CN111335986A - 基于旋转多圆盘的雾化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于旋转多圆盘的雾化装置，包括壳体、转轴和动力装置，所述动力装置与所述转轴相连接，所述转轴为中空转轴，并设于所述壳体内部，所述转轴上套接有转盘装置，所示转盘装置为直面或曲面设置，转轴上开设有若干喷孔，所示喷孔开口方向对准所述转盘装置。本发明所提供的基于旋转多圆盘的雾化装置，结构紧凑、占地空间小，采用超重力装置净化尾气，增强气液混合能力，强化传质，净化能力优越；采用转盘式超重力装置，净化尾气能力优越，尾气中的PM颗粒物吸湿后被离心力甩到装置内壁上，滑落后由排液口排出除去PM颗粒物，不存在颗粒物堵塞问题，且便于安装拆卸以及清洗。

Description

基于旋转多圆盘的雾化装置
技术领域
本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及基于旋转多圆盘的雾化装置。
背景技术
中国的船舶保有量已经占到全球第四，但是船舶柴油机的污染也已经占到长三角、珠三角地区城市污染源的20％左右，因此船舶柴油机的排放控制具有重要的环保意义和广泛的市场需求。
然而，常规的柴油机废气净化手段，颗粒物捕集器(DPF)、湿式洗涤、氧化催化器技术、低温等离子技术、静电捕集技术、旋风分离技术、选择性催化还原(SCR)等技术，存在过滤材料需要更换、催化剂易失效、成本高等弊端，不适合安装在渔船这样出海时间长、运行工况恶劣的运动载体上。
柴油机的尾气排放的废气中包含有气态及固态的污染物，气态污染物中主要为NOx、SO2、CO、HC及含硫混合物等；固态污染物最主要的是碳化颗粒物。在现有技术中，净化上述气态污染物的超重力方法主要采用旋转填料床(RPB)+选择性催化还原法(SCR)净化气态污染物中的Nox、CO、SOx；采用这种方法时，反应物是气态氨NH3，通常获得气态氨的方法是：通过超重力旋转将尿素-水溶液变为微液滴状态并与高温尾气充分混合，在高温尾气的作用下尿素-水溶液中的尿素迅速被加热至160℃以上分解，产生氨气NH3和缩二脲CONH，其中氨气NH中的一部分作为脱除SO2的反应物，另一部分与尾气混合进入旋转填料床填料中，作为选择性催化还原法的反应物，在高温和催化的环境下去除尾气中的氮氧化物。但是这种方法应用在船用柴油机尾气净化装置中会产生很多问题；产生这些问题的原因是因为船用柴油机用的燃料是普通柴油或者燃料油，尤其是一些海船使用的是馏分燃料油或者残渣燃料油，都属于原油蒸馏后最重的部分，这些油品的硫含量大约为车用柴油的几百倍，其中其它的杂质也比车用柴油高得多。这就造成了在船用柴油机尾气中不仅存在上述的气态和固态污染物，而且还含有大量的燃烧未尽的重油微液滴、碳化、硫化颗粒物甚至还有很多粘度极高的类沥青物质，这些物质在进入旋转填料床转子填后，在2～3月内很快会沉积在多孔介质填料内，形成极难清理的堵塞，造成旋转填料床失效。
针对这种不足，以船柴油机为对象，研究一种超重力液体吸收废气净化技术装置。
发明内容
本发明的目的提供基于旋转多圆盘的雾化装置，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
根据本发明的基于旋转多圆盘的雾化装置，包括壳体、转轴和动力装置，所述动力装置与所述转轴相连接，所述转轴为中空转轴，并设于所述壳体内部，所述转轴上套接有转盘装置，所示转盘装置为直面或曲面设置，转轴上开设有若干喷孔，所示喷孔开口方向对准所述转盘装置。
本发明所提供的基于旋转多圆盘的雾化装置，结构紧凑、占地空间小，采用超重力装置净化尾气，增强气液混合能力，强化传质，净化能力优越；采用转盘式超重力装置，净化尾气能力优越，尾气中的PM颗粒物吸湿后被离心力甩到装置内壁上，滑落后由排液口排出除去PM颗粒物，不存在颗粒物堵塞问题，且便于安装拆卸以及清洗。
