一类新型旋流雾化装备与应用技术的利记博彩app
【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l〇m/ 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 煤锅炉达到和优于燃气锅炉的排放标准（SO 2和粉尘的排放浓度均可低于50mg / m3)，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