[發明專利]多級聲場耦合湍流場脫除燃煤煙氣PM2.5的裝置和方法

在審

• 申請號: 201810086833.2
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108261874A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 仲兆平;徐超
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01D49/00
• 分類號: B01D49/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于該裝置包括煙氣入口(1)、粉塵出口(2)、預湍流段(3)、第一級聲場(4)、湍流段(5)、第二級聲場(6)、第三級聲場(7)、第四級聲場(8)、煙氣出口(9)、信號發生器(10)、功率放大器(11)、壓縮式驅動器(12)、漸擴段(13)和超聲波發生器(14)、超聲波換能器(15)；其中，該裝置內的流道主體下方為預湍流段(3)，在預湍流段(3)的上面從下至上分別為第一級聲場(4)、第二級聲場(6)、第三級聲場(7)、第四級聲場(8)，在第一級聲場(4)與第二級聲場(6)之間、第二級聲場(6)與第三級聲場(7)之間、第三級聲場(7)與第四級聲場(8)之間分別設有湍流段(5)，在第四級聲場(8)的上部為煙氣出口(9)，在預湍流段(3)的下部為煙氣入口(1)，在該裝置的底部為粉塵出口(2)。

2.根據權利要求1所述的一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于所述的預湍流段(3)由上下兩排湍流圓柱組成，在流道內上下交錯布置。

3.根據權利要求1所述的一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于所述的湍流段(5)由若干弧形擾流葉片相隔一定的距離排列組成。

4.根據權利要求1所述的一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于所述的湍流段(5)，葉片曲率半徑為20mm-50mm，葉片與該裝置內流道的夾角設置為60°～80°。

5.根據權利要求1所述的一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于所述的第一級聲場(4)，在該段設有兩個超聲波換能器(15)，該超聲波換能器(15)與超聲波發生器(14)連接，組成超聲波發生裝置。

6.根據權利要求5所述的一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于所述的超聲波換能器(15)，其聲波頻率為20kHz，聲壓級為135dB～148dB。

7.根據權利要求1所述的一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于在所述的第二級聲場(6)、第三級聲場(7)、第四級聲場(8)處分別設有兩個壓縮式驅動器(12)，該壓縮式驅動器(12)的輸入端與功率放大器(11)連接，功率放大器(11)的輸入端與信號發生器(10)連接，組成高中低頻聲波發生裝置。

8.根據權利要求7所述的一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于所述的第二級聲場(6)、第三級聲場(7)、第四級聲場(8)處分別設置的壓縮式驅動器(12)，所發出的頻率范圍由下至上分別為9200Hz～10000Hz，4800Hz～5600Hz，1400Hz～2200Hz，聲壓級均為135dB～148dB。

9.根據權利要求8所述的一種多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM_2.5的裝置，其特征在于所述的第一級聲場(4)旁的超聲波換能器(15)位置，以及在第二級聲場(6)、第三級聲場(7)、第四級聲場(8)旁的壓縮式驅動器(12)的位置設有漸擴段(13)。

10.一種權利要求1所述裝置的多級聲場耦合湍流場聯合作用脫除燃煤煙氣PM2.5的方法，其特征在于：含塵煙氣經煙氣入口(1)進入該裝置的流道主體，依次經過預湍流段(3)，第一級聲場(4)，湍流段(5)，第二級聲場(6)，第三級聲場(7)，第四級聲場(8)；煙氣在經過預湍流段(3)的湍流圓柱和湍流段(5)的弧形葉片的時候發生湍流，形成湍流場，流道兩側的超聲波換能器(15)發出頻率為20kHz、聲壓級為135dB～148dB的聲波，調節同一段兩個超聲波換能器的位置，聲波在流道中形成第一級駐波聲場；流道兩側的三組壓縮式驅動器(12)所發出的頻率范圍由下至上分別為9200Hz～10000Hz，4800Hz～5600Hz，1400Hz～2200Hz，聲壓級均為135dB～148dB，調節同一段兩個壓縮式驅動器的位置，聲波在流道中形成第二至第四級駐波聲場，在聲場和湍流場的聯合作用下，絕大部分PM_2.5顆粒團聚為大顆粒，通過煙氣出口(9)進入到后續的除塵設備。