一种微波增强电凝并的方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，具体而言，涉及一种微波增强电凝并的方法及其控制系统。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，环境污染问题日益显著。冬季燃煤、汽车尾气以及化工厂排放的废气中均包含很多细小的颗粒物，特别是会引起雾霾问题。大气中细颗粒物的浓度过高，还会引起大气可见度下降，间接造成人们出行困难，更严重者还会引发环境问题。因此，细颗粒物的脱除将成为缓解环境问题的重中之重。

现有技术中，对于废气中的颗粒物的处理方法主要包括静电除尘，它利用反应器直流电源所产生的电场对大气分子进行电离，然后产生电晕放电。到达反应区的细颗粒物和带电粒子发生碰撞而荷以电荷，荷电后的细颗粒物能够在外加电场力的作用下向两极板运动，随之完成把细颗粒物从烟气中分离的目的。

然而，现有除尘技术中才用的除尘设备对粒径较大的细颗粒物脱除效果显著，但是对于粒径较小的细颗粒物的捕集和脱除效率不太有效。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中飞灰的处理存在的不足，提供一种微波增强电凝并方法及其控制系统，以解决现有技术中飞灰的处理均存在处理不彻底，没有把飞灰中重金属提取出来作为资源导致资源浪费以及综合效益低的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种微波增强电凝并方法，所述方法应用于微波增强电凝并装置，所述方法包括：

获取出气口处颗粒物的参数；所述颗粒物的参数包括所述颗粒物的粒径；

判断所述粒径与预设粒径的关系，得到判断结果；

若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，基于目标策略对所述颗粒物进行处理。

可选的，所述方法还包括：

若所述判断结果为所述粒径大于或等于所述预设粒径时，将所述颗粒物从所述出气口排出。

可选的，所述目标策略包括第一控制策略、第二控制策略和第三控制策略，所述若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，基于目标策略对所述颗粒物进行处理，包括：

若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，基于所述第一控制策略、所述第二控制策略或第三控制策略对所述颗粒物进行处理。

可选的，所述若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，基于所述第一控制策略、所述第二控制策略或第三控制策略对所述颗粒物进行处理，包括：

若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，增大微波源的功率，得到调整后的微波源功率；其中，第一控制策略为增大微波功率；

基于所述调整后的微波源功率对所述颗粒物进行处理。

可选的，所述方法包括：

若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，增大荷电电压，得到调整后的荷电电压；其中，第二控制策略为增大荷电电压；

基于所述调整后的荷电电压对所述颗粒物进行处理。

可选的，所述方法包括：

若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，增大交流电压的功率，得到调整后的交流功率；其中，第三控制策略为增大交流功率；

基于所述调整后的交流功率对所述颗粒物进行处理。

第二方面，本发明公开了一种微波增强电凝并控制系统，所述控制系统包括：获取模块、判断模块和处理模块，其中，

所述获取模块，用于获取出气口处颗粒物的参数；所述颗粒物的参数包括所述颗粒物的粒径；

所述判断模块，用于判断所述粒径与预设粒径的关系，得到判断结果；

所述处理模块，用于若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，基于目标策略对所述颗粒物进行处理。

第三方面，本发明还公开了一种微波增强电凝并装置，所述装置包括：进气口、荷电区、凝并区、电源一、电源二、微波源和出气口；

其中，所述电源一为直流电源，所述电源二为交流电源；所述电源一与所述荷电区连接；所述电源二与所述凝并区连接；所述微波源设置在所述凝并区的顶部；废气从所述进气口进入所述荷电区后带电，进而在微波和交流电的作用下凝并，最终将凝并后的气溶胶从所述出气口排出。

第四方面，本发明又公开了一种电子设备，所述电子设备包括：包括处理器、存储器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述装置执行如第一方面所述的微波增强电凝并方法。

第五方面，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当所述指令被执行时，使得计算机执行如第一方面所述的微波增强电凝并方法。

