CN111905661A - 一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，属于固体粉末气溶胶技术领域。所述系统包括加料部分、分散部分、输送部分和压缩空气供给部分；加料部分包括加料器和调速器；分散部分包括分散气体进口、分散喷嘴和流化室；输送部分包括有输送气体进口、输送喷嘴、套管和气溶胶出口；压缩空气供给部分包括空气压缩机、储气罐、初过滤器、冷干机和精过滤器。所述压缩空气供给部分为两套单独控制的气力系统提供干燥洁净压缩空气，既能调整分散喷嘴和输送喷嘴的工作状态，又能实现气溶胶等速配入；所述系统不仅能够解决固体粉末加料的团聚问题，还能向高温高压高湿且大气量的过滤排放系统配送气溶胶，结构简单，使用拆装更换方便。

Description

一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统

技术领域

本发明涉及一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，属于固体粉末气溶胶技术领域。

背景技术

目前的固体粉末气溶胶发生系统，在加料方式上主要是由传送带或旋转刷将固体粉末放置在文丘里喷嘴的吸料口处，或者是直接由文丘里喷嘴从固体粉末的储存容器中进行抽吸，这些加料方式存在送粉量不足或者送粉的均匀连续性较差。

在气溶胶的发生方式上，主要是依靠压缩气体经过文丘里喷嘴，从喷嘴的进料口负压抽吸粉末物料，在喷嘴的喉部位置由高速气流剪切分散粉末物料，再由喉部后端的扩散部位输送出气溶胶，然而由于固体粉末的团聚作用，尤其是粘性固体粉末具有粘性大、流动性差的特点，仅靠文丘里喷嘴的一次分散很难保证分散充分均匀，而且由喷嘴出口的送粉压力很低(不超过0.3MPa)，难以满足过滤排放系统的压力运行条件。中国专利一种具有自分散功能的长期流化型气溶胶发生装置(CN106512872A)，采用流化筒的形式，在底部设置多孔流化板，使加入的粉末物料在多孔气流的作用下流化分散，在顶部出口设置多孔分散板，使粉末在经二次分散后输送出去，虽然此种方法能够满足高压输送也有一定的分散作用，但是在分散效果和输送效果上难以与文丘里喷嘴相媲美。

为解决以上问题，需提供一种既能在较大送粉量下连续均匀的送粉，又有较好的分散效果和较好的输送效果，还能满足向高压系统输送的固体粉末气溶胶发生系统。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，所述系统不仅能够向高压的系统管路中配入气溶胶，还能满足管路中大气量条件下的气溶胶浓度要求。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶的系统，所述系统包括加料部分、分散部分、输送部分和压缩空气供给部分。加料部分包括加料器和调速器；分散部分包括分散气体进口、分散喷嘴和流化室；输送部分包括有输送气体进口、输送喷嘴、套管和气溶胶出口；压缩空气供给部分包括空气压缩机、储气罐、初过滤器、冷干机和精过滤器。

加料部分中，加料器与调速器之间通过电源线连接。

加料器用于向气溶胶发生部分投放固体粉末物料，根据所需的气溶胶浓度，由调速器调节下料速度。

调速器用于根据所需的气溶胶浓度调节加料器的加料速度。

优选加料器包括料斗、送料器和进料管。

料斗用于盛放粉末物料，料斗正下方连接送料器。

送料器主要由送料转子和电机组成，送料转子与电机同轴连接，用于将所述料斗里的粉末物料送至所述进料管。

加料器由调速器通过改变频率调节电机转速，进而调节送料器的下料速度。

优选送料器的送料转子圆周上开槽，料斗内的粉末物料靠自重流进槽内，随着送料转子转动，槽内的固体粉末由于重力作用进入进料管；通过调节送料转子上槽的大小和转速，可以控制加料速度进而控制发粉量。

进料管与分散部分的流化室连通并将物料导入流化室内。

分散部分中，分散气体进口和分散喷嘴为一体的管状喷嘴结构，其中一端口径较大的管部为分散气体进口，另一端口径较小的嘴部为分散喷嘴。所述管状喷嘴结构与流化室螺纹连接，分散气体进口在流化室外部，散喷嘴在流化室内部。

分散气体进口用于导入分散固体粉末的压缩气体；优选分散气体进口位于流化室3/28～5/28高度处。

分散喷嘴设有一个朝流化室的径向出口，起到分散作用。优选分散喷嘴还设有一个朝流化室底部的出口，起到防止固体粉末沉积作用。优选设有3个～5个分散喷嘴，沿流化室的圆周方向均匀分布，且位于同一平面上；分散喷嘴用于将导入的压缩气体进行加速将固体粉末分散。

