CN110478985A - 一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，具体包括以下步骤：S1、气尘的吸入，S2、气幕上进气除尘，S3、气幕下进气除尘，S4、喷射气幕的形成，S5、气体轴向运动的生成，本发明涉及气尘处理技术领域。该基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，在不影响正常生产的条件下，保留工作区域的原有温控系统和干湿环境，通过比较分析常规混合送风和分层送风除气尘原理，通过创新的改变吸风方式、优化流道结构、改变吸风口角度、优化系统，降低工作区域内烟尘气浓度，提升整个工作区域的空气清洁度，在创新提出基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法外，继承过滤式除气尘系统优点。

Description

一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法

技术领域

本发明涉及气尘处理技术领域，具体为一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法。

背景技术

当前，我国大气污染状况依然十分严重，主要表现为粉尘、煤烟及有害气体的随意排放，其中大气环境中悬浮颗粒物浓度普遍超标，在各类排放源中，电厂、工业锅炉及设备运行点位产生微尘颗粒(如风力机偏航制动刹车位置)排放量占到总数的70％，且由于作业使用的低效除气尘系统或不采用任何除气尘装置，所以气、尘、烟及小颗粒污染物排放量一直是居高不下。

气、尘、烟及小颗粒污染物中的粒径在2.5微米以下的颗粒物不易被鼻腔内部的绒毛阻挡，当吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病，故PM2.5大气浓度指标越来也被人们所关注。

针对生产的实际应用需求，本发明结合流体力学、空气动力学理论知识，应用机械、电气、控制等设计方法，研发一套利用射流气幕和旋转负压流场的除气尘系统，创新提出基于理论分析和试验研究对射流气幕集尘罩进行整体优化，通过试验对比测试系统除气尘性能，降低生产过程中的粉尘颗粒物的排放，减少产生PM2.5颗粒物的数量，提高与大气环境交换的空气质。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，本发明结合流体力学、空气动力学理论知识，应用机械、电气、控制等设计方法，研发一套利用射流气幕和旋转负压流场的除气尘系统，创新提出基于理论分析和试验研究对射流气幕集尘罩进行整体优化，通过试验对比测试系统除气尘性能，降低生产过程中的粉尘颗粒物的排放，减少产生PM2.5颗粒物的数量，提高与大气环境交换的空气质。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，具体包括以下步骤：

S1、气尘的吸入：首先启动吸风机，通过轴流吸风机产生高速吸气气流，将气尘炒年糕喇叭口处吸入，再在导叶的辅助作用下使气流产生旋转运动，然后气、尘、烟及小颗粒物质在旋转气流带动下进入气尘内管，经流体管道进入集尘袋中；

S2、气幕上进气除尘：由离心式送风机产生高速喷射气流，与进入气幕上进气管的高速喷射气流混合，由于其位置与气幕上进气管位置在水平、竖直两方向错开，这将使在气尘内管与气尘外管之间产生向下旋转喷射气幕，由于气幕流速较大且具有旋转运动，这使气幕将工作面与外部环境隔离，在与气尘内管气流耦合后，在气幕内产生负压环境，促进气、尘、烟及小颗粒物质排除；

S3、气幕下进气除尘：由离心式送风机产生高速喷射气流，与进入气幕下进气管的高速喷射气流混合，在气尘内管与气尘外管之间产生旋转喷射气幕，产生的气幕可隔离工作面与外部环境，气尘内管内的气流耦合作用，在气幕中产生负压环境，促进气、尘、烟及小颗粒物质排除；

S4、喷射气幕的形成：气尘外管与气尘内管外表面组合形成封闭区间，可使进入区间内的气流可形成薄膜气流，薄膜气流由于具有旋转运动，可在作业面外形成类似于物理保护罩效果的旋转喷射气幕，有效隔离作业面；

S5、气体轴向运动的生成：进入气尘内管的吸气气流，经导叶后产生轴向运动，旋转的吸气气流可以有效裹挟气、尘、烟及小颗粒物质，防止其外漏，提高除气尘效果。

优选的，所述步骤S2和步骤S4中气幕工作面为气、尘、烟及小颗粒物质产生的区域。

优选的，所述步骤S4中气尘内管和气尘外管的下端喇叭口可根据作业面大小进行调节，能够满足不同生产生活需要。

优选的，基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘装置包括吸风机、气尘内管、气尘外管、导叶、气幕上进气管、气幕下进气管和气尘内外管喇叭口折页，所述气尘内管的内壁通过铆接固定安装有导叶连接支架，且导叶连接支架的下端通过轴承与导叶的上端转动连接。

