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一类新型旋流雾化装备与应用技术

阅读：1026发布：2020-08-23

专利汇可以提供一类新型旋流雾化装备与应用技术专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一类新型旋转雾化装置与应用技术。核心单元新型旋转喷头的结构特点是连接流体的上部是固定的，下部由一个或多个喷嘴通过轴承与上部连接，带压流体的部分动能从喷嘴喷出时形成反作用力推动喷头下部高速旋转，同时，大部分动能在撞击喷嘴斜面或斜缝或通过孔隙时有效转化为促进水流雾化的表面能。新型喷头使用压力低，转速快，雾滴小而均匀，喷雾覆盖区域大。应用于灭火能够瞬间消除黑烟，秒间压制火头，十秒内熄灭大火；应用于烟道气净化可在塔中产生类似龙卷风的旋流，高效脱硫除尘；可广泛应用于城市净化、公园绿地浇水与景观装饰，有效消除周边的PM2.5等气体污染物及农作物浇水、施肥、施药和工业中的混合、分离及传质、传热过程。，下面是一类新型旋流雾化装备与应用技术专利的具体信息内容。

权利要求

1.本发明涉及一类新型旋流喷雾装置及其核心构件旋转雾化喷头的结构和应用。旋转喷头的结构特点是连接带压流体的上部是固定的，下部由一个或多个喷嘴或喷孔通过轴承与上部连接，带压流体部份动能在从喷嘴喷出时形成反作用力推动喷头整个下部高速旋转。同时，大部分动能在撞击喷嘴斜面或斜缝或通过孔隙有效转化为促进水流雾化的表面能，形成大范围的雾化和分散和旋流体系，可显著增强传质传热、混合分散分离与反应效果，可广泛应用于各个领域。
2.根据权利要求1所述的旋流分散装置，核心构件的旋转喷头的主要特征在于依次连接的喷嘴，旋转头，轴承，管接头，紧固件，定位件，根据需要还可以在转动部份连接扇叶或搅拌叶或将喷嘴变形为搅拌叶片上喷雾；其中喷嘴固接于旋转头，旋转头与轴承和喷嘴连接，轴承连接旋转头与管接头，定位件对轴承进行轴向和径向定位；旋转喷头及各部件可采用金属或者非金属材质。
3.根据权利要求1所述的旋流分散装置，旋转头与轴承和喷嘴连接，连接方式可以采用螺纹连接、焊接等各种固定形式，旋转头内设流道口根据需要设计尺寸，开有一个或多个孔或螺纹孔用于连接喷嘴，轴承可以采用一个或者多个深沟球轴承组合使用，也可以采用一个或者多个深沟球轴承和轴向推力轴承组合使用。
4.根据权利要求1所述的旋流喷雾装置，其中的旋转喷头可以是子弹头形、橄榄形、圆形、方形、长柱形、横管形等多种结构形式。旋转喷头的喷嘴，可以是单独的提供旋转的喷嘴，可以是一个或多个提供旋转的喷嘴和一个或多个顶部喷嘴的组合，采用无孔结构或将喷嘴堵塞但保留提供旋转喷嘴的形式也属于专利保护范围；喷嘴和喷射孔不限制数量，但原则上开孔面积总和不超过管的横截面积；喷嘴安装角度和/或喷射方向可以是任意角度，喷射形式可以是细孔喷雾、雾化喷嘴、小液流喷射或其组合，可根据旋转速度和体系的具体要求合理确定喷射角度。其中优选的三孔射流喷嘴45°角旋转喷头、三孔射流双针喷嘴90°角雾化喷头均具有很大的雾化区域和很好的雾化效果。
5.根据权利要求1所述，旋转喷头单独或组合用于釜、塔、罐中，或连接在带压流体输送管、或带压水～气体混合容器等，旋转喷头在多个位置、多组安装，置于气相或/和液相中的旋流喷雾装置。使用时可优选上端固定，下端旋转，针对不同体系需要可以单独使用，也可以与风扇或桨叶组合使用。在旋流净化塔中，靠近烟道气入口塔底部向上喷雾的旋转喷头及在塔中部的旋转喷头具有更好的旋流效果。因此在烟道气的除尘脱硫等污染物去除效果提升、余热利用、代替机械搅拌进行液相混合、除尘灭火等各种需要强化效果的广泛体系中的使用。
6.根据权利要求1所述的旋流喷雾装置，旋转喷头用于直接与带压力的流体物料或泵出物料连接，对农用喷雾器、水管等进行喷头改造，提升在各种降温增湿，有效消除PM2.5等大气污染物的使用效果的改进装置。装置可根据需要调节压力和流量，提高转速和雾化效果，必要时可以加泵。
7.根据权利要求1所述的旋流分散装置，其特征在于：旋流分散装置具有结构简单、通用强，旋转喷头在气相、液相、气液、气固两相和气液固三相体系中涉及混合或/和反应或/和分离等过程强化的各种装置中应用。
8.根据权利要求1所述的旋流分散装置，可对大气进行人工局部干预，适用于室内、院内、小区内、街道内小范围的大气净化或人工降雨。

