CN205669422U - 一种基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置 - Google Patents
一种基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置。装置包括：顺次相连的团聚室、静电除尘室和再生水过滤循环室；所述的团聚室上设有进气口和用于产生水雾的雾化装置；所述的团聚室外壁上安装有与超声波发生器相连的超声波换能器，用于在团聚室内形成驻波声场；所述的静电除尘室内沿轴线布置有与高压电源相连的电晕线；所述的再生水过滤循环室用于收集装置内产生的液态水，同时排出处理后的尾气。本实用新型采用雾声联合团聚方式，提高细颗粒物团聚效果，提升捕集效率。水雾和声场的共同作用将促使细颗粒物高效团聚，使细颗粒物成长为能够被静电收集系统成功捕集的大直径颗粒，从而提高收集效率。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气处理净化领域,具体涉及一种基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置。
背景技术
现有的尾气处理技术主要为汽车三元催化氧化、柴油颗粒过滤器(DPF)和汽车废气再循环系统(EGR)。三元催化器的工作原理是：当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。其主要针对的是汽车生成的有害气体，对于为细颗粒物并没有脱除效果。将其搭配本装置使用可进一步对尾气中细颗粒物进行脱除，且在三元催化氧化中所生成的水也可以在本装置中作为超声波雾化的原料加以回收利用，使两装置更好耦合。
柴油颗粒过滤器(DPF)装置安装在柴油机排气管上，排气通过时，PM被滤芯吸附过滤。但随着工作时间的增加，滤芯内部PM增加，导致排气背压升高，将影响柴油机的动力性的经济性。清除滤芯上的PM被称作DPF的再生。DPF面临的最大挑战就是再生问题。而且在通过DPF之前取样相比，经DPF过滤后颗粒物的数量有了大幅削减，数量浓度的峰值点向粒径更小的区域偏移，主要集中在粒径小于0.04μm的区间之内。
现有的除尘技术专利(例如公开号为CN102588049A、CN2926524等)在采用除尘设备前的凝并预处理多采用超声波雾化技术或电凝并而并未将两者联合使用。对于声波凝并的涉及及其在汽车上应用较少。以专利CN102588049A为例，此专利采用的是将静电除尘与喷雾结合，即湿式电除尘，但该装置在对粒子的凝并效果上存在不足。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置。
本实用新型所采用的具体技术方案如下：
一种基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置，其特征在于，包括：顺次相连的团聚室、静电除尘室和再生水过滤循环室；
所述的团聚室上设有进气口和用于产生水雾的雾化装置；
所述的团聚室外壁上安装有与超声波发生器相连的超声波换能器，用于在团聚室内形成驻波声场；
所述的静电除尘室内沿轴线布置有与高压电源相连的电晕线；
所述的再生水过滤循环室用于收集装置内产生的液态水，同时排出处理后的尾气。
作为优选，所述的超声波换能器形成的驻波声场与尾气行进方向垂直。
作为优选，所述的再生水过滤循环室底部开设通孔，通孔横截面上设有滤网，通孔下方设置集水水槽。
作为进一步的优选，所述的集水水槽为雾化装置供水，实现回用。
作为优选，所述的静电除尘室和再生水过滤循环室本体均采用钢管。
作为优选，所述的电晕线采用锯齿形电晕线。
作为优选，所述的超声波换能器2一侧的团聚室4侧壁采用钢板。
本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型针对汽车尾气中难以去除的细颗粒物，能使尾气排放中的细颗粒物大大减少。
2.本实用新型采用雾声联合团聚方式，提高细颗粒物团聚效果，提升捕集效率。水雾和声场的共同作用将促使细颗粒物高效团聚，使细颗粒物成长为能够被静电收集系统成功捕集的大直径颗粒，从而提高收集效率。
3.本实用新型采用自行设计的锯齿形电晕线，起晕电压低，放电性能好。
4.本实用新型实现水的循环利用。三元催化氧化器中生成水以及雾化凝结水不仅清洗收尘面，同时可通过导管回流至雾化发生水槽进行再次利用。
5.本实用新型体积小，压损小，安装在管道中，对汽车排气影响小，对各型机动车适应性好，适于广泛应用。
附图说明
图1为基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置的结构示意图；
图2为本实用新型装置脱除汽车尾气细颗粒物的示意图；
图中：电晕线1、超声波换能器2、进气口3、团聚室4、静电除尘室5、雾化装置6、再生水过滤循环室7、超声波发生器8、碳烟发生器9、高压电源10和水槽11。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置由有三个腔室组成，分别为顺次相连的团聚室4、静电除尘室5和再生水过滤循环室7。其中沿尾气通入的顺序依次通过团聚室4、静电除尘室5，最终从再生水过滤循环室7排出。
