CN103878068A

CN103878068A - 一种半湿式静电气体除尘净化装置

Info

Publication number: CN103878068A
Application number: CN201410104461.3A
Authority: CN
Inventors: 刘海弟; 李伟曼; 李文辉; 陈运法
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: CN103878068B

Abstract

一种半湿式静电气体除尘净化装置，属于除尘、废气治理和环境保护技术领域。该装置采用平行于气流方向的电晕极对气流中的粉尘进行荷电，并将电晕极设置在圆盘型收尘极之间，圆盘型收尘极盘面平行于气流方向，在传动轴作用下不断转动，盘面下半部分浸没于水溶液中，随着转动其上不断有液膜存在，这样显著提高了该半湿式静电除尘装置对于PM2.5甚至以下的颗粒的捕捉效率，非常适合用于室内空气净化。

Description

一种半湿式静电气体除尘净化装置

技术领域

本发明涉及一种采用湿式静电法的含尘气体净化装置，属于电除尘、废气治理和环境保护技术领域。

背景技术

随着我国经济的高速发展，我国大中城市、经济发达地区和基础工业密集区域的灰霾空气污染日渐严重。随着我国对于SOx和NOx排放的限制日趋严格、相关环保技术和装置不断投入使用，我国大气环境中SOx和NOx的污染物排放总量增幅放缓，然而，从目前的监测结果看，我国长三角、珠三角和京津冀各片区的灰霾污染反而日趋严重，已经严重威胁到了民众的身体健康和经济的可持续发展。随着当前对于灰霾污染溯源研究的深入，人们已经发现，当前中国大气灰霾中PM10颗粒份额日渐减小，PM2.5甚至PM1.0颗粒大大增加，这些颗粒大多源于VOCs、NOx和SO₂的多重排放的耦合作用，其消光能力强、毒性大，已经成为我国最为严重的大气环境污染问题。

由于治理工业气体排放涉及到众多污染行业，其治理难度非常大，因此很多专家认为，大气空气质量的改观起码需要十年才能看到好转，因此，对室内空气的净化目前成为保护我国民众人身健康最有效和最直接的手段。

针对室内空气净化的除霾方案一般选择HEPA过滤膜，这是一种非常高效的空气过滤材料，甚至可以去除PM1.0以下的微细颗粒，是目前最成熟也最广泛使用的空气净化方法，然而，这种方法的缺点也是显而易见的，HEPA膜的空气阻力很大，因此为了获得足够的风量，HEPA一般需要配备较大的风机，这带来了更大的电耗和噪音；此外，HEPA在有效过滤了粉尘颗粒后，大量附着在粉尘颗粒表面的细菌也会在HEPA表面繁殖，因此HEPA必须定期更换，对于空气污染严重的区域，HEPA的寿命很短，这都带来了更高的成本。

采用电除尘的方案进行室内空气净化的技术也有一定的应用，该技术方案模仿工业电除尘的装置：先使用电晕极对气流中颗粒进行荷电，再利用电性相反的收尘极对颗粒进行捕捉。该方法由于没有任何滤过材料，因此气阻很低，很容易实现大风量的空气处理，但其缺点也是很明显的：第一，这种方法中电晕极有产生臭氧二次污染的可能；第二，这种方法已经被证明对于PM2.5及以下颗粒非常低效，因此单一使用普通电除尘的技术方案难以实现对室内空气中微细颗粒的充分净化。

湿式电除尘是在干式电除尘基础上逐渐发展成熟的一项新型除尘技术，该技术与干式电除尘不同的地方是通过溢流或喷雾的方法在集尘极板面上形成一层流动的水膜，任何因为静电力而到达收尘极表面的颗粒都会被水膜捕捉，所以这种方法极大的提高了电除尘方法对于微细颗粒的捕捉效果。然而由于同样使用高压静电，所以电晕极和收尘极之间必须间隔足够大，两者的排布也非常讲究，以避免发生电击穿的事故。因此这种技术方案在对设备体积和安全性要求极端苛刻的家用空气净化领域尚没有取得应用。

采用水洗的方法去除室内空气中的颗粒也是一种已投入应用的技术方案，该方案是将空气吹过较大的湿润表面，将其中的颗粒粘附在固体表面上，再通过水洗的方法将颗粒去除。这种方案对于较大的灰尘颗粒、纤维和花粉有一定作用，但对于目前我国空气中的PM2.5甚至以下的颗粒则非常低效，因为这些微细颗粒随空气流动性非常好，利用惯性分离的方法几乎不能加以去除。

