体的外部连接进水管，内部连接喷水管，包括喷水管I18和喷水管II20，喷水管I18和喷水管II20分别设置在三层过滤网板间，喷水管上设有喷水口。过滤网板的层数可根据烟雾的严重程度而设定。
每两层的过滤网板间的喷水管至少设有一根，每根喷水管上均布多个喷水口，喷水口从上至下排列，用以形成喷水层，喷水层利用超声波振子形成空穴，类似于水泡，空穴吸尘沉降，达到烟雾处理的目的。
过滤网板包括海棉和用以固定海棉的网板。也可以为活性炭滤网。
优选地，所述箱体上部设有两个进水口，两个进水口均连接进水管，进水口分为第一进水口和第二进水口，第一进水口和第二进水口相互隔离，第一进水口连接喷水管I，第二进水口连接喷水管II，第一进水口内通有双氧水溶液，第二进水口内通有氢氧化钠溶液，箱体的沉降区底部设有排水口，排水口分为第一排水口19和第二排水口12。
设备除去水油、水尘等的结合物运用了多种处理法，结合物首先在沉降室里沉降，大部分的结合物已经在这里沉降完成，然后还会有很小的随着气流进入多路离心室，新设计的螺旋扇叶可以把很小的结合物，甩出离心室，最后一步把最后的超小结合物，用打靶的方法全部打在最后的吸附棉上，这样一点杂质也没有的洁净空气通过末尾的安全排放口全部排放出来。
图中，左半部分为沉降区，在使用过程中，左侧是进风口1，右侧为离心区，出风口10设置在离心区的尾部。在沉降区的上游应安装有离心机，本发明设有三层过滤，离心机将烟尘吸入进风口，经过过滤网板I2、超声波振子支架I、过滤网板II5、超声波振子支架II、超声波振子支架III、过滤网板III8，在经过上述三层过滤后，烟雾中的小径离子能够全部被吸入过滤网板。
该设计的目的在于离心区的设计，在离心区的净化后的空气应为尽可能的较小空气的湿度，如果设置在过滤网板III的下游，则进入风筒的空气湿度会加大。
为形成喷雾层，箱体内设置了多列水管，多列水管均连接进水口，进水口连接水源。进水管4的管口处于高位，在进水管上连接水泵，将水泵入管口。
过滤网板I2包括海棉和用以固定海棉的网板。过滤网板II5包括海棉和用以固定海棉的网板。过滤网板III8包括海棉和用以固定海棉的网板，还包括活性炭。
当烟通过过滤网板时，三层过滤网板内均为海棉层和超声波振子2，喷水管喷洒到海绵层上的水经过超声波高频震荡脉冲产生的空穴效应，空穴效应产生的小气泡在快速的压缩与扩张中，不停的产生气泡内爆作用，使烟雾颗粒在爆震中极易与过滤网板中的水结合，烟雾颗粒被吸附。喷雾覆盖整个过滤网板，烟尘经过过滤网板与喷雾形成充分结合，喷雾呈更大的吸附力，空穴吸附烟雾中的颗粒后，由于重力作用，空穴爆破落入箱体底部从箱体底部流出。双氧水和氢氧化钠在进水口喷洒，双氧水起强氧化作用，可让废气中的氮氧化物和二氧化硫氧化与水生成稳定的硝酸和硫酸，第二层的喷洒应用氢氧化钠水溶液与硝酸和硫酸生成无污染的硝酸钠和硫酸钠盐类物质。
过滤网板内可以为海绵网，也可以为活性炭滤网，超声波产生的空穴效应的水泡使烟雾颗粒在爆震中极易与过滤网板中的水结合，烟雾颗粒被吸附。同时活性炭也有非常好的吸附催化作用，让几乎所有的烟粒全部结合。该过滤设备运用了二次处理技术，让所有的颗粒无一漏网。考虑到NOx(氮氧化物)SO2(二氧化硫)的处理，当气体又含有粉粒、烟和SO2，过滤器设有两组进水口，进水口连接水管和水源，过滤器上设有高频超声波振荡振子。
在处理SO2时，在第一组进水口加入配比好的化学试剂，强氧化钠溶液，形成化学反应：SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O和SO2+NaOH＝NaHSO3。
以上反应除去的水溶液都为中性，所以不会造成二次污染。
在处理NOx的时候，一般NOx分为NO和NO2，NO是不会与H2O反应的，但可以和H2O2反应，在进水口1加入化学试剂，在进水口2加入另外一种化学试剂，化学反应如下“2NO+3H2O2＝2HNO3+2H2O，HNO3+NaOH＝NaNO3+H2O，2NO2+H2O2＝2HNO3。
