用于施工现场的废气净化设备

权利要求书： 1.一种用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，包括：文丘里管，所述文丘里管包括顺次相连的进气管、收缩管、喉管、扩散管及收缩弯管，所述收缩管的管壁设有注水口；

旋风分离器，所述旋风分离器包括圆筒，所述圆筒上设有入气管、排气管和排废口，其中所述入气管位于所述圆筒的一端且沿所述圆筒的切线方向设置，所述排气管设置在所述圆筒的另一端，所述收缩弯管的窄端与所述入气管相连。

2.根据权利要求1所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述进气管、收缩管、喉管、扩散管及收缩弯管的横截面呈方形。

3.根据权利要求1所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述进气管与所述收缩管的宽端连接，所述喉管的一端连接所述收缩管的窄端，另一端连接所述扩散管的窄端，所述扩散管的宽端连接所述收缩弯管的宽端。

4.根据权利要求1所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述文丘里管和所述旋风分离器并列且卧式设置。

5.根据权利要求4所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述排废口与所述入气管位于所述圆筒的同一端，所述旋风分离器与水平面的夹角为3?5°，且所述排气管所在端高于所述排废口所在端。

6.根据权利要求1所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述圆筒内设有与所述圆筒同轴的涡旋导向器，所述涡旋导向器呈圆柱状，所述涡旋导向器与所述圆筒内壁之间的间隙与所述入气管相对。

7.根据权利要求1所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述排气管为弯管，所述排气管的排气口向上。

8.根据权利要求1所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述喉管的一端与所述收缩管的窄端可拆卸连接，所述喉管的另一端与所述扩散管的窄端可拆卸连接，所述收缩弯管的窄端与所述入气管之间可拆卸地连接一个具有矩形孔的孔板。

9.根据权利要求8所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述喉管的直管部分的横截面尺寸和孔板的矩形孔尺寸为以下组合之一：（a）喉管的直管部分横截面尺寸为80×80mm，孔板的矩形孔尺寸为70×75mm；（b）喉管的直管部分横截面尺寸为100×

100mm，孔板的矩形孔尺寸为90×75mm；（c）喉管的直管部分横截面尺寸为130×130mm，孔板的矩形孔尺寸为150×75mm；（d）喉管的直管部分横截面尺寸为130×130mm，孔板的矩形孔尺寸为120×90mm；（e）喉管的直管部分横截面尺寸为160×160mm，孔板的矩形孔尺寸为175×90mm；（f）喉管的直管部分横截面尺寸为200×200mm，孔板的矩形孔尺寸为250×125mm。

10.根据权利要求1所述的用于施工现场的废气净化设备，其特征在于，所述圆筒的内腔长度Lm、圆筒的内径Db、排气管的内径De满足以下关系：6De≤Lm≤10De，2De≤Db≤2.5De。

说明书： 一种用于施工现场的废气净化设备技术领域[0001] 本实用新型涉及废气处理设备领域，特别涉及一种用于施工现场的废气净化设备。

背景技术[0002] 长期以来，建筑工地上用柴油机驱动的设备是不可忽视的综合污染源。柴油机所排放的黑烟和令人窒息的气体威胁着建筑工人和附近居民的健康。柴油机废气的主要污染

物包括未燃烧的碳氢化合物（HCs）、颗粒物（DPM）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳

（CO）和二氧化碳（CO2）。大部分污染物易造成呼吸系统疾病，有些甚至属于致癌物质。此外，

柴油机也是建筑工地现场噪音污染和热污染的来源之一。

实用新型内容

[0003] 为解决上述现有技术的一个或多个问题，本实用新型提供一种用于施工现场的废气净化设备。

[0004] 一种用于施工现场的废气净化设备，包括：[0005] 文丘里管，文丘里管包括顺次相连的进气管、收缩管、喉管、扩散管及收缩弯管，收缩管的管壁设有注水口；

[0006] 旋风分离器，旋风分离器包括圆筒，圆筒上设有入气管、排气管和排废口，其中入气管位于圆筒的一端且沿圆筒的切线方向设置，排气管设置在圆筒的另一端，收缩弯管的

窄端与入气管相连。

[0007] 本实施方式的有益效果在于：用雾化水溶解柴油发电机所排废气中的有害气体和捕获颗粒物，再以旋风分离的方式使携带污染物的水滴沉降，净化后的气体直接排放到施

