云式除尘系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种除尘系统，具体涉及一种利用云原理对粉尘捕集尤其是对细颗粒 物（PM2. 5)捕集的云式除尘系统。
【背景技术】
[0002] 大气污染是影响我国环境的重要因素之一，其中粉尘污染是大气污染的重要部 分。研宄表明，粉尘中的细颗粒物（PM2. 5)易于富集空气中的重金属、酸性氧化物、有机污 染物、细菌和病毒等，其对人体健康的危害远高于粗颗粒物。因此，控制粉尘污染，尤其是控 制细颗粒物的排放具有重要意义。（张大年，城市大气可吸入颗粒物的研宄，[J]上海环境科 学，1999,18 (4) :154-157) 目前工业上常用的除尘系统有旋风除尘器、静电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等。 其中湿式除尘器以其结构简单、设备投资低、除尘效率高、以及在其水中加入碱性物质后有 吸收烟气中二氧化硫的能力等特点，在大中城市燃煤锅炉系统中得到了广泛的应用。（张殿 印，王纯.除尘手册[M].化学工业出版社，2004.) 湿式除尘器是使含尘气体与液体(一般为水）充分接触，利用惯性碰撞、拦截和扩散等 作用将颗粒物从含尘气体中分离出来。工程上将湿式除尘器分为低能和高能两类。低能湿 式除尘器的压力损失为0. 2-1. 5kPa，但是其对10 ym以下的颗粒净化效率很低；高能湿式 除尘器的净化效率可达99%，但其压力损失为2.5-9. OkPa。（蒋展鹏，杨宏伟.环境工程学 [M].高等教育出版社，2013.) 然而，目前所使用的湿式除尘器在实际运行中逐渐暴露出一些具有普遍性的问题：① 排出的烟气带水严重，这不仅会造成引风机叶轮粘灰，产生异常振动，而且会严重腐蚀风机 叶片和尾部烟道；②排出的烟气温度下降幅度过大，这会使得烟囱排出烟气的抬升高度降 低，进而影响到烟气中污染物在大气中的稀释扩散，会造成烟囱附近区域的局部空气污染。 (董艽，李军等.湿式除尘器在运行中存在问题分析，[J]电站系统工程，2006,22(6):29-30) 传统湿式除尘法主要依靠机械喷雾的方法将水分散成细小的液滴，通过液滴的惯性碰 撞和扩散沉降进行捕尘。一般喷雾对细颗粒物粉尘（PM2. 5)的收集效果不佳，主要是因为 水雾的粒径太大(粒径200~600 ym)。（陈卓楷，陈凡植，等.超声雾化水雾在除尘试验中 的应用[刀.广东化工，2006,33 (10):74-77) 经检索，中国专利申请200810091426. 7公开了一种高效湿式除尘器，不仅提高了对 PM2. 5的收集效率，也有效解决了设备腐蚀的问题，但依然没有解决传统湿式除尘器耗水量 大、能耗尚、排污易堵塞、维护费用尚等缺点。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种云式除尘系统，在高含粉尘量的工况下对细颗粒物有很好的分离 效果。
[0004] 为此，本发明采用如下技术方案： 一种云式除尘系统，该除尘系统包括产生相对湿度过饱和水雾的装置，该装置生成的 过饱和水蒸汽在扰动的流场中与细颗粒物充分混合，且饱和水蒸汽以细颗粒物为凝结核液 化并附着在细颗粒物表面，使细颗粒物粒径不断增大，以改善细颗粒物的亲水性能，并且 增大细颗粒物的体积与重量，进而对细颗粒物的捕集起到促进作用；与此同时，过饱和水雾 中的液滴与细颗粒物相互碰撞，发生合并、团聚微物理过程，以进一步促进对细颗粒物的捕 集；而且该过程中释放大量的负离子与细颗粒物产生静电式反应，有利于细颗粒物的沉降。
