CN103341409B - 湿式水膜静电除尘器的收尘极板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿式水膜静电除尘器的收尘极板，主要解决现有极板表面难以形成完整均匀覆盖水膜的问题，它包括用以吸收水份并允许其自上而下流过的内部材料层，所述内部材料层的两侧复合有能够允许水份渗入的外部材料层，所述外部材料层的孔隙率小于相对应高度处内部材料层的孔隙率，从而确保水份由外部材料层的内表面向外表面平缓渗漏，进而在该外表面上形成完整的水膜。本发明结构简单、耗水量低、除尘效率高，在对常规静电除尘器设计不进行较大改动的前提下，通过更换现有收尘极板并连接进水管道即可实施，无需专门配置机械振打清灰装置，可方便用于现有静电除尘设备的设计升级与改造换代，具有大型化应用的优势。1-->

Description

湿式水膜静电除尘器的收尘极板

技术领域

本发明涉及湿式水膜静电除尘器，具体地指一种湿式水膜静电除尘器的收尘极板。

背景技术

目前，我国大气中烟气粉尘的含量居高不下，细微颗粒物的PM_2.5浓度比发达国家高数倍，对人体健康和社会经济发展造成了很大的威胁，细微颗粒物的排放控制已是迫在眉睫。在更加严格的细微颗粒物排放标准下，采用任何单一脱除技术都无法满足需求，因此发展不同控制方式协同脱除技术日益迫切。

以静电场为脱除机理的静电除尘器作为目前常用的烟气除尘装置，在电力企业与水泥行业得到了很普遍的应用。利用静电场脱除颗粒物在工业上的应用主要是将静电力直接施加到颗粒物上，使颗粒荷电，并运动到异性电极上，从而实现脱除。实际操作中，多以高压直流电在两极间产生电晕放电，含尘气流通过两电极间电场时，颗粒物被强制荷电，荷电的颗粒在静电力的作用下向极性相反的极板运动并被极板捕集。

静电除尘器虽然对于大粒径颗粒物有很好的脱除效果，但对于小颗粒污染物、特别是对于粒径小于或等于2.5微米的细微颗粒物的脱除效率却并不高。为了更好地脱除细微颗粒物，本领域技术人员往往在静电除尘器中设置多级电场，通过分级捕集方式尽可能地提高对细微颗粒物的脱除效率。然而在实际工程应用中，发现这种方式对除尘效率的提高并不明显，造成这种现象的一个重要原因就是该粒径范围内的细微颗粒物易于随烟气流动，横向扩散性弱，并可能会发生二次扬尘。

在静电除尘器的研究改进方面，如何增强静电场的横向作用依旧是提高细微颗粒物捕集效率的重要发展方向。其中，采用极板施加水膜技术的湿式静电除尘器具有良好的除尘效果，因而在工业生产中得到了广泛应用。但这种湿式静电除尘器也存在如下缺陷：由于水膜会受极板表面张力的影响，或者遇到障碍物时水流方向发生改变，这样在极板表面不能形成完整均匀的水膜，造成这些区域的粉尘难以清除干净。为解决上述问题，目前主要采用在极板表面喷淋大量水的措施，但这又会导致水耗大幅增高、水处理更加困难的不足。

综上所述，如何提供一种能够有效保证极板液膜覆盖完整的湿式静电除尘器，以实现高效、少水脱除细微颗粒物的目标，是当今本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其能够在极板表面形成完整的水膜，且耗水量低、除尘效率高。

为实现上述目的，本发明所设计的湿式水膜静电除尘器的收尘极板，包括用以吸收水份并允许其自上而下流过的内部材料层，其特殊之处在于：所述内部材料层的两侧复合有能够允许水份渗入的外部材料层，所述外部材料层的孔隙率小于相对应高度处内部材料层的孔隙率，从而确保水份由外部材料层的内表面向外表面平缓渗漏，进而在该外表面上形成完整的水膜。

本发明收尘极板的作用机理是这样的：由于内部材料层的孔隙率较大，外部材料层的孔隙率较小，有利于水在内部材料层中从上向下流动，能够顺利到达极板底部。而水在向下流动过程中，可以逐渐通过外部材料层平缓均匀地渗透至极板表面，在极板表面形成水膜。通过这样的方式，能够在形成较小水膜厚度的前提下实现极板表面水膜的完整性。

作为优选方案，所述外部材料层2的孔隙率为相对应高度处内部材料层1的孔隙率的0.3~0.9倍。这样，两者之间形成适当的孔隙率级差，内部材料层主要保证水向下流动，外部材料层主要保证水向极板表面渗透。

进一步地，所述内部材料层的孔隙率最好为0.2~0.8。该孔隙率的设置，既能够确保水从外部材料层的内表面向外表面渗漏，又可以确保在外表面形成完整稳定的水膜。

进一步地，所述外部材料层和内部材料层的孔隙率分布为自上而下均匀分布、自上而下逐渐减小分布、或自上而下分段减小分布中的一种。其中，后面两种分布结构更适应水从上向下流动的状态，从而使所形成的水膜厚度更加均匀稳定。

