CN103203284B - 湿式静电除尘器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿式静电除尘器，壳体的内部分为进气室、电极室和排气室，在进气室中设有喷水管头，其上装有喷嘴，在电极室中设有集尘管，其内穿设电极管，电极管的上端挂装在支撑架上，支撑架的外端通过电绝缘子与电绝缘管室支撑，且支撑架的外端与变压/整流器的高电压端负极相连，变压/整流器的低电压端接外供电源壳体接地，通过电极室内的电场变化控制清洗喷水。本发明去除PM2.5效率＞99%，具有高效去除多种污染物，包括酸雾、各种重金属、气溶胶的能力，广泛应用于石化、化工、制药、军工、及焚烧工业的废气治理。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于气体净化处理的湿式静电除尘器。
背景技术
大气质量指标中的“PM2.5”是粒径等于和小于2.5微米的超细颗粒，可以被进一步吸入肺泡，进入心血系统，甚至诱发癌症，严重危害健康。这类微细固、液颗粒也是形成雾霾天气的“元凶”。
PM2.5的组成非常复杂，包括固体颗粒（微尘），和可凝结的液态化合物颗粒，气溶胶和重金属蒸汽等。由于PM2.5的来源广，成分复杂，治理技术难度大，去除手段多样。对于工业废（燃）气中的PM2.5的减排，要根据废（燃）气中的PM2.5的特性采取针对性的“除尘”手段。去除全部PM2.5的最有效设备是湿式静电除尘器。湿式静电除尘器通常包括如下过程：
1）对电离极（阴极）充电，离解周围气体，产生电晕；
2）气流中的颗粒物被带电，在电场作用下，移向接地的集尘极（正极）；
3）颗粒物在集尘极收集积累；
4）用水冲洗集尘极，清除收集的颗粒物。
然而，传统的湿式静电除尘器存在如下不足：
1）气流在各个电极间的分布不均匀，甚至有“死角”，降低了捕尘效率。
2）传统的板状电极，线状电极，杆状电极的电晕强度不够高，必须靠提高电压来获得高捕尘率和防止灭弧影响。
3）传统的圆形电极管有难以准确保持同心的问题，使电场不均匀，易造成频繁电火花，影响整体捕尘效果。
4）净化气与冲洗废水在相同方向从同一出口排出，易造成净化气携带脏废水，严重降低了净化效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够有效确保净化效果的湿式静电除尘器。
本发明的技术方案如下：一种湿式静电除尘器，包括壳体（1），该壳体（1）的上端口为进气口（2），下端口为排水口（24），在所述壳体（1）内固定设置有上管板（17）和下管板（18），上管板（17）及下管板（18）将壳体（1）的内部分成三个腔室，从上往下依次为进气室（3）、电极室（5）和排气室（23），在所述进气室（3）中设有喷水管头（21），该喷水管头（21）上装有向下喷淋的喷嘴（22），在所述电极室（5）中设有集尘管（16），该集尘管（16）的上下端分别与对应的管板（17或18）相固定，且集尘管（16）的内部与进气室（3）及排气室（23）连通，所述集尘管（16）内穿设有电极管（6），该电极管（6）的轴心线与集尘管（16）的轴心线在一条直线上，电极管（6）的上端伸入进气室（3）中，并挂装在支撑架（8）上，所述支撑架（8）的外端穿出壳体（1）并伸入到电绝缘管室（9）内，支撑架（8）的外端通过电绝缘子（10）与电绝缘管室（9）支撑，且支撑架（8）的外端通过电缆与变压/整流器（14）的高电压端相连，变压/整流器（14）的低电压端接外供电源（15），所述壳体（1）通过导线（19）接地；在所述排气室（23）的周侧壁上设置有排气管（26）。