说明书全文

一类新型旋流雾化装备与应用技术

技术领域

[0001] 本发明涉及一类借助流体自身动力产生高速旋转和雾化，显著提升过程强化效果的新型旋流雾化装置与应用技术，可广泛用于流体雾化、烟道气及空气净化、喷雾干燥或浓缩、消烟灭火等工农业领域。

背景技术

[0002] 喷雾技术在浓缩、干燥、吸收、烟道气及空气净化等传质传热过程广泛应用。传统的雾化技术是以气体为连续相，液体为分散相，通过把带压流体压入喷头细孔造成高速流雾化，该技术存在液体通过细孔产生的摩擦阻力导致动能损失大，雾化效果差，细孔容易堵塞等诸多弊端。一种改进的喷雾技术是使带压液体通过离心或前置螺旋结构使其雾化，大的液体流道虽然缓解了微孔堵塞问题，但仍然存着螺旋或喷口结垢和堵塞，影响雾化效果的问题。这种传统改进型雾化喷头，均采用了喷头固定流体通过特殊结构进行快速运动或碰撞分散的方式，绝大部分能量并迎面撞击的结构件吸收，液体在空间的分布范围、分布效果和气液接触时间及机会有限，会显著影响传质传热和反应效果。

[0003] 离心雾化喷头是由雾化片、旋流片、和分流片三部分组成。流体在一定压力下经分流片的小孔汇合到一个环形槽中，然后经过旋流片的切向进入旋流中心的旋流室，产后高速的旋转运动，并经中心孔喷出。流体在离心力的作用下克服了本身的粘性力和表面张力，被粉碎成细小液滴，并形成具有一定角度的圆锥形雾化区，然而这种离心雾化喷头仍然存在雾滴分布不均，中间水量小，水滴大甚至呈水柱状态，覆盖面积小，雾化效果差。因此，尽可能“因势利导”地将带压流体的动能转化为充分雾化的有效能的新型高效雾化喷头的创新很有价值。

[0004] 通过旋风除尘、旋液分离不失为除尘除雾的有效方式。但同样因为完全依靠了进塔流体的初始动能，经引入管切向进入筒体受阻改变方向而产生旋转运动，虽然产生的离心力可将比重大的粉尘或／和液滴等带向壁面，实现气液或气固初步分离。但是，旋风除尘的结构同样使流体的动能很快被设备吸收只能形成效果有限的局部旋流，因此，旋风除尘或除雾作用有限，处理效果有待提升。虽然增加鼓风和排放设备可以提高流体流速，能耗将显著增加，同时气体流速加快也会影响脱硫效果。目前，烟道气中的PM10，PM2.5等粉尘必须经过布袋或静电除尘才能大部分去除，达到排放标准。

[0005] 水雾除尘脱硫是烟道气净化的最常用方式，它是通过喷淋稀碱水的方式使尘粒、二氧化硫、氮氧化物等污染物与液滴或液膜在空中或填料表面充分接触被俘获，除尘效率可以达到80％～90％，可以同时脱除二氧化硫、氮氧化物等有害气体，但由于气量大、水量小、水滴分散性差、接触时间短、相间接触效果不理想，仍存在上述污染物净化脱除效果差、能耗和处理费用较高的问题。因为喷入的雾滴未能形成液体旋流，也未能带动气体旋流，从上向下喷出的液体在重力和初始动能的双重作用下，迅速落入塔底或形成壁流，存在严重的壁流和粘壁现象，传质传热效果还有待提升。目前只能采用加大直径、增加塔高、减少气速、增加多层喷头的形式以保证脱硫效果，造成投资大、设备占用空间大、能耗高、处理效果差，特别是燃煤锅炉尾气净化后，很难达到燃气锅炉的二氧化硫和粉尘排放标准。大量排放的粉尘和酸性气体，已经造成了经常的、持续的、大范围的雾霾天气，严重影响人们的正常生活。即使符合国家排放标准，实际上也是造成酸雨和雾霾的重大污染源。目前采取的控制煤炭使用量，从主城区撤出燃煤锅炉，限制锅炉使用价廉的煤炭燃烧，改用稀缺天然气作为燃料并不能治本。只会加重燃气资源的紧缺和企业和人们的生活成本。因此开发高效节能效果显著的雾化技术意义重大。