以上排出的水溶液为中性，所以不会造成二次污染。
该过滤其能够有效的除去NOx(氮氧化物)SO2(二氧化硫)焦油、油烟、粉尘、颗粒物，NOx(氮氧化物)SO2(二氧化硫)的除去率可达95％以上，焦油、油烟、粉尘、颗粒物除去率可达99％以上。
如图3所示，在沉降区与出风口10之间设有多个风筒，过滤后的烟尘与水的混合物经过风筒流入离心区底部再从出风口流出，每个风筒内设有用以除湿的螺旋扇装置9。进风口需经过风筒才能流入离心区的尾部，出风口设置在离心区的尾部。
如图4所示，螺旋扇装置9包括中心轴和沿着中心轴轴线方向延伸的螺旋叶片92。中心轴的长度延伸至风筒的底部，螺旋叶片92为连续型叶片，当进风口的烟尘经过滤后进入风筒，由于离心机的作用，净化后的烟尘仍具有一定的风力，其推动螺旋叶片92，使中心轴旋转，螺旋叶片92在旋转过程中，使净化后的空气所携带的水分甩出，达到除湿的作用。
现有技术中，有的过滤设备设有一个螺旋风扇装置，螺旋风扇装置设置在过滤层的后部，一部分用以将过滤后的湿空气除湿，另一方面可以起到将过滤设备内的空气形成离心旋转的效果，加速其从排风口流出。本发明设置的过滤器，其设置多个风扇，并设置了多个排列整齐的小径风筒，从图3中可以看出，该结构能够将湿空气内的水分良好的甩出，甩至尾部吸水件。
中心轴93通过固定杆固定于所述风筒内壁，固定杆至少为三根，至少沿三个方向固定中心轴93上的套筒，中心轴93与套筒活动连接，中心轴能够绕自身轴线自由转动。
中心轴93与套筒之间设有轴承，轴承可以为圆柱轴承或圆柱轴承，所述轴承应具有抗腐蚀及抗湿效果。
固定杆的数量可以设置更多根用以固定中心轴93。
固定杆的具体结构为：固定杆包括顶杆96和调节杆94，顶杆96连接风筒内壁，调节杆96螺纹连接顶杆。
如图4所示，在风筒上开有孔，顶杆的一端插入该孔内，顶杆的另一端设有螺纹，与顶杆另一端连接的调节杆在其连接端也设有螺纹，二者连接后可实现通过螺纹调节固定杆的长度，在套筒上开有螺孔，调节杆螺纹连接套筒，或者在套筒上开有沉孔，调节杆直接插入沉孔，另一端通过螺纹连接调整整个固定杆的长度用以调整固定中心轴的位置和方向。该种连接方式方便快捷。
另外，除了上述连接方式，中心轴还可采用其它方式固定。
本过滤器在离心区的尾部出风口处还设有由网板固定的吸水海棉11，吸水海棉11迎向烟尘流出出风口10倾斜固定。
本过滤器的风筒延伸至离心区尾部，超过出风口出风位置，该结构实际上是设置了风道，经过过滤后的烟尘成为清洁的空气，其经过离心区除湿效果后，洁净干爽的空气从风筒内流出，但出风口处于风筒出口的上游，迫使洁净空气冲向图中右侧再从该处从出风口流出，在出口处设置了斜置的过滤网板，该过滤网板与上述过滤网板可以为相同结构的过滤网板，也可以为其它的具有吸水效果的结构，本发明设置的为吸水海棉。洁净的空气带有部分湿空气流经吸水海棉后，使空气得到进一步的除湿效果。
如图1和图2所示，本发明设有多个排水口12，在沉降区和离心区均需要排水，因此，在沉降区设置了两个排水口，在离心区设有一个排水口。
如图1和图2所示，在排水口12不需要用任何阀门，通过物理效应，让排水超过水位线时自动排放，内部设计弯管，当水位超过弯管的弯头最高点式，水自动被弯头的下进水口吸入，同时，此设计也为气流无法通过排水口，排出考虑，通过公式我们可以看出，如何设计弯头高度就可以阻止多大的风压的气流排出。公式如下h＝p/ρg，h为弯头的设计高度，p为风压，g常熟为9.8，ρ为液体密度。
如图4所示，在图中可知，在风筒的进口和出口处均设有连接结构，其用以固定风筒。该连接结构包括进风固定件91和出风固定件95，进风固定件91和出风固定件95结构相似，其可以为环形件，在环形件上开孔，用以连接风筒与进、出风固定件，进、出风固定件可以与沉降区的结构采用焊接的连接方式，也可以采取其它的连接方式。