[0005] 该系统最前端为进料口，该进料口依次与云雾发生器或雾化箱、颗粒生长区或膨 胀节、云式收集区或云式除尘装置、引风机、出口浓度测定区密封连通；颗粒生长区或膨胀 节底部连通排污槽；云式收集区或云式除尘装置底部连通排灰装置且颗粒生长区或膨胀节 的出口切向连通云式收集区或云式除尘装置。
[0006] 所述云雾发生器或雾化箱是超声波雾化装置或高压喷头雾化装置或喷头雾化装 置。
[0007] 所述排灰装置出口端采用水密封。
[0008] 所述颗粒生长区或膨胀节竖立或横卧放置。
[0009] 所述云雾发生器或雾化箱和颗粒生长区或膨胀节集成为一体。
[0010] 含尘气流在所述颗粒生长区或膨胀节停留2S以上。
[0011] 所述云式收集区或云式除尘装置主要由同轴设置、相互之间具有空腔、相互之间 密封隔离的中心筒体、中间筒体、外筒体组成，该三筒体的下部均为锥体结构而中间筒体和 外筒体的锥体末端为内、外底流口，该内、外底流口通过法兰和排灰装置连接；颗粒生长区 或膨胀节的出口和所述中间筒体与外筒体之间空腔上端的切向进口贯通；若干个小型旋风 分离器以三筒体的中心为轴均匀固定在中间筒体的内壁上；中间筒体和其下部锥体的结合 处固接有底板，该底板的外缘和中间筒体的内壁间留有进气环孔；所述若干个小型旋风分 离器的底部出料口固定在底板上并和中间筒体下部的锥体贯通；所述若干个小型旋风分离 器的上端开有进气口，该进气口和中间筒体的内腔贯通；该若干个小型旋风分离器上端的 出口通过弯管和中心筒体贯通；所述弯管被置于外筒体顶部的顶盖密封，该顶盖上开有出
[0012] 所述弯管出口的截面和水平面的角度为90°至180°。
[0013] 本发明采用"云"物理学、碰撞团聚原理，提供一种除尘效率高、低成本、占地面积 少等特点的细颗粒物收集装置。本发明主要适用于细颗粒物PM2. 5的收集，可用于工业生 产中粉尘的捕集、室内外空气净化等，起到抑尘除尘的作用，减少细颗粒物对人体健康的危 害。
[0014] 本发明中粉尘进入收集区前团聚长大，大幅降低流体曳力，然后由除尘器脱除。既 兼顾旋风除尘结构简单、投资省、占地规模小、能耗低、操作简便、维护方便、总分离效率高、 性能稳定的优点，又具有高效捕集细颗粒物的特点。实验表明，本发明对粉尘的去除率可达 99. 6%-99. 9%，对细颗粒物（PM2. 5)捕集也将达到95%。用不同除尘技术如本发明、静电除尘 器、袋式除尘器、旋风分离器收集不同粒径细小颗粒粉尘，收集后利用激光粒度仪分析不同 粒径粉尘的分级效率，如图4所示。可以看出，本发明对PM2. 5的收集效率均高于其他几种 除尘器。
[0015] 与传统湿式除尘法相比，传统湿式除尘法是以液滴作为捕尘体，例如采用机械喷 头的方法将洗涤液分散成细小的液滴，主要依靠液滴的惯性碰撞、拦截捕获和扩散沉降的 形式进行捕尘。因其水滴的粒径过大，对于细颗粒物而言捕集效果不佳，而"云"技术产生 的液滴粒径小(一般小于5 y m)，比表面积大，蒸发率高，可以使含尘区水汽迅速蒸发，形成 过饱和环境，再以粉尘颗粒为凝结核液化，使粉尘颗粒粒径不断增大，提高效率。不仅如此， "云"技术，使用的水量极少，不存在湿式除尘技术中副产物难以收集和二次污染的问题。 [0016]以下从本发明结构出发分析其如何达到所述效果。
[0017] 1.在外筒体和旋风分离器中实现了两级分离，外筒体与旋风分离器相互隔离密 封，使两级分离之间相互不干扰，分别对不同粒径的细颗粒物进行去除，除尘效率大大提 尚； 2.解决了小型旋风分离器并联过程中气量分布不均匀的难题。气流经过切向进口，在 外筒体中产生旋流，最后均匀进入若干小型旋风分离器，在小型旋风分离器内高效进行细 颗粒物收集。
[0018]3.由克劳修斯-克拉佩龙方程
得知，水的饱和蒸汽压随着温度 的升高而增大，在温度为10°c时，水的饱和蒸汽压为1200Pa左右。对旋风分离器而言，靠近 外壁是高压区，中心是负压区。旋风分离器的外壁的