专利名称：一种超声波雾化袋式除尘装置及除尘方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波雾化袋式除尘装置及除尘方法，属于环境保护和分析领域。
背景技术：
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。大气中粉尘对人体的危害很大，而且颗粒粒径越小，对人体的危害越大。研究表明，直径lOiim的浮尘会在肺部气管中沉积，造成支气管堵塞，影响人体的正常呼吸运动。因此，控制粉尘污染问题，特别是控制微细粉尘的排放具有重要的意义。 近年来，我国加大了环境保护的力度，粉尘排放问题得到了一定的控制，但对于对
人体健康危害最大的微细粒子，由于其体积小、重量轻等特点给脱除带来了很大的困难。目
前，工业上常用的除尘装置有旋风除尘器、静电除尘器、袋式除尘器等。 文献1 :张有忠，水泥磨袋除尘器存在问题及改进，[J]水泥，2002， 1 :29-30。文中
提到的袋式除尘装置分为反吹系统、过滤系统和排灰系统3部分。文献中袋式除尘装置图
是袋式除尘器中常用的结构形式。 文献2 :徐剑，沈恒根等，改进旋风除尘器结构提高除尘效率的方法，[J]工业安全与环保，2003， 29(1) :3-5。研究结果表明旋风除尘器过滤阻力较大；除尘效率较低，特别是对于微细颗粒效率较低，而且对PMw(可吸入颗粒)的除尘效率随着粒径减小逐渐降低；
文献3 :孙广民，李培松等，XJF型旋风除尘器的研究，[J]工业安全与环保，2001，27(11) :8-11。旋风除尘器除尘效率较低，特别是对于微细颗粒效率较低。本文中以煤粉作为模拟粉尘，XJF型旋风除尘器的平均除尘效率为92%，粒径范围为5 IO微米的颗粒，其分级效率仅为50 65%，而对于粒径为0 5微米颗粒，其分级效率仅为30 50% ;
文献4 :段帅，影响电除尘器运行参数的主要原因及对策，2008年全国炼钢生产技术会议暨炼铁年会，2008年。静电除尘器一般是利用直流负高压使气体电产生电晕放电，进而使粉尘荷电，并在强电场中，将粉尘，从气体中分离出来的除尘装置，其特点是阻力损失小， 一般都是49-196Pa，耗能量较少；除尘效率高，普遍在99 %以上，设计效率最高可达99. 99% ;对烟气浓度变化适应性较好；但是电除尘应用范围受粉尘比电阻的限制，粉尘的比电阻在正常范围之外时，除尘效率明显降低，不能达标排放，而且易引起二次扬尘等不良现象； 文献5 :王庚，石冰洁，张卫东等，膨体聚四氟乙烯膜滤料在袋式除尘其中的除尘效率的研究，[J]工程与技术，2004.研究表明以膨体聚四氟乙烯为滤料的袋式除尘器对微细颗粒的捕集有较好的效果，除尘效率稳定达到99. 999%。但是由于袋式除尘器属于过滤式除尘器，过滤阻力较大。 上述的文献中可以看出，各种除尘装置中，袋式除尘器具有不受烟气成分、含尘浓度、粒径范围等粉尘性质的影响，除尘效率高，并能够高效捕集微细粉尘，操作简单，能够达标排放等优点。但是袋式除尘器与其他除尘装置相比，运行阻力过高，易引起二次扬尘，排
3灰困难等等，严重制约着袋式除尘器在工业上广泛的应用。因此，提供一种新型方法来强化其除尘性能，对拓宽袋式除尘技术具有重要的经济和环境意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声波雾化袋式除尘器及除尘方法，是一种新型高效节
能的气固分离方法。 本发明提供的超声波雾化袋式除尘器及除尘方法是依据云物理学、动力学等原
