一种新型湍流凝聚装置

一种烟气细颗粒物湍流团聚装置技术领域本发明属于烟气净化技术领域，特别涉及一种烟气细颗粒物湍流团聚装置。背景技术细颗粒物（简称PM25）对环境和健康的影响已成为公众和社会关注的焦点。燃煤电厂排放的烟气是大气中PM25的主要来源之一。PM25粒径小，采用常规的除尘方式如电除尘器、布袋除尘器等难以有效控制PM25的排放。目前，解决该问题具有可预期发展前景的技术之一是团聚技术，即在除尘器前设置预处理阶段，通过物理或化学的作用使PM25团聚成粒径较大的颗粒，然后再通过常规的除尘器加以清除。在各种细颗粒团聚方法中，湍流团聚因其可在不改变现有设备布局的基础上实现，投资、运行成本低，操作简单，较易实现工业化等特点而具有较好的发展前景。湍流团聚的机理如下在流场中插入某种扰动装置，以增加流场的湍流度，进而引起颗粒间的速度差异，促使颗粒相互碰撞、团聚，成长为较大的颗粒。已有研究表明，不同尺度的湍流对于颗粒团聚具有不同的促进作用。澳大利亚INDIGO技术有限公司在申请号为PCT/AU2004/000546的发明专利“METHODANDAPPARATUSFORMIXINGFLUIDFORPARTICLEAGGLOMERATION”中提到了两种主要的产涡装置扰流柱和涡片，其中扰流柱的作用是产生大尺度湍流，涡片的作用是产生小尺度湍流。申请号为CN203155369U的实用新型专利基于涡片的产涡作用设计了“一种团聚器产涡装置”。扰流柱主要有角钢式和圆柱式两种，涡片则有矩形、梯形、锯齿形等形式。浙江菲达环保科技股份有限公司和华北电力大学的相关研究表明，扰流柱的尺寸越大，扰流效果越好，但压力损失也越大；角钢式的湍流扰动特性优于圆柱式，但压力损失大于圆柱式。对涡片区域内气流分布和颗粒轨迹的研究表明，较大的烟气流速，多元化的粒径分布以及颗粒之间带异种电荷，均能增强湍流对颗粒的作用，进而增加颗粒间的碰撞几率。扰流装置在增强颗粒团聚的同时要产生一定的压力损失（或称压降），这在工程实践中是必须要考虑的问题。如果压降过大，就要提高对排烟设备的要求，因此增加建设和运行成本。在已公开的文献中，有关湍流团聚的相关研究主要集中在扰流结构对湍流扰动特性的影响上，对扰流结构的尺寸参数和扰流装置所产生的系统压降则很少述及。发明内容本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提出一种构造合理，连接牢固，调节方式灵活，有效增强烟道内的湍流特性，且对系统压降影响较小的湍流团聚装置。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是一种新型湍流团聚装置，安装在除尘器前的烟道中。其特征在于由扰流圆柱和扰流涡片两种产涡结构构成，扰流圆柱在前，扰流涡片在后。扰流圆柱产生大尺度湍流，有利于小于1M的颗粒团聚，扰流涡片产生的小尺度湍流，有利于大于1M的颗粒团聚。扰流圆柱固定在定位导轨上，可沿导轨长度方向移动，而定位导轨又可沿着烟气流动方向移动，以实现扰流圆柱位置的灵活调整。分流隔板将扰流涡片区域分割成四个相互独立的区域，可有效地增强流场中的湍流扰动。通过调节旋转调节轴，可以改变涡片的角度以适应烟气流速的变化。本发明的湍流团聚装置长度尺寸一般为35M，截面尺寸可根据实际安装空间调整，最大截面尺寸可与烟道相同。本发明所述扰流圆柱的直径为150250MM，两圆柱之间的距离为400600MM。扰流圆柱距团聚装置入口的距离为200500MM，距涡片区域距离取400800MM。本发明所述定位导轨可沿烟气流动方向滑动，其作用不仅可以调节扰流圆柱之间的距离，而且还能够调节扰流柱在烟气流动方向上的位置。定位导轨的位置可通过手动或电动装置进行调节。本发明所述扰流涡片结构由旋转调节轴、纵向涡片及横向涡片构成，其中纵向涡片和横向涡片的形状、尺寸均相同，且两者互相垂直。纵向涡片长度为2040MM，厚度为35MM，旋转调节轴的直径与涡片厚度相同。本发明所述扰流涡片有基本型和改进型两种形式，其中改进型涡片上开有矩形槽，使得烟气流过涡片时产生更加明显的扰动。本发明安装布置在除尘器前的烟道中，可根据烟气流速的变化调节扰流圆柱的位置和扰流涡片的角度。本发明的优点在于，可在电厂正常运行的情况下，通过改变扰流圆柱的位置和扰流涡片的角度实时调节团聚器内流场的湍流特性。本发明具有调节灵活，操作简单，投资、运行成本低的特点。附图说明下面结合附图对本发明做进一步说明。图1是本发明一种新型湍流团聚装置，当烟气自左侧进入时的示意图。图2是图1中局部A的放大示意图，即涡片横截面的示意图。图3是本发明中基本型涡片的结构示意图。图4是本发明中改进型涡片的结构示意图。图5是图4的局部放大示意图。图中各标号含义是1团聚器入口，2团聚器壁面，3团聚器出口，4扰流圆柱，5定位导轨，6扰流涡片结构，61旋转调节轴，62纵向涡片，63横向涡片，7分流隔板。