优选的，所述气尘外管的底端通过锁紧机构与气尘内外管喇叭口折页的顶部活动连接。

优选的，所述气尘内外管喇叭口折页可根据工作面的大小调节喇叭口的角度，并通过锁紧机构固定调节角度，且角度调节的范围为90-170°，提高系统的通用性。

优选的，所述气尘内外管喇叭口折页是由八块扇形薄板材组成，且每个板材之间通过气尘内外管喇叭口收缩带固定连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，通过采用横向比较除气尘装置除气尘口的装置特点，创新采用折页、扇形板材拼接及收缩带结构，除气尘口可根据需要进行90°-170°的调整，本发明是在不影响正常生产的条件下，保留工作区域的原有温控系统和干湿环境，通过比较分析常规混合送风和分层送风除气尘原理，通过创新的改变吸风方式、优化流道结构、改变吸风口角度、优化系统，降低工作区域内烟尘气浓度，提升整个工作区域的空气清洁度，在创新提出基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法外，继承过滤式除气尘系统优点，并兼顾机械力除气尘、静电除气尘的特点。

(2)、该基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，通过采用纵向创新吸口结构形式，将喷射气幕技术应用到除气尘口结构中，改变送风口结构形式及吸风位置，在工作面外侧形成旋转喷射气幕，与外部环境隔离；在工作面内形成旋转负压流场，提升吸风口处吸风效果，增强除气尘效果。

(3)、该基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，通过分析流场中颗粒物微观运动状态，优化流道结构设计，创新提出导叶结构，降低含颗粒物流体输送过程中的沿程损失，提高粉尘颗粒的排出率。

(4)、该基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，通过在除气尘同时，最大限度降低除气尘装置在工作中对工作面及工作区域的温度、湿度的影响，保持工作区域内既有温湿度的梯度变化，确保制造生产工艺要求。

附图说明

图1为本发明除气尘系统原型实现主视图；

图2为本发明除气尘系统原型实现俯视图；

图3为本发明除气尘系统原型实现等轴侧视图。

图中，1气尘内管、2气幕下进气管、3气幕上进气管、4气尘外管、5导叶、3导叶连接支架、7气尘内外管喇叭口折页、8气尘内外管喇叭口收缩带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，具体包括以下步骤：

S1、气尘的吸入：首先启动吸风机，通过轴流吸风机产生高速吸气气流，将气尘炒年糕喇叭口处吸入，再在导叶5的辅助作用下使气流产生旋转运动，然后气、尘、烟及小颗粒物质在旋转气流带动下进入气尘内管1，经流体管道进入集尘袋中；

S2、气幕上进气除尘：由离心式送风机产生高速喷射气流，与进入气幕上进气管3的高速喷射气流混合，由于其位置与气幕上进气管3位置在水平、竖直两方向错开，这将使在气尘内管1与气尘外管4之间产生向下旋转喷射气幕，由于气幕流速较大且具有旋转运动，这使气幕将工作面与外部环境隔离，在与气尘内管1气流耦合后，在气幕内产生负压环境，促进气、尘、烟及小颗粒物质排除；

S3、气幕下进气除尘：由离心式送风机产生高速喷射气流，与进入气幕下进气管2的高速喷射气流混合，在气尘内管1与气尘外管4之间产生旋转喷射气幕，产生的气幕可隔离工作面与外部环境，气尘内管1内的气流耦合作用，在气幕中产生负压环境，促进气、尘、烟及小颗粒物质排除；

S4、喷射气幕的形成：气尘外管4与气尘内管1外表面组合形成封闭区间，可使进入区间内的气流可形成薄膜气流，薄膜气流由于具有旋转运动，可在作业面外形成类似于物理保护罩效果的旋转喷射气幕，有效隔离作业面，气尘内管1和气尘外管4的下端喇叭口可根据作业面大小进行调节，能够满足不同生产生活需要；

S5、气体轴向运动的生成：进入气尘内管1的吸气气流，经导叶5后产生轴向运动，旋转的吸气气流可以有效裹挟气、尘、烟及小颗粒物质，防止其外漏，提高除气尘效果。

本发明，步骤S2和步骤S4中气幕工作面为气、尘、烟及小颗粒物质产生的区域。

本发明中，基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘装置包括吸风机、气尘内管1、气尘外管4、导叶5、气幕上进气管3、气幕下进气管2和气尘内外管喇叭口折页7，气尘内管1的内壁通过铆接固定安装有导叶连接支架6，且导叶连接支架6的下端通过轴承与导叶5的上端转动连接，气尘外管4的底端通过锁紧机构与气尘内外管喇叭口折页7的顶部活动连接，气尘内外管喇叭口折页7可根据工作面的大小调节喇叭口的角度，并通过锁紧机构固定调节角度，且角度调节的范围为90-170°，提高系统的通用性，气尘内外管喇叭口折页7是由八块扇形薄板材组成，且每个板材之间通过气尘内外管喇叭口收缩带8固定连接。