[0006] 失去控制的火，就会给人类造成灾难。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。当今，火灾是世界各国人民所面临的一个共同的灾难性问题。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。消防工作的重要性是不言而喻的。预防火灾和减少火灾的危害是消防工作的两大重要任务，因此有效防范火灾的发生和高效快速灭火的技术开发很有价值。

[0007] 目前，消防灭火主要采用了以隔绝空气和覆盖燃烧区域为主的覆盖灭火和降温灭火及稀释或隔绝空气三种单独或其组合形式。现有的灭火实际上是通过降低温度或浓度或减少接触等手段，达到快速终止氧化反应使火焰熄灭的目的。

[0008] 扑灭大火所使用的大型消防装备，虽然水压和水量很大，但雾化效果差，喷洒面积小，用水量大，对大面积火灾往往难以奏效，常常造成重大的人身财产损失和社会恐慌。因此，研究可瞬间扑灭大火的高效节水灭火装备意义重大。

[0009] 人工降雨，是根据不同云层的物理特性，选择合适时机，用飞机、火箭向云中播撒干冰、碘化银、盐粉等催化剂，使云层降水或增加降水量，以解除或缓解农田干旱、增加水库灌溉水量或供水能力，或增加发电水量等。

[0010] 目前，人工降雨主要采用冷云催化、暖云催化、动力催化等方法，采用的催化剂主要有干冰、碘化银、盐粉等，存在着耗能大、气候云层条件要求苛刻、成本高等问题。发明内容

[0011] 综上所述，液体的充分雾化的应用需求广泛，技术存在瓶颈，具有挑战性。现有各种固定雾化喷头动能损失大，雾化效果不理想。虽然也有旋转浇水的喷头，但由于其转速低或喷嘴设计未优化，雾化效果差，未见在其它领域的应用。利用电机高速旋转虽然能够改善分散效果，但存在成本高、结构复杂、能耗高，使用范围有限等诸多问题，难以推广。 [0012] 需要指出的是，带压流体在从容器或管道中喷出时的动能一直没有受到重视和很好利用。我们在高效喷头的研发中发现，将喷头分为固定部份和用轴承相连接的可用喷嘴促进高速旋转的两个部份，通过“因势利导”的喷嘴设计，不但可以将一直被忽视传动能很好转化为转动能，而且可以有效避免动能损失，最大程度转化为充分雾化的表面能。这种新型旋转喷头借助流体对外喷射时的反作用力和小阻力优势可产生高速旋转，在液体或空气中旋转速度每分钟可达数百次到数万次不等，高速旋转的气流和液流不但可以带动周边气体和液体旋转，而且可以大大促进分散流体与介质的摩擦，强化雾化或分散效果。在旋转喷头上增加旋流叶片，更能加强体系旋流效果。三孔射流旋转喷头(附图1～附图9所示多种三孔射流旋转喷头优选结构)或子弹头形的多孔射流喷头(附图10所示子弹头形多孔射流喷头优选结构)可以克服现有喷头的弊端，实现长距离、宽范围、充分雾化、大面积覆盖、水雾在径向和环向分布更为均匀。通过中心喷嘴的孔眼形状、大小及角度、流量和水压的调节可以使旋转水雾达到数十米外的距离，顺风可以飘得更远；两侧的旋转喷嘴在液体喷出时曲面产生的反作用力可以带动喷嘴高速旋转，可大大扩展雾滴的有效雾化区域，中间喷头的雾化设计和高速旋转正好克服了现有喷头的空心化，提高了均匀度，更有效的保证宽范围覆盖，更重要的是成为了大范围、长距离、产生持续旋流的动力源，发挥了龙卷风“风眼”的效果。调节旋转喷嘴的水平角、改变喷嘴结构及液体的压力和流量可以方便的控制水雾量大小和分布范围，适应不同情况下的需要。