工现场的环境中，从而有效地去除了柴油发电机废气中的大部分污染物。

[0008] 在某些实施方式中，进气管、收缩管、喉管、扩散管及收缩弯管的横截面呈方形。[0009] 在某些实施方式中，进气管与收缩管的宽端连接，喉管的一端连接收缩管的窄端，另一端连接扩散管的窄端，扩散管的宽端连接收缩弯管的宽端。收缩管、喉管、扩散管和收

缩弯管限定了文丘里管的管腔按照收缩、不变、扩散和收缩的方式变化。柴油发电机废气首

先经过加速，使废气获得足够动能将注入水打碎和雾化；在扩散管内，气液混合物减速，有

利于液滴长大以获得一定的质量，有利于后续的旋风分离；在收缩弯管内，气液混合物被加

速，有利于形成旋风。

[0010] 在某些实施方式中，文丘里管和旋风分离器并列且卧式设置。本实施方式的废气净化设备可以卧式安装在柴油发电机的顶部，不过多占用空间。

[0011] 在某些实施方式中，排废口与入气管位于圆筒的同一端，旋风分离器与水平面的夹角为3?5°，且排气管所在端高于排废口所在端。此举有利于沉降在圆筒底部的液滴流向

排废口。

[0012] 在某些实施方式中，圆筒内设有与圆筒同轴的涡旋导向器，涡旋导向器呈圆柱状，涡旋导向器与圆筒内壁之间的间隙与入气管相对。气液混合物从入气管沿切向进入涡旋导

向器与圆筒内壁之间的间隙，沿着该环形间隙运动，而形成旋风。

[0013] 在某些实施方式中，排气管为弯管，排气管的排气口向上。[0014] 在某些实施方式中，喉管的一端与收缩管的窄端可拆卸连接，喉管的另一端与扩散管的窄端可拆卸连接，收缩弯管的窄端与入气管之间可拆卸地连接一个具有矩形孔的孔

板。通过零件互换的理念，减少了废气净化设备的型号种类。本实施方式的废气净化设备具

有普适性，多种容量的柴油发电机可以使用同一型号的废气净化设备，只是在喉管和孔板

的规格上有所区别，此举有利于降低制造成本。

[0015] 在某些实施方式中，喉管的直管部分的横截面尺寸和孔板的矩形孔尺寸为以下组合之一：（a）喉管的直管部分横截面尺寸为80×80mm，孔板的矩形孔尺寸为70×75mm；（b）喉

管的直管部分横截面尺寸为100×100mm，孔板的矩形孔尺寸为90×75mm；（c）喉管的直管部

分横截面尺寸为130×130mm，孔板的矩形孔尺寸为150×75mm；（d）喉管的直管部分横截面

尺寸为130×130mm，孔板的矩形孔尺寸为120×90mm；（e）喉管的直管部分横截面尺寸为160

×160mm，孔板的矩形孔尺寸为175×90mm；（f）喉管的直管部分横截面尺寸为200×200mm，

孔板的矩形孔尺寸为250×125mm。上述6种组合适用于容量为50kA、60kA、75kA、100kA、

200kA、270kA、350kA及450kA等常用的柴油发电机。

[0016] 在某些实施方式中，圆筒的内腔长度Lm、圆筒的内径Db、排气管的内径De满足以下关系：6De≤Lm≤10De，2De≤Db≤2.5De。本实施方式的废气净化设备一定程度上降低柴油发

电机排气噪音。

附图说明[0017] 图1示意性地表示了用于施工现场的废气净化设备的透视图。[0018] 图2示意性地表示了用于施工现场的废气净化设备的俯视图。[0019] 图3示意性地表示了用于施工现场的废气净化设备的侧视图。[0020] 图4示意性地表示了旋风分离器的透视图。[0021] 图5示意性地表示了有无本实用新型的废气净化设备的柴油发电机之排气温度对比。

[0022] 图6示意性地表示了废气净化设备的喉管处局部示意图。[0023] 图7示意性地表示了收缩弯管与入气管连接处局部展开图。具体实施方式[0024] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。[0025] 实施例1[0026] 本公开的第一个目的是提供一种能够去除施工现场柴油发电机所排废气中的大部分污染物的废气净化设备。图1示意性地表示了用于施工现场的废气净化设备的透视图。

图2示意性地表示了用于施工现场的废气净化设备的俯视图。图3示意性地表示了用于施工

现场的废气净化设备的侧面视图。请参考图1和图2，用于施工现场的废气净化设备包括文

丘里管1和与文丘里管1连接的旋风分离器2。

[0027] 请继续参考图1和图2，文丘里管1包括顺次相连的进气管3、收缩管4、喉管5、扩散管6和收缩弯管7。收缩管4、喉管5、扩散管6和收缩弯管7依次相连而限定了一个连续的文丘

