CN115624892B - 一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,包括加热炉体、出料管、竖直撞击流反应器以及预热炉,还包括:供液机构,与加热炉体连接,用于对竖直撞击流反应器内提供微纳颗粒悬浮液,所述供液机构包括供液组件、泵入组件以及悬空组件;所述悬空组件包括气体管路A、流量调节装置、进气管以及气体管路B,所述气体管路A以及气体管路B上连接有气体喷嘴B以及气体喷嘴A;本发明能够通过供液机构促使微纳颗粒悬浮液处于气体撞击区进行悬浮加热的方式,不仅实现在模拟烟气条件对气溶胶颗粒的连续和稳定的输出,而且能有效解决气溶胶中颗粒团聚的问题。
Description
技术领域
本发明属于模拟装置技术领域,尤其涉及一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置和方法。
背景技术
煤作为我国的主要一次能源,在电站锅炉、工业锅炉、各种相关工业领域的动力设备以及居民日常生活等能源消耗中占有很大比例。煤在锅炉内燃烧后会产生能较长时间悬浮在空气中的固体颗粒,即烟尘。烟尘与气体结合后会形成烟气气溶胶,该气溶胶中固体颗粒主要由含有矿物元素的微米颗粒和纳米颗粒组成。且该气溶胶中粒径大于100μm的颗粒易沉降,在锅炉受热面上形成沉积层,并产生腐蚀;粒径在0.1~100μm的颗粒是除尘的主要对象,其中10μm以下的粉尘和粒径在100nm以下的纳米颗粒对人体和环境危害最大。
由此可见,锅炉烟气中除CO2、H2O和N2等主要气体外,还含有一定量的气溶胶颗粒。所以,在研究锅炉受热面上颗粒的沉积或颗粒的脱除等问题时,需要特定的装置来模拟锅炉烟气气溶胶的生成。此时,通常需要用到气溶胶发生装置。通过调研发现,现有气溶胶发生装置结构和功能参差不齐,下面介绍几种典型的气溶胶发生装置:(1)流化床式气溶胶发生器,如,公开号为CN1657174A的中国专利公开了一种流化床干式气溶胶发生装置,其实质是利用固体颗粒物的流态化特性将混合于床料中的粉体多颗粒聚合物粉碎成单颗粒分散状态,这些细颗粒随后被气流带出床层进入气流中,经分离,其内部聚并的大颗粒物被去除,得到气溶胶。这种方式获得的气溶胶受颗粒聚合物破碎程度影响比较大,难以得到粒径均匀的气溶胶。(2)推进式粉尘气溶胶发生设备,如,公告号为CN102166488B的中国专利提出了一种推进式粉尘气溶胶发生设备,包括前敞口注射器、步进电机、滚珠丝杆、推进块、微粒球以及粉尘溶离腔。其利用步进电机驱动滚珠丝杆转动使得滚珠螺母带动推进块移动,推进块推动粉料进入粉尘溶离腔内与进气接口进入的气流所驱动的微粒球碰撞产生雾化并由出气接口和管路送入到密闭的扩散仓内的方式,得到一种给料量可控且不易堵塞的气溶胶。但这种方式获得的气溶胶,其粉尘因与微粒球撞击而分散,存在气溶胶浓度分布不均的状况。(3)毛刷式气溶胶发生器,如,公开号为CN210496322 U的中国专利提出了新型的粉尘气溶胶发生器,包括粉料供料机构、粉料传输机构以及粉料喷射机构。其粉料供料机构的搅拌体能搅散所述容腔内部积存的粉料,使容腔内积存的粉料能够在受到搅拌时与空气混合,保持粉料的蓬松状态,便于物料的分散输运,然后通过毛刷辊上将其夹带的粉料送至粉料喷射机构。但这种给料方式的给料量受毛刷与颗粒之间的粘附特性的影响比较大,所以不易控制气溶胶的浓度。
综上可知,现有的气溶胶发生装置,各有优缺点,但在模拟锅炉烟气气溶胶时,要求气溶胶发生装置除了能模拟出锅炉烟气成分外,还要求气溶胶颗粒连续,稳定,均匀和分散输出。而现有气溶胶发生装置尽管在一定程度上可以实现对气溶胶颗粒的连续供给,但其都难以解决颗粒团聚的问题,尤其对纳米颗粒,这种团聚现象尤其容易发生,而这种现象的发生会严重干扰实验结果的分析。因此,如何在保证模拟精度的前提条件下,又能解决气溶胶颗粒团聚的问题,是目前模拟烟气气溶胶发生装置的一大难题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,解决了上述问题。