流化室用于使分散的固体粉末悬浮沸腾而呈流化态。优选流化室为圆柱形筒体；优选进料管与流化室筒体轴线夹角为30度～50度，保证粉末物料可以沿所述进料管顺利滑落进入所述流化室。

压缩空气从分散气体进口进入流化室，经分散喷嘴加速在各喷嘴的交汇点处将落下来的固体粉末分散，进而在流化室呈悬浮沸腾的流化状态。

输送部分中，输送气体进口和输送喷嘴为一体的管状喷嘴结构，其中一端口径较大的管部为输送气体进口，另一端口径较小的嘴部为输送喷嘴。套管贯穿流化室，两端伸出流化室外，一端为气溶胶出口，另一端套装有管状喷嘴结构，所述管状喷嘴结构与套管同轴设置且采用螺纹连接，输送气体进口伸出套管一端，位于流化室外，输送喷嘴伸入套管内，位于流化室内，套管的管壁开孔且对应于输送喷嘴出口处。

输送气体进口用于导入输送固体粉末用的压缩气体。

输送喷嘴用于将导入的压缩气体加速，一方面通过文丘里效应将流化室内的固体粉末由套管开孔引入至套管内并送至气溶胶出口，另一方面对引入的固体粉末进行二次分散。

优选套管位于流化室的16/25～24/25高度处。

优选输送喷嘴的头部位于套管开孔长度方向的1/3～2/3处。

压缩空气从的输送气体进口进入，经输送喷嘴加速采用文丘里效应将流化室内的分散粉末引入套管，经气溶胶出口配送至管路中。

气溶胶出口与气溶胶出口输送管连接，气溶胶出口输送管与高温高压高湿管路之间通过阀门连接，且阀门前端装有压力表，当压力表压力大于高温高压高湿管路中的压力时，打开阀门，气溶胶即可配入。

压缩空气供给部分中，空气压缩机与储气罐下部入口通过管路连接，储气罐上部出口通过管路与初过滤器入口连接，并在管路上设有流量泄放口，初过滤器出口通过管路与冷干机入口连接，冷干机出口通过管路与精过滤器入口连接，精过滤器出口提供满足产生和配送气溶胶所需的压缩气体；压缩空气供给部分为两套单独控制的气力系统，精过滤器出口通过管路分别与分散气体进口和输送气体进口连接，提供压缩空气，通过调节气流量，既能调整分散喷嘴和输送喷嘴的工作状态，又能实现气溶胶的等速配入。

空气压缩机用于提供粉末分散流化和输送所需的驱动气体。

储气罐用于平稳驱动气体的压力和流量。

初过滤器用于去除部分的液态水、润滑油以及直径大于1μm的颗粒物，防止其降低冷干机的工作效率。

精过滤器用于去除压缩空气中小于等于1μm的颗粒物和油液。

冷干机用于除去驱动气体中的水分，通过降温处理，使压缩空气中的部分水份会凝结成液态水，通过自动排水阀排除。

压缩空气供给部分中的空气压缩机将空气打入储气罐内，通过调节储气罐出口处的流量泄放口，将分散气流和输送气流的压力和流量调至稳定，实现了气溶胶连续平稳的配送，经过初过滤器、冷干机和精过滤器，空气中的油污、水分和液体凝聚物被除去，从而避免了空气造成的细微粉末结块。

有益效果

1.本发明提供了一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶的系统，所述系统中，压缩空气供给部分为两套单独控制的气力系统，分别与分散气体进口和输送气体进口连接，提供压缩空气，通过调节气流量，既能调整分散喷嘴和输送喷嘴的工作状态，又能实现气溶胶的等速配入；采用初过滤器、冷干机和精过滤器能够提供气溶胶发生必备的干燥洁净压缩空气。

2.本发明提供了一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶的系统，所述系统中采用流化室的结构形式，在底部设置分散喷嘴，分散气体经分散喷嘴端面孔口的加速形成高速射流，固体粉末物料在气体射流的交汇区发生剧烈对冲撞击与摩擦而被分散，又在压差作用下随气流上升而在流化室内呈沸腾流化态，对固体粉末有较好的分散作用，分散喷嘴侧面孔口喷出的高速气流能防止固体粉末在底部沉积。