[0013] 脱硫除尘一典型和有价值的实际应用：将未经脱硫除尘处理的高温热烟道气用旋流板或切线进料方式，引入净化塔中，使气体沿着水平切线方向旋转并螺旋上升，形成第一种气体旋流，但效果有限(气速仅增加一倍左右，约10m/s左右)；在烟道气入口附近使用雾化旋转喷头或其与扇叶的组合喷头，可大大强化烟道气的旋流速度(气速增加3～5倍，最高可达35m/s左右)。显然从循环泵获得动量的循环液从喷嘴喷出时产生的反作用力推动活动喷嘴高速旋转，同时有效带动了气流的旋转。证明了雾化旋转喷嘴可将流体的能量转化为推动喷嘴和物流旋转的动能以及促进液滴进一步分散的表面能，成为了第二种旋流推动力；小流量即可高速旋转的雾化喷头可以在极短时间内大大增加气液接触的机会，使水雾汽化及烟道气快速降温，体积骤降形成负压，产生第三种旋流拉力。气体自身的动能，液体旋转产生的动能和体积收缩产生的自身的有效能合力促使流体更强、更快、作用范围更大的定向旋流运动，可产生类似龙卷风的快速旋流效果，并沿塔体快速螺旋上升，从整体向上运动方向改变为螺旋上升运动，旋转喷头起到了形成负压、促进旋流的龙卷风眼作用，可以更好地使物系自身的能量转化为有效能，强化过程混合，提高传质传热效果。夹带的灰尘、二氧化硫和二氧化氮等在自身动力和旋转力推动下有更多机会与悬浮在体系中雾化的弱碱水充分接触反应或被捕获，潮湿的环境和弱碱性的水雾可以显著消除体系静电，增强捕捉和沉降灰尘和有害气体效果。快速运动的气液旋流加速和促进了比重大的灰尘、液体朝着壁面富集，可显著增强除雾除尘效果，大大减少夹带。此外，富含水蒸汽的烟道气在旋转和冷却过程中会冷却成二次水雾，也可以协助吸尘和被有效分离。多塔串联、多位置和上下方向合理配置的旋喷雾装置可以进一步确保效果。其他有明显体积收缩或显著压差、能形成周边比中心压高且可持续大流量补充气体的体系，也可以诱导形成沿径向或轴向的大范围、长距离类似龙卷风的强烈旋流；烟道气中夹带的粉尘固体和液滴在获得数十倍的离心力帮助下可实现快速分离，二氧化硫等污染物也可充分地与稀碱水接触与反应被捕获，以旋流喷雾为核心的旋流净化塔装置可大大提升烟道气的处理量和除尘脱硫效果，可使燃3
煤锅炉达到和优于燃气锅炉的排放标准(SO2和粉尘的排放浓度均可低于50mg／m)，烟道气中的低品位余热借助塔壁换热夹套可有效换热可用于供热和制冷。

[0014] 高效灭火应用：从化工的原理深入的分析灭火过程可以得知，水喷雾灭火主要是利用降温，驱赶和稀释氧气达到阻止燃烧反应，熄灭火焰的目的。显然，雾化水的表面积可以增加成千上万倍，汽化水的体积可以增加上千倍。因此，使水充分雾化是有效增加吸热和蒸发面，同时产生快速吸热降温和高效窒息效果的关键。因此，雾化效果极好的旋流雾化装置可能会产生使大面积火场温度和氧浓度迅速下降，同时瞬间大量吸热产生的水蒸汽将导致燃烧区急剧膨胀，产生迅速阻隔和稀释空气快速消烟灭火的效果。本发明很好地解决达到快速高效灭火在空间中均匀分布、长距离、大面积覆盖的关键问题。

[0015] 人工降雨应用：目前人工降雨所用的干冰、碘化银、盐粉等催化剂，必须用飞机喷撒，或者用火箭发射，成本高、云层条件要求苛刻、效果不稳定。本发明仅需利用水，达到均匀分布、长距离、大面积覆盖的旋流雾化效果，可诱发云层中分散的水蒸气的迅速聚集，形成局部低压，诱导利用大气本身的能量，形成降雨，成本低、效果显著。附图说明

