CN100418637C - 泛比电阻电除尘器及除尘方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对高比电阻和低比电阻粉尘均能适用的电除尘器及采用此种电除尘器进行除尘的方法，其特征是：阳极(5)在垂直于气流方向交错布置，板面平行于气流，阳极(5)和电晕极(3)组成间距宽的荷电区，阳极(5)和辅助极(6)组成间距窄的收尘区，除尘器的每个电场由两对或两对以上相间布置的荷电区和收尘区电场组成。对烟尘的适应能力强，能有效地抑制粉尘二次飞扬，除尘效率高，设备造价低。

Description

泛比电阻电除尘器及除尘方法
所属技术领域
本发明属于静电除尘技术领域，具体涉及一种对高比电阻和低比电阻粉尘均能适用的电除尘器，还涉及采用此种电除尘器进行除尘的方法。
背景技术
目前，在电除尘领域国内外普遍使用的主要还是Cottrell式电除尘器，其基本原理是利用电晕放电，使悬浮在烟气中的粉尘荷电，荷电粉尘在电场力的作用下向极性相反的电极运动而沉降在电极上，从而达到将粉尘从烟气中分离的目的。Cottrell式电除尘器具有许多优点：可用于高温高压的场合；气流阻力小；动力消耗少；运行维护费用低；管理简单；对微小的粉尘粒子也有较高的除尘效率等。但它也存在不少缺点：易产生粉尘的二次飞扬；除尘性能取决于粉尘的电气特性、烟气的种类等；粉尘比电阻大于1011Ω·cm时易产生反电晕，小于105Ω·cm时易发生跳跃现象，适应范围窄；随着环保标准的提高，对微细粉尘的捕集效率难以满足要求；一次性投资较大等。所以，如果能改善电除尘器对粉尘比电阻的适应性，减少粉尘的二次飞扬，就能扩大电除尘器的应用范围，并有效提高除尘效率，满足新环保标准所规定的粉尘排放指标，同时保持其原有的优势。在这些方面，国内外环保工作者做了大量的工作，在理论和实践方面均取得了一些成果，比较典型的有国内的透镜式电除尘器和日本的原式电除尘器，但都存在一些不足。透镜式电除尘器由于结构复杂，实现大型化和工业化困难；原式电除尘器的主要问题是不能有效地控制粉尘的二次飞扬，加之阳极和辅助极都采用圆管，设备比常规电除尘器重得多，阴阳极笨重不利于振打清灰，而且管型阳极表面曲率大，使火花电压降低，不利于粉尘充分荷电，也不利于产生更为均一的收尘电场。
发明内容
本发明针对现有电除尘器存在的上述不足，在原式电除尘器的基础上，吸收其优点，对电场结构及除尘方法进行改进，通过提高电除尘器对烟尘的适应能力，拓宽其对粉尘比电阻的适用范围，有效地抑制粉尘二次飞扬等途径，达到提高除尘效率，降低设备造价，扩大电除尘器应用范围的目的。
本发明的技术解决方案是：电晕极和辅助极的布置仍然共一套吊挂系统，即电晕极与辅助极通过阴极吊挂固定相连，阳极则采用Z形、C形或波形等轻型极板，且在垂直于气流方向上交错布置，板面平行于气流。电晕极和辅助极的形式根据烟气性质不同，可以是鱼骨针线和管极，也可以是其它类型的芒刺线和极板。而阳极在腐蚀性烟气或高温烟气等特殊条件下，也不排除用管型。辅助极与电晕极加相同负高压，阳极接地。粉尘随气流依次通过由电晕极、阳极和辅助极三电极组成的荷电区与收尘区相间布置的电场，粉尘在荷电区内充分荷电，同时也有少部分被捕集，大部分的粉尘在由阳极和辅助极组成的场强高且均匀的收尘区内被捕集，每个电场都是由两对或两对以上相间布置的荷电区和收尘区组成，可以说是由单区电除尘器结构组成了多单元的单双区复合式电除尘器。由于将阳极交错布置，在电晕极与阳极平均距离相等的条件下，一方面增加了荷电区的异间距，使操作电压提高；另一方面减小了收尘区辅助极与阳极的间距，在同等电压下，提高了收尘的平均场强，从而提高了粉尘的有效驱进速度，强化了收尘效果。