[发明专利]高倍稀释的PM2.5气溶胶发生系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及气溶胶颗粒发生系统，具体涉及一种高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生系统及其方法。

背景技术

气溶胶颗粒发生系统不仅可以用于颗粒物物化特性研究、颗粒物荷电机理研究、颗粒物凝并脱除机理研究，而且在模拟大气环境和模拟电厂烟气环境的研究中具有重要作用，尤其在流场模拟及光学检测中具有很大的应用前景。目前气溶胶颗粒发生系统主要分为两种技术类型，一种利用燃烧直接生成颗粒，一种利用采集的粉尘颗粒作为颗粒来源进行颗粒扬尘。

利用燃烧直接生成颗粒的技术中，主要是利用甲烷或者丙烷等气体与氧气燃烧生成碳黑颗粒，这种气溶胶具有颗粒粒径小（基本处于纳米级）和较高的稳定性，但是其碳黑颗粒与电厂实际烟道中的粉尘颗粒特性相差较大，不利于开展颗粒的荷电凝并、声波团聚、水汽相变凝结和化学团聚等的实验研究。

利用采集的粉尘颗粒作为颗粒来源的技术中，主要有螺旋给料系统、振动给料系统、负压抽吸喷射系统、流化床给料系统和水汽蒸发携带技术等。其中，螺旋给料系统和振动给料系统是分别通过螺杆旋转推动和振动螺旋给料使得颗粒进入管道内形成气溶胶，负压抽吸喷射系统是通过形成负压状态直接抽吸颗粒进入管道内形成气溶胶，三者均能在一定程度上形成稳定的气溶胶，其不利的方面是对颗粒粒径缺乏选择性，不能形成特定颗粒粒径和特定浓度需求（高倍稀释）的气溶胶。流化床给料系统是通过在床层底部鼓入一定流量的气体，通过气力作用与颗粒自身的重力作用使得颗粒不停的上下翻滚流动，最终质量较小的颗粒逃逸形成气溶胶，该技术理论上对颗粒具有选择性，但在实际的操作中并不能很好地控制输入的气体流量，并且容易产生大颗粒的逃逸。水汽蒸发携带技术是通过将颗粒浸润于液相中，通过加热液相使得液相在蒸发的过程中携带部分颗粒，再在后期对液相进行烘干得到干燥的颗粒状态，该技术可以获得粒径较小的颗粒，然而在颗粒浸润的过程以及后期烘干液相的过程中容易破坏颗粒原本的物化特性。

因此，开发一种新型的基于实际电厂飞灰，具有颗粒粒径可选择性，气溶胶浓度稳定可控且可高倍稀释的颗粒发生系统非常必要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生系统及其方法。该气溶胶发生系统可以利用采集到的矿物质颗粒物或者碳质颗粒物作为颗粒来源，通过颗粒扬尘、多级循环回路稀释和精确粒径切割，提供高倍稀释的PM_2.5气溶胶，通过提高经过PM_2.5分离器内的流量，可以提供颗粒粒径更小的气溶胶。该系统气溶胶颗粒浓度低，扬尘充分，避免管路堵塞，适用于针对细颗粒物的研究，高倍稀释后的气溶胶还适用于对颗粒开展光学检测。

高倍稀释的PM_2.5气溶胶发生系统包括振筛进料机、气溶胶扬尘器及一级稀释器、气溶胶缓冲罐及二级稀释器、PM_2.5分离器、引风机、气溶胶缓冲罐、返料气流控制阀、返料气流流量计、二级稀释器压缩空气补气气流流量计、二级稀释器压缩空气补气控制阀、一级稀释器射流气压控制阀、一级稀释器射流气压压力表、空压机给气气流控制阀、空气压缩机；其中振筛进料机、气溶胶扬尘器及一级稀释器、气溶胶缓冲罐及二级稀释器、PM_2.5分离器、引风机、气溶胶缓冲罐顺次相连，气溶胶缓冲罐返料出口、返料气流控制阀、返料气流流量计、气溶胶缓冲罐及二级稀释器进料口顺次相连，气溶胶扬尘器及一级稀释器排气口、振筛进料机最底层振筛级进气口顺次相连，空气压缩机给出的气流通过空压机给气气流控制阀分成两路，一路依次通过二级稀释器压缩空气补气控制阀、二级稀释器压缩空气补气气流流量计与气溶胶缓冲罐及二级稀释器的进气口相连，另一路依次通过一级稀释器射流气压控制阀、一级稀释器射流气压压力表与气溶胶扬尘器及一级稀释器的进气口相连，所述PM_2.5分离器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。

所述振筛进料机采用全自动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。

所述的气溶胶扬尘器及一级稀释器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。