本发明的有益效果是：一种微波增强电凝并的处理方法及其控制系统，该方法包括：获取出气口处颗粒物的参数；所述颗粒物的参数包括所述颗粒物的粒径；判断所述粒径与预设粒径的关系，得到判断结果；若所述判断结果为所述粒径小于所述预设粒径时，基于目标策略对所述颗粒物进行处理。本发明基于对出气口处颗粒物的粒径的检测，确定对应的控制策略，提高荷电区电子的颗粒物与气体分子的碰撞次数，提高颗粒物在荷电区的荷电效率，使颗粒物和气体分子的凝并效率增加，进而增大颗粒物的粒径，方便了废气的后续除尘工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明一实施例提供的微波增强电凝并方法流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的微波增强电凝并装置示意图；

图3为本发明另一实施例提供的微波增强电凝并控制系统示意图；

图4为本发明另一实施例提供的微波增强电凝并设备示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一实施例提供的微波增强电凝并方法流程示意图；图2为本发明另一实施例提供的微波增强电凝并装置示意图；图3为本发明另一实施例提供的微波增强电凝并控制系统示意图；图4为本发明另一实施例提供的微波增强电凝并设备示意图。以下将结合图1至图4，对本发明实施例所提供的微波增强电凝并过程进行详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了微波增强电凝并方法，应用于微波增强电凝并装置中。下面结合图1，对该方法包括的步骤进行具体介绍。

步骤101：获取出气口处颗粒物的参数。

其中，颗粒物的参数包括颗粒物的粒径。

本发明实施例中，颗粒物存在于废气中，对废气进行除尘时，若颗粒物的粒径过小，将无法处理干净，导致除尘效果差的问题。

示例性的，微波增强电凝并装置中包含传感器和控制器，出气口位置处设置传感器，传感器用于检测气体中颗粒物的粒径、颗粒物的浓度、单位时间内的风量信息以及气体的温度信息。传感器将获将获取的信息实时发送至控制器。

需要说明的是，大气颗粒物(气溶胶)指的是能够长久时间悬浮在大气环境中、可以观察或者测量的液体或固体粒子的集合。

示例行的，传感器获取到当前时刻出气口位置处的颗粒物粒径为0.6μm，将获取到的信息发送至控制器，控制器确定当前时刻颗粒物的粒径0.6μm大于预设粒径0.5μm，控制器气体从出气口位置排出，进一步的执行下一步的废气除尘操作。

步骤102：判断粒径与预设粒径的关系，得到判断结果。

本发明实施例中，判断结果用于表征当前时刻出气口位置处颗粒物的粒径是否满足废气除尘的标准。这里，判断结果包括颗粒物的粒径大于预设粒径，颗粒物的粒径等于预设粒径或颗粒物的粒径小于预设粒径。

示例行的，颗粒物的粒径小于预设粒径表明，微波增强电凝并装置对包含颗粒物的废气处理不达标，不能满足下一步高效除尘条件。相应的，颗粒物的粒径大于或等于预设粒径，则表明微波增强电凝并装置对包含颗粒物的废气处理达标，可以满足下一步高效除尘条件。

步骤103：若判断结果为粒径小于预设粒径时，基于目标策略对颗粒物进行处理。

本发明实施例中，目标策略包括第一控制策略、第二控制策略和第三控制策略。步骤103若判断结果为粒径小于预设粒径时，基于第一控制策略、第二控制策略或第三控制策略对颗粒物进行处理，可以通过如下三种方式实现：

方式一、步骤A1、若判断结果为粒径小于预设粒径时，增大微波源的功率，得到调整后的微波源功率；其中，第一控制策略为增大微波功率。

本发明实施例中，微波源是设置在微波增强电凝并装置的凝并区外部的装置，用于对凝并区进行微波加热，进一步增强粒子之间的碰撞，使得凝并的效率提高。

示例行的，控制器确定出气口处颗粒物的粒径小于预设粒径时，增大凝并区腔体外侧的微波源功率，从而增大粒子之间的碰撞几率以及结合率，进而增大了颗粒物的粒径。

需要说明的是，废气的气体经过荷电区之后，气体中一部分颗粒物荷以正电，一部分颗粒物荷以负电，这两种颗粒物在预荷电区发生中荷，然后进入凝并区，在这个区域中，因为存在库仑力，异极性电荷粒子开始凝并，最终凝并成较大的颗粒。

