CN1004922B - 应用多种收尘机理的高效收尘器 - Google Patents

Abstract

一种将旋风、静电、惯性等收尘原理有机地结合在一起的收尘器。在普通旋风筒的内部设置第一电场电晕线，在旋风筒的出风口上方设置一水平布置的第二电场电晕线，在旋风筒的外面是一作收尘极的外管，在外管和旋风筒之间，设置一圆筒形的凝聚电极，外管的底部是灰斗，灰斗中间安装有百叶集尘极。使用时，含尘气流从进风口切向进入旋风筒，经旋风筒，第一、第二电晕电场、凝聚电场和百叶集尘极的作用，最后从出风口排出。

Description

应用多种收尘机理的高效收尘器

本发明是一种收尘器，可应用于水泥工业中立窑和烘干机等设备的收尘，也可以广泛应用于建材、化工、冶金、电力等工业部门的工业设备的除尘。

最初的立式电收尘器是竖直方向布置的电晕线和一围绕着它布置的圆管形收尘极而组成。电晕极和收尘极分别接上高压直流电源，含尘气流从圆管底部进入，经过电晕线的电晕，使粉尘荷电。被荷电的粉尘在电晕极和收尘极之间的电场作用下，被吸附到收尘极，从而达到收尘效果，经收尘后的气流由圆管的上部排出。由于这种收尘器的气流运动方向和粉尘沉降方向相反，收尘效率较低，且由于具有较高的调试，安装与维修不方便，因此人们一直对它进行种种改进。

美国专利US-4352681提供了将静电收尘与旋风收尘结合在一起的设想。根据该专利说明书，在普通旋风筒的中央排气管内，设置一个电晕极，这个电晕极处于排气管内部的部分呈圆棒形，在靠近旋风筒底部并伸出排风管的部分则被制成截面呈星形的结构。在旋风筒的筒体与电晕线之间，施加高电压。当收尘器工作时，含尘气流以切向进入收尘器，粉尘在离心力和电场力共同作用下，被旋风筒筒体捕集。

使用这种收尘器，虽然可以比普通旋风式收尘器收尘效率高，但即便与电收尘相比，其收尘效率也不够理想。这主要是因为：（1）由于电晕主要是依靠位于下端的星形棒，因而存在粉尘荷电时间短，电晕不完全，导致静电收尘的机理得不到充分应用。（2）含尘气流主要沿旋风筒筒体运动（该专利为保证这一点还专门设计了气流屏障），因而离电晕区较远，电晕效果较差。（3）经过旋风筒收尘后向上运动的气流，当经过电晕线时，产生较强烈的电晕，但此后只有依靠中心排风管中的均匀电场进行凝聚，但由于气流运动方向与粉尘沉降方向相反，造成二次飞扬，因而其收尘效果较差。

本发明的目的是提供一种新式的收尘器，它是将静电收尘、旋风收尘和惯性收尘有机地结合起来，使之具有较高的收尘效率，特别是旋风收尘部分，除具有普通旋风收尘器的主要特点外，尚需在旋风收尘部分产生电晕和静电收尘效果，并且不仅要克服气流运动方向与粉尘沉降方向相反的缺点，同时也要防止随气流沉降的粉尘被气流带向出风口。另外，要使整个收尘器的设计结构紧凑，收尘效率高，供电方便，各主要部件安全可靠，各部分气流互不干扰。