在一些实施方式中，所述动力装置包括电机和减速器，所述电机的动力输出端连接有减速器，所述减速器通过皮带连接于所述转轴下端。
在一些实施方式中，所述转盘装置的数量至少为一个，转盘装置包括转盘和锁紧螺母，所述转盘套接于所述转轴上，并通过所述锁紧螺母进行固定。转盘安装稳定性好，方便后续的高速转动，安装多个转盘能吸收液的雾化效果更好。
在一些实施方式中，所述转盘包括盘体和设于所述盘体中部的固定座，所述固定座为中空圆柱状，在固定座内周壁上设有销孔，所述销孔与所述转轴外周壁上的销块匹配卡接，所述盘体与所述固定座的圆心处于同一轴线上，所述盘体的半径和角速度的关系有ωr>m/s。中空转轴高速旋转，转盘边缘的线速度可以达到一个很高的程度，方便液体在与转盘分离时雾化。
在一些实施方式中，所述转轴一端连接有所述动力装置，另一端连接有进液管，所述进液管与所述转轴之间通过轴承(9)连接。
在一些实施方式中，所述转轴上端安装有安全保护罩，所述密封连接装置设于所述安全保护罩内，安全保护罩上开设有一穿孔，用于穿设所述进液管。以防止他人触碰到旋转轴造成损伤。
在一些实施方式中，所述喷孔以转轴的中轴线为基准，倾斜开孔，倾斜角度为30-60°，喷孔的数量为若干，设于所述转盘装置上方。旋转轴为中空轴，从轴中空部分供给吸收液，在中空轴上倾斜开孔，通过轴的旋转使吸收液从轴上口喷出雾化形成超重力状态。更多的方案，可在轴上孔内安装喷孔，帮助吸收液更好的雾化。
在一些实施方式中，所述壳体上还设有进气口和排气口，所述进气口和所述排气口均开设于所述壳体上，壳体下方还设有排液口。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的基于旋转多圆盘的雾化装置的结构示意图；
图2为本发明的一种实施方式的基于旋转多圆盘的雾化装置的转轴和转盘装置的结构示意图；
图3为本发明的一种实施方式的基于旋转多圆盘的雾化装置的转盘的立体结构示意图；
图4为本发明的一种实施方式的基于旋转多圆盘的雾化装置的转盘的正视结构示意图；
图5为本发明的另一种实施方式的基于旋转多圆盘的雾化装置的转盘的立体结构示意图；
图6为本发明的另一种实施方式的基于旋转多圆盘的雾化装置的转盘的正视结构示意图；
图7为本发明的一种实施方式的基于旋转多圆盘的雾化装置的转轴的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。
如图1～3中所示，基于旋转多圆盘的雾化装置，包括壳体1、进气口2、排气口3、转轴4、动力装置5和排液口6，壳体1上开设有进气口2和排气口3，壳体1下端部设有排液口6，吸收液和反应后的废液都可通过排液口6进行排放。
动力装置5与转轴4相连接，动力装置5与转轴4之间的动力传动可以是刚性传动也可以是柔性传动，实际选择要根据雾化装置的立式结构或卧式结构；立式结构中，电机通过皮带以及皮带轮与主轴软性连接，这样的设计具有运行平稳、液滴分布均匀等优点；卧式结构中，通过减速器与主轴刚性连接，这样的设计具有传动效率高、结构设计简单等优点。
动力装置5采用电机，本申请中采用外接220V电源对交流电机进行供电，电机额定输出功率为750W，最高转速2800r/min，额定电流1.79A，额定扭矩2.3N.m。
液滴在圆盘分离的边缘线速度须达到50m/s以上。
R＝v/ω
ω＝2πn
上式中，R为圆盘半径，v为圆盘的边缘线速度m/s，ω为圆盘的角速度rad/s，n为圆盘的转速r/s。
优选的，盘体711的半径和角速度的关系有：ωr>58m/s。
转轴4为中空转轴,转轴中空部可以顺利通过吸收液，转轴4设于壳体1内部，转轴4上设有转盘装置7，吸收液在高速转动的转盘装置7上雾化，便于与尾气中的废气中进行各种反应。