采用以上技术方案，变压/整流器将交流电变换成所需电压的直流电传输给支撑架，使与支撑架相连的电极管带电。相对于作为负极的电极管，集尘管为正极。需净化的气体从顶部的进气口进入壳体的进气室，接着向下被分配到集尘管内，气体通过固定在集尘管中心的电极管时，被电极管放电电离，形成电晕，在气流中的微细颗粒和液滴被电晕作用带负电，在电场力作用下向四周的带正极的集尘管内壁移动，形成液膜，随着通过的气体中颗粒物被吸到集尘管内壁逐渐积累，液膜在重力和同向气流的双重作用下沿集尘管内壁流下，当液膜积累到一定程度，喷水管头内的水通过喷嘴向下喷淋，以冲洗集尘管内壁上的液膜，携带被清洗颗粒物等污染物的脏水从各集尘管流出，然后进入下部排气室，最后通过底部排水口排出。而经过净化的气体也从集尘管向下流入下部排气室，然后通过装在侧面的排气管排出。
本发明将电极管设置在集尘管的中心位置，使电极管在集尘管中精确定位，以保持电极管与集尘管壁的均匀间距以及电极管结构的一致性，可以获得最佳的充电电晕效果，从而有效确保了对气体净化的效果。电极管组采用整体设计，结构简单、紧凑，能够实现精确制造、精确校准，整体组装容易，既可以适应下行气流，也可以适应上行气流，布置灵活多变。本发明通过不同的通道分别排水和排气，能有效防止排气中携带脏水中的污染物。
在所述进气室（3）内设有布气板（4），该布气板（4）位于喷水管头（21）的上方，且布气板（4）上均匀分布有通气孔。布气板通过通气孔起“整流”的作用，使气体垂直并分布均匀地进入各集尘管，这样完全消除了气流的“死角”，保证了电捕尘的高效率。
所述电极管（6）为直管结构，在电极管（6）的外管壁上从上往下固设有多段螺旋形的鳍片（7），螺旋形的鳍片结构能最大程度提高放电电晕强度，加大对气流中颗粒物的充电能力，特别对于小于1微米的超细固、液颗粒物和重金属蒸汽能达到极高捕集效率。
所述电绝缘管室（9）为方形空腔，在电绝缘管室（9）的外面设置吹风机（11），所述吹风机（11）的出风口通过空气管（12）与电绝缘管室（9）连通。吹风机向电绝缘管室内的电绝缘子吹风，以清除电绝缘子可能粘附的污染物，以确保电绝缘子的绝缘效果。
在所述电绝缘管室（9）内装有电阻式加热器（13），对电绝缘子（10）加热，使其保持干燥，从而保证其电绝缘的安全性和可靠性。
在所述喷水管头（21）上串联有喷水控制阀（20），该喷水控制阀（20）位于壳体（1）外面，通过控制电路与变压/整流器（14）电连接。变压/整流器（14）感知集尘管（16）内的电场变化，并通过控制电路控制喷水控制阀（20）启动，使喷嘴（22）开始向下喷水。间隙喷水冲洗与变压/整流器（14）耦合自动控制，既保证了捕尘的高效率及运行的安全可靠性，又确保了最小的耗水量，能有效节约水资源。
所述排气管（26）的轴心线与壳体（1）的轴心线相垂直，在排气管（26）的进气端设有进气罩（25），该进气罩（25）上小下大，进气罩（25）的下端敞口位于所述排水口（24）的正上方。经过净化的气体从集尘管（16）向下流出后，转折180°向上进入进气罩（25）中，再通过壳体侧面的排气管（26）排出，这样进一步提高了水气分离的效果，并且无需配备除雾器，能够有效降低生产成本。
为了简化结构、方便加工制作，并有利于进气排水及消除气流“死角”，所述壳体（1）为圆筒型钢结构，壳体（1）的上部为上小下大的锥形，壳体（1）的下部为上大下小的锥形。
本发明的有益效果是：
1、采用圆筒形结构和圆管状电极，在进气室有布气板使气流垂直和分布均匀进入各集尘管，完全消除了气流的“死角”，保证了电捕尘的高效率。
2、采用坚固的管状电极和在集尘管中精确定位，保持与集尘管壁的均匀间距以及各电极管结构的一致性，可以获得最佳的充电电晕效果。
3、管状电极上的鳍片结构能最大程度提高放电电晕强度，加大对气流中颗粒物的充电能力，特别对于小于1微米的超细颗粒物和重金属蒸汽能达到极高捕集效率。
4、间隙喷水冲洗与变压/整流器耦合自动控制，保证了捕尘的高效率，运行的安全可靠性和最小耗水量。
5、倒吸式排气管入口可以有效防止净化气带湿份，从而保证了＞99%的捕尘效率。
6、本发明的湿式静电除尘器结构和工作方式不仅可以适用于下行气流，也可适用于上行气流的净化。
本发明的性能特点为：
1）高效率——去除PM2.5效率＞99%；
2）全净化——多种污染物去除能力：SO3（＞90%），去除重金属（80-99%），THC（＞60%）；
