CN100551542C - 等离子层变频滤尘器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等离子层变频滤尘器，它是由入风口1，箱体2，线电极3，介质绝缘电极4，绝缘挡板5，介质绝缘正极板6，导电负极板7，导电正极板8，绝缘垫块9，介质绝缘负极板10，出风口11，电源12，均流电阻13，电流互感器14组成的。其主要特征是：电源采用直流偏置高压脉冲(高频)变频电源，在箱体内线电极与介质绝缘电极相间放置，各极板设置方向与气流方向垂直，线电极与介质绝缘电极间发生介质绝缘放电产生等离子体，正负等离子体在电场力的作用下迁移极化形成正负等离子层，粉尘经过等离子层时被充电，带电粉尘不能通过等离子层，粉尘被滤除。通过调节电源电压的频率可实现电源输出电流的调节与控制。

Description

等离子层变频滤尘器

技术领域

本发明涉及一种环保除尘设备——等离子层变频滤尘器

技术背景

目前国内外用于治理粉尘污染的高压静电除尘器采用直流高压供电，功耗大，在阳极板与电晕线之间产生电晕放电，粉尘在电晕放电的电场中被荷电，带负电的粉尘被阳极板扑集，通过振打清灰将阳极板及电晕线上的粉尘清理掉，如果不及时进行清除，会出现电晕闭塞现象。本发明等离子层变频滤尘器除尘机理与静电除尘器完全不同，本发明是在本人申请的中国发明专利《磁电滤尘器》的基础上构思的。

发明内容

本发明等离子层变频滤尘器的目的是提出一种用等离子层对粉尘进行荷电并且用等离子层对带电粉尘进行过滤的电除尘器。在结构上等离子层变频滤尘器主要是由入风口，箱体，线电极，介质绝缘电极，绝缘挡板，极板(包括介质绝缘正极板，导电负极板，导电正极板，介质绝缘负极板)，绝缘垫块，出风口，电源、均流电阻和电流互感器所组成的。其主要特征是：电源采用直流偏置高压脉冲(或高频)变频电源，在箱体内线电极与介质绝缘电极相间放置，每隔一定数量的线电极与介质绝缘电极设置一块极板，各板极设置方向与气流方向垂直，极板上布有可供气流通过的孔道。线电极通过均流电阻与电源的负极性输出端相连，在电源负极性输出线上串接电流互感器。介质绝缘电极、介质绝缘正极板及导电正极板与箱体相连并接地，电源的正极性输出端与壳体相连并接地；介质绝缘负极板和导电负极板通过绝缘垫块与箱体绝缘，并与电源负极性输出端相接。在介质绝缘正极板、介质绝缘负极板、导电正极板及导电负极板所在位置的箱体内表面用绝缘挡板覆盖。

介质绝缘正极板、介质绝缘负极板是导电极板表面覆盖介质绝缘层而制成的，介质绝缘电极是由板状或管状导电电极表面覆盖介质绝缘层而制成的。

由于线电极与介质绝缘电极之间施加了直流偏置高压脉冲(或高频)变频电源，于是在线电极与介质绝缘电极之间发生介质阻挡放电。线电极与介质绝缘电极之间存在着电容，电容是高压脉冲(或高频)电流的通路，电源电压越高，频率越高，介质阻挡放电电流越大。当发生介质阻挡放电时，在空间产生等离子体，等离子体中包含电子，正离子，带负电的粒子和带正电的粒子。电源的正极性输出端与介质绝缘正极板相连，负极性输出端与介质绝缘负极板相连，由于电源输出电压中含有直流成分，因此在极板所在空间存在着静电场，等离子体在电场力的作用下，空间的正负带电粒子发生迁移而极化，在介质绝缘正极板的表面形成了一层负离子体层，在负离子层之外存在着一层正离子体层；在介质绝缘负极板的表面形成了一层正离子体层，在正离子层之外存在着一层负离子体层。由于电极表面有绝缘介质覆盖，且极板所在位置的箱体内表面被绝缘挡板覆盖，因此空间电荷不会消失，两种极性的等离子体层不会消失。等离子体层是气流的必经之路，当气流经过等离子体层时，气流中的粉尘被等离子体充电。带正电的粉尘被正等离子层阻挡，被负等离子层中的负粒子凝聚；带负电的粉尘被负等离子体层阻挡，被正等离子层中的正粒子凝聚；粉尘经过等离子层时被滤除，净化的气体从极板的孔道通过。

对于导电正极板及导电负极板，导电正极板吸收负离子体的负电荷，在导电正极板的表面空间只形成了一层正离子体层，导电负极板吸收正离子体的正电荷，在负极板的表面空间只形成了一层负离子体层，随着极板表面灰尘的积累，导电极板变成了绝缘极板。

