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1、(10)申请公布号 CN 103736356 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103736356 A (21)申请号 201410010340.2 (22)申请日 2014.01.09 B01D 51/08(2006.01) B03C 3/016(2006.01) (71)申请人 东南大学 地址 211189 江苏省南京市江宁区东南大学 路 2 号 (72)发明人 姚海涛 董卫 杨良华 程梅 (74)专利代理机构 南京瑞弘专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32249 代理人 杨晓玲 (54) 发明名称 一种声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒 物的装置 (57) 摘要 本。
2、发明公开了一种声波凝聚 - 常规除尘复合 的脱除细颗粒物的装置， 主要包括烟气管道、 声源 和常规除尘器， 采用声波凝聚与常规除尘技术相 结合， 对烟气中可吸入细颗粒物进行凝聚和脱除 ； 具体结构为在烟气管道四面或相邻两面铺设线声 源或面声源， 声源覆盖面沿烟气流动方向的长度 应满足烟气在声场中运动 2 5s， 烟气管道尾部 装设常规除尘器。 烟气流经布置声源的烟道， 烟气 中可吸入细颗粒物在声场中， 声波团聚的各种机 理促使小颗粒物吸附到大颗粒物或小颗粒物凝聚 成大颗粒物， 再经过常规除尘器， 可有效的脱除可 吸入细颗粒物。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 。
3、1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103736356 A CN 103736356 A 1/1 页 2 1. 一种声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在于 ： 包括长方体形 烟气管道 （1） 、 声源 （2） 和常规除尘器 （3） ： 所述烟气管道 （1） 竖直放置， 烟气在烟气管道 （1） 内由上向下流动， 烟气管道 （1） 的横 截面为正方形， 所述正方形的边长满足声源 （2） 的声波在截面内形成驻波声场 ： 其中， fn为声源 （2） 采用的频率， n=1,2,3,为共振。
4、阶数， c 为当地声速， Lx为正方形的 边长 ； 所述声源 （2） 为线声源或面声源 ： 分为四组对称布置在烟气管道 （1） 的四个侧面上， 形 成驻波声场 ； 或分为两组布置在烟气管道 （1） 相邻的两个侧面上， 靠反射声波形成驻波声 场 ； 所述常规除尘器 （3） 设置在烟气管道 （1） 的下端。 2. 根据权利要求 1 所述的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在 于 ： 所述声源 （2） 为面声源， 采用扬声器密集阵列布置在一个平面内形成一组。 3. 根据权利要求 1 所述的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在 于 ： 所述声源 （2） 由扬。
5、声器构成， 在烟气管道 （1） 的侧壁上设置有开孔， 所述扬声器布置在 开孔内。 4. 根据权利要求 1 所述的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在 于 ： 所述声源 （2） 的声波覆盖面积沿烟气流动方向的长度应保证烟气在声场中运动25s。 5. 根据权利要求 1 所述的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在 于 ： 所述常规除尘器 （3） 为机械式除尘器、 湿式除尘器、 静电除尘器或袋式除尘器。 6. 根据权利要求 1 所述的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在 于 ： 所述常规除尘器 （3） 为静电除尘器， 声场作用后的烟气立。
6、即进入到静电除尘器中进行 细颗粒物的脱除。 7. 根据权利要求 1 所述的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在 于 ： 所述正方形的边长 Lx在 1m 以内。 8. 根据权利要求 1 所述的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在 于 ： 所述正方形的边长 Lx为 0.5 1m。 9. 根据权利要求 1 所述的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 其特征在 于 ： 所述声源 （2） 采用的频率 fn在 5000Hz 以内。 权 利 要 求 书 CN 103736356 A 2 1/3 页 3 一种声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置。
7、 技术领域 0001 本发明涉及一种声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 将声波凝聚技 术与常规除尘技术相结合， 用于脱除细颗粒物 （PM2.5） 。 背景技术 0002 细颗粒物 （PM2.5） 是指空气动力学直径小于或等于 2.5m 的可吸入细微颗粒物， 主要产生于交通、 制造、 能源等行业中的高温燃烧过程。随着经济社会的发展， 工业化程度 提高， 空气中可吸入细颗粒物的含量也越来越高。 另一方面， 可吸入细颗粒物 （PM2.5） 由于其 比表面积较大， 易于富集空气中的有毒重金属、 酸性氧化物、 有机污染物、 细菌与病毒， 严重 危害人们的健康。所以有效的脱除细颗粒物具有十分。
8、重要的意义。 0003 细颗粒物脱除装置是一种能够有效的脱除烟气中的粒径小于或等于 2.5m 的细 颗粒物的装置。 常规的烟气处理装置包括机械式除尘器、 湿式除尘器、 静电除尘器和袋式除 尘器等， 它们均可有效去除粗模态颗粒， 但对于细颗粒物 （PM2.5） 的脱除效率较低。 发明内容 0004 发明目的 ： 为了克服现有技术中存在的不足， 本发明提供一种声波凝聚 - 常规除 尘复合的脱除细颗粒物的装置， 在常规除尘设备前设置声场作为预处理设施， 使烟气中的 细颗粒物在声波团聚的各种机理中， 小颗粒物吸附到大颗粒物表面或小颗粒物凝聚成大颗 粒物， 然后再常规除尘设备中加以脱除， 能够有效脱除细。