里管1的管腔，该管腔按照收缩、不变、扩散和收缩的顺序变化。

[0028] 收缩管4、喉管5、扩散管6和收缩弯管7的横截面大体呈方形。收缩管4的一端连接进气管3，而另一端连接喉管5。请参考图2，收缩管4至少包含一段管腔沿靠近喉管5的方向

收敛的收缩段9。收缩管4的顶部管壁设有注水口8，具体而言，注水口8设置在收缩管4的收

缩段9。优选地，注水口8靠近收缩管4的窄端设置。流经收缩管4窄端的废气具有较大的流

速，能够对从注水口8注入的水形成更大的冲击力，从而实现更好的雾化效果。注水口8用于

向收缩管4内注水，注水口8可外接一根水管10，水管10上设置一个控制进水的水阀11。

[0029] 喉管5的一端与收缩管4的窄端相连，另一端与扩散管6的窄端相连。一般而言，喉管5的主要部分为管腔横截面不变的直管，直管部分的横截面尺寸不超过收缩管4窄端及扩

散管6窄端的横截面尺寸，因此，在某些实施方式中，在喉管5的直管横截面较小的情况下，

喉管5的两端逐渐扩大，以保证喉管5与收缩管4及扩散管6实现良好的衔接与过渡。

[0030] 扩散管6为一端窄而另一端宽的方管，这意味着扩散管6的管腔横截面由小到大渐变。收缩弯管7可以为90°弯管，其大体呈L形，其一端宽而另一端窄，即收缩弯管7的管腔横

截面由大到小渐变。收缩弯管7的宽端与扩散管6的宽端相连，收缩弯管7的窄端连接到旋风

分离器2上。收缩弯管7呈90°弯曲形状，便于将文丘里管1和旋风分离器2并行设置，从而使

废气净化设备结构紧凑，进而使该设备应用到施工现场时尽可能少占空间。

[0031] 图4示意性地表示了旋风分离器的透视图。请结合图1?4，旋风分离器2包括圆筒12、涡旋导向器13、排废口14、排气管15和入气管16，收缩弯管7的窄端与入气管16连接。其

中涡旋导向器13、排废口14和入气管16设置在圆筒12的一端，排气管15设置在圆筒12的另

一端。入气管16沿圆筒12的切线方向设置，用于将来自文丘里管1的气液混合物沿切线引入

到圆筒12内。入气管16为矩形入气管16，即入气管16的横截面呈矩形。排气管15为弯管，其

开口朝上设置，使从排气管15向上排气。涡旋导向器13为端部封闭的圆柱，涡旋导向器13设

置在圆筒12内，其与圆筒12内壁形成的间隙与入气管16相对，来自文丘里管1的气液混合物

从入气管16沿切向进入该间隙，并沿着该环形间隙运动而形成旋风，旋风沿着圆筒12的轴

向前进，并从排气管15排出。

[0032] 请参考图3，文丘里管1和旋风分离器2可以采用卧式方式安装在水平的底座17上。优选地，旋风分离器2与水平面呈3°?5°的夹角，且排气管15所在端略微抬起，即排气管15所

在端高于排废口14所在端，此举有利于沉降在圆筒12底部的液体流向排废口14。

[0033] 使用时，用耐受800℃以上高温的金属管或软管将柴油发电机的排气口与文丘里管1的进气管3连接。柴油发电机排出的废气经进气管3进入收缩管4，并在通过收缩管4时产