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,包括加热炉体、竖直撞击流反应器、出料管以及预热炉,还包括:
供液机构,与加热炉体连接,用于对竖直撞击流反应器内提供添加了少量的有机分散剂的微纳颗粒悬浮液,所述供液机构包括供液组件、泵入组件以及悬空组件;
所述供液组件包括储液罐以及超声波分散设备,所述储液罐与加热炉体连接,微纳颗粒悬浮液4位于储液罐内;
所述悬空组件包括气体管路A、流量调节装置、进气管以及气体管路B,所述气体管路A以及气体管路B均贯穿加热炉体并延伸至竖直撞击流反应器内,所述流量调节装置与气体管路A以及气体管路B连接,所述进气管与流量调节装置连接,所述气体管路A以及气体管路B上分别活动连接有气体喷嘴B以及气体喷嘴A,所述气体管路A以及气体管路B贯穿预热炉且与预热炉连接;
供液组件通过泵入组件将利用超声波分散设备打散并被液体包裹形成的的微纳颗粒悬浮液导入气体管路A内,流量调节装置将进气管内导入的气体分散至气体管路A以及气体管路B内并经过预热炉进行预热处理,气体喷嘴 B以及气体喷嘴A将预热气体相对喷出,气体管路A内的气体通过气体喷嘴 B将微纳颗粒悬浮液喷入竖直撞击流反应器内并促使该微纳颗粒悬浮液与气体喷嘴A内喷出的气体相撞,撞击气体通过在竖直撞击流反应器中央形成撞击区促使微纳颗粒悬浮液在竖直撞击流反应器内反应时处于高度湍动状态以及相间传热传质的方式,实现对浓度均匀以及分散性良好的气溶胶进行制备。
在上述技术方案的基础上,本发明还提供以下可选技术方案:
进一步的技术方案:所述加热炉体上设置有用于对装置数据进行监测的检测机构。
进一步的技术方案:所述加热炉体上设置有颗粒收集装置,所述颗粒收集装置嵌入设置在加热炉体内且与加热炉体活动连接。
进一步的技术方案:所述泵入组件包括蠕动泵以及液体输送管道,所述蠕动泵通过支撑架与加热炉体连接,所述液体输送管道与蠕动泵出水管连接,所述液体输送管道一端延伸至气体管路A内,所述液体输送管道上活动连接有液体喷嘴。
进一步的技术方案:所述检测机构包括控制器、电子天平以及压力计,所述电子天平与加热炉体固定连接,所述压力计与出料管固定连接,所述控制器嵌入设置在加热炉体上且与加热炉体固定连接,所述压力计以及电子天平均与控制器电性连接,还包括:
温度检测组件,与控制器电性连接,用于对炉体温度以及气溶胶出口温度进行检测;以及
气体流量检测组件,与控制器电性连接,用于对流入气体管路A以及气体管路B内的气体流速进行检测。
进一步的技术方案:所述温度检测组件包括热电偶A以及热电偶B,热电偶A位于加热炉体内部且与加热炉体固定连接,所述热电偶B位于出料管内部且与出料管固定连接,所述热电偶A以及热电偶B均与控制器电性连接。
基于一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置的方法包括以下步骤:
S1:通过计算,配制一定浓度的微纳颗粒悬浮液,添加有机分散剂,并采用超声波进一步处理,获得均匀分散的微纳颗粒悬浮液;
S2:启动加热炉体、竖直撞击流反应器以及预热炉并促使加热炉体温度处于稳定状态;
S3:启动供液组件以及泵入组件并利用泵入组件将供液组件提供的微纳颗粒悬浮液泵入悬浮组件内;
S4:悬浮组件通过喷出经过预热炉预热的对流气体促使微纳颗粒悬浮液处于撞击区的方式,促使微纳颗粒悬浮液在竖直撞击流反应器内进行均匀快速反应;
S5:得到适宜浓度的气溶胶并通过出料管将气溶胶排出。
有益效果
本发明提供了一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置和方法,与现有技术相比具备以下有益效果:
1、本装置能够利用蠕动泵将供液组件内放置的利用超声波分散设备打散的含有机分散剂的微纳颗粒悬浮液,连续泵入液体输送管道内,液体输送管道通过液体喷嘴将微纳颗粒悬浮液喷至气体管路A内的方式,实现为悬浮组件进行连续稳定供液的技术效果,这种给料方式,完全摒弃了传统干式给料的方式,不仅从源头上避免了微纳颗粒间的直接接触,有效降低气溶胶颗粒的团聚程度,而且悬浊液的流量控制精度要远高于固体颗粒的控制输出精度,所以本装置有效提高了控制气溶胶颗粒浓度的输出精度和输出质量;
