[发明专利]颗粒物去除器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从大气层空气中去除大气颗粒物质的颗粒物去除器。

背景技术

雾霾定义为通常由大气水分，灰尘，烟雾和水蒸气等能降低可见度的细小悬浮颗粒引起的轻微低层大气遮蔽。空气携带的颗粒(气溶胶)及微粒的组成通常取决于其来源，而且甚至可包括由风从陆地刮起的矿物质氧化物(灰尘)，以及从海盐中刮起的氯化钠、镁、硫酸盐、钙、钾等矿物质氧化物。森林火灾将硫和氮的氧化物等原生气体氧化成硫酸(液态)和硝酸(气态)，这些硫酸和硝酸通常以铵盐的形式(硫酸铵和硝酸铵)存在。森林燃烧还将有机物质(源自生物或人)以及元素碳(炭黑)引入空气中。雾霾还可归因于严重的城市污染和工业污染。

燃气涡轮机在运行期间摄取大量的环境空气。因此，进入燃气涡轮机的空气质量对该涡轮机的性能和寿命具有显著影响。在空气中因上述原因存在大量颗粒物的重度污染环境中，迫切需要开发一种实用的解决方案，以在被污染环境中使用的动力燃气涡轮机的当地环境空气进入其配有工业级空气过滤器的进气室之前，对该空气进行净化。发电厂燃气涡轮机依靠其空气过滤器部件阻止颗粒物进入其燃烧路径。一旦这些过滤器部件根据运行过程中流经其内部的空气压降测定的阻塞程度超出某些可接受水平时，则须对其进行周期性更换(例如每12个月)。这些工业过滤器无法筛除PM1(或更小)颗粒，而且此类颗粒与PM10颗粒不同的是其可能对旋转部件不造成任何明显影响。这便是当前技术的现状，其目的在于在清洁环境空气条件中运行动力燃气涡轮机。

目前，燃气发电厂通常通过一系列综合过滤器进行颗粒物去除。对于较小的发电厂，采用压缩空气净化系统对过滤器进行周期性除尘。然而，该净化系统仅延长过滤器部件的使用寿命，并不能防止灰尘触及过滤器。虽然已有通过电晕放电场使灰尘颗粒带电的尝试做法，但这些做法不太经济，一方面原因在于运行期间的巨大电力消耗，另一方面原因在于大规模应用时所需的资金成本。

因此，需要提供一种无需使用过滤器便可将大气层空气中的雾霾和灰尘颗粒，尤其在该空气被动力燃气涡轮机等现代大型空气呼吸系统消耗之前去除的高性价比颗粒物去除器。

发明内容

本发明颗粒物去除器利用动量原理从空气流中分离微粒(尤其是PM5及以上尺寸)。通过增强空气流的切向和径向速度分量并因此赋予空气流中颗粒相应的动量，可辅助所述颗粒径向向外迁移并集中于所述气流的外侧圈层中，以供下游收集。为了促进颗粒的迁移和凝结，在本发明入口处将蒸汽注入空气流内，从而使得：(一)颗粒表面发生的水气冷凝增加了颗粒的质量和尺寸；(二)冷凝水将包有所述颗粒的污染物洗去；(三)冷凝水总体促进颗粒的凝结，尤其促进较小颗粒(<PM2.5)的凝结；(四)所述蒸汽冷凝过程因相(和容积)变化而产生负压，从而部分恢复本发明导致的压降；(五)分离后的微粒易于收集和去除，并且无空气流泄出。

所述颗粒物去除器可在现有过滤器部件之前装配至涡轮机燃烧空气过滤器室，以使得灰尘颗粒在到达该空气过滤器室之前即被分离和收集。

所述颗粒物去除器还可装配至商业建筑内的大型空调系统等任何呼吸大气层空气的大型设备。

所述颗粒物去除器利用进入系统空气过滤器的流动空气(以及所携带的灰尘)的动能实现颗粒分离。该颗粒物去除器所消耗的能量仅为该颗粒物去除器内的气压降以及少量低等级饱和蒸汽(任何现代发电厂均有大量此类蒸汽可供使用)。

与其他现有技术相比，所述颗粒物去除器可替代整个系统的至少部分(乃至全部)传统织物或纤维过滤器。

所述颗粒物去除器无任何需要维护的移动部件，可由常用低碳钢材料制造，而且内部涂覆不粘材料。

所述颗粒物去除器为模块化设计，以供通过复制进行放大。

所述颗粒物去除器排出的流出物(冷凝水)质量：(一)与被过滤的空气相比相对较小(占所述空气的质量百分比为2％～3％)；(二)易于处理，(三)所述冷凝水可通过廉价的沉降和pH校正方法回收再利用。