[发明专利]高压气溶胶发生系统及方法

说明书

本发明公开一种高压气溶胶发生系统及方法，该系统包括：用于形成气溶胶的粉料单向补给装置，其连通有第一气溶胶管路；用于将气溶胶通过引入高压气体进行增压的压力变换装置，其包括：与第一气溶胶管路相连通的连接管路、多个阀门、控制系统，至少一个气溶胶单向过滤机构，气溶胶单向过滤机构设置有单向滤网，单向滤网具有相对的第一侧和第二侧，第一侧与粉料单向补给装置相连通，第二侧与增压机构相连通；粉料单向补给装置生成的气溶胶通过第一气溶胶管路流入压力变换装置中，经过单向滤网进行拦截，再通过增压机构返向增压后形成高压气溶胶。本发明能定量地在高压气体环境下形成固态气溶胶，可用于各类粉体。

技术领域

本发明涉及气溶胶制备技术领域，特别涉及一种高压气溶胶发生系统及方法。

背景技术

实现气固两相流中气体和固体颗粒物分离过程是工业的重要工艺流程，该工艺流程主要包括旋风分离、叶片分离、过滤等形式。气固分离元件作为实现分离功能的核心部件，其在实际运行工况下对分离性能的测试尤为重要。

以天然气输送为例，需要及时除去天然气中夹带的砂砾、管道腐蚀产物等固体粉尘。而由于天然气管道的运行压力为高压，如西气东输二线的运行压力为10MPa，因此，该分离过程通常需要在高压工况下进行。

在实验室条件下建立高压分离元件性能试验平台，模拟实际工况，对分离元件开展气固分离性能测试，通过定量评价分离元件的阻力和过滤效率，有助于高效低阻分离元件结构设计与优化，为工程用分离设备选型与整体设计提供技术参考。

在高压气体管道内精准可控的生成固态气溶胶，形成气固两相流，是研究高压工况下多相流流场、颗粒物浓度分布、颗粒流动团聚特性的前提，同时可用于评价气固分离元件的性能。

为了模拟实际气固两相流工况，需要用到高压固体气溶胶发生器，按照测试需要的压力工况持续的产出设定浓度的固体气溶胶，然后引入分离元件的上游管道内。高压固体气溶胶发生器作为实验室用模拟工业气固两相流的主要仪器，其性能优劣将影响整体测试结果。

然而现有固体气溶胶发生器多适用于常压工况下的空气过滤测试，其基本原理为：先形成常压下的固体气溶胶，再通过将过滤器下游形成负压，利用压差产生流动，使固体气溶胶通过过滤器。当过滤器处于高压工况时，如1MPa以上工况时，现有技术及设备无法将固体气溶胶引入高压管道内。

具体的，如图1所示，请参考专利号为ZL201010136283.4(公开号为CN102008911B)的中国发明专利《旋转粉料盘式固体气溶胶发生装置》，公开的是一种通过旋转粉料盘传输粉尘的气溶胶发生装置。

该装置由计算机4控制一个搅拌电机1带动流动仓13内的搅拌片3转动，将内部粉尘搅拌均匀，输送到流动仓13的底部漏孔12下边的旋旋转粉料盘11上专门承载粉尘的坑槽10内。计算机4控制的负压发生器6通过负压吸粉管9将旋旋转粉料盘11上的坑槽10内承载的粉尘吸入到喷粉溶离腔8内并形成粉尘气溶胶，再输送到气溶胶检测实验舱5内进行检测和实验。当计算机4控制的旋转粉料盘电机7按不同转速旋转并选用不同坑槽宽度的旋旋转粉料盘11时，其运送到负压吸粉管9的粉尘量就不同，流进喷粉溶离腔5内形成粉尘气溶胶的浓度也就不同。所以选择合适坑槽宽度的旋旋转粉料盘11和合适的旋旋转粉料盘转速并保持不变就可以持续精确定量的生成稳定浓度的粉尘气溶胶。

该旋转粉料盘式固体气溶胶发生装置产生的气溶胶只能适用于常压环境，装置无法实现将固体气溶胶引入高压管道内。此外，该旋转粉料盘式固体气溶胶发生装置利用负压发生器6和负压吸粉管9相配合吸入粉尘，吸粉能力有限，不适用于铁氧化物等密度较大的粉体。

综上而言，为满足上述工业用分离元件的性能测试要求，亟需一种能够产出合理粒径范围与浓度的高压固体气溶胶发生器。

发明内容