上述的焊接位置可以为如图1所示的风筒连接板I14和风筒固定板II15，用以连接固定风筒的首尾两端。
本发明涉及的这种超声波多元烟气处理系统，该过滤器运用了H2O经过超声波高频震荡脉冲产生的空穴效应，与过滤网板结合，一般的烟粒径为0.01-1微米，粒径太小与水无法完全结合，所以之前所用的水吸附法都无法达到一个良好的效果。为解决以上技术问题，利用超声波产生的高频振荡脉冲产生的空穴效应，空穴效应产生的小气泡在快速的压缩与扩张中，不停的产生气泡内爆作用，使烟雾颗粒在爆震中极易与过滤网板中的水结合，烟雾颗粒被吸附。喷雾覆盖整个过滤网板，烟尘经过过滤网板与喷雾形成充分结合，喷雾呈更大的吸附力。克服了现有的过滤设备无法过滤小分子颗粒的缺陷。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超声波多元烟气处理系统，其特征在于：包括箱体，箱体上设有进风口和出风口，箱体包括设置在进风口处的沉降区和出风口处的离心区，所述沉降区内设置多层过滤网板，至少有两层过滤网板的板面处均布连接有超声波振子，每两层过滤网板间设有朝向该两层过滤网板的喷水管，所述喷水管形成的水面能够覆盖过滤网板板面。
2.根据权利要求1所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：所述过滤网板设有三层，所述箱体的外部连接进水管，内部连接喷水管，包括喷水管I和喷水管II，喷水管I和喷水管II分别设置在三层过滤网板间，喷水管上上设有喷水口。
3.根据权利要求2所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：所述每两层的过滤网板间的喷水管至少设有一根，每根喷水管上均布多个喷水口，喷水口从上至下排列。
4.根据权利要求1所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：所述过滤网板包括海棉和用以固定海棉的网板。
5.根据权利要求2所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：所述箱体上部设有两个进水口，两个进水口均连接进水管，进水口分为第一进水口和第二进水口，第一进水口和第二进水口相互隔离，第一进水口连接喷水管I，第二进水口连接喷水管II，第一进水口内通有双氧水溶液，第二进水口内通有氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求1所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：在沉降区与出风口之间设有多个风筒，风筒向离心区尾部延伸并经过出风口，每个风筒内设有用以除湿的螺旋扇装置。
7.根据权利要求6所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：所述螺旋扇装置包括中心轴和沿着中心轴轴线方向延伸的螺旋叶片。
8.根据权利要求7所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：所述中心轴通过固定杆固定于所述风筒内壁，固定杆至少为三根，至少沿三个方向固定中心轴上的套筒，中心轴与套筒活动连接，中心轴能够绕自身轴线自由转动。
9.根据权利要求8所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：所述固定杆包括顶杆和调节杆，顶杆连接于风筒内壁，调节杆螺纹连接顶杆。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的超声波多元烟气处理系统，其特征在于：所述离心区的尾部设有吸水海棉，吸水海棉面向烟尘流出出风口而形成的风道。
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