2、本装置应用撞击流的基本原理,使两股气流在竖直撞击流反应器中相向撞击,在其中央区形成撞击区,在撞击区内,相间速度很大,湍动强烈,微纳颗粒会在撞击区作往复渗透震荡运动。这意味着这种加热方式不仅加热颗粒的速度快,而且加热时间长。所以,通过气体管路A进入加热炉微纳颗粒悬浮液滴在接近撞击区过程中会迅速破碎和蒸发,而微纳颗粒则会在有限的空间内快速干燥并具有足够的停留时间快速加热到预设温度。该装置产生的模拟烟气中主要由N2,水蒸气,和O2,以及少量的CO2组成,而气溶胶颗粒来源于微纳飞灰颗粒悬浮液。所以这种模拟锅炉烟气气溶胶的发生装置,不仅结构简单而紧凑,而且最终实现对锅炉烟气气溶胶颗粒进行连续,稳定,均匀和分散输出的技术效果;
3、本装置能够控制气体成分,气体的流速,颗粒温度,颗粒的浓度,颗粒的粒径等参数,实现对锅炉烟气气溶胶精确控制输出的技术效果;
4、相比传统的气溶胶发生装置,对纳米颗粒的控制输出能力有限,本装置对模拟特定的纳米颗粒和微米颗粒气溶胶颗粒均是适用的,所以适用范围广,模拟效果全面。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
附图标记注释:1、电子天平;2、储液罐;3、超声波分散设备;4、微纳颗粒悬浮液;5、蠕动泵;6、液体输送管道;7、加热炉体;8、气体管路A; 9、温度控制台;10、热电偶A;11、流量调节装置;12、进气管;13、气体管路B;14、颗粒收集装置;15、竖直撞击流反应器;16、气体喷嘴A;17、控制器;18、热电偶;19、出料管;20、压力计;21、撞击区;22、气体喷嘴B;23、液体喷嘴;24、预热炉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
请参阅图1,为本发明一种实施例提供的,一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,包括加热炉体7、竖直撞击流反应器15、出料管19以及预热炉 24,竖直撞击流反应器15与加热炉体7连接,加热炉体7上固定连接贯穿竖直撞击流反应器15的出料管19,还包括:
供液机构,与加热炉体7连接,用于对竖直撞击流反应器15内提供微纳颗粒悬浮液4,供液机构包括供液组件、泵入组件以及悬空组件;
供液组件包括储液罐2以及超声波分散设备3,储液罐2通过电子天平1 与加热炉体7固定连接,微纳颗粒悬浮液4位于储液罐2内;
悬空组件包括气体管路A8、流量调节装置11、进气管12以及气体管路 B13,气体管路A8以及气体管路B13均贯穿加热炉体7并延伸至竖直撞击流反应器15内,流量调节装置11与气体管路A8以及气体管路B13固定连接,进气管12与流量调节装置11固定连接,气体管路A8以及气体管路B13上分别螺纹连接有气体喷嘴B22以及气体喷嘴A16,所述气体管路A8以及气体管路B13贯穿预热炉24且与预热炉24固定连接;
供液组件通过泵入组件将利用超声波分散设备3打散并被液体包裹形成的的微纳颗粒悬浮液4导入气体管路A8内,流量调节装置11将进气管12内导入的气体分散至气体管路A8以及气体管路B13内并经过预热炉24进行预热处理,气体喷嘴B22以及气体喷嘴A16将预热气体相对喷出,气体管路A8 内的气体通过气体喷嘴B22将微纳颗粒悬浮液4喷入竖直撞击流反应器15内并促使该微纳颗粒悬浮液4与气体喷嘴A16内喷出的气体相撞,撞击气体通过在竖直撞击流反应器15中央形成撞击区21促使微纳颗粒悬浮液4在竖直撞击流反应器15内反应时处于高度湍动状态以及相间传热传质的方式,实现对浓度均匀以及分散性良好且不会出现团聚现象的气溶胶进行制备。
优选的,微纳颗粒悬浮液4的溶质为燃料燃烧产生的飞灰颗粒或者与飞灰颗粒成分接近的模拟飞灰颗粒,颗粒尺寸为微米或纳米级别,这里统称为微纳颗粒,而其溶剂为超纯水。另外,微纳颗粒悬浮液4中含有有机分散剂。此种设置的目的是促使微纳颗粒悬浮液4在管道内维持分散状态。