[0016] 图1单轴承三孔射流旋转喷头90°优选结构1-扇形喷嘴2-广角扇形喷嘴3-旋转头4-轴承5-锁紧螺母6-管接头

[0017] 图2单轴承三孔射流旋转喷头45°优选结构

[0018] 图3单轴承三孔射流双针雾化喷头优选结构

[0019] 图4单轴承螺旋雾化旋转喷头优选结构

[0020] 图5三孔射流单针雾化喷头优选结构

[0021] 图6双轴承三孔射流旋转喷头优选结构1-扇形喷嘴2-旋转头3-广角扇形喷嘴4-卡簧5-密封圈6-推力轴承7-轴承套8-螺钉9-接头10-螺钉11-锁紧螺母

[0022] 图7三轴承三孔射流旋转喷头优选结构1-扇形喷嘴2-旋转头3-广角扇形喷嘴4-卡簧5-深沟球轴承6-推力轴承7-轴承隔套8-轴承座9-螺钉10-锁紧螺母11-螺钉
12-管接头连接螺母

[0023] 图8带扇叶三孔射流旋转喷头优选结构1-扇形喷嘴2-旋转头3-广角扇形喷嘴4-卡簧5-深沟球轴承6-推力轴承7-轴承隔套8-轴承座9-螺钉10-锁紧螺母11-螺钉
12-管接头连接螺母13-扇叶14-锁紧螺母

[0024] 图9带扇叶三孔射流旋转喷头优选结构1-扇形喷嘴2-旋转头3-广角扇形喷嘴4-卡簧5-深沟球轴承6-推力轴承7-轴承隔套8-轴承座9-螺钉10-锁紧螺母11-螺钉
12-管接头连接螺母13-扇叶14-锁紧螺母

[0025] 图10子弹头形旋转喷头优选结构

[0026] 图11单臂单喷嘴旋转喷头优选结构

[0027] 图12单臂双喷嘴旋转喷头优选结构

[0028] 图13单臂双喷嘴单螺旋旋转喷头优选结构

[0029] 图14双层多喷嘴旋转喷头优选结构

[0030] 图15四喷嘴旋转喷头优选结构

[0031] 图16三孔射流旋转喷头在不同压力下的流量

[0032] 图17 3公斤压力下三孔射流旋转喷头下喷和上喷时径向水量分布 [0033] 图18 3公斤压力下三孔射流旋转喷头(45°)下喷和上喷时径向水量分布 [0034] 图19 3公斤压力下90°三孔双针射流旋转喷头下喷和上喷时径向水量分布 [0035] 图20 3公斤压力下单螺旋混合喷头下喷和上喷时径向水量分布

[0036] 图21风速测试点位置示意图1-边上点2-1／2中心点3-中心点4-1／2中心点5-边上

具体实施方式

[0037] 通过下面给出的本发明的实施例可进一步了解本发明，以下实施例仅为本发明的几个具体实施例，但本发明的范围并不局限于此，凡利用此方法或方案对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。以下实施例中，喷头均是设计流量参数3
为0.3MPa(3公斤)下流量为3m ／h的旋转喷头，其中广角扇形喷嘴喷射角度均为75°，扇形喷嘴喷射角度均为60°，喷嘴的主流道直径均为2mm。

[0038] 一、旋转喷头在不同压力下的转速与流量测定

[0039] 实施例1：三孔射流旋转喷头在不同压力下的流量

[0040] 将一只的三孔射流旋转喷头安装在有压力表和水泵的试验装置上，试验采用自来水，喷口水压为0.05、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35MPa。采用专用水箱和称重器收集水量并称重，每次喷水时间为2min。测量不同压力下喷头的流量，如附图16所示。 [0041] 实验结果表明：喷头的流量与压力有很好的线性关系，可以根据需要进行调节。 [0042] 实施例2：不同喷头在3公斤压力下的转速

[0043] 将不同旋转喷头安装分别在试验装置上，试验采用净水，同样3公斤水压下，测量不同喷头的转速，如表1所示。实验结果表明，同样3公斤压力下，各种类型的喷头转速都大于2000r／min，其中螺旋雾化旋转喷头的转速最低，为2018r/min左右，三孔射流旋转喷头的转速最高，达7991r／min。三孔射流双针雾化喷头的稳定性最好。