另外，由于管型阳极表面的曲率大，所以将其改为板型进一步提高了操作电压，而且有利于产生更为均一的收尘电场，还减轻了阳极的重量，降低了成本，制造安装也更方便。在相同的极配形式下，由于操作电压的提高，使电晕更强烈，荷电效果更佳，也提高了收尘的平均场强，显著强化了收尘效果，使除尘器能更有效地捕集微细粉尘。辅助极的主要作用是产生一个均匀且场强高的收尘电场，自身也捕集带正电的粉尘，既增大了除尘器的有效收尘面积，又减少了带正电粉尘在电晕极上的吸附量，有提高火花电压的作用，能有效地防止电晕闭塞，使除尘器更适应对高含尘浓度烟气的处理。由于能根据不同烟气的性质调整荷电区和收尘区的大小或相互比例，通过改变阳极的宽度尺寸或其对应辅助极排的宽度尺寸来实现，所以可以在保证足够的荷电强度的条件下，让荷电粒子迅速进入收尘区，使发生反电晕的可能性减小，此外辅助极对电晕极的放电有抑制作用，这就使得本发明具有比传统Cottrell式电除尘器小得多的电晕电流密度，因此在相同的尘层孔隙内气体的击穿电场强度下，产生反电晕时的比电阻要比传统Cottrell式除尘器高得多，因此本发明比传统Cottrell式除尘器对高比电阻粉尘的适应性要好；阳极的交错布置可以有效地抑制粉尘的二次飞扬，提高对低比电阻粉尘的适应性。被捕集在阳极上的粉尘因比电阻低发生跳跃现象或因振打、气流冲刷等因素产生二次飞扬时，交错布置的阳极形成了一个半封闭式的收尘区，再飞扬的大部分粉尘在电场和流场的联合作用下，被抑制在下游另一相邻的阳极附近而迅速被再次捕集，不再进入主气流。同时，交错布置的阳极所形成的收尘区增大了粉尘粒子相互碰撞、凝并的机率，使粉尘更易被捕集；少量进入主气流的粉尘也在下一收尘区被捕集或进入下一荷电区再次荷电，再次被捕集。因此，本发明比传统Cottrell式除尘器对低比电阻粉尘的适应性好，而且可以有效地抑制粉尘的二次飞扬。每组交错布置的阳极可双排合一振打以节约成本，也可以增加一倍的振打锤分开振打，以进一步减少二次扬尘和强化清灰效果。
本发明的有益效果在于：阴极系统上添加辅助电极，阳极在垂直气流方向上交错布置的电除尘方法，对粉尘比电阻、粒径和浓度的适应性均大大提高，在处理高或低比电阻、微细粉尘和高浓度烟气时都有较其他电除尘器更好的效果，能有效地抑制粉尘的二次飞扬。在不同的烟气条件下，通过调整荷电区和收尘区的大小或相互比例；调整电晕极、收尘极和辅助极的形式以及同极距，来同时保证粉尘在荷电区的荷电效果和收尘区的收尘效果，从而始终保证除尘器的高效率。由于借鉴了单区电除尘器的结构形式，结构布置简捷，使本发明的大型化和工业化没有任何障碍；采用常规的板线，易于制造和安装，其重量较原式电除尘器轻得多，和一般的电除尘器相当，但除尘效率比现有的电除尘器都高，能满足日益严格的环保要求，实现低浓度(＜20mg/Nm3)排放，是高性价比的除尘设备。
附图说明
图1：泛比电阻电除尘器的俯视图
图2：图1中的A-A视图
图3：除尘方法原理示意图
图中：1.入口变径管，2.气流分布板，3.电晕极，4.阳极连接杆，5.阳极，6.辅助极，7.阴极吊挂，8.阻流板，9.槽型板，10.出口变径管，11.灰斗，12.外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1、2，泛比电阻电除尘器，由入口变径管1、气流分布板2、外壳12、电晕极3、阳极5、辅助极6、阻流板8、槽型板9、出口变径管10、灰斗11等部分组成。烟气经入口变径管1，通过气流分布板2，进入在外壳12内的电场。电晕极3与辅助极6通过阴极吊挂7固定相连，阴极吊挂7支撑于外壳12顶部并采用瓷套件绝缘。阳极5在垂直于气流方向交错布置且板面与气流平行，每排阳极5之间用阳极连接杆4相连。阻流板8迫使气流全部通过电场。烟气出口采用槽型板9可进一步提高除尘效率，最后烟气经过出口变径管10排出，捕集到的粉尘经振打或其它清灰方式剥离后落入灰斗11。