具体实施方式一种新型湍流团聚装置可使烟气中的飞灰细颗粒在进入除尘器之前发生显著的团聚作用，生成粒径较大的二次颗粒，使得烟气中细颗粒的粒径达到除尘器的有效捕集粒径范围，进而减少了烟气中细颗粒物的排放量。故本发明装置在使用时需将其置于除尘器前的烟道内。图1为本发明一种新型湍流团聚装置，在烟气自左侧进入时示意图。烟气首先经过垂直于流动方向并列布置的扰流圆柱4，然后经分流隔板7进入包含扰流涡片结构6的涡片区域，最后从团聚器出口3流出进入除尘器。本发明安装布置在烟道内，长度尺寸和截面尺寸根据实际安装空间调整。长度尺寸一般为35M，最大截面尺寸可与烟道相同，此时烟道壁面即为团聚器壁面2。本发明所述扰流圆柱4固定在定位导轨5上，可沿导轨长度方向移动。为避免压力损失过大，扰流圆柱的直径为150250MM，两圆柱之间的距离为400600MM。烟气流经扰流圆柱后，在圆柱尾部会产生旋涡，有利于细颗粒之间的碰撞和团聚，为避免旋涡结构的破坏，扰流圆柱距涡片区域距离取400800MM。本发明所述定位导轨5可沿烟气流动方向滑动，其作用不仅可以调节扰流圆柱4之间的距离，还能够调节扰流柱在烟气流动方向上的位置。烟气在流动过程时碰到圆柱会产生扰流现象，此时圆柱前后流体的压力会产生变化，从而产生压力损失，为了尽可能减少这种压力损失，本发明中定位导轨5距团聚器入口1的距离为200500MM。图2是图1局部A的放大示意图，详细展示了扰流涡片结构6的组成。由图2可知，本发明所述扰流涡片结构6由三部分构成，分别为旋转调节轴61，纵向涡片62以及横向涡片63，其中纵向涡片62和横向涡片63的形状、尺寸均相同，且两者互相垂直。通过调节可以改变扰流涡片结构6的整体角度，从而改变流场的湍流特性，以达到不同的扰流效果。在尺寸方面，纵向涡片62的有效长度为L_1和L_3，横向涡片63的有效长度为L_2和L_4，且L_1L_2L_3L4，L_1的取值范围为1020MM；此外，涡片厚度为35MM，旋转调节轴61的直径与涡片厚度相同，如图2所示。本发明所述的纵向涡片62或横向涡片63有基本型和改进型两种形式，详见图3和图4。其中，图3是本发明中基本型涡片的结构示意图，图4是本发明中改进型涡片的结构示意图。两者的不同在于，在改进型涡片上开有矩形槽，使得烟气流过涡片时产生更明显的扰动。图5是图4的局部放大示意图，展现了纵向涡片的具体形状。其中B/A的取值范围在1525之间，A/C的取值范围在2025之间，A0812L_1。本发明图1所示的扰流涡片结构6之间的距离设置为100200MM，分流隔板7之间的距离设置为200300MM。本发明的湍流团聚装置安装调试方便。改变扰流圆柱4的位置和旋转调节轴61的角度即可实现改变湍流特性的目的。本发明的湍流团聚装置在使用时不需要外部动力驱动，经济性良好。说明书附图图1图2图3图4图5摘要本发明涉及一种新型湍流团聚装置，安装布置在除尘器前的烟道中，由扰流圆柱和扰流涡片两种产涡装置构成，扰流圆柱在前，扰流涡片在后。扰流圆柱产生大尺度湍流，有利于小于1M的颗粒团聚，扰流涡片产生的小尺度湍流，有利于大于1M的颗粒团聚。扰流圆柱固定在定位导轨上，可沿导轨长度方向移动，而定位导轨又可沿着烟气流动方向移动，以实现扰流圆柱位置的灵活调整。分流隔板将扰流涡片区域分割成四个相互独立的区域，可有效地增强流场中的湍流扰动。通过调节旋转调节轴，可以改变涡片的角度以适应烟气流速的变化。本发明的优点在于1采用两种产涡装置分别产生大尺度和小尺度湍流，先团聚小于1M的细颗粒，再团聚大于1M的细颗粒，因此提高了总体团聚效果。2本发明的产涡装置结构简单，不需要额外动力，因此投资小、运行成本低。3本发明可通过改变扰流圆柱的位置和扰流涡片的角度调节团聚器内流场的湍流特性，调试安装方便，操作简单。权利要求书1一种新型湍流团聚装置，其安装在除尘器前的烟道内部，其特征在于其包括扰流圆柱和扰流涡片这两种主要的产涡结构。扰流圆柱固定在定位导轨上，可沿导轨长度方向移动，而定位导轨又可沿着烟气流动方向移动，这种灵活的结构可实现扰流圆柱位置的改变。分流隔板将扰流涡片区域分割成四个相互独立的区域，可有效地增强流场中的湍流扰动。通过调节旋转调节轴，可以改变涡片的角度以适应烟气流速的变化。2根据权利要求1所述的新型湍流团聚装置，其特征在于所述扰流圆柱的直径为150250MM，两圆柱之间的距离为400600MM。扰流圆柱距团聚器入口的距离为200500MM，距涡片区域距离取400800MM。3根据权利要求1所述的新型湍流团聚装置，其特征在于所述定位导轨可沿烟气流动方向滑动，其作用不仅可以调节扰流圆柱之间的距离，还能够调节扰流柱在烟气流动方向上的位置。定位导轨的位置可通过手动或电动装置进行调节。4根据权利要求1所述的新型湍流团聚装置，其特征在于所述扰