转轴4上下端分别套接有上轴承座和下轴承座，上轴承座和下轴承座分别固接于壳体1的上下端面上。
本发明所提供的基于旋转多圆盘的雾化装置，结构紧凑、占地空间小，采用超重力装置净化尾气，增强气液混合能力，强化传质，净化能力优越；采用转盘式超重力装置，净化尾气能力优越，尾气中的PM颗粒物吸湿后被离心力甩到装置内壁上，滑落后由排液口排出除去PM颗粒物，不存在颗粒物堵塞问题，且便于安装拆卸以及清洗。
转盘装置7的数量至少为一个，转盘装置7包括转盘71和锁紧螺母，转盘71套接于转轴4上，并通过锁紧螺母进行固定于转轴4上；转盘71安装稳定性好，方便后续的高速转动，安装多个转盘71能吸收液的雾化效果更好。
本实施例1中，转盘装置7的数量为1个，而转盘装置7的具体数量则根据实际所需而定。本申请中的转盘装置7为圆盘，其规格为半径约为0.18m～0.2m。
实施例2中，转盘装置7的数量为2个，而转盘装置7的具体数量则根据实际所需而定。本申请中的转盘装置7为圆盘，其规格为半径约为0.18m～0.2m。
即，转盘装置7在高速旋转中，其轨迹边沿也形成圆形状，从转轴4中的中喷孔42喷出的液体溢到转盘装置7的表面上，转动的转盘装置7通过离心力将圆盘上的液膜甩出，形成雾化的水滴。
其中，如图4中所示，转盘71包括盘体711和固定连接或一体成型固接于盘体711中部的固定座712，固定座712为中空圆柱状，在固定座712内周壁上设有销孔713，销孔713与转轴4外周壁上的销块匹配卡接，盘体711与固定座712的圆心处于同一轴线上。
如图3-6中所示，转盘装置7的盘体711可以是直面圆盘或曲面盘，图5-6中所示，曲面盘为呈碗状的盘体。
中空转轴4高速旋转，转盘71边缘的线速度可以达到一个很高的程度，边缘线速度达到50m/s以上，方便液体在与转盘71分离时雾化。
吸收液由进液管8进入中空转轴4，吸收液液体由中空转轴4上的喷孔42甩出，转轴4高速旋转形成超重力状态，液体分裂形成薄膜、韧带、液滴，极大的增强了混合传质能力，吸收液与船用柴油机尾气中的NOX、SOX、HC等污染物发生反应，除去NOX、SOX、HC，颗粒物吸湿后被离心力甩到装置内壁上，除去颗粒物，实现NOX、SOX、HC、PM颗粒物的协同净化。
反应后的溶液由排液口6排出，经过滤后排入储液箱，循环利用；采用的净化吸收液可以通过尾液回收，循环使用。
本公开吸收液采用尿素溶液，且可通过尾液回收，循环利用尿素。
反应原理如下：
氨水同时脱硫脱销反应原理
SO2+2NH3+H2O→(NH4)2SO3
SO2+NH3+H2O→NH4HSO3
SO3+2NH3+H3O→(NH4)2SO4
SO3+NH3+H2O→NH4HSO4
4NH3+4NO+O2→4N2↑+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2↑+6H2O
尾液回收原理
NH4HSO3+NH4OH→(NH4)2SO3+H2O
(NH4)2SO3+0.5O2→(NH4)2SO4
转轴4一端连接有动力装置5，另一端连接有进液管8，进液管8与转轴4之间通过轴承9连接。
转轴4为中空转轴，转轴4一端设有螺栓，另一端连接有进液管8，进液管8与转轴4之间安装有防水密封器，转轴4底部开设有螺纹，通过螺栓螺旋堵住，螺栓可以方便打开转轴4，便于转轴4内部的清洗。
如图7中所示，转轴4上开设有喷孔42，喷孔42以转轴4的中轴线为基准，倾斜开孔，喷孔42的开口方向对准转盘装置7上，倾斜角度为30-60°。本实施例中倾斜角度为30°，喷孔42的孔径为1-3mm，喷孔42的数量为若干，设于所述转轴4上其中，喷孔42对称开设于转轴4上。转轴4为中空轴，从轴中空部分供给吸收液，在中空轴上倾斜开孔，通过轴的旋转使吸收液从轴上口喷出雾化形成超重力状态。更多的方案，可在轴上孔内安装喷孔，帮助吸收液更好的雾化。