如图3，采用上述泛比电阻电除尘器进行除尘的方法，步骤如下：
给辅助极6与电晕极3加相同负高压，阳极5接地。
阳极5和电晕极3组成宽间距电晕强烈的荷电区，阳极5和辅助极6组成间距窄场强高的收尘区，除尘器的每个电场都是由两对或两对以上相间布置的荷电区和收尘区组成的多单元单双区复合电场。
阳极5采用Z形、C形或波形等轻型板，既减少了辅助极6与阳极5任意点的距离差，进一步提高了收尘场强的均一性，又降低了除尘器的重量和造价。
粉尘随气流依次通过相间布置的荷电区和收尘区。
在荷电区，利用电晕放电使粉尘荷电，大部分尘粒荷负电，而靠近电晕区的尘粒荷正电，少部分荷电粉尘在此区直接被捕集，大部分荷电粉尘随气流进入收尘区。其中多数荷正电的尘粒被捕集在辅助极6上，仅少量附着于电晕极3，有效防止了电晕闭塞。
在收尘区，荷电粉尘受电场力的作用改变运动方向，向异极性电极运动而被捕集。
根据不同的烟气性质，调整荷电区和收尘区的大小或相互比例；调整电晕极、收尘极和辅助极的形式以及同极距，来同时保证粉尘在荷电区的荷电效果和收尘区的收尘效果，从而始终保证除尘器的高效率。
被捕集在阳极5上的粉尘因比电阻低发生跳跃现象或因振打、气流冲刷等因素产生二次飞扬时，交错布置的阳极形成了一个半封闭式的收尘区，再飞扬的大部分粉尘在电场和流场的联合作用下，被抑制在下游另一相邻的阳极5附近而迅速被再次捕集，不再进入主气流，如迹线a、b、c所示；少量进入主气流的粉尘也在下一收尘区被捕集或进入下一荷电区再次荷电，再次被捕集，如迹线d、e、f所示。
阳极5、辅助极6和电晕极3上捕集的粉尘通过振打或其它清灰方式被剥离后落入灰斗11。

Claims (3)

1. 泛比电阻电除尘器，由入口变径管(1)、外壳(12)、气流分布板(2)、电晕极(3)、阳极(5)、辅助极(6)、阻流板(8)、槽型板(9)、出口变径管(10)、灰斗(11)组成，电晕极(3)与辅助极(6)通过支撑在外壳(12)上的阴极吊挂(7)固定相连，其特征是：阳极(5)在垂直于气流方向交错布置，板面平行于气流，每排阳极(5)之间用阳极连接杆(4)相连，阳极(5)和电晕极(3)组成间距宽的荷电区，阳极(5)和辅助极(6)组成间距窄的收尘区，除尘器的电场由相间布置的荷电区和收尘区电场组成。
2. 采用权利要求1所述的泛比电阻电除尘器进行除尘的方法，包括下列步骤：
辅助极(6)与电晕极(3)加相同负高压，阳极(5)接地；
粉尘随气流依次通过相间布置的荷电区和收尘区；
在荷电区，利用电晕放电使粉尘荷电，少部分荷电粉尘在此区被捕集，而大部分荷电粉尘随气流进入收尘区；
在收尘区，荷电粉尘受电场力的作用改变运动方向，向异极性电极运动而被捕集；
根据不同的烟尘性质，调整荷电区和收尘区的大小或相互比例；调整电晕极、收尘极和辅助极的形式以及同极距；
被捕集在阳极(5)上的粉尘产生二次飞扬时，在电场和流场的联合作用下，大部分的粉尘被抑制在下游另一相邻的阳极(5)附近而被再次捕集，不再进入主气流；少量进入主气流的粉尘在下一收尘区被捕集或进入下一荷电区再次荷电，再次被捕集；
阳极(5)、辅助极(6)和电晕极(3)上捕集的粉尘通过清灰被剥离后落入灰斗(11)。
3. 如权利要求1所述的泛比电阻电除尘器，其特征是阳极(5)采用Z形、C形或波形极板。
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