声波团聚控制燃煤电厂细颗粒物排放探讨

邹怡然　南京常荣声学股份有限公司

摘要：我国的经济和工业建设正处于快速增长的时期，然而在此过程中却对大气造成了诸如PM2.5等颗粒物的污染，使得人们的生活环境受到了破坏，而其中最主要的来源便是燃烧煤炭等化石燃料。要有效地控制并且脱除这些颗粒物，就急需环境治理领域的专家学者研究有效的解决方案。而在细颗粒物的预处理技术中运用声波团聚原理，就能有效地提升处理细颗粒物的效率，因此受到了环境治理领域的重视。

关键词：声波团聚；环境治理；大气污染；细颗粒物

一、实验设备

本文为研究声波团聚技术对细颗粒物的影响，将实验条件设置在低频情况下，并根据实验需搭建平台，如图1所示是本文的实验平台的简图。图1　声波团聚实验台简图

１．给粉系统。

将含尘烟气输送到团聚室中是该系统主要作用，并由两部分构成：流量计和风机。让烟气管道中充满由风机输送的空气，并采用文丘里混合器和振动型的微量给料机，将空气与里面的燃煤飞灰进行混合成，制成气溶胶，随后引入声波团聚室。２．声源系统。

本文主要采用低频声源，要满足实验所需的声源条件，第一是要利用信号发生器产生正弦波形，第二是调节功率放大器，第三是向团聚室传送声波，主要通过号角以及压缩式驱动器实现[1]。３．团聚室。

颗粒气溶胶会在团聚室内发生团聚，该实验的团聚室设计为圆柱体状。为了避免反射声波带来的污染，所以应当在将 的吸音海绵装在声波团聚室的底部。气溶胶颗粒在该实验中应当先输聚室顶端，在进行看团聚后再从尾端输出，随后进入测量系统，并在测量系统中得到实验数据。二、实验方法

本文的实验主要是研究声波团聚技术对于气溶胶颗粒的作用，并设置在运用了低频声源系统的低频条件下。某发电厂除尘后的颗粒是本文用到的飞灰的来源，由于飞灰会受燃煤粉差异的影响，分布也也会有所不同，所以本文采用的燃煤飞灰也在分布上有所差异。而在两种方案中，一种中呈现的结果是燃煤飞灰颗粒上浓度值上较低，且单峰态分布，而在第二中方法则呈燃煤飞灰颗粒则浓度较高，且呈现出双峰态。所用到的燃煤飞灰主要有多种类型，因此也能研究不同燃煤飞灰的声波团聚效果。除此之外单一因素分析方法是其中主要的分析方法，而本文实验则主要研究了以下影响因素：第一是声波频率对团聚效果的影响，第二是声压级对团聚效果的影响，第三是气溶胶初始浓度对团聚效果的影响，第四是停留时间对团聚效果的城市周刊CHENGSHIZHOUKAN 2019/35

影响，本实验能够为声波团聚控制燃煤细颗粒物提供在实际应用方面的参考[2]。要让声波频率产生改变，在进行实验时就可以调节信号发生器的频率，而实验表明则多种燃煤飞灰在不同的声波中均有一定的团聚现象。在进行团聚的过程中，我们可以发现频率的影响不存在特定规律。而且最佳团聚频率，也会在相当程度上受到工况条件，因此也难以得出准确值，所以要选取最佳参数，是不能使用单一频率值的。利用1400Hz 和 2000Hz两个频率，并收集某燃煤电厂的燃煤飞灰进行实验，本的实验中则发现声波团聚效果在这两个频率下则能有相对而言最好的过。与此同时根据实验得出的数据可以得知，由于在一个频谱范围内能够达成最佳的声波团聚效果，这让进行团聚处理的声源选择过程能在实际工业应用更为简便化。在研究声压级对团聚效果有何影响时，应当让其它条件维持不变，并改变声场声压，具体而言就需要改变功率放大器的设置，从而调整声源输出功率。在实验过程中升高声压级，就会导致燃煤飞灰的颗粒数目浓度下降，并且这两者基本上呈现出线性关系，且声压级越大，也会让声波团聚效果的越好，但值得注意的是要控制声波团聚的能耗，并且能耗也会随着声压级增大，所以声压级应当低于150dB，这样才具有实际应用的价值[3]。维持其他条件不变，控制振动给料机的速率，让给料量改变，这样就能让气溶胶初始浓度得到调整，经研究发现，气溶胶初始浓度一旦增长，就会减少颗粒间距，这也让颗粒更容易碰撞团聚，因此就会加强声波团聚的效果，但初始浓度一旦过高，那么由于衰减作用对于声波的影响更为严重，所以反而会阻碍团聚效率。颗粒在团聚室内发生团聚作用的时间即是停留时间，要进行控制就需要改变气溶胶的流速，通常来说要让团聚效果更好，就应当加长停留时间越长，然而实际上要是超过了 5s ，团聚效果反而会降低，并且会危害到设备的状况。三、结语

高速发展的经济也带动了我国的电力需求，并且极大地推动了电力建设，这一现实情况使得燃煤电厂难以降低对煤炭的需求。这导致我国在短期内会难以控制燃煤电厂细颗粒物造成的污染。而作为一种较为先进的预处理技术，研究者就应当加强对声波团聚技术的重视。本文实验研究了声波团聚技术，采用各类来源于电厂的燃煤飞 灰，并通过专门的低频声波团聚实验台，并研究了多方面因素对团聚效果的影响，因此能够对燃煤电厂如何有效控制细颗粒物方面的工业应用，提供一种具备实用性的方案。参考文献：[1]杨振楠,郭庆杰,李金惠,等.气氛与湿度对燃煤飞灰颗粒声波团聚的影响[J].化工学报,2011,62(4):1055-1061.[2]杨坤.声波团聚控制燃煤电厂细颗粒物排放研究[D].2015.[3]沈国清,黄晓宇,何春龙,等.不同粒径分布颗粒声波团聚联合喷雾实验研究[J].燃烧科学与技术,2018,24(06):513-517.