3.本发明提供了一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，所述系统中在设置输送喷嘴，输送喷嘴外连接有套管，当输送气体经输送喷嘴加速形成高速射流，由文丘里效应，在输送喷嘴出口处的压力较低，在压差作用下流化室内的粉末由套管的开孔被引入至套管内，进入套管后在输送喷嘴出口高速气流的剪切摩擦作用下，固体粉末被二次分散，通过调整分散喷嘴和输送喷嘴的前端压力，能够满足高压系统的气溶胶输送。

4.本发明提供了一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，所述系统中采用调速器与送料器的加料方式，实现了在电机连续运转的条件下，带动送料器进行连续均匀的送粉，并且通过调整送料器每转的下料量以及调节送料器转速可以满足大送粉量的连续输送。

5.本发明提供了一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，所述系统中结构简单、使用方便，各接口均采用快接形式，拆装更换方便。

附图说明

图1为实施例中一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统的整体结构示意图。

图2为实施例中加料部分、分散部分和输送部分的结构示意图。

图3为实施例中加料部分和分散部分的结构示意图。

图4为实施例中输送部分的结构示意图。

其中，1—加料部分，11—料斗，12—送料器，13—调速器，14—进料管；2—分散部分，21—分散气体进口，22—分散喷嘴，23—流化室；3—输送部分，31—输送气体进口，32—输送喷嘴，33—套管，34—气溶胶出口；4—压缩空气供给部分，41—空气压缩机，42—储气罐，43—初过滤器，44—冷干机，45—精过滤器。

具体实施方式

下面将结合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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，如图1所示，所述系统包括加料部分1、分散部分2、输送部分3和压缩空气供给部分4。加料部分1包括加料器和调速器13；分散部分2包括分散气体进口21、分散喷嘴22和流化室23；输送部分3包括有输送气体进口31、输送喷嘴32、套管33和气溶胶出口34；压缩空气供给部分4包括空气压缩机41、储气罐42、初过滤器43、冷干机44和精过滤器45。

如图2和3所示，加料部分1中，加料器与调速器13之间通过电源线连接。

加料器用于向气溶胶发生部分投放固体粉末物料，根据所需的气溶胶浓度，由调速器13调节下料速度。

调速器13用于根据所需的气溶胶浓度调节加料器的加料速度。

加料器包括料斗11、送料器12和进料管14。

料斗11用于盛放粉末物料，料斗11正下方连接送料器12。

送料器12主要由送料转子和电机组成，送料转子与电机同轴连接，用于将所述料斗11里的粉末物料送至所述进料管14。

加料器由调速器13通过改变频率调节电机转速，进而调节送料器12的下料速度。

送料器12的送料转子圆周上开槽，料斗11内的粉末物料靠自重流进槽内，随着送料转子转动，槽内的固体粉末由于重力作用进入进料管14；通过调节送料转子上槽的大小和转速，可以控制加料速度进而控制发粉量。

本实施例中，加料部分1中料斗11以卡箍的形式与送料器12入口连接，料斗11中的粉末物料落在送料器12的送料转子上，送料转子转一圈能够从料斗11带走13g粉末送至进料管14，送料器12出口与进料管14入口以卡箍形式连接，送料转子与电机同轴连接，调速器13在10Hz～50Hz的频率范围内调节电机转速，使送料转子能够满足在1kg/h～5kg/h的范围内将粉料送至进料管14，从而可以满足系统在不同气量条件下的不同气溶胶浓度需要。

进料管14与分散部分2的流化室23连通并将物料导入流化室23内，进料管14焊接于流化室23侧壁上1/2的高度位置。

如图2和3所示，分散部分2中，分散气体进口21和分散喷嘴22为一体的管状喷嘴结构，其中一端口径较大的管部为分散气体进口21，另一端口径较小的嘴部为分散喷嘴22。所述管状喷嘴结构与流化室23螺纹连接，分散气体进口21在流化室23外部，散喷嘴22在流化室23内部。

分散气体进口21用于导入分散固体粉末的压缩气体；分散气体进口21位于流化室23的1/8高度处。

分散喷嘴22设有一个朝流化室23的径向出口，起到分散作用；还设有一个朝流化室23底部的出口，起到防止固体粉末沉积作用。设有3个分散喷嘴22，沿流化室23的圆周方向均匀分布，且位于同一平面上；分散喷嘴22用于将导入的压缩气体进行加速将固体粉末分散。

流化室23用于使分散的固体粉末悬浮沸腾而呈流化态。流化室23为圆柱形筒体；进料管14与流化室23筒体轴线夹角为35度，保证粉末物料可以沿所述进料管14顺利滑落进入所述流化室23。