3）低流阻——整体流阻300-500Pa；
4）低消耗——低能耗，低水耗，低运行成本；
5）应用范围广——可广泛应用于石化、化工、制药、军工及焚烧工业的废气治理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为电极管及集尘管布置在上管板上的俯视图。
图3为电极管及其鳍片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，壳体1为上下端敞口的圆筒型钢结构，壳体1的上端口为进气口2，下端口为排水口24。壳体1的上部为上小下大的锥形，下部为上大下小的锥形，且壳体1通过导线19接地。在所述壳体1内的中部设有上管板17，上管板17的板面与壳体1的轴心线相垂直，且上管板17的外缘与壳体1的内壁相固定。在壳体1内的下部设置下管板18，下管板18与上管板17相平行，下管板18的外缘与壳体1的内壁相固定。所述上管板17及下管板18将壳体1的内部分成三个腔室，从上往下依次为进气室3、电极室5和排气室23。
如图1所示，在进气室3内设有布气板4，该布气板4与上管板17相平行，且布气板4上均匀分布有通气孔。在布气板4的下方设置喷水管头21，喷水管头21为管状结构，该喷水管头21的部分管身位于进气室3内，另一部分管身位于壳体1外。在喷水管头21位于进气室3内的管身上装有1个或多个向下喷淋的喷嘴22，喷嘴22的数目根据实际需要确定。在所述喷水管头21上还串联有喷水控制阀20，该喷水控制阀20位于壳体1外面。
如图1、图2、图3所示，在电极室5中设有集尘管16，集尘管16的数目可以是一个至几百个，其具体数目根据实际需要确定，当集尘管16的数目大于2时，两相邻集尘管16之间的中心距离基本相等。所述集尘管16的轴心线与壳体1的轴心线平行或重合，集尘管16的上端与上管板17相固定，且上管板17上对应集尘管16的位置开有通孔，以使集尘管16的上管口与进气室3连通。集尘管16的下端与下管板18相固定，下管板18上对应集尘管16的位置开有通孔，以使集尘管16的下管口与排气室23连通。在每根集尘管16内均穿设有电极管6，该电极管6为直管结构，电极管6的外管壁上从上往下固设有多段螺旋形的鳍片7，所述电极管6的轴心线与对应集尘管16的轴心线在一条直线上，电极管6的下端与集尘管16的下端面基本平齐，电极管6的上端伸入进气室3中，并挂装在支撑架8上。
如图1所示，支撑架8通过电绝缘装置支撑在上管板17上方，支撑架8不与壳体1直接接触。所述支撑架8的外端穿出壳体1并伸入到电绝缘管室9内，电绝缘管室9为方形空腔，并固设在壳体1的外壁上。支撑架8的外端通过电绝缘子10与电绝缘管室9支撑，使支撑架8不与电绝缘管室9的室壁直接接触，并且支撑架8的外端通过电缆与变压/整流器14的高电压端相连，变压/整流器14设置在壳体1外，该变压/整流器14的低电压端接外供电源15，且变压/整流器14通过控制电路与喷水控制阀20电连接。在所述电绝缘管室9的外面设置吹风机11，该吹风机11的出风口通过空气管12与电绝缘管室9连通，吹风机11通过空气管12向电绝缘管室9内的电绝缘子10吹风，以清除电绝缘子10可能粘附的污染物。在所述电绝缘管室9内装有电阻式加热器13，对电绝缘子10加热，使其保持干燥，从而保证其电绝缘的安全性和可靠性。
如图1所示，在排气室23的周侧壁上固定设置有排气管26，该排气管26的轴心线与壳体1的轴心线相垂直，排气管26的出气端在壳体1外，排气管26的进气端在排气室23内。在排气管26的进气端设有进气罩25，该进气罩25上小下大，进气罩25的上端与排气管26相连通，进气罩25的下端敞口位于所述排水口24的正上方。
本发明的工作原理如下：