优选的,加热炉体7上拆卸连接有温度控制台9,温度控制台9与加热炉体7电性连接。此种设置的目的在于,便于相关技术人员对加热炉体7内的温度进行调节控制。
优选的,温度控制台9通过螺栓组件(图中未标出)与加热炉体7连接。此种设置的目的在于,便于相关技术人员对温度控制台9进行拆卸维修。
优选的,加热炉体7上设置有颗粒收集装置14,颗粒收集装置14嵌入设置在加热炉体7内且与加热炉体7活动连接。此种设置的目的在于,对加热炉体7内部的积灰进行收集以及质量计量。
优选的,加热炉体7内嵌入设置有保温层(图中未标出),保温层与加热炉体7固定连接。此种设置的目的在于,对加热炉体7进行保温处理。
在本发明实施例中,相关技术人员启动加热炉体7并促使加热炉体7内的温度处于稳定状态,供液组件通过泵入组件将微纳颗粒悬浮液4导入气体管路A8内,其中供液组件利用超声波分散设备3对微纳颗粒悬浮液4内的颗粒进行充分打散,促使颗粒不会在溶液中沉积而造成的浓度分布不均的状况,流量调节装置11将进气管12内导入的气体分散至气体管路A8以及气体管路 B13内并从气体喷嘴B22以及气体喷嘴A16内相对喷出,气体管路A8内的气体通过气体喷嘴B22将微纳颗粒悬浮液4喷入竖直撞击流反应器15内并促使该微纳颗粒悬浮液4与气体喷嘴A16内喷出的气体相撞,撞击气体通过在竖直撞击流反应器15中央形成撞击区21促使微纳颗粒悬浮液4在竖直撞击流反应器15内反应时处于高度湍动状态以及相间传热传质的方式,实现对浓度均匀以及分散性良好的气溶胶进行制备的技术效果。
请参阅图1,作为本发明的一种实施例,加热炉体7上设置有用于对装置数据进行监测的检测机构。
优选的,检测机构包括控制器17、电子天平1以及压力计20,电子天平 1与加热炉体7固定连接,压力计20与出料管19固定连接,控制器17嵌入设置在加热炉体7上且与加热炉体7固定连接,压力计20以及电子天平1均与控制器17电性连接,还包括:
温度检测组件,与控制器17电性连接,用于对炉体温度以及气溶胶出口温度进行检测;
气体流量检测组件,与控制器17电性连接,用于对流入气体管路A8以及气体管路B13内的气体流速进行检测。电子天平1能够实时称量含有微纳颗粒的悬浊液的质量变化并将其反馈至控制器17上,起到对蠕动泵的流量输出精度起到监测作用,同时压力计20能够对气溶胶出口压力进行实时监测反馈,而温度检测组件能够对炉体7内的温度以及气溶胶出口温度进行实时监测,气体流量检测组件能够对气体管路A8以及气体管路B13内的气体流速进行检测并反馈控制器17,此种设置的目的在于,利用电子天平1、温度检测组件、气体流量检测组件以及压力计20对装置的各项数据进行检测并反馈至控制器17,控制器17根据反馈信息对炉体温度、气体管路A8和气体管理B13、微纳颗粒悬浮液4的输入量进行实时调节。
优选的,温度检测组件包括热电偶A10以及热电偶B18,热电偶A10位于加热炉体7内部且与加热炉体7固定连接,热电偶B18位于出料管19内部且与出料管19固定连接,热电偶A10以及热电偶B18均与控制器17电性连接。此种设置的目的在于,对加热炉体7内的温度以及排出炉体内的微纳米悬浮颗粒进行温度实时监测。
优选的,气体流量检测组件包括气体流量传感器A(图中未标出)以及气体流量传感器B(图中未标出),气体流量传感器A位于气体管道A8内且与气体管道A8固定连接,气体流量传感器B位于气体管道B13内且与气体管道B13固定连接,气体流量传感器A以及气体流量传感器B均与控制器17 电性连接。此种设置的目的在于,对流入竖直撞击流反应器15内的气体流速进行实时监控。
优选的,控制器17与颗粒收集装置电性连接。此种设置的目的在于,对颗粒收集装置收集的炉内灰尘进行数据反馈。
优选的,控制器17与蠕动泵5以及撞击流反应器15电性连接。此种设置的目的在于,便于相关技术人员进行相应的操作。
在本发明实施例中,此种设置的目的在于,利用监测机构对加热炉体7 温度、气溶胶出口压力、气溶胶出口温度以及微纳颗粒悬浮液4质量数据进行实时监测。
优选的,气溶胶浓度计算方法如下:
设置参数,气体管路B13、气体管路A8的流量分别为Q1(m3/s)、Q2 (m3/s),配置微纳颗粒悬浮液4浓度为cL(g/m3),蠕动泵5给水速率为QR (m3/s),假设常温T1(℃),设计所需气溶胶温度为T2(℃),气体摩尔体积22.4L/mol(标况下),设备运行一定时间后颗粒收集装置中收集的颗粒并进行称量,这里将收集到的颗粒质量与运行时间的比值计为m’(g/s)。需要指出,微纳悬浮液4中含有的少量有机分散剂,其蒸发和燃烧产物忽略不计。
由于空气受热膨胀,由气体管路B13以及气体管路A8通入的空气在实际受热后的体积流量Q'1(m3/s)、Q'2(m3/s)为:
由液体喷嘴22喷出的液体蒸发后的体积QH(m3/s)为:
式中ρ为水的密度,单位kg/m3。
实际喷出的气溶胶浓度c(g/m3)为
式中mp(g/s)为出料管19的出料速率,它和蠕动泵5给水速率QR、微纳颗粒悬浮液4浓度cL具有如下关系:
请参阅图1,作为本发明的一种实施例,泵入组件包括蠕动泵5以及液体输送管道6,蠕动泵5通过支撑架(图中未标出)与加热炉体7固定连接,液体输送管道6与蠕动泵5出水管固定连接,液体输送管道6一端延伸至气体管路A8内,液体输送管道6上螺纹连接有液体喷嘴23。
在本发明实施例中,此种设置的目的在于,利用蠕动泵5将供液组件内放置的微纳颗粒悬浮液4连续泵入液体输送管道6内,液体输送管道6通过液体喷嘴23将微纳颗粒悬浮液4喷至气体管路A8内的方式,实现为悬浮组件进行供液的技术效果。
基于一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置的方法,包括以下步骤:
S1:通过计算,配制一定浓度的微纳颗粒悬浮液4,添加少量的有机分散剂,并采用超声波进一步处理,获得均匀分散的微纳颗粒悬浮液4;
S2:启动加热炉体7、竖直撞击流反应器15以及预热炉24并促使加热炉体7温度处于稳定状态;
S3:启动供液组件以及泵入组件并利用泵入组件将供液组件提供的微纳颗粒悬浮液4泵入悬浮组件内;
S4:悬浮组件通过喷出经过预热炉24预热的对流气体促使微纳颗粒悬浮液4处于撞击区的方式,促使微纳颗粒悬浮液4在竖直撞击流反应器15内进行均匀快速反应;
S5:得到适宜浓度的气溶胶并通过出料管19将气溶胶颗粒排出。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,包括加热炉体(7)、竖直撞击流反应器(15)、出料管(19)以及预热炉(24),其特征在于,还包括:
供液机构,与加热炉体(7)连接,用于对竖直撞击流反应器(15)内提供微纳颗粒悬浮液(4),所述供液机构包括供液组件、泵入组件以及悬空组件;
所述供液组件包括储液罐(2)以及超声波分散设备(3),所述储液罐(2)与加热炉体(7)连接,所述微纳颗粒悬浮液(4)位于储液罐(2)内;
所述悬空组件包括气体管路A(8)、流量调节装置(11)、进气管(12)以及气体管路B(13),所述气体管路A(8)以及气体管路B(13)均贯穿加热炉体(7)并延伸至竖直撞击流反应器(15)内,所述流量调节装置(11)与气体管路A(8)以及气体管路B(13)连接,所述进气管(12)与流量调节装置(11)连接,所述气体管路A(8)以及气体管路B(13)上分别活动连接有气体喷嘴B(22)以及气体喷嘴A(16),所述气体管路A(8)以及气体管路B(13)贯穿预热炉(24)且与预热炉(24)连接;
所述供液组件通过泵入组件将利用超声波分散设备(3)打散并被液体包裹形成的的微纳颗粒悬浮液(4)导入气体管路A(8)内,流量调节装置(11)将进气管(12)内导入的气体分散至气体管路A(8)以及气体管路B(13)内并经过预热炉(24)进行预热处理,气体喷嘴B(22)以及气体喷嘴A(16)将预热气体相对喷出,气体管路A(8)内的气体通过气体喷嘴B(22)将微纳颗粒悬浮液(4)喷入竖直撞击流反应器(15)内并促使该微纳颗粒悬浮液(4)与气体喷嘴A(16)内喷出的气体相撞,撞击气体通过在竖直撞击流反应器(15)中央形成撞击区(21)促使微纳颗粒悬浮液(4)在竖直撞击流反应器(15)内反应时处于高度湍动状态以及相间传热传质的方式,实现对浓度均匀以及分散性良好的气溶胶进行制备。