理，改变粉尘颗粒间的相互作用力，使粉尘的表面粘性变化，并增加了雾滴与粉尘凝并成大颗粒的几率，从而改变了粉尘的沉积性能，使滤饼的孔隙率增加，进而大大降低过滤阻力，降低了能耗，同时提高了对微细粉尘的捕集效率。另外，所形成的滤饼呈湿态，便于后续处理。 本发明所述超声波雾化袋式除尘装置如图1所示，其主要部件为除尘器(l)，其中滤袋(2)固定在除尘器内部，除尘器下部有一个含尘气体进风口 (3)经流量阀(11)与吸尘管道连接，除尘器上部设有出风口 (6)与引风机(10)连接，除尘器外侧设有压差计(9)，压差计的两个连接点，分别设置在滤袋上游侧和下游侧；本发明的主要技术特征是，在除尘器下部设有多个进雾口 (4)分别与超声波雾化器(7)连接，每个进雾口连接管上装有一个流量阀(8)。 除尘器下部进雾口的数量根据除尘器的体积设为2-8个，较佳的为3-6个。
所述滤袋的材质为针织毡、无纺布或覆膜滤料，其中覆膜滤料需要支撑，其支撑材料为无纺布、针剌毡或玻璃纤维等。下面根据图1介绍超声波雾化袋式除尘器的除尘方法打开引风机(IO)，含尘气体从进风口 (3)进入到袋式除尘器中(l)，通过调整流量阀(11)控制过滤速度在0. 5 8m/min，同时，打开超声波雾化装置(7)，将所产生的微细雾气由各进雾口 (4)送入除尘器中，通过调节流量阀控制进雾量，使除尘器内雾化浓度到达0.5 20g/m3 ;且使雾化浓度和粉尘浓度的比值，即雾粉比为0. 5-1. 5 : 1 ;在除尘器中微细雾滴与粉尘充分混合且发生凝并作用，继而被滤料截留，在滤袋(2)的表面形成滤饼，洁净气体穿过滤料并通过出风口 (6)排出除尘系统，从而实现气固分离。在上述过程中，当滤饼阻力达到工业设定上限(一般小于1500Pa)时，通过反冲洗系统，使滤饼与滤料剥离、沉降到除尘装置下部，并通过排粉口 (5)排出除尘装置。
该方法适用于粒径小于300微米的多分散或单分散颗粒。
本发明的有益效果是 1.该除尘器由于微细雾气的作用，使捕集过程中过滤阻力变小，过滤能耗降低，且每次反吹间隔时间延长。因此该袋式除尘器节约能耗。 2.粉尘后续处理简单。由于滤饼呈湿态，易于与滤料脱落，且不易引起二次扬尘，无需后续的抑尘的操作。因此该袋式除尘器简化了操作。
图1为超声波雾化袋式除尘器示意图其中各符号表示(1)袋式除尘器；(2)滤袋；(3)含尘气体进风口 ； (4)进雾口 ； (5)排粉口 ； (6)出风口 ； (7)超声波雾化器(8)进雾流量阀;(9)压差计;(10)弓|风机;(11)进风流量阀。
图2为实施例1过滤压降随时间变化图； 图3为实施例2过滤压降随时间变化图； 图4为实施例3过滤压降随时间变化图； 图5为实施例4过压降随时间变化图。
具体实施方式
实施例1 以聚四氟乙烯覆膜为滤袋材料，玻璃纤维为支撑材料，膜平均孔径为0. 47 m，孔隙率为87. 6% ;待用粉尘为2500目的滑石粉，粉尘浓度为10. 5g/m3 ; 打开引风机(IO)，含尘气体从进风口 (3)进入到袋式除尘器中(1)。通过调节流量阀(11)控制过滤速度在6.4m/min。同时，打开超声波雾化加湿器(7)，将所产生的微细雾气由各进雾口 (4)送入除尘器中。通过调节流量阀控制进雾量，使除尘器内雾化浓度到达10.5g/m 此时，雾粉比为l : 1。通过压差计(9)计量过滤压降。将过滤压降随时间变化图绘于图2。 在同样条件下，进行不加雾除尘操作(即除尘器内雾化浓度为0g/m3)，将其过滤压降随时间变化图绘于图2与加雾过滤进行对比。 由图2可见，较未加湿时，雾粉比为1 : l时，相同过滤时间的过滤压降明显下降，可以推知，加湿较未加湿时，达到相同的过滤压降所需要的时间大大的增加，使每次过滤时间延长，降低了反冲洗次数，有利于节能。另外，由于加湿的原因，滤饼呈湿态，因而不产生二次扬尘现象。