本发明的设计利用了静电原理，流体力学原理和惯性原理。在普通旋风收尘器的中央，置有一电晕极，称为第一电场电晕线。在旋风收尘器的外部装有一圆形外管，在外管与旋风收尘器的外筒体之间置有一圆筒形的凝聚电极。并且在旋风筒出风口上方水平布置一电晕线，称为第二电场电晕线。第一电场电晕线、第二电场电晕线和凝聚电极彼此连接，可由同一电源供电。旋风筒筒体、圆形外管、灰斗等接地，保持零电位，使它们与电晕极（包括凝聚电极）形成空间电场。在旋风筒的底部，置有阀门，通过它，旋风筒底部的粉尘可以进入灰斗。当含尘气流从进风口切向进入旋风筒，即在旋风筒内回旋运动，受离心力的作用，粒径较大的粉尘被甩向筒壁而失去能量，沿旋风筒筒壁滑下，到达旋风筒的底部。旋转下降的气流在旋风筒的圆锥部分随圆锥的收缩而向旋风筒中心靠拢，然后从下而上螺旋上升，最后出旋风筒。在上述过程中，由于旋风筒内部置有电晕线，使粉尘在随气流下降和上升过程中两次荷电。荷电的粉尘在电晕线和旋风筒之间的电场力作用下，发生少量的空间凝聚和部分被吸附于旋风筒内壁。出旋风筒的气流，仍含有颗粒较小的粉尘（其中部分已被荷电），再经第二电场电晕线的电晕荷电作用，能基本达到饱和荷电。其后，含较细粉尘的气流，进入旋风筒、凝聚电极、外管之间的电场中，荷电粉尘在电场力的作用下产生空间凝聚和电极凝聚，大部分粉尘被吸附在旋风筒外筒壁和外管的内壁上。另一些凝聚后的粗尘粒，随气流落入灰斗。气体中仍含有极少量的粉尘，经设置在灰斗中的百叶集尘极吸附，最后到达灰斗底部。经过收尘后的气流，最后从排风口排出。

使用本发明，具有以下明显优点：

1.在旋风筒中心位置设第一电场电晕线，既不影响旋风筒对较粗尘粒的高效收尘作用，又因电场力的作用，增加了对较细尘粒的捕集作用，因此扩大了收尘器对含尘气体中尘粒粒径的适用范围，提高了第一级的收尘效率。

2.旋风筒内含尘气体向下、向上先后两次经过第一电晕电场，可提高电晕线的使用效率，保证收尘效率能满足设计要求，减短了电晕线的长度，为设计体积小，效率高的收尘器创造了条件。

3.含尘气流在收尘器内的运动方向与粉尘尘粒的沉降方向一致，避免了粉尘尘粒受逆向气流作用而造成二次飞扬，克服了许多立式电收尘器所普遍存在的问题。

4.由于旋风筒内第一电场电晕线长度一般可到达旋风筒圆筒与锥体交合处，因而可以利用旋风筒筒壁作为第一电场收尘极。在旋风筒底部安装锁风装置，解决了气流向中心扩散而导致旋风收尘效率降低问题，也解决了其由于气流经灰斗进入外管而造成部分粉尘尘粒不能沉降进入灰斗的问题。

5.结构紧凑合理，由于含尘气流两次通过旋风筒中的电晕线，且在旋风筒出风口上方设置有电晕线，使得粉尘可以在较小的空间范围内饱和荷电，从而缩小了整个收尘器的体积。另外，各种收尘机理交互利用，使旋风、惯性、静电等收尘方式有机地结合在一起，有效地提高了收尘效率。

6.由于旋风筒内第一电场电晕线、第二电场电晕线和凝聚电极等均彼此连接，从而保持等电位。可由同一电源供电，而旋风筒、外管、灰斗、百叶集尘极等均接地，保持零电位，从而供电十分方便。

本发明的最佳实施可以结合附图来说明：

图1是本发明的结构原理图。

图2是本发明推荐使用的第二电场电晕线正视图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明的凝聚电极正视图。

