[发明专利]高倍稀释的PM2.5气溶胶发生系统及其方法

权利要求书

1.一种高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生系统，其特征在于包括振筛进料机（1）、气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）、气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）、PM_2.5分离器（4）、引风机（5）、气溶胶缓冲罐（6）、返料气流控制阀（7）、返料气流流量计（8）、二级稀释器压缩空气补气气流流量计（9）、二级稀释器压缩空气补气控制阀（10）、一级稀释器射流气压控制阀（11）、一级稀释器射流气压压力表（12）、空压机给气气流控制阀（13）、空气压缩机（14）；其中振筛进料机（1）、气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）、气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）、PM_2.5分离器（4）、引风机（5）、气溶胶缓冲罐（6）顺次相连，气溶胶缓冲罐（6）返料出口、返料气流控制阀（7）、返料气流流量计（8）、气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）进料口顺次相连，气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）排气口、振筛进料机（1）最底层振筛级进气口顺次相连，空气压缩机（14）给出的气流通过空压机给气气流控制阀（13）分成两路，一路依次通过二级稀释器压缩空气补气控制阀（10）、二级稀释器压缩空气补气气流流量计（9）与气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）的进气口相连，另一路依次通过一级稀释器射流气压控制阀（11）、一级稀释器射流气压压力表（12）与气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的进气口相连，所述PM_2.5分离器（4）采用进料口切向布置且底部带灰斗的圆锥形旋风分离器装置。

2.根据权利要求1所述的一种高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生系统，其特征在于，所述振筛进料机（1）采用全自动360度多层振筛级出料装置，每一层振筛级采用圆盘形筛网，最底层筛网采用400目工业用筛，每一层振筛级均开有切向型布置的出料口，最底层振筛级分别开有切向型布置的进气口和出料口。

3.根据权利要求1所述的一种高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生系统，其特征在于，所述的气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的进料口管道顶端为圆锥体，圆锥体顶端位于气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的内部腔体入口中心，圆锥体与气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的进气口管道垂直交叉，进气气流通道构成“渐缩扩喷嘴”形式。

4.根据权利要求1和3所述的一种高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生系统，其特征在于，所述的气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的出料口管道伸入装置内部，其管道顶端为圆锥体，圆锥体顶端位于气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）内部腔体出口中心，气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的排气口位置正对出料口管道中部。

5.根据权利要求1所述的一种高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生系统，其特征在于，所述的气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）的进料口分成两部分，一部分连接气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的出料口，另一部分连接气溶胶缓冲罐（6）的返料气流，气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）、PM_2.5分离器（4）、引风机（5）、气溶胶缓冲罐（6）返料口、返料气流控制阀（7）、返料气流流量计（8）依次相连构成稀释循环回路。

6.一种使用如权利要求1所述系统的高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生方法，其特征在于，颗粒物原料进入振筛进料机（1）之后通过多层振筛级的振筛作用，在最底层振筛级内获取颗粒粒径小于37.4微米的颗粒物，在最底层振筛级进气气流作用下形成气溶胶；压缩空气进入气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的进气口管道后经过其圆锥体顶端进入气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）内部腔体，进气气流通过“文丘里效应”使圆锥体顶端压力低于气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的进料口压力，通过“压力差作用”促使气溶胶进入气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的进料口；在气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）进气口气流压力的作用下，气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）进料口进入的气溶胶和进气口进入的压缩空气在其内部腔体充分混合之后一部分通过出料口进入气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）的进料口，另一部分通过排气口进入振筛进料机（1）最底层振筛级进气口，一方面构成稀释循环回路，另一方面形成振筛进料机（1）最底层振筛级的微正压扬尘状态，防止振筛进料机（1）最底层振筛级堵塞；气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）进料口的流量和出料口流量以及一级稀释倍率由气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）进料口气压和进气口气压所控制，设定气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）进料口气压为1000～1040mbar，进气口气压为1.9～2.1bar，则气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）进料口流量为5.4～6.2L/min，出料口气溶胶流量为5.4～6.2L/min，排气口流量为37.6～43.8 L/min，一级稀释倍率约为8倍；气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）的进料口分成两部分，一部分连接气溶胶扬尘器及一级稀释器（2）的出料口，另一部分连接气溶胶缓冲罐（6）的返料气流，其进气口通入压缩空气作为补气气流；其中气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）出料口流量设定为85～90 L/min，则气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）的二级稀释倍率由气溶胶缓冲罐（6）返料气流的流量控制，气溶胶缓冲罐（6）返料气流的流量范围设定为0～84.6 L/min，则气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）进气口压缩空气流量范围为84.6～0 L/min，其二级稀释倍率范围为16.7～1倍；气溶胶颗粒经过一级稀释和二级稀释之后的总稀释倍率范围为133.3～8倍；稀释后的气溶胶通过气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）的出料口进入PM_2.5分离器（4）进料口，通过PM_2.5分离器（4）进料口切向布置的导流作用产生强烈的旋转，旋转气流沿着PM_2.5分离器（4）的圆锥形腔体内壁呈螺旋向下运动，体积质量大的颗粒物在离心力作用下脱离旋转气流到达圆锥形腔体内壁面并且在重力作用下沿着壁面到达PM_2.5分离器（4）底部的灰斗，旋转气流在圆锥形腔体内向中心收缩并向上形成二次涡流最终进入PM_2.5分离器（4）的出料口；设定PM_2.5分离器（4）出料口流量为85～90 L/min，气溶胶颗粒物在PM_2.5分离器（4）内根据颗粒物粒径大小被切割分离，其中粒径大于2.5微米的颗粒物经过分离进入PM_2.5分离器（4）底部的灰斗，粒径小于2.5微米的颗粒物从PM_2.5分离器（4）的出料口通过引风机（5）进入气溶胶缓冲罐（6）的进料口，在气溶胶缓冲罐（6）出口处气流被分成两部分，一部分用于颗粒试验研究，一部分通过气溶胶缓冲罐（6）返料口进入气溶胶缓冲罐及二级稀释器（3）进料口，用于构成二级稀释循环回路。