步骤A2、基于调整后的微波源功率对颗粒物进行处理。

本发明实施例中，调整后的微波功率为目标微波功率，控制器根据目标微波功率对颗粒物进行处理。

方式二、步骤B1、若判断结果为粒径小于预设粒径时，增大荷电电压，得到调整后的荷电电压。

其中，第二控制策略为增大荷电电压。

本发明实施例中，废气从进气口进入微波增强电凝并装置后依次经过荷电和凝并区，在荷电区电场的作用下，增强颗粒物的荷电作用，从而使得不同极性的荷电颗粒物在凝并区快速碰撞凝并。

具体的，控制器确定出气口位置出当前时刻的颗粒物的粒径小于预设粒径，增强荷电电压，得到增大后的荷电电压。

步骤B2、基于调整后的荷电电压对颗粒物进行处理。

方式三、步骤C1、若判断结果为粒径小于预设粒径时，增大交流电压的功率，得到调整后的交流功率。

其中，第三控制策略为增大交流功率。

本发明实施例中，控制器确定出气口位置出当前时刻的颗粒物的粒径小于预设粒径，增大交流电压的功率，得到增大后的交流功率。

步骤C2、基于调整后的交流功率对颗粒物进行处理

在另一种可行的实施例中，还可以通过如下方式实现对颗粒物的微波增强电凝并。

具体的，若判断结果为粒径大于或等于预设粒径时，将颗粒物从出气口排出。

本发明实施例中，预设粒径指的是除尘效果最佳时，废气中的颗粒物的粒径。示例行的，颗粒物的预设粒径为0.5μm。控制器根据接收到的数据进行判断，确定当前时刻出气口位置获取的颗粒物的粒径，控制器确定当前时刻获取的出气口处的颗粒物的粒径大于或等于预设粒径时，表明处理结果达标，将出气口的气体进入后续的除尘操作。

本发明实施例中，公开的一种微波增强电凝并的处理方法，该方法包括：获取出气口处颗粒物的参数；颗粒物的参数包括颗粒物的粒径；判断粒径与预设粒径的关系，得到判断结果；若判断结果为粒径小于预设粒径时，基于目标策略对颗粒物进行处理。本发明基于对出气口处颗粒物的粒径的检测，确定对应的控制策略，提高荷电区电子的颗粒物与气体分子的碰撞次数，提高颗粒物在荷电区的荷电效率，使颗粒物和气体分子的凝并效率增加，进而增大颗粒物的粒径，方便了废气的后续除尘工作。

在另一种可行的实施例中，本发明还提供了一种微波增强电凝并装置，如图2所示，该微波增强电凝并装置，装置包括：进气口1、荷电区2、凝并区3、电源一4、电源二5、微波源6 和出气口7；

其中，电源一4为直流电源，电源二5为交流电源；电源一 4与荷电区3连接；电源二5与凝并区3连接；微波源6设置在凝并区3的顶部；废气从进气口1进入荷电区2后带电，进而在微波和交流电的作用下凝并，最终将凝并后的气溶胶从出气口 7排出。

可选的，荷电区2包括阴极板和阳极板；阴极板与电源一4 的高压端连接，阳极板与电源一的接地端连接。阴极板为多孔电极板，多孔电极板上设置针电极。阳极板为多孔金属电极板。

本发明实施例中，荷电区2设置高压脉冲电场，从而使得进气口1进入的废气在高压脉冲电厂的作用下带电。这里，阴极为多孔板，多孔板表面设置针尖，使得阴极板呈现为金属多孔针电极板；阳极板为金属多孔板电极。其中电源一4位负高压直流电源，电源的脉冲电压：-7kV-100kV，脉冲占空比： 1/10-1/1000，脉冲波形：方波、锯齿波、三角波；极板间距： 10cm-200cm。

具体的，微波源6包括至少一个，微波源6还包括功分器和辐射器。

本发明实施例中，微波源6是指产生微波能量的装置称为微波源。这里，微波源6包括多个，多个微波源阵列式分布在 MW-LEP处理器的顶部。微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一些列物化过程而达到微波加热的目的。

采用微波加热，具有以下优点：加热时间短；热能利用率高，节省能源；加热均匀；微波源易于控制，微波还能诱导催化反应的发生。

微波是由微波源产生的，微波源主要由大功率磁控管构成。磁控管是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，能产生大功率的微波能，例如4250MHz的磁波管可以得到5MHz，而4250MHz速调管可得到30MHz，所以微波技术可以应用到废水处理技术领域。