图5是图4的俯视图。

图6是本发明的百叶集尘极（一圈）的结构形状示意图。

图7是本发明推荐使用的双圆锥闪动阀结构示意图。

本发明是在旋风收尘器的基础上设计而成的，主要结构参看图1。

在旋风收尘器的旋风筒4的内部置有一电晕线18，称为第一电场电晕线，在电晕线的下半部制有芒刺17，用以产生电晕放电。该电晕线上部与供电的绝缘套管1固定，在旋风筒的顶部中央位置，装有使用绝缘材料制成的绝缘筒19，作为旋风筒的出风口，使气流能从旋风筒内进入外管6之中。在绝缘筒的上方，布置有一电晕线21，称为第二电场电晕线，推荐使用圆环形的电晕线，圆环使用辐条悬挂在绝缘套管1上，在圆环所在的平面上和垂直于圆环向上方向上制有芒刺3，用以产生电晕放电。在芒刺3上面一定高度，有一顶板2，其与外管6密封连接，用以约束气流运动方向。在旋风筒4和外管6之间，有一圆筒，作为凝聚电极5。旋风筒4、凝聚电极5和外管6三者同心布置，且凝聚电极使用绝缘柱16支撑于固定梁8上，并通过连接导线20与第二电场电晕线相连。在固定梁8的下面，是灰斗13，灰斗内部通过吊杆（图中未画出）悬挂有一组百叶集尘极14。最上面的一圈百叶集尘极是通过吊杆悬挂于固定梁上，其下面的百叶集尘极各圈则是通过各自的吊杆悬挂于其上面的百叶集尘极上。在灰斗的侧壁，装有电加热器9，以防收尘器结露。另外，在旋风筒的底部，装有锁风阀10，推荐使用双圆锥闪动阀或翻板阀等，使旋风筒底部的粉尘通过它进入灰斗而不造成漏风现象。在锁风阀的出口处，还安装有反灰罩11，以防止由旋风筒进入灰斗的粉尘发生飞扬。灰斗中的粉尘通过回转卸灰阀12排出，在本收尘器工作过程中，含尘气流通过进风口直接切向进入旋风筒，而干净气流则通过安装在灰斗上的出风口15排出。整个收尘器通过支承脚7支承，通过绝缘套管1供电。

含尘气流从进风口切向进入旋风筒并沿内壁向下旋转进入锥体部分（外旋涡），然后从这里开始转到锥体的中部空间并向上旋转（内旋涡）至绝缘筒。在气体旋流过程中，粉尘颗粒被离心力推向内壁，并在重力作用和外旋涡影响下沉降落入旋风筒底部。为适应静电收尘的需要，也为了提高旋风收尘的效率，本发明推荐使用长锥体形式的旋风筒。安装在旋风筒圆筒部位的第一电场电晕线，在气流向下，向上运动过程中，均对粉尘荷电，同时产生一定的静电收尘作用。第一电场电晕线一般可用金属管（如自来水管）制成，长度以到达旋风筒圆筒和锥体交合处为宜，以免在锥体部分产生强烈的火花放电而造成整个收尘器的电压下降，其上端悬挂在绝缘套管上，在绝缘筒以下的部位上制有向四周呈辐射状的芒刺。从绝缘套管至绝缘筒底部的这一段第一电场电晕线上，一般不制有芒刺，这是为了避免强烈的火花放电。绝缘筒系用绝缘材料制成，一是作为旋风筒的出口，二是隔离电场，保证收尘器的电压稳定。出绝缘筒的气流，进入第二电场区域，在第二电场电晕线的作用下，达到饱和荷电。第二电场电晕线水平布置，推荐使用圆环形结构，在圆环的半径方向上制有数根金属辐条，金属辐条与绝缘套管连接，用以吊挂圆环和给圆环供电。在环和辐条上，均制有水平和垂直向上方向的芒刺，如图2和图3所示。环与外管的距离、环与顶盖的距离以及旋风筒的半径等三个尺寸一般为相等或相近，以使第一电场，第二电场同时达到电晕放电。含尘气流经第二电场电晕荷电以后，由于顶盖的约束，改变运动方向，在外管内向下运动，进入由旋风筒、凝聚电极和外管组成的凝聚电场区（此区为近似的均匀电场），在这里，带电粉尘发生空间凝聚，并在电场力作用下向外管或旋风筒外壁运动。凝聚电极的结构是一金属圆筒，如图4、图5所示。其上、下周边使用元钢或圆管等覆边，以防止在凝聚电场区产生尖端放电，造成收尘器电压降低。经过凝聚电场收尘后的气流继续向下运动，遇到安装在灰斗中的百叶集尘极，（百叶集尘极的结构如图6所示，它呈一平截正圆锥面形状），粉尘受到惯性收尘作用和静电吸附作用被吸附在百叶集尘板上，干净气流则经过出风口排出收尘器外。