如图1所示，团聚室4由四块有机玻璃与两块钢板粘合而成，形成一个四周密闭性能良好的空间，该空间一侧与静电除尘室5连通，另一侧设有进气口3。该设计避免尾气泄露并为颗粒物的团聚提供一个适宜的环境。超声波换能器2分别安装于团聚室4的侧壁两块钢板上，且与超声波发生器8相连，用于在团聚室4内形成驻波声场。超声波发生电路频率为20kHz左右，可微调，最大功率为200W，其主要功能是将电源输入的50Hz的电信号通过电路转换，使之成为和超声波换能器谐振频率相匹配的高频交流信号，从而驱动超声波换能器工作；两个超声波换能器2频率均为20kHz，最大功率为100W，分别布置在团聚室的两侧，并通过焊接在钢板上的螺钉旋紧在钢板上，其主要功能是将超声波发生电路输入的高频电信号转换为机械信号(声信号)，在尾气行进的垂直方向上形成驻波声场，进而促使细颗粒物在超声波的作用下团聚成较大粒径的颗粒物。钢板的作用是匹配超声波换能器的谐振频率来增强超声波换能器的作用；雾化装置功率为25w，由一个雾化喷嘴和水槽11组成，可以不断地产生5～10μm雾状水滴，并喷入到团聚室中，作用在细颗粒物上可以提高其团聚的效率。
本装置的第二部分为静电除尘室5，目的在于将经过团聚的颗粒物进行收集，降低排放尾气中颗粒物的浓度，减少环境污染。具体设计：静电除尘室5内部主要依据电除尘的基本原理，采用线管式结构。主体为一根长500mm、内径66mm管壁厚2mm的钢管，外部由绝缘纸覆盖，一端通过法兰与团聚室4连接，另一端通过法兰与再生水过滤循环室7连接。在管道中心布置了一根长475mm宽5mm的锯齿形电晕线1，结构设计详见附图，电晕线两端通过绝缘接线柱固定在管壁上。外加的高压电源10最大功率50W，最大电压10kV。工作时电晕线一端接高压电源10负极，管壁接高压电源10正极。
本装置的第三部分为再生水过滤循环室7，目的在于去除集尘管壁上收集到的颗粒物，避免管壁上因颗粒物积聚过多造成的集尘效率影响和尾气排气影响，实现集尘管壁的再生。同时通过管道连接使管道排出的水作为雾化装置6的供水源回流到团聚室4，实现水的循环利用。再生水过滤循环室7的主体部分采用与收集系统内径和壁厚相同的钢管，长度为100mm，在管道下部打出一个矩形孔，在其中放入相同大小的粗效过滤网，滤网外侧覆盖一层尼龙纱布作为固定，在管道下外加一个水槽可实现水的循环利用。
本实用新型的工作流程如下:
如图2所示，碳烟发生器9模拟产生汽车尾气，含有大量细颗粒物的尾气首先进入团聚室4，雾化装置6与水槽11接触并由低压电源供电产生大量雾化液滴，超声波发生器8和超声波换能器2在团聚室4内产生与尾气行进方向垂直的驻波声场，在超声波驻波声场的作用下，细微液滴与气溶胶颗粒相互碰撞团聚，细颗粒物数量减少，颗粒物粒径增大。之后尾气继续沿管流动进入电除尘系统，根据线管式电除尘的基本原理，管道中心的电晕线1在高电压下使周围空气电离，使气体中的颗粒物荷电，并在电场作用下向静电除尘室5的管壁运动从而完成对颗粒物的收集。管壁上收集到的颗粒物在水的作用下滑落到装置的下部，流至再生水过滤循环室7底部，颗粒物被滤网拦截，水则在重力作用下流至水槽，并重新循环至团聚室4。
以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置，其特征在于，包括：顺次相连的团聚室（4）、静电除尘室（5）和再生水过滤循环室（7）；
所述的团聚室（4）上设有进气口（3）和用于产生水雾的雾化装置（6）；
所述的团聚室（4）外壁上安装有与超声波发生器（8）相连的超声波换能器（2），用于在团聚室（4）内形成驻波声场；
所述的静电除尘室（5）内沿轴线布置有与高压电源（10）相连的电晕线（1）；
所述的再生水过滤循环室（7）用于收集装置内产生的液态水，同时排出处理后的尾气。
2.如权利要求1所述的基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置，其特征在于，所述的超声波换能器（2）形成的驻波声场与尾气行进方向垂直。
3.如权利要求1所述的基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置，其特征在于，所述的再生水过滤循环室（7）底部开设通孔，通孔横截面上设有滤网，通孔下方设置集水水槽。
4.如权利要求3所述的基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置，其特征在于，所述的集水水槽为雾化装置（6）供水，实现回用。
5.如权利要求1所述的基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置，其特征在于，所述的静电除尘室（5）和再生水过滤循环室（7）本体均采用钢管。
6.如权利要求1所述的基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置，其特征在于，所述的电晕线（1）采用锯齿形电晕线。
7.如权利要求1所述的基于雾声联合团聚的汽车尾气细颗粒物静电脱除装置，其特征在于，所述的超声波换能器（2）一侧的团聚室（4）侧壁采用钢板。
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