生文丘里效应而被加速。从注水口8注入的水遇到高温废气而迅速蒸发，使得收缩管4内充

满水蒸气。在这种情况下，进一步注入的水将保持液态。喉管5是一条狭窄的通道，高速的气

流从喉管5壁上剪切掉剩余的大量水，从而产生大量非常微小的水滴，导致水被雾化。在喉

管5及扩散管6中，微小的水滴捕获废气中的颗粒物并溶解可溶性的有害气体。携带微小水

滴的气流进入扩散管6后流速减慢，这有利于水滴之间的碰撞和水滴的长大，导致含有污染

物的水滴在进入旋风分离器2前获得较大的质量，并且气液混合物减速后，其压力也有所恢

复。随后气液混合物进入收缩弯管7加速，使得进入旋风分离器2后具有足够的速度，提高旋

风分离的效果。加速后的气液混合物从旋风分离器2的入气管16切向引入旋风分离器2，并

在旋风分离器2内做旋转运动，导致具有较大惯性离心力的含有污染物的水滴甩向旋风分

离器2的内壁。一旦撞击到旋风分离器2的内壁，含有污染物的水滴将沉降在旋风分离器2的

底部，并从排废口14排出以便后续处理。去除了大部分污染物的气流从旋风分离器2的排气

管15释放到施工现场的环境中。

[0034] 本实施例的用于施工现场的废气净化设备至少具有以下优点。[0035] （1）高去除率和低背压[0036] 本实施例的废气净化设备利用柴油发电机排放的废气将水雾化，水滴能够捕获和溶解废气中的污染物，再通过离心分离，将包含污染物的水滴收集起来以便集中处理，因

此，本实施例的废气净化设备对柴油发电机废气中的污染物具有较高的去除率。表1显示了

本实用新型人自主研发的两种型号的废气净化设备对不同容量的柴油发电机所排废气去

除率测试结果。将这两种型号的废气净化设备分别命名为C/50?200和C/270?350，其中

C/50?200型废气净化设备适用于容量50?200kA的柴油发电机，C/270?350型废气净化设

备适用于容量270?350kA的柴油发电机。这两种型号的废气净化设备的区别主要在于尺寸

不同。表1的数据表明，本实施例的废气净化设备基本能够去除柴油发电机排放的废气中的

大部分HCs、NOx、SO2及CO2等。

[0037][0038] 表2显示了本实用新型人自主研发的两种型号的废气净化设备对不同容量的柴油发电机的背压测试结果。一般而言，柴油发电机的背压允许值不超过20kPa，某些厂家的柴

油发电机背压允许值不超过6.7?10.2kPa。表2的数据表明，本实施例的废气净化设备背压

大大低于允许值。

[0039][0040] （2）系统集成[0041] 将底座17水平固定在柴油发电机的顶部，文丘里管1的进气管3通过金属管或能够耐受超过800℃高温的软管连接到柴油发电机的排气管15。旋风分离器2的排废口14通过管

道连接到集油器，集油器连接施工现场的废水处理装置，废水处理装置连接文丘里管1的注

水口8。旋风分离器2排出的废液中包含了颗粒物、油性物质、硫酸盐、硝酸盐等。集油器能够

去除废液中的油性物质，这些油性物质被收集起来专门处理。集油器中剩余的水不含油，这

些脱油的废水进入废水处理装置中进行处理。废气净化设备集成到施工现场的废水处理装

置，废水处理装置处理所得的水可再次被废气净化设备利用，形成一个由发电机、废气净化

设备、集油器、废水处理装置形成的循环系统。

[0042] （3）安全和减少热排放[0043] 使用本实用新型的废气净化设备可消除火花/火焰并降低排气温度，从而消除火灾/爆炸危险。在半封闭/密闭工作场所（例如地下或隧道施工）中使用柴油发电机时，这一

点至关重要。在一定程度上，在建筑工地上使用柴油发电机加剧了施工现场的炎热问题，因

为热废气（温度高达500℃以上）会不断释放到工作场所环境中。本实用新型的废气净化设

备使用水作为捕获柴油机废气中污染物的媒介。当水与热废气接触时，水会蒸发并降低废

气温度。实际上，这种冷却效果类似于在室外广泛用于降低空间温度的商用水雾冷却系统。

[0044] 图5显示了有无本实施例的废气净化设备的柴油发电机的排气温度对比。请参考图5，即使当发电机产生的废气温度高达500℃时，本实用新型的废气净化设备依然能够将

这些废气的温度降至80℃以下，大大减少了发电机向工作环境排放的热量。

[0045] 实施例2[0046] 为了满足建筑工地的电力需求，应提供各种容量不同的发电机。假设建筑工地配备了7种类型的发电机，容量从50kA到350kA不等。如果每种类型的发电机都配背了量身

定制的废气净化设备，则应设计和制造总共7种废气净化设备。从使用角度考虑，这是个不

错的配置，但这种选择缺乏灵活性以及会增加制造成本。

[0047] 本公开的第二个目的是提供一种更具有灵活性的废气净化设备。为了实现本实施例的目的，通过合并可互换零件的新概念来修改设计。图6示意性地表示了废气净化设备的

喉管处局部示意图。图7示意性地表示了收缩弯管与入气管连接处局部展开图。请参考图6?