9、颗粒物 （PM2.5） 。 0005 技术方案 ： 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案为 ： 0006 一种声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 包括长方体形烟气管道、 声源和常规除尘器 ： 0007 所述烟气管道竖直放置， 烟气在烟气管道内由上向下流动， 烟气管道的横截面为 正方形， 所述正方形的边长满足声源的声波在截面内形成驻波声场 ： 0008 0009 其中， fn为声源采用的频率， n=1,2,3,为共振阶数 （可人为选择， 根据实际情况， 越大越好） ， c 为当地声速 （温度影响声速， 不同的温度有两处， 一处是外界环境温度， 一处是 烟气通过烟气管道时烟气管道内。
10、的温度， 此处的当地声速是指烟气通过烟气管道时烟气管 道内的温度所对应的声速） ， Lx为正方形的边长 ； 0010 所述声源为线声源或面声源 ： 分为四组对称布置在烟气管道的四个侧面上， 形成 驻波声场 ； 或分为两组布置在烟气管道相邻的两个侧面上， 靠反射声波形成驻波声场 ； 0011 所述常规除尘器设置在烟气管道的下端。 0012 本发明对声源的声压级要求较高， 优选的， 所述声源为面声源， 采用扬声器密集阵 列布置在一个平面内形成一组。 0013 优选的， 所述声源由扬声器构成， 在烟气管道的侧壁上设置有开孔， 所述扬声器布 说 明 书 CN 103736356 A 3 2/3 页 4。
11、 置在开孔内。 0014 优选的， 所述声源的声波覆盖面积沿烟气流动方向的长度应保证烟气在声场中运 动 2 5s。 0015 所述常规除尘器为机械式除尘器、 湿式除尘器、 静电除尘器或袋式除尘器 ； 优选 的， 所述常规除尘器为静电除尘器， 应保证声场作用后的烟气立即进入到静电除尘器中进 行细颗粒物的脱除。 0016 正方形的边长 Lx、 声源采用的频率 fn和共振阶数 n 这三者之间存在数量关系， 由 其中的两者可计算得到第三者 ； 考虑到实际情况， 正方形的边长 Lx应控制在 1m 以内 ； 最好 在 0.5 1m 之间。 0017 声源采用的频率 fn的选择与声源本身的特性有关， 不同的。
12、声源有其特点的频率范 围， 对扬声器而言， 其范围大致在 5000Hz 以内。 0018 有益效果 ： 本发明提供的声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除细颗粒物的装置， 烟气 流经布置声源的烟气管道， 烟气中可吸入细颗粒物在声场中， 声波团聚的各种机理促使小 颗粒物吸附到大颗粒物或小颗粒物凝聚成大颗粒物， 再经过常规除尘器， 可有效的脱除常 规除尘器难以脱除的细颗粒物。 附图说明 0019 图 1 为本发明的结构示意图 ； 0020 图 2 为烟气管道中驻波声场的示意图。 具体实施方式 0021 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。 0022 如图 1 所示为一种声波凝聚 - 常规除尘复合的脱除。
13、细颗粒物的装置， 包括长方体 形烟气管道 1、 声源 2 和常规除尘器 3。 0023 所述烟气管道 1 竖直放置， 烟气在烟气管道 1 内由上向下流动， 烟气管道 1 的横截 面为正方形， 所述正方形的边长满足声源 2 的声波在截面内形成驻波声场 ： 0024 0025 其中， fn为声源 2 采用的频率， n=1,2,3,为共振阶数， c 为当地声速， Lx为正方 形的边长。由上式可知， 正方形的边长 Lx、 声源采用的频率 fn和共振阶数 n 这三者之间存 在数量关系， 由其中的两者可计算得到第三者 ； 考虑到实际情况， 正方形的边长Lx应控制在 1m 以内 ； 最好在 0.5 1m 之。
14、间。共振阶数 n 可人为选择， 根据实际情况， 越大越好。声源 采用的频率 fn的选择与声源本身的特性有关， 不同的声源有其特点的频率范围， 本案采用 扬声器构造声源 2， 对扬声器而言， 其范围大致在 5000Hz 以内。 0026 所述声源2为线声源或面声源 ： 分为四组对称布置在烟气管道1的四个侧面上， 形 成驻波声场 ； 或分为两组布置在烟气管道 1 相邻的两个侧面上， 靠反射声波形成驻波声场。 本案采用的声源 2 为四组面声源， 采用扬声器密集阵列布置在一个平面内形成一组 ； 在烟 气管道 1 的侧壁上设置有开孔， 所述扬声器布置在开孔内。所述声源 2 的声波覆盖面积沿 烟气流动方向。
15、的长度应保证烟气在声场中运动 2 5s。 说 明 书 CN 103736356 A 4 3/3 页 5 0027 所述常规除尘器3设置在烟气管道1的下端， 可以采用现有的机械式除尘器、 湿式 除尘器、 静电除尘器或袋式除尘器， 本案采用静电除尘器， 要求声场作用后的烟气立即进入 到静电除尘器中进行细颗粒物的脱除， 使在声场中吸附细颗粒物的大颗粒物或细颗粒物凝 聚成的大颗粒物流出声场后能立即进入到静电除尘器中进行脱除分离。 0028 该装置中的声场部分是对烟气的预处理装置， 其优点是能够使烟气中的不能被常 规除尘器 3 脱除或脱除效率较低的细颗粒物在声场的作用下， 吸附在大颗粒物或凝聚成大 颗粒。
16、物， 然后在常规除尘器 3 中脱除。 0029 使用该装置时， 如图2， 声源2在烟气管道1中形成驻波声场， 构造成类似于一个网 状结构4。 烟气在声场中流动， 在声场力的作用下， 各种粒径的颗粒物向各节点位置迁移、 吸 附、 凝聚成大颗粒物， 随流体流动进入常规除尘器进行脱除、 分离。 0030 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出 ： 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103736356 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103736356 A 6 。