压缩空气从分散气体进口21进入流化室23，经分散喷嘴22加速在各喷嘴的交汇点处将落下来的固体粉末分散，进而在流化室23呈悬浮沸腾的流化状态。

如图2和4所示，输送部分3中，输送气体进口31和输送喷嘴32为一体的管状喷嘴结构，其中一端口径较大的管部为输送气体进口31，另一端口径较小的嘴部为输送喷嘴32。套管33贯穿流化室23，与流化室23之间采用螺纹形式连接，套管33两端伸出流化室23外，一端为气溶胶出口34，另一端套装有管状喷嘴结构，所述管状喷嘴结构与套管33同轴设置且采用螺纹连接，输送气体进口31伸出套管33一端，位于流化室23外，输送喷嘴32伸入套管33内，位于流化室23内，套管33管壁开有方形孔且对应于输送喷嘴32出口处。

输送气体进口31用于导入输送固体粉末用的压缩气体。

输送喷嘴32用于将导入的压缩气体加速，高于系统压力的气体经输送喷嘴32加速成80m/s～120m/s的高速射流，一方面通过文丘里效应将流化室23内的固体粉末由套管33开孔引入至套管33内并送至气溶胶出口34，另一方面对引入的固体粉末进行二次分散。

套管33位于流化室23的4/5高度处。

输送喷嘴32的头部位于套管33管壁方形孔长度方向的2/3处。

压缩空气从的输送气体进口31进入，经输送喷嘴32加速采用文丘里效应将流化室23内的分散粉末引入套管33，经气溶胶出口34配送至管路中。

气溶胶出口34与气溶胶出口输送管以卡箍形式连接，气溶胶出口输送管与高温高压高湿管路之间通过阀门连接，且阀门前端装有压力表，当压力表压力大于高温高压高湿管路中的压力时，打开阀门，气溶胶即可配入。

如图1所示，压缩空气供给部分4中，空气压缩机41与储气罐42下部入口通过管路连接，储气罐42上部出口通过管路与初过滤器43入口连接，并在管路上设有流量泄放口，初过滤器43出口通过管路与冷干机44入口连接，冷干机44出口通过管路与精过滤器45入口连接，精过滤器45出口提供满足产生和配送气溶胶所需的压缩气体。压缩空气供给部分4为两套单独控制的双路气力系统，分别与分散气体进口21和输送气体进口31连接，提供压缩空气，通过调节气流量，既能调整分散喷嘴22和输送喷嘴32的工作状态，又能实现气溶胶的等速配入。

空气压缩机41用于提供粉末分散流化和输送所需的驱动气体。

储气罐42用于平稳驱动气体的压力和流量。

初过滤器43用于去除部分的液态水、润滑油以及直径大于1μm的颗粒物，防止其降低冷干机44的工作效率。

精过滤器45用于去除压缩空气中小于等于1μm的颗粒物和油液。

冷干机44用于除去驱动气体中的水分，通过降温处理，使压缩空气中的部分水份会凝结成液态水，通过自动排水阀排除。

压缩空气供给部分4中的空气压缩机41将空气打入储气罐42内，通过调节储气罐42出口处的流量泄放口，将分散气流和输送气流的压力和流量调至稳定，实现了气溶胶连续平稳的配送，经过初过滤器43、冷干机44和精过滤器45，空气中的油污、水分和液体凝聚物被除去，从而避免了空气造成的细微粉末结块。

本实施例中，气溶胶发生部分对应的气力系统输出压力，比过滤排放系统的最大运行压力高出0.3MPa，其过滤干燥后的气体，先经过一个分气罐，分气罐前端设置有阀门，分气罐上的三个气动接头与三个分散喷嘴22相连通，气体进入分散喷嘴22前，需满足在任意运行压力条件下，送至分散喷嘴22的气体流量均能达到35m³/h，在此流量条件下，加料器以40HZ的频率所达到的转速，向流化室23送入的粉末物料所产生的气溶胶，可以满足过滤排放系统在最大气量条件下的最高气溶胶浓度；加料器以15HZ的频率所达到的转速，向流化室23送入的粉末物料所产生的气溶胶，可以满足过滤排放系统在最小气量条件下的最低气溶胶浓度；