再进一步地，所述外部材料层单侧的厚度为0.5~2mm，所述内部材料层的厚度为1~10mm，且外部材料层的单侧厚度与内部材料层的厚度之比为1∶(2~5)。从总体上看，内部材料层的厚度大于外部材料层的厚度。这样，可以确保大部分水在内部材料层中向下流动，同时也可确保少部分水向外部材料层表面渗透。

再进一步地，所述外部材料层和内部材料层为多孔隙板层或编织材料层。这样，可以确保两者形成稳定的孔隙率级差，以保证水从外部材料层的内表面向外表面渗漏。

再进一步地，所述外部材料层为亲水性材料层。在亲水性材料层表面形成的水膜附着力强、覆盖完整性好，并可以使水膜厚度进一步减小，同时极板水膜的均匀性得以保证。

更进一步地，所述外部材料层和内部材料层皆为难燃性或阻燃性材料层。这样，可以有效避免在极端情况下，由于水膜分布不均而导致的某些位置发生电极击穿现象，确保湿式水膜静电除尘器的收尘极板运行安全可靠。

更进一步地，所述外部材料层和内部材料层为金属、金属合金、陶瓷、高分子化合物、碳纤维、玻璃纤维、树脂纤维、以及棉麻材料中的一种或其组合。外部材料层和内部材料层可以通过常规粘接、焊接、压力成型等方式结合为一体。其来源广泛，成本低廉，加工便利，易于推广。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出效果：由于采用了基于渗透原理的复合材料结构的收尘极板，水可以从极板内部流出并在极板外表面形成稳定均匀水膜，从而吸附并脱除细微颗粒物，且无需专门设置用于清洗极板表面颗粒物的外部喷嘴，与常规湿式静电除尘器相比，可大幅降低系统水耗。同时，复合材料结构的收尘极板表面水膜覆盖完整，可保证较高的收尘效率。这样，在对常规静电除尘器设计不进行较大改动的前提下，通过更换现有收尘极板并连接进水管道即可实施，无需专门配置机械振打清灰装置，可方便用于现有静电除尘设备的设计升级与改造换代，具有大型化应用的优势。

附图说明

图1为第一种湿式静电除尘器的收尘极板的剖视结构示意图。

图2为第二种湿式静电除尘器的收尘极板的剖视结构示意图。

图3为第三种湿式静电除尘器的收尘极板的剖视结构示意图。

图中所示箭头表示水流方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示第一种湿式水膜静电除尘器的收尘极板，主要由内部材料层1和贴合在其两侧的外部材料层2构成。内部材料层1为玻璃纤维材料制成的多孔隙板层，其厚度为5~7mm。外部材料层2为亲水性棉麻材料制成的编织材料层，其单侧的厚度为1.5~2mm。本实施例中，外部材料层2和内部材料层1的孔隙率分布均采用自上而下均匀分布的结构。具体地，内部材料层1在各高度处的孔隙率均为0.7，外部材料层2在各高度处的孔隙率为0.7×0.6=0.42。制作时，将内部材料层1和外部材料层2通过在外周粘结、挤压为一个整体即可。

在现有的静电除尘器中，采用实施例1的收尘极板替换原有的干式收尘极板，取消原有的振打装置，并在收尘极板顶部设置喷嘴或溢流结构，即可完成改造。

上述湿式水膜静电除尘器的收尘极板在工作时，携带细微颗粒物的气流水平流过收尘极板，喷嘴或溢流结构从收尘极板顶部向内部材料层1供水，水在重力作用下向下流动，并通过外部材料层2渗流至极板表面，在极板表面形成向下流动的均匀水膜，捕集静电场作用下向极板运动的粉尘，并流入静电除尘器下部的收集器内，实现细微颗粒物的脱除。检测表明，实施例1的收尘极板在沿电场中1米的流动深度方向对粒径小于2.5微米细微颗粒物的脱除效率可达40%以上。

实施例2

如图2所示第二种湿式水膜静电除尘器的收尘极板，包括内部材料层1和贴合在其两侧的外部材料层2。内部材料层1为玻璃纤维制成的编织材料层，其厚度为2~4mm。外部材料层2为亲水性碳纤维材料制成的编织材料层，其单侧的厚度为0.8~1.0mm。本实施例中，外部材料层2和内部材料层1的孔隙率分布均采用自上而下逐渐减小分布的结构。具体地，内部材料层1自上而下的孔隙率由0.8逐渐递减至0.4，外部材料层2自上而下的孔隙率由0.8×0.5=0.40逐渐递减至0.4×0.5=0.20。制作时，将内部材料层1和外部材料层2通过在外周粘结、挤压或拼装为一个整体即可。