7，这些可互换的部分主要包括两个部分：

[0048] （i）喉管5：将喉管5与收缩管4和扩散管6设计成可拆卸连接；[0049] （ii）孔板18：在文丘里管1的收缩弯管7的窄端与旋风分离器2的入气管16之间加设可拆卸的孔板18，孔板18上设有矩形孔19。

[0050] 喉管5和孔板18的矩形孔19的尺寸对于确定污染物的去除效率和废气净化设备的背压至关重要。例如，适当的喉管5截面可确保进气具有足够的速度和停留时间以雾化注入

的水。孔板18的矩形孔19尺寸调节进入旋风分离器2的气流混合物的切线速度。如果没有足

够的速度，液滴可能会直接流经旋风分离器2，从而不利于污染物的去除效率。

[0051] 本实施方式的用于施工现场的废气净化设备具有普适性，多种容量的柴油发电机可以使用同一型号的废气净化设备，只是在喉管5和孔板18的规格上有所区别，这样既能保

证较高的污染物去除率，也有利降低制造成本。举例而言，假设建筑工地有8种容量分别为

50kA、60kA、75kA、100kA、200kA、270kA、350kA及450kA的柴油发电机。将这8种容量

的柴油发电分类为低容量柴油发电机（50?200kA）、中等容量柴油发电机（270?350kA）及

高容量柴油发电机（450kA及以上）。可以针对这三个级别的柴油发电机分别设计一种型号

的废气净化设备并配备与各容量的柴油发电机相匹配的喉管5和孔板18，此举降低了制造

成本。

[0052] 文丘里管1可以采用5mm的不锈钢板制造。对于适用于低容量柴油发电机的废气净化设备，其喉管5的直管部分的横截面尺寸和孔板18的矩形孔19尺寸为以下组合之一：（a）

喉管5的直管部分横截面尺寸为80×80mm，孔板18的矩形孔19尺寸为70×75mm，该组合尤其

适用于容量为50?60kA的柴油发电机；（b）喉管5的直管部分横截面尺寸为100×100mm，孔

板18的矩形孔19尺寸为90×75mm，该组合尤其适用于容量为70?100kA的柴油发电机；（c）

喉管5的直管部分横截面尺寸为130×130mm，孔板18的矩形孔19尺寸为150×75mm，该组合

尤其适用于容量为200kA的柴油发电机。

[0053] 对于适用于中等容量柴油发电机的废气净化设备，其喉管5的直管部分的横截面尺寸和孔板18的矩形孔19尺寸为以下组合之一：（d）喉管5的直管部分横截面尺寸为130×

130mm，孔板18的矩形孔19尺寸为120×90mm，该组合尤其适用于270kA的柴油发电机；（e）

喉管5的直管部分横截面尺寸为160×160mm，孔板18的矩形孔19尺寸为175×90mm，该组合

尤其适用于容量为350kA的柴油发电机。

[0054] 对于适用于高容量柴油发电机的废气净化设备，其喉管5的直管部分的横截面尺寸和孔板18的矩形孔19尺寸为以下组合：（f）喉管5的直管部分横截面尺寸为200×200mm，

孔板18的矩形孔19尺寸为250×125mm，该组合尤其适用于容量为450kA及以上的柴油发电

机。

[0055] 表3列举了从（a）到（f）六种组合，表3和图6中的尺寸A表示喉管的直管部分的横截面长度和宽度，表3和图7中的尺寸B表示了孔板18的矩形孔19的长度，尺寸C表示孔板18的

矩形孔19的宽度。

[0056][0057] 实施例3[0058] 发电机是建筑工地中常见的噪音较大的设备之一。发电机的主要噪声源是排气噪声和发动机噪声，而前者通常占主导地位。

[0059] 本公开的第三个目的是提供一种降低噪音的废气净化设备。本实施例的废气净化设备满足具有以下特征：旋风分离器2的圆筒12的内腔长度Lm、圆筒12的内径Db、排气管15的

内径De满足以下关系：

[0060] 满足上述关系式的废气净化设备，能够降低柴油发电机排气噪音。举例而言，旋风分离器2的圆筒12的内腔长度Lm为1500mm，圆筒12的内径Db为300mm，排气管15的内径De为

150mm，将该旋风分离器2应用到100kA柴油发电机上，其中柴油发电机的负荷率为75%，经

测试发现，100kA柴油发电机的声功率从99.5dB(A)降低到97dB(A)，即降低了2.5dB(A)。

一般而言，声功率降低3dB（A）意味着声能减半（即?50％）。故，本实施例所提供的能够降低

柴油机的排气噪音。

[0061] 以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用

新型的保护范围。