2.根据权利要求1所述的用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,其特征在于,所述加热炉体(7)上设置有用于对装置数据进行监测的检测机构。
3.根据权利要求1所述的用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,所述加热炉体(7)上设置有颗粒收集装置(14),所述颗粒收集装置(14)嵌入设置在加热炉体(7)内且与加热炉体(7)活动连接。
4.根据权利要求1所述的用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,其特征在于,所述泵入组件包括蠕动泵(5)以及液体输送管道(6),所述蠕动泵(5)通过支撑架与加热炉体(7)连接,所述液体输送管道(6)与蠕动泵(5)出水管连接,所述液体输送管道(6)一端延伸至气体管路A(8)内,所述液体输送管道(6)上活动连接有液体喷嘴(23)。
5.根据权利要求2所述的用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,其特征在于,所述检测机构包括控制器(17)、电子天平(1)以及压力计(20),所述电子天平(1)与加热炉体(7)连接,所述压力计(20)与出料管(19)连接,所述控制器(17)嵌入设置在加热炉体(7)上且与加热炉体(7)连接,所述压力计(20)以及电子天平(1)均与控制器(17)电性连接,还包括:
温度检测组件,与控制器(17)电性连接,用于对炉体温度以及气溶胶的出口温度进行检测;以及
气体流量检测组件,与控制器(17)电性连接,用于对流入气体管路A(8)以及气体管路B(13)内的气体流速进行检测。
6.根据权利要求5所述的用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置,其特征在于,所述温度检测组件包括热电偶A(10)以及热电偶B(18),热电偶A(10)位于加热炉体(7)内部且与加热炉体(7)连接,所述热电偶B(18) 位于出料管(19)内部且与出料管(19)连接,所述热电偶A(10)以及热电偶B(18)均与控制器(17)电性连接。
7.根据权利要求1所述的用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:通过计算,配制一定浓度的微纳颗粒悬浮液(4),添加有机分散剂,并采用超声波进一步处理,获得均匀分散的微纳颗粒悬浮液(4);
S2:启动加热炉体(7)、竖直撞击流反应器(15)以及预热炉(24)并促使加热炉体(7)温度处于稳定状态;
S3:启动供液组件以及泵入组件并利用泵入组件将供液组件提供的微纳颗粒悬浮液(4)泵入悬浮组件内;
S4:悬浮组件通过喷出经过预热炉(24)预热的对流气体促使微纳颗粒悬浮液(4)处于撞击区的方式,促使微纳颗粒悬浮液(4)在竖直撞击流反应器(15)内进行均匀快速反应;
S5:得到适宜浓度的气溶胶并通过出料管(19)将气溶胶排出。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB840699A (en) * | 1958-06-20 | 1960-07-06 | Sumitomo Chemical Co | Method of gasifying pulverised coal in vortex flow |
US4407450A (en) * | 1980-10-30 | 1983-10-04 | Chegolya Alexandr S | Method of aerodynamic production of liquid and solid disperse aerosols |