为使旋风收尘部分锁风性能良好，又能及时地将收集于其底部的粉尘排出旋风筒进入灰斗，在旋风筒的底部装有锁风阀，图7即为本发明推荐使用的双圆锥闪动阀的结构形式。通过锁风阀，当旋风筒底部的粉尘达到一定量时，即可在重力作用下，依次打开阀门，使粉尘进入灰斗。另外，在锁风阀的底部可装反灰罩，以防止二次飞扬。

在本收尘器的外管内壁上，安装了若干个电磁振动器或者振动电机（图1中未画出）。由于收尘器的各部分连接成一个整体，通过它的振动使被吸附于各壁上的粉尘脱落而进入灰斗之中。

为防止本收尘器发生结露现象，除在整个收尘器的外面加敷隔热材料外，本发明还在灰斗中设置了电加热器，通过它来加热气流，使水蒸汽温度保持在露点以上。

最后，灰斗的粉尘通过灰斗底部的回转卸灰阀排出收尘器。

Claims (10)

1、一种应用旋风、静电、惯性等机理制作的收尘器，由进风口、出风口、旋风筒（4），灰斗（13）、支承脚（7）、卸灰阀（12）、外管（6）等组成，在旋风筒（4）内部装有第一电场电晕线（18），特征在于在旋风筒的出风口绝缘筒（19）的上方设置有第二电场电晕线（21），在旋风筒（4）与外管（6）之间，设置有一圆筒形的凝聚电极（5），第一电场电晕线、第二电场电晕线和凝聚电极三者彼此连接，采用同一电源供电。

2、如权利要求1所述的收尘器，其特征在于第二电场电晕线（21）是一圆环形电晕线，其通过辐条悬挂在绝缘套管（1）上，在圆环和辐条上的水平方向和垂直向上方向制有芒刺（3），并且，圆环到收尘器顶盖（2）的距离，圆环到收尘器外管（6）的距离以及旋风筒（4）圆筒部分的半径三者尺寸相等或相近。

3、如权利要求1或2所述的收尘器，其特征在于第一电场电晕线（18）的长度以到达旋风筒圆筒部分和锥体部分交合处为宜，并且在绝缘筒（19）以下的部分才制有芒刺。

4、如权利要求1或2所述的收尘器，其特征在于在灰斗（13）中设置有百叶集尘极（14）。

5、如权利要求3所述的收尘器，其特征在于在灰斗（13）中设置有百叶集尘极（14）。

6、如权利要求1或2所述的收尘器，其特征在于凝聚电极（5）采用元钢或圆筒等覆边，并可用绝缘柱（16）支撑于固定梁（8）上。

7、如权利要求3所述的收尘器，其特征在于凝聚电极（5）采用元钢或圆管等覆边，并可用绝缘柱（16）支撑于固定梁（8）上。

8、如权利要求4所述的收尘器，其特征在于凝聚电极（5）采用元钢或圆管等覆边，并可用绝缘柱（16）支撑于固定梁（8）上。

9、如权利要求1或2所述的收尘器，其特征在于在旋风筒（4）的底部推荐采用双圆锥闪动阀（10）。

10、如权利要求3所述的收尘器，其特征在于在旋风筒（4）的底部推荐采用双圆锥闪动阀（10）。

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