本发明涉及一种风能高效自除尘脱水消雾设备,属于环保设备技术领域,包括净化组件和扇叶;所述净化组件包括过烟筒,滤筒及同轴设置于过烟筒内部的扰流芯,所述滤筒同轴设置于过烟筒内部,所述滤筒和过烟筒内壁形成腔室;用于驱动转轴转动的扇叶设置于所述过烟筒的进口端。本发明利用工业废气的风力吹动扇叶转动,扇叶在不接电的情况下转动,可节约80%的电费,扰流芯上的扰流叶对废气进行离心处理,颠覆了工业湿烟气烟尘超超低排放(<5mg/Nm)治理依赖湿式电除尘设备的现状,且除尘效率大于90%,脱水率大于98%,除雾率大于50%,表现性能均优于现有设备,造价比湿式电除尘低70%,无需人员值守,填充了国内外本领域技术的空白。

脉冲喷吹除尘器作为主流的工业除尘净化设备,已被广泛应用于冶金,电厂,隧道,矿山,烟草,制药等领域。在除尘器运行中,为了维持过滤阶段高效稳定阻留粉尘以保证除尘器的运行效率,清灰阶段往往采用脉冲喷吹方式清除滤料上积聚的粉尘颗粒。脉冲喷吹参数的不同会引起脉冲气流流场发生变化,进而影响过滤元件的壁面压力分布状态以及最终的清灰效果。现有脉冲喷吹清灰研究大多通过实验或模拟的方法对过滤元件壁面压力分布进行分析并采用壁面压力峰值,压力峰值平均值,压力分布均匀性,清灰量,残余压降等单一指标来评判清灰效果。本文针对不同脉冲喷吹条件下壁面压力分布形成规律以及采用单一指标评判出现非同向时抉择标准不统一的问题进行研究,首先构建了管式喷嘴脉冲喷吹流场及壁面压力计算方法并进行了实验验证;其次进行了不同喷嘴型式下脉冲清灰时滤筒壁面压力分布的实验对比,提出了清灰效果综合评判方法;最后进行了过滤-清灰连续运行工业应用测试,验证了综合评判方法的可靠性。主要研究内容和结果如下:(1)以圆断面射流理论为基础,模拟研究了脉冲喷吹流场的动态特性。建立三种不同尺寸的管式喷嘴脉冲清灰物理模型,模拟不同喷吹压力下脉冲喷吹流场动态变化规律,发现不同尺寸的管式喷嘴脉冲喷吹流场具有相似性,喷嘴处的气流速度与喷吹压力成正比。当气流充分扩散膨胀后存在一个压力较为稳定的阶段,该阶段为清灰主要作用阶段,并根据其流动规律划分为激波震荡衰减段,前端受限射流段,顶部受限射流段,中部受限射流段,底部受限射流段五个阶段,其中前两段位于喷吹距离内,分别占喷吹距离的57。2%和42。8%,后三段位于过滤元件内部,分别占过滤元件长度的33。2%,42。9%和23。9%。(2)结合过滤元件渗透特性,提出了管式喷嘴脉冲喷吹时壁面压力计算方法。在脉冲流场分段的基础上,结合圆断面射流公式并考虑过滤元件的影响,拟合了过滤元件内中心轴线速度,横截面平均速度等无量纲公式。将过滤元件壁面单位渗透量和达西定律相结合,拟合了过滤元件各点壁面压力理论计算公式,理论计算值与数值模拟结果的最大误差不大于9%,搭建实验台进行实验验证,公式计算值与实验结果最大误差不大于20%。(3)搭建壁面压力动态测定平台,实验测试并对比分析了不同工况下采用管式喷嘴和加装上部开口散射器喷嘴时滤筒的壁面压力分布规律。结果发现:相比管式喷嘴,加装上部开口散射器喷嘴后,滤筒上测点壁面压力增大,下测点压力下降,均匀性明显提高;相比两种喷嘴型式的最优工况,在0。3 MPa～0。6 MPa的喷吹压力中,上测点壁面压力的提高范围为1。15倍～1。70倍,下测点壁面压力的下降范围为43。42%～46。43%,均匀系数的范围从0。73～0。94降低到0。15～0。45,这更有利于改善上部清灰失效和下部过度清灰的现象。同时发现使用管式喷嘴时存在最佳的喷吹距离,且并非所有工况都适合加装上部开口散射器。(4)针对单一评判方法在出现指标非同向时无法准确反映清灰效果的问题,建立了以综合压力为指标的清灰效果综合评判方法。结合熵值法理论,基于壁面压力的最小值对清灰影响最重要的原则确定各点壁面压力权重并以综合压力作为清灰综合评判指标,同时对管式喷嘴和加装上部开口散射器时的滤筒壁面压力分布结果进行评判分析。结果发现:当喷吹距离小于150 mm时,可通过在管式喷嘴下方加装上部开口散射器来提高综合压力;当喷吹距离大于150 mm时,上部开口散射器安装高度应大于90mm,否则加装上部开口散射器后反而会降低综合压力;将该评判指标应用于环形缝隙喷嘴,滤筒内加装椎体结构的研究中,结果发现其评判结果与文献研究结果一致。(5)搭建可视化附粉清灰工业应用平台,验证综合压力作为清灰效果评判指标的可靠性。采用高速相机,压差计等监测过滤-清灰连续运行特性并进行清灰动态特性分析。结果发现:实验条件下,清灰量与残余压降成指数关系;采用管式喷嘴清灰时,滤筒下部由于壁面压力过大导致粉尘在脱落过程中伴有严重的飞溅扩散现象;采用加装上部开口散射器喷嘴清灰时,粉尘沿滤筒长度方向整体剥离,且呈絮状下滑,无粉尘飞溅现象;当喷吹距离为200 mm,上部开口散射器安装高度为120 mm时过滤-清灰连续运行8次的清灰总量达到11010 g,为所有实验工况测试结果中清灰量的最大值,这与综合压力评判结果一致;脉冲喷吹时存在最佳的喷吹距离和散射器安装高度。