在现有的静电除尘器中，采用实施例2的收尘极板替换原有的干式收尘极板，取消原有的振打装置，并在收尘极板顶部设置喷嘴或溢流结构，即可完成改造。

上述湿式水膜静电除尘器的收尘极板在工作时，携带细微颗粒物的气流水平流过收尘极板，喷嘴或溢流结构从收尘极板顶部向内部材料层1供水，水在重力作用下向下流动，并通过外部材料层2渗流至极板表面，在极板表面形成向下流动的均匀水膜，捕集静电场作用下向极板运动的粉尘，并流入静电除尘器下部的收集器内，实现细微颗粒物的脱除。检测表明，实施例2的收尘极板对粒径小于2.5微米细微颗粒物的脱除效率在沿电场中1米的流动深度方向可达45%以上。

实施例3

如图3所示第三种湿式水膜静电除尘器的收尘极板，也包括内部材料层1和贴合在其两侧的外部材料层2。内部材料层1为阻燃性陶瓷材料制成的多孔隙板层，其厚度为4~9mm。外部材料层2为树脂纤维制成的编织材料层，其单侧的厚度为1.8~2mm。本实施例中，外部材料层2和内部材料层1的孔隙率分布均采用自上而下分段减小分布的结构。具体地，内部材料层1由内部材料层上段1a、内部材料层中段1b、内部材料层下段1c组合而成，其中：内部材料层上段1a的孔隙率为0.7，内部材料层中段1b的孔隙率为0.5，内部材料层下段1c的孔隙率为0.3。对应地，外部材料层2由外部材料层上段2a、外部材料层中段2b、外部材料层下段2c组合而成，其中：外部材料层上段2a的孔隙率为0.7×0.4=0.28，外部材料层中段2b的孔隙率为0.5×0.4=0.2，外部材料层下段2c的孔隙率为0.3×0.4=0.12。制作时，将内部材料层1和外部材料层2通过在外周粘结或焊接为一个整体即可。

在现有的静电除尘器中，采用实施例3的收尘极板替换原有的干式收尘极板，取消原有的振打装置，并在收尘极板顶部设置喷嘴或溢流结构，即可完成改造。

上述湿式水膜静电除尘器的收尘极板在工作时，携带细微颗粒物的气流水平流过收尘极板，喷嘴或溢流结构从收尘极板顶部向内部材料层1供水，水在重力作用下向下流动，并通过外部材料层2渗流至极板表面，在极板表面形成向下流动的均匀水膜，捕集静电场作用下向极板运动的粉尘，并流入静电除尘器下部的收集器内，实现细微颗粒物的脱除。检测表明，实施例3的收尘极板对粒径小于2.5微米细微颗粒物的脱除效率在沿电场中1米的流动深度方向可达40%以上。

最后应该说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但本领域普通技术人员应当理解，对本发明的内部材料层和外部材料层进行简单修改或者等同替换，例如在金属、金属合金、高分子化合物等材料上开设均匀或非均匀分布的渗水孔，或采用本发明未列举的材料实现内层水向下流动、外层水向表面渗透的效果，这些均不会脱离本发明技术方案的精神和范围，且均应涵盖在本发明权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种湿式水膜静电除尘器的收尘极板，包括用以吸收水份并允许其自上而下流过的内部材料层(1)，其特征在于：所述内部材料层(1)的两侧复合有能够允许水份渗入的外部材料层(2)，所述外部材料层(2)的孔隙率小于相对应高度处内部材料层(1)的孔隙率，从而确保水份由外部材料层(2)的内表面向外表面平缓渗漏，进而在该外表面上形成完整的水膜；其中，所述外部材料层(2)的孔隙率为相对应高度处内部材料层(1)的孔隙率0.3～0.9倍；所述内部材料层(2)的孔隙率为0.2～0.8。

2.根据权利要求1所述湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其特征在于：所述外部材料层(2)和内部材料层(1)的孔隙率分布为自上而下均匀分布、自上而下逐渐减小分布、或自上而下分段减小分布中的一种。

3.根据权利要求1或2所述湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其特征在于：所述外部材料层(2)单侧的厚度为0.5～2mm，所述内部材料层(1)的厚度为1～10mm，且外部材料层(2)单侧的厚度与内部材料层(1)的厚度之比为1∶(2～5)。

4.根据权利要求1或2所述湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其特征在于：所述外部材料层(2)和内部材料层(1)为多孔隙板层或编织材料层。

5.根据权利要求1或2所述湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其特征在于：所述外部材料层(2)为亲水性材料层。

6.根据权利要求1或2所述湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其特征在于：所述外部材料层(2)和内部材料层(1)皆为难燃性或阻燃性材料层。

7.根据权利要求1或2所述湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其特征在于：所述外部材料层(2)和内部材料层(1)为金属、陶瓷、高分子化合物中的一种。

8.根据权利要求1或2所述湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其特征在于：所述外部材料层(2)和内部材料层(1)为金属合金。

9.根据权利要求1或2所述湿式水膜静电除尘器的收尘极板，其特征在于：所述外部材料层(2)和内部材料层(1)为碳纤维、玻璃纤维、树脂纤维、以及棉麻材料中的一种或其组合。