实施例2 实验用粉尘及过滤材料同实施例1。粉尘浓度为9. 8g/m3，雾化浓度为12. 7g/m3，雾粉比为1.3 : 1。其他操作同实施例l。将加湿和未加湿的过滤压降随时间变化图绘于图3。 由图3可以得到实施例1的相同的结论。
实施例3 实验用粉尘及过滤材料同实施例1过滤速度为0. 0177m/s (即为lm/min)，粉尘浓
度为8.4g/m 雾化浓度为4.7g/m 雾粉比为0.5 : 1。其他操作同实施例1。将加湿和未
加湿的过滤压降随时间变化图绘于图4。 由图4可以得到实施例1的相同的结论。 实施例4 实验用粉尘为2500目滑石粉，过滤材料为无纺布；粉尘浓度为14. 5g/m 雾化浓度为7.2g/m 雾粉比为0.7 : 1。其他操作条件同实施例l。将加湿和未加湿的过滤压降随时间变化图绘于图5。 由图5可以得到实施例1的相同的结论。 以上具体的例子表明，超声波雾化强化袋式除尘器对微细粉尘捕集性能的方法是一种有效的强化方法，可有效提高滤料的过滤性能。 权利要求
一种超声波雾化袋式除尘装置，其主要部件为除尘器(1)，其中滤袋(2)固定在除尘器内部，除尘器下部有一个含尘气体进风口(3)经流量阀(11)与吸尘管道连接，除尘器上部设有出风口(6)与引风机(10)连接，除尘器外侧设有压差计(9)，压差计的两个连接点，分别设置在滤袋上游侧和下游侧；其主要技术特征是，在除尘器下部设有多个进雾口(4)分别与超声波雾化器(7)连接，每个进雾口连接管上装有一个流量阀(8)。
2. 根据权利要求1所述的超声波雾化袋式除尘装置，其特征是除尘器进雾口的数量为2- 8个；所述滤袋的材质为针织毡、无纺布或覆膜滤料，其中覆膜滤料所用的支撑材料为无纺布、针剌毡或玻璃纤维。
3. 根据权利要求1所述的超声波雾化袋式除尘装置，其特征是除尘器进雾口的数量为3- 6个。
4. 一种采用如权利要求1所述的超声波雾化袋式除尘装置除尘的方法，其具体步骤是打开引风机(IO)，含尘气体从进风口 (3)进入到袋式除尘器中(l)，通过调整流量阀(11)控制过滤速度在0.5 8m/min，同时，打开超声波雾化装置(7)，将所产生的微细雾气由各进雾口 (4)送入除尘器中，通过调节流量阀控制进雾量，使除尘器内雾化浓度到达0. 5 20g/m3 ;且使雾化浓度和粉尘浓度微细粉尘质量浓度的比值为0. 5-1. 5 : 1 ;在除尘器中微细雾滴与粉尘充分混合且发生凝并作用，继而被滤料截留，在滤袋(2)的表面形成滤饼，洁净气体穿过滤料并通过出风口 (6)排出除尘系统，从而实现气固分离，当滤饼阻力达到工业设定上限(一般小于1500Pa)时，通过反冲洗系统，使滤饼与滤料剥离、沉降到除尘装置下部，并通过排粉口 (5)排出除尘装置。
5. 根据权利要求4所述的超声波雾化袋式除尘装置的除尘方法，该方法适用于粒径小于300微米的多分散或单分散颗粒。
全文摘要
本发明提供了一种超声波雾化袋式除尘装置及除尘方法，该超声波雾化袋式除尘装置主要部件为除尘器，本发明的主要技术特征是，在袋式除尘器下部设有多个进雾口分别与超声波雾化器连接，每个进雾口连接管上装有一个流量阀。利用该超声波雾化袋式除尘装置除尘过程中，向除尘器中通入微细雾滴，可得到湿态、空隙率较大的滤饼。湿态滤饼易于脱落，并可避免二次扬尘现象的发生；空隙率较大的滤饼，可有效的降低过滤运行阻力，有利于节约能源。本发明可降低过滤过程中能耗和、且耗水量少；粉尘后续处理工艺简单，粉尘回收方便，且不产生二次扬尘；过滤过程运行阻力下降，滤料的捕集性能提高。
文档编号B01D46/02GK101745284SQ201010100710
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者任钟旗, 刘君腾, 张卫东, 杨正羽, 葛亚勤 申请人:北京化工大学