本发明实施例中，微波源6的工作频率包括：433MHz、 915MHz、2.45GHz；微波源6的功率取值范围200W-100kW。

可选的，凝并区3与荷电区2重合且垂直设置。凝并区与荷电区组成一个单元，装置中包括至少一个单元。装置中包括多个单元，多个单元之间串联和/或并联。进一步的，出气口7位置处还设置风机。

具体的，荷电区2和凝并区3重合且垂直放置；两个区组合形成一个单元，多个单元可以串、并联，形成更大规模的处理装置。荷电区，高压脉冲电极释放出来的电子，在到达阳极之前，在微波场作用下高速往复运动，与颗粒物和气体分子碰撞，提高荷电效率。

本发明实施例中，凝并区3余电源二5连接，电源二5为高频交流电源，同极性荷电颗粒物在交变电场中的凝并指的是气溶胶粒子在预荷电区域内荷以同极性电荷，然后进入到高压交流电场的凝并区，由于交变力的影响，细颗粒物在电场中做往复运动，因为不同的细颗粒物其粒径和运动速度不尽相同，致使细颗粒物之间产生相互碰撞，进而实现凝并过程。异极性荷电颗粒物在直流电场中的凝并指的是气溶胶粒子在预荷电区荷以异极性电荷，之后进入到高压恒定电场的凝并区，异极性粒子受到引力发生相对运动，产生碰撞凝并。异极性荷电颗粒物在交变电场中的凝并指的是气溶胶粒子在预荷电区荷以异极性电荷，之后进入到交变电场的凝并区，异极性粒子因交变力影响发生相对运动，产生相互碰撞而凝并。风机在出气口7位置附近，风机的转速较小，用于将凝并后的气溶胶吸出。

需要说明的是，该装置将微波凝并与电凝并结合，可以提高荷电区电子与颗粒物和气体分子的碰撞次数，大大提高颗粒物在荷电区的荷电效率，可提高0.1um以下的颗粒物和气体分子的凝并效率，同时与电凝并相结合，对各种尺寸颗粒物的凝并效率，使后续除尘变得很容易。

本实施例公开了一种微波增强电凝并装置，装置包括：进气口1、荷电区2、凝并区3、电源一4、电源二5、微波源6和出气口7；其中，电源一4为直流电源，电源二5为交流电源；电源一5与荷电区2连接；电源二5凝并区3连接；微波源6 设置在凝并区3的顶部；废气从进气口1进入荷电区2后带电，进而在微波和交流电的作用下凝并，最终将凝并后的气溶胶从出气口排出。本发明基于荷电装置使得进入的气体带电，进而基于微波源和交流电使得带电粒子与颗粒物发生多次碰撞，提高了颗粒物在荷电区的荷电效率，进而提高了颗粒物与气体分子之间的凝并效率，方便了废气的后续除尘工作。

如图3所示，为本发明实施例另一实施例中提供的微波增强电凝并控制系统示意图。该控制系统包括：获取模块301、判断模块302和处理模块303，其中，

获取模块301，用于获取出气口处颗粒物的参数；颗粒物的参数包括颗粒物的粒径；

判断模块302，用于判断粒径与预设粒径的关系，得到判断结果；

处理模块303，用于基于目标策略对颗粒物进行处理。

需要说明的是，本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明，可以参照其它实施例中的描述，此处不再赘述。

本发明实施例中，本发明中的一种微波增强电凝并控制系统，该控制系统包括：获取模块301、判断模块302和处理模块 303，其中，获取模块301，用于获取出气口处颗粒物的参数；颗粒物的参数包括颗粒物的粒径；判断模块302，用于判断粒径与预设粒径的关系，得到判断结果；处理模块303，用于基于目标策略对颗粒物进行处理。也就是说，本发明基于对出气口处颗粒物的粒径的检测，确定对应的控制策略，提高荷电区电子的颗粒物与气体分子的碰撞次数，提高颗粒物在荷电区的荷电效率，使颗粒物和气体分子的凝并效率增加，进而增大颗粒物的粒径，方便了废气的后续除尘工作。

图4为本发明另一实施例提供的微波增强电凝并设备示意图，集成于终端设备或者终端设备的芯片。

该装置包括：存储器401、处理器402。

存储器401用于存储程序，处理器402调用存储器401存储的程序，以执行上述微波增强电凝并方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

优选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文： processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。