[0044] 表1不同喷头在3公斤压力下的转速

[0045]

[0046] 实施例3：不同喷头通入空气在空气介质中的转速

[0047] 从喷头中通入空气，在空气介质中测试不同喷头在不同压力下的转速，如表2所示。在0.5公斤压力下，三孔射流双针雾化喷头的转速相对较高，最大转速为11132r／min。在相同压力下，螺旋雾化旋转喷头的转速相对较低。

[0048] 表2不同喷头通入空气在空气介质中的转速

[0049]

[0050] 二、喷头不同情况下水量分布、喷雾半径和最远喷射距离测试

[0051] 实施例4：不同喷头下喷和上喷时径向水量分布

[0052] 喷头向下喷射和向上喷射时的水量分布状况分析：喷头距地面高度2.5m，从喷头2
正下方中心开始，径向放一排集水盒(S=0.08m)，在3公斤压力下开喷头3min后，称量距离中心喷头不同距离(即径向距离)的每个集水盒中收集到的水质量或体积，可以得到喷雾密度、有效喷雾半径和最远喷雾距离等径向流量分布情况，结果如图17～20所示。 [0053] 如附图17所示，实验结果表明：90°三孔射流旋转喷头下喷时的雾滴主要分散在直径2米左右的区域内，上喷时雾滴可更好分散在直径5米以上的区域内。向上喷雾灭火可以覆盖更大范围，在直径3米左右达到最大。显然向上喷可使雾化水覆盖更大范围。 [0054] 如附图18所示，实验结果表明：45°三孔射流旋转喷头下喷时的雾滴也主要分散在直径2米左右的区域内，上喷时雾滴可更广分散在直径4米左右的区域内。显然45°三孔射流旋转喷头向上喷雾同样比向下喷雾覆盖范围大很多，而且更均匀。 [0055] 如附图19所示，实验结果表明：90°三孔双针射流旋转喷头上下喷时的雾滴分散性可以更好改善，雾滴可达直径5米左右的区域，上喷时可以显著增加5米以区域内的喷雾量，在直径2米左右达到最大。

[0056] 如附图20所示，实验结果表明：单螺旋混合旋转喷头上下喷时的雾滴分散性也很好，雾滴可达直径3米左右的区域，上喷时可以显著增加4米左右区域内的喷雾量，在3米直径以内分布均匀。

[0057] 实施例5：不同旋转喷头在不同压力和喷射状态下的喷雾半径和最远喷射距离 [0058] 如实施例4所述的试验方法，测量在2公斤和3公斤压力下三孔射流旋转喷头(附图1)、三孔射流旋转喷头45°(附图2)、螺旋雾化旋转喷头(附图3)、三孔射流双针雾化喷头(附图4)、子弹头式旋转喷头(附图10)从上往下喷时的喷射半径，从下往向上喷射时的喷射半径和喷雾高度以及侧喷时的喷雾宽度和最远喷射距离。

[0059] 表3不同类型旋转喷头在不同压力和不同喷射状态下的喷雾半径和最远喷射距离

[0060]

[0061] 表4现有类型喷头在不同压力和不同喷射状态下的喷雾半径和最远喷射距离 [0062]

[0063] 为了进一步验证旋流雾化技术在一定限制的空间内的效果，我们另外进行了在直径1200mm高10.5m的锅炉烟囱(不锈钢塔)进行了，塔内气速测定和二氧化硫脱除效果评价。三、燃气锅炉烟道气塔内气速及脱硫效果评价

[0064] 实施例6：燃气锅炉烟道气塔内气速测定(塔内测试点分布如附图21所示) [0065] 试验1：没有燃气，只开引风机(额定负荷40HZ，引风量为51000-69000m3／h)，塔内温度塔顶57℃，塔底76℃，进行空白实验，不同测试点的塔内气速如表5所示，塔径1.2m，塔高10m。

[0066] 表5只开引风机下塔内各个点气速

[0067]

[0068]

[0069] 试验2：开燃气，煤气量为1176m3／h，开鼓风机(7600-15000m3/h)和引风机(40HZ，引风量为51000-69000m3／h)，塔内温度塔顶146℃，塔底156℃，不开喷头，进行第二组空白实验，不同测试点的塔内气速如表6所示。

