一种基于相变团聚和湿法除尘的民用采暖炉减排烟气细颗粒
物的烟道装置
技术领域
背景技术
[0002] 目前微细颗粒物(PM2.5及直径更小的颗粒物)控制技术的发展方向主要是通过物理或化学作用使其凝聚长大后加以脱除。国内外研究的细颗粒物团聚除尘技术主要包括以下几种：化学团聚技术、声团聚技术、电团聚技术、磁团聚技术、
湍流团聚技术和
蒸汽相变团聚技术等。
[0003] 湿式相变凝聚指通过饱和烟气相变促进微细颗粒物凝聚长大，其机理是饱和烟气的相变
凝结与微细颗粒物凝聚的协同效应，过程中产生的热迁移和布朗扩散
力促进了微细颗粒物的迁移,提高了微细颗粒物之间相互碰撞的
频率，最终使微细颗粒物的粒径增大,
质量增加，进而可以被顺利地脱除。在过饱和烟气环境中，
水蒸气以细颗粒为凝结核发生相变，使颗粒质量增加、粒度增大，从而提高惯性捕集效果。
[0004] 蒸汽相变团聚技术，指在过
饱和蒸汽环境中，蒸汽以细颗粒物 PM2.5为凝结核，在其表面发生相变凝结，并在热泳力和扩散作用下迁移碰撞，进而团聚成较大颗粒物的技术。水蒸汽凝结的过程称为非均相成核，或异质核化。非均相成核在过
饱和度值达到1.002～
1.013 时，水蒸汽即可在一些尘粒表面发生非均相成核。颗粒异质核化后会发生长大，早在
1957年Krastanov就对蒸汽在颗粒表面的凝结提出了解释，他认为蒸汽以颗粒物表面为核心凝结，凝结后的水蒸汽是以连续水膜的形式包裹着颗粒物。
[0005] 湿式除尘是利用洗涤液(一般为水)与含尘气体充分
接触，将尘粒洗涤下来而使气体净化的方法。这种除尘方式的效率高，
除尘器结构简单，造价低，占地面积小，操作维修方便，特别适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体，此外，在除尘的同时还能除去部分气态污染物。因此广泛应用于工业生产的各部
门的空气污染控制与气体净化。
[0006] 目前针对民用采暖炉细颗粒物减排的研究并不多，且多为从采暖炉本身出发设计一种新型节能或减排采暖炉，而针对现有民用采暖炉细颗粒物减排方面的改进装置寥寥无几。
发明内容
[0007] 针对上述
缺陷或不足，本发明的目的在于利用相变团聚细小颗粒物和湿法液膜除尘的基本原理并结合民用采暖炉自身结构特点设计一种减排细颗粒物的烟道装置。
[0008] 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于相变团聚和湿法除尘的民用采暖炉减排烟气细颗粒物的烟道装置，包括液箱、进汽管I、进汽管II、蒸汽冷却管、布液板、液膜组件、漏斗、液体
回流管和采暖炉烟道。
[0009] 所述采暖炉烟道安装在采暖炉
燃烧室上端。
[0010] 所述液箱围绕采暖炉燃烧室布置。
[0011] 所述进汽管I位于采暖炉烟道外部。所述进汽管I下端连通液箱。所述进汽管I上端连接在采暖炉烟道下端
侧壁上，并连通采暖炉烟道内部。
[0012] 所述进汽管II位于采暖炉烟道内，其下端连通液箱，上端从采暖炉烟道中伸出。
[0013] 所述蒸汽冷却管位于采暖炉烟道上方。所述蒸汽冷却管一端连通进汽管II上端，另一端向下弯折，形成一个敞口端。所述敞口端连通采暖炉烟道。
[0014] 所述布液板为板状，
板面上设有若干个通槽。所述布液板安装在蒸汽冷却管的敞口端内。
[0015] 所述液膜组件包括若干个液膜板。所述液膜板为栅格网状。若干个所述液膜板布置在采暖炉烟道内，每一个液膜板均与布液板的一个通槽相对应。
[0016] 所述漏斗连通采暖炉烟道，并位于液膜组件下方。所述漏斗上设置有
滤布。
[0017] 所述液体回流管上端连通漏斗，下端连通液箱。
[0018] 工作时，
燃料在采暖炉燃烧室内燃烧，产生的热量加热液箱中的液体并使其
蒸发。一部分蒸汽经由进汽管I进入采暖炉烟道与采暖炉燃烧室产生的烟气进行相变团聚，相变团聚后的烟气经过采暖炉烟道上升至液膜组件的液膜板。另一部分蒸汽通过进汽管II流经蒸汽冷却管后冷却凝结成液态，在布液板上方流下，在液膜板上形成液膜。烟气通过液膜板时液膜捕集颗粒物，在重力的作用下液体携带颗粒物落入漏斗中，经滤布过滤的液体经过液体回流管回到液箱中。