壳体1上还设有进气口2和排气口3，进气口2和排气口3均开设于壳体1上，壳体1下方还设有排液口。
为避免船舶海上航行时的颠簸，净化装置设有减震装置，并且尾气进气口2采用柔性体连接，大大加强了尾气净化装置在船舶上的适用能力。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也视为发明保护之内。

Claims (9)

1.基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，包括壳体(1)、转轴(4)和动力装置(5)，所述动力装置(5)与所述转轴(4)相连接，所述转轴(4)为中空转轴，并设于所述壳体(1)内部，所述转轴(4)上套接有转盘装置(7)，所示转盘装置(7)为直面或曲面设置，转轴(4)上开设有若干喷孔(42)，所示喷孔(42)开口方向对准所述转盘装置(7)。
2.根据权利要求1所述的基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，所述动力装置(5)包括电机(51)和减速器(52)，所述电机(51)的动力输出端连接有减速器(52)，所述减速器(52)通过皮带连接于所述转轴(4)下端。
3.根据权利要求1所述的基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，所述转盘装置(7)的数量至少为一个，转盘装置(7)包括转盘(71)和锁紧螺母，所述转盘(71)套接于所述转轴(4)上，并通过所述锁紧螺母进行固定。
4.根据权利要求3所述的基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，所述转盘(71)包括盘体(711)和设于所述盘体(711)中部的固定座(712)，所述固定座(712)为中空圆柱状，在固定座(712)内周壁上设有销孔(713)，所述销孔(713)与所述转轴(4)外周壁上的销块匹配卡接，所述盘体(711)与所述固定座(712)的圆心处于同一轴线上，所述盘体(711)的半径和角速度的关系有ωr>58m/s。
5.根据权利要求1所述的基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，所述转轴(4)一端连接有所述动力装置(5)，另一端连接有进液管(8)，所述进液管(8)与所述转轴(4)之间通过轴承(9)连接。
6.根据权利要求5所述的基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，所述转轴(4)上端安装有安全保护罩(41)，所述密封连接装置设于所述安全保护罩(41)内，安全保护罩(41)上开设有一穿孔，用于穿设所述进液管(8)。
7.根据权利要求5所述的基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，所述喷孔(42)以转轴(4)的中轴线为基准，倾斜开孔，倾斜角度为30-60°，喷孔(42)的数量为若干，设于所述转盘装置(7)上方。
8.根据权利要求1所述的基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，所述壳体(1)还连接有反应固定支撑架(11)，所述反应固定支撑架(11)包括若干根支撑杆，分设于所述壳体(1)下端部，所述反应固定支撑架(11)上固设有动力装置(5)。
9.根据权利要求1所述的基于旋转多圆盘的雾化装置，其特征在于，所述壳体(1)上还设有进气口(2)和排气口(3)，所述进气口(2)和所述排气口(3)均开设于所述壳体(1)上，壳体(1)下方还设有排液口。
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