[0070] 表6开燃气和鼓风机不喷水条件下各个点气速

[0071]

[0072] 试验3：开燃气时开中下喷头，喷水流量中部5.7-7.5m3／h，下部1.1-2.3m3／h，3
引风机和鼓风机都开，温度上下均为43℃。煤气量为1138m ／h。不同测试点的塔内气速如表7所示。

[0073] 表7开燃气和鼓风机开中下喷头喷水条件下各个点气速

[0074]

[0075] 试验4：喷头上加扇叶(扇叶为ABS工程塑料材质，叶片数为3个，半径为375mm，)，其他条件同上述试验3相同，不同测试点下的塔内气速如表8所示。

[0076] 表8喷头上加扇叶条件下各个点塔内气速

[0077]

[0078] 对只开引风机、增开燃气、增开喷头、喷头加扇叶四种不同条件下，整理不同风向的风速，如表9～表12所示。

[0079] 表9风速测定(下风向)

[0080]

[0081] 表10风速测定(上风向)

[0082]

[0083]

[0084] 表12风速测定(左风向)

[0085]

[0086] 可以明显看出，在下风向，开喷头的风速比不开喷头要大，说明气体旋流湍动大。喷头加扇叶比喷头不加扇叶的风速要大，最大可以达到22.5m／s。而与旋流方向一致的右风向的风速比左风向风速要大，更说明旋流的效果。

[0087] 实施例7：燃煤锅炉烟道气脱硫除尘效果评价

[0088] 双碱法除尘脱硫实验。相关条件和结果如下：烟道气流量55000Nm3／h，烟气温度3
180℃，进口SO2浓度为2000mg/Nm。塔径1.2m，塔高9m，液气比为2／1000，脱硫液为饱和
3
石灰水和1％的氢氧化钠的混合液。改造前脱硫效率为90％，出口硫含量在400mg/Nm，改
3 3
造后脱硫率可达到99％左右，出口硫含量小于50mg／Nm，粉尘含量可降低到10mg／Nm，充分证明以旋转喷头为核心构件的旋流塔可以高效脱硫除尘，可以使燃煤锅炉烟道气净化后的二氧化硫及粉尘的排放浓度低于燃气锅炉尾气排放标准，对雾霾治理意义重大。 [0089] 表13燃煤锅炉烟道气脱硫除尘效果评价

[0090]

[0091]

[0092] 实施例8：应用于灭火的效果评价

[0093] 按照国家的自动喷水灭火系统(GB5135-2006)中的灭火标准实验方法：木垛的尺寸(500*500*380mm)，由相互正交的10层杉木组成，每层5条，均匀分布，木条尺寸(38*38*500mm)，干燥到湿度为6-12％，称重。木垛放在钢制油盘上，盘中适量深度水>15mm，倒入200mL 汽油。喷头在木垛正上方2.5m。2min预燃，待汽油燃完后开启喷头，自点火起实验10min，关闭喷头，如木垛未熄灭，小心扑灭木垛，干燥到湿度在6-12％，称重，计算质量损失。在下风向6m处监测灭火前后的PM10和PM2.5变化。

[0094] 使用三孔射流旋转喷头(附图2)，第一次结果如下：在2公斤压力下，下喷扑灭用200ml汽油已经引燃2分钟的木材火焰仅用10秒，消耗水量6.25L，烟雾全灭用时70秒，木垛的平均质量损失为8.6％。

[0095] 使用三孔射流旋转喷头(附图2)，第二次结果如下在：2公斤压力下下喷，扑灭用200ml汽油已经引燃2分钟的木材火焰仅用8秒，消耗水量5L，烟雾全灭用时70秒，木垛的平均质量损失为5.9％。

[0096] 如上所述木垛灭火实验方法，使用三孔射流双针雾化喷头45°，结果如下：在2公斤压力下下喷扑灭用200ml汽油已经引燃2分钟的木材火焰仅用6秒，消耗水量3.75L，烟雾全灭用时40秒，木垛的平均质量损失为6.4％。

[0097] 如上所述木垛灭火实验方法，使用现有的洒水喷头，结果在2公斤压力下，下喷扑灭用200ml汽油已经引燃2分钟的木材火焰在10min内未把火扑灭，消耗水量1626.1L，木垛的平均质量损失为19.7％。

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