[0019] 进一步，还包括肋片。
[0020] 所述肋片安装在采暖炉烟道下端的外壁上。
[0021] 进一步，所述蒸汽冷却管上安装有加水口。所述加水口位于敞口端上方。
[0023] 进一步，所述液体回流管的管径为10mm。
[0024] 进一步，所述布液板上表面为向凸起的弧面。若干个通槽交错布置在布液板的板面上。若干个所述液膜板交错布置在采暖炉烟道内，每一个液膜板均与布液板的一个通槽相对应。
[0025] 进一步，所述通槽长度为布液板宽度的2/3。
[0026] 本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明通过对民用采暖炉进行烟道改造，弥补现有采暖炉缺少细颗粒物减排装置的空白，减排过程环保、减排效果明显，通过本发明进行烟气细颗粒物的减排无须外部电源，结构简单，维护方便，同时不产生二次污染物，经济性强。
附图说明
[0027] 图1为本发明的结构示意图；
[0028] 图2为布液板俯视图；
[0029] 图3为布液板主视图；
[0030] 图4为液膜板示意图1；
[0031] 图5为液膜板示意图2。
[0032] 图中：液箱1、进汽管I2、进汽管II3、蒸汽冷却管4、敞口端 401、加水口5、布液板6、通槽601、液膜组件7、漏斗8、液体回流管9、肋片10、采暖炉烟道11、采暖炉燃烧室12和调节阀13。
具体实施方式
[0033] 下面结合
实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
[0034] 实施例1：
[0035] 本实施例公开一种基于相变团聚和湿法除尘的民用采暖炉减排烟气细颗粒物的烟道装置，参见图1，包括液箱1、进汽管I2、进汽管II3、蒸汽冷却管4、布液板6、液膜组件7、漏斗8、液体回流管 9、肋片10和采暖炉烟道11。
[0036] 所述采暖炉烟道11固定在采暖炉燃烧室12上端，连通采暖炉燃烧室12。
[0037] 所述液箱1为环形液箱，整个液箱1围绕在采暖炉燃烧室12上，液箱1内装有水。
[0038] 所述进汽管I2位于采暖炉烟道11外部。所述进汽管I2下端连通液箱1。所述进汽管I2上端弯折后插入在采暖炉烟道11下端侧壁上，并连通采暖炉烟道11内部。
[0039] 所述进汽管II3位于采暖炉烟道11内，其下端连通液箱1，上端从采暖炉烟道11中伸出。
[0040] 所述蒸汽冷却管4位于采暖炉烟道11上方。所述蒸汽冷却管4 一端连通进汽管II3上端，另一端向下弯折，形成一个敞口端401。所述敞口端401连通采暖炉烟道11。所述蒸汽冷却管4上固定有加水口5。所述加水口5正对敞口端401上方。
[0041] 参见图2和图3，所述布液板6为板状，其上表面为向上凸起的弧面，板面上平行布置有若干个通槽601。若干个通槽601长度均为布液板宽度的2/3，交错布置在布液板6的板面上，每个通槽601 出口宽度均相同，通槽底部向上拔模
角度30°，使槽道侧壁为斜面，即通槽601截面近似为等腰梯形。所述布液板6嵌入在蒸汽冷却管4 的敞口端401内。
[0042] 所述液膜组件7包括若干个液膜板。参见图4和图5，所述液膜板为较密的栅格网状。栅格网宽度为液膜板总宽度的2/3，以栅格网在右侧为正，以栅格网在左侧为反。若干个所述液膜板一正一反交替嵌入在采暖炉烟道11内壁上，每一个液膜板均与布液板6的一个通槽601相对应。
[0043] 所述漏斗8连通采暖炉烟道11，并位于液膜组件7下方。所述漏斗8上贴有滤布。
[0044] 所述液体回流管9上端连通漏斗8，下端连通液箱1。
[0045] 所述肋片10固定在采暖炉烟道11下端的外壁上，与进汽管I2
位置相对应。
[0046] 工作时，在采暖炉燃烧室12中添加适量
煤炭，通过加水口5往装置中缓慢添加水，水经布液板6的通槽601流向液膜板，在液膜板上形成液膜，煤炭在采暖炉燃烧室12中燃烧产生热量加热液箱1 中的水使之生成大量水蒸汽，以参与后续过程。