本实施例中，输送部分3对应的气力系统，比过滤排放系统的最大运行压力高出0.3MPa，其过滤干燥后的气体，经过阀门后，直接由输送部分3的输送气体进口31进入输送喷嘴32，气体进入输送喷嘴32前，需满足在任意运行压力条件下，送至输送喷嘴32的气体流量均能达到20m³/h，在此流量条件下，输送喷嘴32对气体进行加速后，在喷嘴出口处将流化态的粉料引入到输送管中，对物料进行二次分散，并且可以满足向高压过滤排放系统的气溶胶配送。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，如加料部分1的送料器12亦可选用螺杆加料形式，分散喷嘴22的数量和布置方式亦可视情况做相应改变，输送部分3的套管33上开孔亦可开成环形孔。任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围内应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：所述系统包括加料部分(1)、分散部分(2)、输送部分(3)和压缩空气供给部分(4)；加料部分(1)包括加料器和调速器(13)；分散部分(2)包括分散气体进口(21)、分散喷嘴(22)和流化室(23)；输送部分(3)包括有输送气体进口(31)、输送喷嘴(32)、套管(33)和气溶胶出口(34)；压缩空气供给部分(4)包括空气压缩机(41)、储气罐(42)、初过滤器(43)、冷干机(44)和精过滤器(45)；

加料器与调速器(13)之间通过电源线连接；进料管(14)与流化室(23)连；

分散气体进口(21)和分散喷嘴(22)为一体的管状喷嘴结构，其中一端口径较大的管部为分散气体进口(21)，另一端口径较小的嘴部为分散喷嘴(22)；所述管状喷嘴结构与流化室(23)螺纹连接，分散气体进口(21)在流化室(23)外部，分散喷嘴(22)在流化室(23)内部；分散喷嘴(22)设有一个朝流化室(23)的径向出口；

输送气体进口(31)和输送喷嘴(32)为一体的管状喷嘴结构，其中一端口径较大的管部为输送气体进口(31)，另一端口径较小的嘴部为输送喷嘴(32)；套管(33)贯穿流化室(23)，两端伸出流化室(23)外，一端为气溶胶出口(34)，另一端套装有管状喷嘴结构，所述管状喷嘴结构与套管(33)同轴设置且采用螺纹连接，输送气体进口(31)伸出套管(33)一端，位于流化室(23)外，输送喷嘴(32)伸入套管(33)内，位于流化室(23)内，套管(33)管壁开孔且对应于输送喷嘴(32)出口处；气溶胶出口(34)与气溶胶出口输送管连接，气溶胶出口输送管与高温高压高湿管路之间通过阀门连接，阀门前端装有压力表；

空气压缩机(41)与储气罐(42)下部入口通过管路连接，储气罐(42)上部出口通过管路与初过滤器(43)入口连接，并在管路上设有流量泄放口，初过滤器(43)出口通过管路与冷干机入口连接，冷干机出口通过管路与精过滤器(45)入口连接；压缩空气供给部分(4)为两套单独控制的双路气力系统，精过滤器(45)出口通过管路分别与分散气体进口(21)和输送气体进口(31)连接；

初过滤器(43)用于去除部分的液态水、润滑油以及直径大于1μm的颗粒物；

精过滤器(45)用于去除压缩空气中小于等于1μm的颗粒物和油液。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：加料器包括料斗(11)、送料器(12)和进料管(14)；料斗(11)正下方连接送料器(12)；送料器(12)主要由送料转子和电机组成，送料转子与电机同轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：送料器(12)的送料转子圆周上开槽。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：分散气体进口(21)位于流化室(23)的3/28～5/28高度处。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：分散喷嘴(22)还设有一个朝流化室(23)底部的出口。

6.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：设有若干个分散喷嘴(22)，沿流化室(23)的圆周方向均匀分布，且位于同一平面上。

7.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：流化室(23)为圆柱形筒体；进料管(14)与流化室(23)筒体轴线夹角为30度～50度。

8.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：套管(33)位于流化室(23)的16/25～24/25高度处。

9.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：输送喷嘴(32)的头部位于套管(33)开孔长度方向的1/3～2/3处。

10.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压高湿环境的气溶胶发生系统，其特征在于：加料器包括料斗(11)、送料器(12)和进料管(14)；料斗(11)正下方连接送料器(12)；送料器(12)主要由送料转子和电机组成，送料转子与电机同轴连接；送料器(12)的送料转子圆周上开槽；

分散气体进口(21)位于流化室(23)的3/28～5/28高度处；

分散喷嘴(22)还设有一个朝流化室(23)底部的出口；设有3个～5个分散喷嘴(22)，沿流化室(23)的圆周方向均匀分布，且位于同一平面上；

流化室(23)为圆柱形筒体；进料管(14)与流化室(23)筒体轴线夹角为30度～50度；

套管(33)位于流化室(23)的16/25～24/25高度处；

输送喷嘴(32)的头部位于套管(33)开孔长度方向的1/3～2/3处。

Images