线电极与介质绝缘电极之间的介质阻挡放电电流的大小不仅取决于电源电压的高低，而且取决于电源频率的高低，通过调节电源频率可实现对介质阻挡放电电流的自动调节与控制。在电源的负极性输出端串有电流互感器，可测量电源的输出电流(即负载电流)，电流互感器的输出端通过反馈电路与电源相连，当负载电流增大时，电流互感器输出电流增大，导致电源输出频率下降，频率下降导致容性负载容抗增加，容抗增加导致电流变小；反之，当负载电流减小时，电流互感器输出电流减小，导致电源输出频率提高，频率提高导致容性负载容抗减小，容抗减小导致电流增大。因此通过采集负载电流的变化趋势，电源自动调节输出频率，维持输出电流的稳定。由此可见，离子层变频滤尘器工作状态稳定。

当介质绝缘正极板、介质绝缘负极板、介质绝缘电极和电晕线上积有灰尘时，不影响介质阻挡放电和空间等离子层的形成，因此各个电极的积尘可长期不用清除，当尘层达到一定厚度时可自然脱落。

综上所述，等离子体层滤尘器与现行的静电除尘器的本质区别在于粉尘的荷电机理与除尘机理完全不同，静电除尘器是采用高压直流电源，采用电晕放电对粉尘荷电，电晕放电状态不稳定且耗电大。等离子层滤尘器采用直流偏置高压脉冲(或高频)变频电源，工作稳定且耗电小，介质阻挡放电在空间形成等离子体，在极板的作用下形成等离子层，等离子体层对粉尘进行充电，使粉尘荷电；在扑捉粉尘的机理上，静电除尘器是用正极板吸附带负电的粉尘，带负电的粉尘被吸附后，负电荷被正极板复合消失，而等离子体层滤尘器是用等离子体层过滤带电粒子；静电除尘器必须保持极板表面导电良好，否则会产生电晕闭塞，而等离子体层变频滤尘器采用高频电源供电，根本不会发生电晕闭塞现象，对极板表面的导电性不作要求。

附图说明

图1为多种电极板等离子层变频滤尘器原理结构示意图

图2为绝缘正极板等离子层变频滤尘器的结构示意图

在图1中，1为入风口，2为箱体，3为线电极，4为介质绝缘电极，5为绝缘挡板，6为介质绝缘正极板，7为导电负极板，8为导电正极板，9为绝缘垫块，10为介质绝缘负极板，11为出风口，12为电源，13为均流电阻，14为电流互感器，15为电源输出电压的一种波形图。

在图2中，1为入风口，2为箱体，3为线电极，4为介质绝缘电极，5为绝缘挡板，6为介质绝缘正极板，11为出风口，12为电源，13为均流电阻，14为电流互感器，15为电源输出电压的一种波形图。

在图1中，在箱体2内线电极3和介质绝缘电极4相间排列，每隔一定数量的线电极和介质绝缘电极放置一个极板(如介质绝缘正极板6、导电负极板7、，导电正极板8和介质绝缘负极板10)，介质绝缘正极板、导电负极板、导电正极板和介质绝缘负极板放置的方向与气流的方向垂直。在各极板与相接处的箱体内表面覆盖绝缘挡板5。

介质绝缘电极、介质绝缘正极板6和导电正极板8与箱体相连，导电负极板7和介质绝缘负极板10相连，并通过绝缘垫块9与箱体绝缘。

入风口1与除尘管路相连，出风口11与引风机相连。(图中未标出)

电源12采用带直流偏置的高压脉冲(或高频)变频电源，电源的输出电压波形如波形图15所示(仅示出了一种波形)，它是负直流电压与矩形波的叠加。电源的正极性输出端与箱体相接并接地，电源的负极性输出端通过均流电阻13与线电极3相连，导电负极板7和介质绝缘负极板10与电源的负极性输出端相连。电流互感器14串接在电源的负极性输出端

在图2中，在箱体2内线电极3和介质绝缘电极4相间排列，每隔一定数量的线电极和介质绝缘电极放置一个介质绝缘正极板6。其他各部件的连接关系与图1相同。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，它是含有多种板电极的等离子体层变频滤尘器。电源采用高压脉冲或高压高频变频电源，在线电极和介质绝缘电极之间发生介质阻挡放电，在空间产生等离子体。介质阻挡放电电流的大小与电源输出电压的频率有关，频率高时电流大，频率低时电流小。因此可通过调节频率的高低来控制电流的大小，通过采集负载电流的波动趋势自动调节输出频率以保持介质阻挡放电电流的稳定。电流互感器14串接在电源的负极性输出端，可测得负载电流的大小，电流互感器输出端与电源的反馈回路相连，当负载电流增大时，电流互感器输出电流增大，导致电源输出频率下降，频率下降导致容性负载的容抗增加，容抗增加导致电流变小；反之，当负载电流减小时，电流互感器输出电流减小，导致电源输出频率提高，频率提高导致容性负载容抗减小，容抗减小导致电流增大。因此通过负载电流的变化趋势，电源自动调节输出频率，维持输出电流的稳定。调节矩形波的占空比可调节电源的输出功率，以满足用最小的功率达到要求的除尘效果。