[0047] 一部分水蒸汽通过进汽管II3进入蒸汽冷却管4，在蒸汽冷却管 4中通过与外界换热冷却凝结成为液态水，液态水流经蒸汽冷却管4 的敞口端401到达布液板6。通过布液板6与液膜板相对应布置，以便让液滴能够准确滴落到液膜组件7的液膜板上。液膜板较密的栅格网设计，以使液滴流过时更易附着并形成液膜。液膜组件7中液膜板平行布置，以增大液膜与烟气的接触面积，促进细颗粒物与液膜的碰撞，提高液膜除尘的效率。
[0048] 另一部分水蒸汽通过进汽管I2到达采暖炉燃烧室12上方采暖炉烟道11下端，与采暖炉燃烧室12内产生的烟气在此区域进行相变团聚，使得烟气中较小细颗粒物长大至直径多为2～4μm的较大颗粒物。采暖炉烟道11下端外设计肋片10结构，加强团聚区的
散热，使团聚区
温度降低，有利于蒸汽形成一定的过饱和度；由于采暖炉燃烧室12上端中灰尘浓度较高，液滴处在过饱和状态的
蒸汽压强较小，因此水蒸汽在采暖炉燃烧室12上端中易成为饱和度较低的过饱和蒸汽，与采暖炉燃烧室12内产生的烟气在采暖炉烟道11下端区域进行相变团聚，温度湿度均较好，可达到烟气中的较小颗粒物长大的效果。
[0049] 相变团聚后的烟气经过采暖炉烟道11上升至液膜组件7，由于液膜板平行布置、烟气中的颗粒物在相变团聚区成功长大，颗粒物在该区域高效率被捕集，在重力的作用下液膜板上的液体携带着被捕集的颗粒物流入下方漏斗8中进行过滤，过滤后的颗粒物残余在滤布上，过滤后的水经液体回流管9回到液箱1。漏斗8中使用的滤布可根据使用频率以及滤布上的颗粒物残留量决定更换周期；漏斗8 下方连接的液体回流管9设计为管径较细的管子，以减少液体回流管9中的蒸汽量，也促使液体顺利回流。在液箱1中水量不足或液膜板黏附较多颗粒物导致烟气流动不畅时可通过加水口5添加水，一方面可补充水量，另一方面可在一定程度上冲洗液膜板，促使被捕集的细颗粒物从液膜板上脱落。
[0050] 进一步，所述敞口端401上具有调节阀13，用于控制液滴的流量。
[0051] 本实施例公开的基于相变团聚和湿法除尘的民用采暖炉减排烟气细颗粒物的烟道装置，通过对民用采暖炉进行烟道改造，弥补现有采暖炉缺少细颗粒物减排装置的空白，减排过程环保、减排效果明显，通过本实施例的装置进行烟气细颗粒物的减排无须外部电源，结构简单，维护方便，同时不产生二次污染物，经济性强。
[0052] 实施例2：
[0053] 本实施例提供一种较为
基础的实现方式，一种基于相变团聚和湿法除尘的民用采暖炉减排烟气细颗粒物的烟道装置，参见图1，包括液箱1、进汽管I2、进汽管II3、蒸汽冷却管4、布液板6、液膜组件7、漏斗8、液体回流管9和采暖炉烟道11。
[0054] 所述采暖炉烟道11固定在采暖炉燃烧室12上端，连通采暖炉燃烧室12。
[0055] 所述液箱1为环形液箱，整个液箱1围绕在采暖炉燃烧室12上，液箱1内装有水。
[0056] 所述进汽管I2位于采暖炉烟道11外部。所述进汽管I2下端连通液箱1。所述进汽管I2上端弯折后插入在采暖炉烟道11下端侧壁上，并连通采暖炉烟道11内部。
[0057] 所述进汽管II3位于采暖炉烟道11内，其下端连通液箱1，上端从采暖炉烟道11中伸出。
[0058] 所述蒸汽冷却管4位于采暖炉烟道11上方。所述蒸汽冷却管4 一端连通进汽管II3上端，另一端向下弯折，形成一个敞口端401。所述敞口端401连通采暖炉烟道11。
[0059] 参见图2和图3，所述布液板6为板状，板面上具有若干个通槽601。所述布液板6嵌入在蒸汽冷却管4的敞口端401内。
[0060] 所述液膜组件7包括若干个液膜板。参见图4和图5，所述液膜板为较密的栅格网状。若干个所述液膜板嵌入在采暖炉烟道11内壁上，每一个液膜板均与布液板6的一个通槽601相对应。
[0061] 所述漏斗8连通采暖炉烟道11，并位于液膜组件7下方。所述漏斗8上贴有滤布。
[0062] 所述液体回流管9上端连通漏斗8，下端连通液箱1。
[0063] 工作时，在采暖炉燃烧室12中添加适量煤炭，煤炭在采暖炉燃烧室12中燃烧产生热量加热液箱1中的水使之生成大量水蒸汽。