JPS6393345A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-23 | Nordson Kk | 固体超微粒子を分散質とするエアロゾルの生成方法とその装置 |
CN106395855A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-02-15 | 中北大学 | 撞击流‑微波加热耦合反应装置 |
CN107715809A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-02-23 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种钚气溶胶微粒的发生装置 |
CN212757789U (zh) * | 2020-06-05 | 2021-03-23 | 安徽工业大学 | 一种利用变径管降低氨法脱硫气溶胶排放的装置 |
CN113457479A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-01 | 上海交通大学 | 定量浓度持续稳定的粉尘气溶胶发生系统 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2002307907B2 (en) * | 2001-05-05 | 2007-03-01 | Accentus Plc | Formation of small crystals |
-
2022
- 2022-09-05 CN CN202211080294.4A patent/CN115624892B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB840699A (en) * | 1958-06-20 | 1960-07-06 | Sumitomo Chemical Co | Method of gasifying pulverised coal in vortex flow |
US4407450A (en) * | 1980-10-30 | 1983-10-04 | Chegolya Alexandr S | Method of aerodynamic production of liquid and solid disperse aerosols |
JPS6393345A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-23 | Nordson Kk | 固体超微粒子を分散質とするエアロゾルの生成方法とその装置 |
CN106395855A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-02-15 | 中北大学 | 撞击流‑微波加热耦合反应装置 |
CN107715809A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-02-23 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种钚气溶胶微粒的发生装置 |
CN212757789U (zh) * | 2020-06-05 | 2021-03-23 | 安徽工业大学 | 一种利用变径管降低氨法脱硫气溶胶排放的装置 |
CN113457479A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-01 | 上海交通大学 | 定量浓度持续稳定的粉尘气溶胶发生系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
蒸汽相变与撞击流耦合促进细颗粒物脱除;熊桂龙;杨林军;颜金培;鲍静静;陆斌;耿俊峰;;东南大学学报(自然科学版);20110720(04);全文 * |
Also Published As
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