在引风机的作用下，含尘气体从入风口进入箱体，经过介质阻挡放电的空间时，气体中的部分粉尘被荷以正电或负电。于是，在空间存在着电子、正离子、正电粉尘和负电粉尘，这些带电粒子被气流带到极板电场作用的空间，在电场力的作用下，正负粒子向相反的方向迁移而极化。各极板上布有孔道，气流可从极板上的孔道经过。介质绝缘正极板6与电源的正极性输出端相连，它吸引负粒子而排斥正粒子。介质绝缘正极板表面覆盖绝缘介质，它只能吸引负粒子而不能吸收负粒子的负电荷，因此在靠近介质绝缘正极板表面空间积累了一层负粒子，即形成了负等离子体层，在负等离子体层的外侧(远离介质绝缘正极板)的空间形成了正等离子体层，由于箱体内表面用绝缘挡板覆盖，正负等离子体层被装在一个绝缘的容器中并被电场力所约束，因此正负等离子体层不能消失，其状态是稳定的；导电负极板7与电源的负极性输出端相连，它吸收正电荷，排斥负电荷，在靠近其表面的空间形成了负等离子层；导电正极板8与电源的正极性输出端相连，它吸收负电荷，排斥正电荷，在靠近其表面的空间形成了正等离子层；介质绝缘负极板10与电源的负极性输出端相连，吸引正粒子排斥负粒子，在靠近其表面空间形成正等离子层，在远离其表面空间形成负等离子层。当气流经过正等离子层时，气流中的正电粉尘不能通过正等离子层，气流中的负电粉尘与正等离子层正电粉尘凝聚，气流中的中性粉尘被正等离子层充以正电，这样，经过正等离子层的粉尘带正电；当气流经过负等离子层时，气流中的负电粉尘不能通过负等离子层，气流中的正电粉尘与负等离子层负电粉尘凝聚，气流中的中性粉尘被负等离子层充以负电，这样，经过负等离子层的粉尘带负电。因此说，等离子层具有荷电与滤尘的双重功能。

线电极与介质绝缘电极表面的积尘不会对介质阻挡放电产生影响，各个极板的积尘不会对等离子层的形成产生影响，因此各个电极的积尘可长期不用清除，当尘层达到一定厚度时可自然脱落。

气流经过多道正负等离子层后，粉尘被滤除，被净化的气体从出风口排出。

实施例2，如图2所示。它是绝缘正极板等离子层变频滤尘器，它只采用绝缘正极板形成等离子层。这种结构简单，等离子层中的等离子体密度高，荷电与滤尘效果更好。绝缘正极板与电源正极性输出端相连，绝缘正极板吸引负离子，因此在绝缘正极板的两侧表面的空间均形成了一层密实的负等离子体层和一层正等离子层。当粉尘通过正负相间的等离子体层时，粉尘被充电，带电粉尘不能通过等离子层，带电粉尘被等离子体层滤除。

Claims (5)

1一种等离子层变频滤尘器是由入风口(1)，箱体(2)，线电极(3)，介质绝缘电极(4)，绝缘挡板(5)，介质绝缘正极板(6)，导电负极板(7)，导电正极板(8)，绝缘垫块(9)，介质绝缘负极板(10)，出风口(11)，电源(12)，均流电阻(13)，电流互感器(14)组成的，其特征在于：电源采用直流偏置高压脉冲/高频变频电源；每隔一定数量的线电极与介质绝缘电极设置一块极板；极板上布有可供气流通过的孔道；在箱体内线电极与介质绝缘电极相间放置，各板极设置方向与气流方向垂直，在各极板所在位置的箱体内表面用绝缘挡板覆盖，介质绝缘电极、介质绝缘正极板及导电正极板与壳体相连并接地，电源正极性输出端与箱体相连并接地，介质绝缘负极板和导电负极板通过绝缘垫块与箱体绝缘，并与电源负极性输出端相接，线电极通过均流电阻与电源的负极性输出端相连，在电源负极性输出端上串接电流互感器。

2根据权利要求1所述的等离子层变频滤尘器其特征在于所说的电源是直流偏置高压脉冲/高频变频电源。

3根据权利要求1所述的等离子层变频滤尘器其特征在于所说的介质绝缘正极板和介质绝缘负极板是导电极板表面覆盖介质绝缘层而制成的，在极板上布有孔道。

4根据权利要求1所述的等离子层变频滤尘器其特征在于所说的导电负极板和导电正极板是由导电材料制成的，在极板上布有孔道。

5根据权利要求1所述的等离子层变频滤尘器其特征在于所说的介质绝缘电极是由金属板/管覆盖介质绝缘层而制成的。

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