[0064] 一部分水蒸汽通过进汽管II3进入蒸汽冷却管4，在蒸汽冷却管 4中通过与外界换热冷却凝结成为液态水，液态水流经蒸汽冷却管4 的敞口端401到达布液板6。通过布液板6与液膜板相对应布置，以便让液滴能够准确滴落到液膜组件7的液膜板上。液膜板较密的栅格网设计，以使液滴流过时更易附着并形成液膜。
[0065] 另一部分水蒸汽通过进汽管I2到达采暖炉燃烧室12上方采暖炉烟道11下端，与采暖炉燃烧室12内产生的烟气在此区域进行相变团聚，使得烟气中较小细颗粒物长大至直径多为2～4μm的较大颗粒物。由于采暖炉燃烧室12上端中灰尘浓度较高，液滴处在过饱和状态的蒸汽压强较小，因此水蒸汽在采暖炉燃烧室12上端中易成为饱和度较低的过饱和蒸汽，与采暖炉燃烧室12内产生的烟气在采暖炉烟道11下端区域进行相变团聚，温度湿度均较好，可达到烟气中的较小颗粒物长大的效果。
[0066] 相变团聚后的烟气经过采暖炉烟道11上升至液膜组件7，由于液膜板平行布置、烟气中的颗粒物在相变团聚区成功长大，颗粒物在该区域高效率被捕集，在重力的作用下液膜板上的液体携带着被捕集的颗粒物流入下方漏斗8中进行过滤，过滤后的颗粒物残余在滤布上，过滤后的水经液体回流管9回到液箱1。漏斗8中使用的滤布可根据使用频率以及滤布上的颗粒物残留量决定更换周期。
[0067] 本实施例公开的基于相变团聚和湿法除尘的民用采暖炉减排烟气细颗粒物的烟道装置，通过对民用采暖炉进行烟道改造，弥补现有采暖炉缺少细颗粒物减排装置的空白，减排过程环保、减排效果明显，通过本实施例的装置进行烟气细颗粒物的减排无须外部电源，结构简单，维护方便，同时不产生二次污染物，经济性强。
[0068] 实施例3：
[0069] 本实施例主要结构同实施例2，进一步，该装置还包括肋片10。
[0070] 所述肋片10固定在采暖炉烟道11下端的外壁上，与进汽管I2 位置相对应。工作时，肋片10加强团聚区的散热，使团聚区温度降低，有利于蒸汽形成一定的过饱和度。
[0071] 实施例4：
[0072] 本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述蒸汽冷却管4上固定有加水口5。所述加水口5正对敞口端401上方。
[0073] 在采暖炉燃烧室12中添加适量煤炭后，通过加水口5往装置中缓慢添加水，水经布液板6的通槽601流向液膜板，在液膜板上形成液膜，以参与后续过程。
[0074] 当液箱1中水量不足或液膜板黏附较多颗粒物导致烟气流动不畅时可通过加水口5添加水，一方面可补充水量，另一方面可在一定程度上冲洗液膜板，促使被捕集的细颗粒物从液膜板上脱落。
[0075] 实施例5：
[0076] 本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述敞口端401上具有调节阀13，用于控制液滴的流量。
[0077] 实施例6：
[0078] 本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述液体回流管9的管径为10mm。通过将漏斗8下方连接的液体回流管9设计为管径较细的管子，以减少液体回流管9中的蒸汽量，也促使液体顺利回流。
[0079] 实施例7：
[0080] 本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述布液板6上表面为向上凸起的弧面。若干个通槽601交错布置在布液板6的板面上，每个通槽601出口宽度均相同，通槽底部向上拔模角度30°，使槽道侧壁为斜面，即通槽601截面近似为等腰梯形。
[0081] 所述栅格网宽度为液膜板总宽度的2/3，以栅格网在右侧为正，以栅格网在左侧为反。若干个所述液膜板一正一反交替嵌入在采暖炉烟道11内壁上，每一个液膜板均与布液板6的一个通槽601相对应。通过交错布置方式，以增大液膜与烟气的接触面积，促进细颗粒物与液膜的碰撞，提高液膜除尘的效率。
[0082] 实施例8：
[0083] 本实施例主要结构同实施例7，进一步，所述通槽601长度为布液板6宽度的2/3。