变压/整流器14将交流电变换成所需电压的直流电传输给支撑架8，使与支撑架8相连的电极管6带电。相对于作为负极的电极管6，集尘管16接地为正极。需净化的气体从顶部的进气口2进入壳体的进气室3，气体经布气板4“整流”后，垂直并分布均匀地通过上管板17进入各集尘管16，气体通过固定在集尘管16中心的电极管6时，被电极管6上的鳍片7放电电离，形成电晕，在气流中的微细颗粒和液滴被电晕作用带负电，在电场力作用下向四周的带正极的集尘管16内壁移动，形成液膜，随着通过的气体中颗粒物被吸到集尘管16内壁逐渐积累，液膜在重力和同向气流的双重作用下沿集尘管16内壁流下，当液膜积累到一定程度，变压/整流器14感知集尘管16内的电场变化，并通过控制电路控制喷水控制阀20启动，使喷嘴22开始向下喷水，以冲洗集尘管16内壁上的液膜，携带被清洗颗粒物等污染物的脏水从各集尘管16流出，通过下管板18进入下部排气室23，最后通过底部排水口24排出。而经过净化的气体转折180°向上进入进气罩25中，再通过壳体1侧面的排气管26排出，以有效防止排气中携带脏水的污染物。变压/整流器14感知电场变化的方式为现有技术，在此不作赘述。
尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，如改变气体向上流动，如更改壳体的造型，或者改变电极管上鳍片的形状，或者改变喷水管的布置或喷嘴的布置，或者改变支撑架的结构以及与电极管的连接方式，或者改变电极管或/和集尘管的数目等，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种湿式静电除尘器，包括壳体(1)，该壳体(1)的上端口为进气口(2)，下端口为排水口(24)，其特征在于：在所述壳体(1)内固定设置有上管板(17)和下管板(18)，上管板(17)及下管板(18)将壳体(1)的内部分成三个腔室，从上往下依次为进气室(3)、电极室(5)和排气室(23)，在所述进气室(3)中设有喷水管头(21)，该喷水管头(21)上装有向下喷淋的喷嘴(22)，在所述电极室(5)中设有集尘管(16)，该集尘管(16)的上下端分别与对应的管板(17或18)相固定，且集尘管(16)的内部与进气室(3)及排气室(23)连通，所述集尘管(16)内穿设有电极管(6)，该电极管(6)为直管结构，电极管(6)的轴心线与集尘管(16)的轴心线在一条直线上，在电极管(6)的外管壁上从上往下固设有多段螺旋形的鳍片(7)，所述电极管(6)的上端伸入进气室(3)中，并挂装在支撑架(8)上，所述支撑架(8)的外端穿出壳体(1)并伸入到电绝缘管室(9)内，支撑架(8)的外端通过电绝缘子(10)与电绝缘管室(9)支撑，且支撑架(8)的外端通过电缆与变压/整流器(14)的高电压端相连，变压/整流器(14)的低电压端接外供电源(15)，所述壳体(1)通过导线(19)接地；在所述排气室(23)的周侧壁上设置有排气管(26)；
在所述进气室(3)内设有布气板(4)，该布气板(4)位于喷水管头(21)的上方，且布气板(4)上均匀分布有通气孔；所述电绝缘管室(9)为方形空腔，在电绝缘管室(9)的外面设置吹风机(11)，所述吹风机(11)的出风口通过空气管(12)与电绝缘管室(9)连通。
2.根据权利要求1所述的湿式静电除尘器，其特征在于：在所述电绝缘管室(9)内装有电阻式加热器(13)。
3.根据权利要求1所述的湿式静电除尘器，其特征在于：在所述喷水管头(21)上串联有喷水控制阀(20)，该喷水控制阀(20)位于壳体(1)外面，且喷水控制阀(20)通过控制电路与变压/整流器(14)电连接。
4.根据权利要求1所述的湿式静电除尘器，其特征在于：所述排气管(26)的轴心线与壳体(1)的轴心线相垂直，在排气管(26)的进气端设有进气罩(25)，该进气罩(25)上小下大，进气罩(25)的下端敞口位于所述排水口(24)的正上方。
5.根据权利要求1或3或4所述的湿式静电除尘器，其特征在于：所述壳体(1)为圆筒型钢结构，壳体(1)的上部为上小下大的锥形，壳体(1)的下部为上大下小的锥形。
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