研究喷射气幕与旋转负压流场的耦合形式，通过数学分析手段，控制工作面上有毒有害粉尘颗粒泄露；创新研究吸气口形式，使之能够产生较强的旋转负压流场，提升吸风口处吸风效果，在同等功耗情况下，增强除气尘效果；优化计算流道结构，降低含颗粒物流体输送过程中的沿程损失，降低系统工作功耗；可有效降低除气尘系统在工作中对工作面及工作区域的温度、湿度的影响，保持工作区域内在垂直高度温湿度的梯度变化，确保系统使用可靠性。

综上所述

本发明通过采用横向比较除气尘装置除气尘口的装置特点，创新采用折页、扇形板材拼接及收缩带结构，除气尘口可根据需要进行90°-170°的调整，本发明是在不影响正常生产的条件下，保留工作区域的原有温控系统和干湿环境，通过比较分析常规混合送风和分层送风除气尘原理，通过创新的改变吸风方式、优化流道结构、改变吸风口角度、优化系统，降低工作区域内烟尘气浓度，提升整个工作区域的空气清洁度，在创新提出基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法外，继承过滤式除气尘系统优点，并兼顾机械力除气尘、静电除气尘的特点，通过采用纵向创新吸口结构形式，将喷射气幕技术应用到除气尘口结构中，改变送风口结构形式及吸风位置，在工作面外侧形成旋转喷射气幕，与外部环境隔离；在工作面内形成旋转负压流场，提升吸风口处吸风效果，增强除气尘效果，通过分析流场中颗粒物微观运动状态，优化流道结构设计，创新提出导叶5结构，降低含颗粒物流体输送过程中的沿程损失，提高粉尘颗粒的排出率，通过在除气尘同时，最大限度降低除气尘装置在工作中对工作面及工作区域的温度、湿度的影响，保持工作区域内既有温湿度的梯度变化，确保制造生产工艺要求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、气尘的吸入：首先启动吸风机，通过轴流吸风机产生高速吸气气流，将气尘炒年糕喇叭口处吸入，再在导叶(5)的辅助作用下使气流产生旋转运动，然后气、尘、烟及小颗粒物质在旋转气流带动下进入气尘内管(1)，经流体管道进入集尘袋中；

S2、气幕上进气除尘：由离心式送风机产生高速喷射气流，与进入气幕上进气管(3)的高速喷射气流混合，由于其位置与气幕上进气管(3)位置在水平、竖直两方向错开，这将使在气尘内管(1)与气尘外管(4)之间产生向下旋转喷射气幕，由于气幕流速较大且具有旋转运动，这使气幕将工作面与外部环境隔离，在与气尘内管(1)气流耦合后，在气幕内产生负压环境，促进气、尘、烟及小颗粒物质排除；

S3、气幕下进气除尘：由离心式送风机产生高速喷射气流，与进入气幕下进气管(2)的高速喷射气流混合，在气尘内管(1)与气尘外管(4)之间产生旋转喷射气幕，产生的气幕可隔离工作面与外部环境，气尘内管(1)内的气流耦合作用，在气幕中产生负压环境，促进气、尘、烟及小颗粒物质排除；

S4、喷射气幕的形成：气尘外管(4)与气尘内管(1)外表面组合形成封闭区间，可使进入区间内的气流可形成薄膜气流，薄膜气流由于具有旋转运动，可在作业面外形成类似于物理保护罩效果的旋转喷射气幕，有效隔离作业面；

S5、气体轴向运动的生成：进入气尘内管(1)的吸气气流，经导叶(5)后产生轴向运动，旋转的吸气气流可以有效裹挟气、尘、烟及小颗粒物质。

2.根据权利要求1所述的一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S4中气幕工作面为气、尘、烟及小颗粒物质产生的区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，其特征在于：所述步骤S4中气尘内管(1)和气尘外管(4)的下端喇叭口可根据作业面大小进行调节，能够满足不同生产生活需要。

4.根据权利要求1所述的一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，其特征在于：基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘装置包括吸风机、气尘内管(1)、气尘外管(4)、导叶(5)、气幕上进气管(3)、气幕下进气管(2)和气尘内外管喇叭口折页(7)，所述气尘内管(1)的内壁通过铆接固定安装有导叶连接支架(6)，且导叶连接支架(6)的下端通过轴承与导叶(5)的上端转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，其特征在于：所述气尘外管(4)的底端通过锁紧机构与气尘内外管喇叭口折页(7)的顶部活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，其特征在于：所述气尘内外管喇叭口折页(7)可根据工作面的大小调节喇叭口的角度，并通过锁紧机构固定调节角度，且角度调节的范围为90-170°。

7.根据权利要求4所述的一种基于喷射气幕与旋转负压流场的除气尘方法，其特征在于：所述气尘内外管喇叭口折页(7)是由八块扇形薄板材组成，且每个板材之间通过气尘内外管喇叭口收缩带(8)固定连接。