喷雾水洗也是去除室内空气中微细颗粒的备选方案，该方案是用喷嘴将水喷出雾化，雾化的小雾滴对和空气接触时对其中的颗粒物进行捕捉，最后在通过除雾将空气中颗粒物去除。这种方法很类似自然大气中降雨消霾的过程，但其缺点也非常明显：第一，这种方法需要使用喷嘴，需要一定压力的液体或气体，这会带来额外的设备投资，也带来一定的噪音；第二，这种方法会引发室内空气“过度加湿”的问题，在湿度较高的雨季会使人感到不适；第三，用于喷雾的洗涤水往往是普通的自来水，对于含有矿物质较多的水而言，喷雾会强制水份蒸发，导致水中矿物质变为空气中的尘埃颗粒，增大室内颗粒物浓度。

纵观所有这些技术，我国室内空气除霾领域亟待一种低气阻、高通量、低噪音、不需更换组件的高效除霾技术方案。

发明内容

本发明的目的在于通过一种简单的方法获得具有低气阻、高通量的高效除尘装置。该装置具备湿式静电除尘的优势，同时简单易行，不会引入液体喷雾装置，不用更换任何组件，只需定期更换水箱中的水便可，另外也不会发生加湿过度的情况。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：将空气通过沿着空气流动方向设置的多条电晕极，对空气中的颗粒进行荷电，每个电晕极设置在两个表面平行于电晕极的金属圆盘形收尘极之间，多个金属圆盘形收尘极同心平行排列，中间由传动轴连接，其下部浸没于水槽中，圆盘电极不断转动，保证其表面有均匀的水膜覆盖。

本空气除尘净化装置的特征还在于：收尘极圆盘的直径在5cm～80cm之间，收尘极盘片的间距在8mm～100mm之间；在水槽中灌注的水溶液是抗菌剂的水溶液，抗菌剂是十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三氯生、醋酸洗必泰、苯扎溴铵、苯扎氯铵、山梨酸钾、吡啶硫酮钠、吡啶硫酮锌、吡啶硫酮铜、溴化1-乙基-3-甲基咪唑、碘化1-乙基-3-甲基咪唑、溴化1-丙基-3-甲基咪唑、碘化1-丙基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-3-甲基咪唑、溴化1-丁基-3-甲基咪唑、碘化1-丁基-3-甲基咪唑、氯化1-己基-3-甲基咪唑、溴化1-己基-3-甲基咪唑、碘化1-己基-3-甲基咪唑、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、溴化1-辛基-3-甲基咪唑、碘化1-己基-3-甲基咪唑、氯化1-癸基-3-甲基咪唑、溴化1-癸基-3-甲基咪唑、碘化1-癸基-3-甲基咪唑、氯化1-苄基-3-甲基咪唑、溴化1-苄基-3-甲基咪唑、碘化1-苄基-3-甲基咪唑、氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑、溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑、碘化1-十二烷基-3-甲基咪唑、氯化1-十四烷基-3-甲基咪唑、溴化1-十四烷基-3-甲基咪唑、碘化1-十四烷基-3-甲基咪唑、氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑、碘化1-十六烷基-3-甲基咪唑、对氯间二甲酚、二溴海因、溴氯海因、二氯海因、5,5-二甲基海因当中的任意一种或任意几种的任意比例的混合物。

本发明所公开的空气除尘净化装置，没有任何过滤材料，其气阻很小，同时由于收尘极下半部分浸没于液面下，而且收尘极不断转动，可以保证收尘极表面不断有水膜覆盖，从而高效捕捉粉尘颗粒，另外，被捕捉的粉尘颗粒可以在收尘极旋转至液面下时被洗涤进入水槽中，对于目前空气中常见的硝酸盐颗粒、硫酸盐颗粒、铵盐颗粒都会立即溶解于水槽中的水溶液里，避免其逃逸和再次进入气流中。此外，由于水槽中的水溶液含有抗菌剂，可以有效杀灭附着在粉尘颗粒表面的细菌，给居室提供清洁和生物安全的空气，而且抗菌剂溶液可以保证水槽中不会产生藻类，在细菌易于滋生的季节也不会产生异味和变质。在冬季流感多发的季节，可以将少量抗流感药物溶于水槽中，这样可以降低居室内人群感染流感的风险。

附图说明

该装置模块如图1和图2所示，图1为装置的正视图，图2为装置的斜视图，为了清楚起见，图2只画出了电晕极、收尘极、高压电源电极导架和水箱，没有画出气流通道和高压电源，另外，图2仅仅画出了三根电晕极和四片收尘极的情况，这并不对本技术方案的电晕极和收尘极的数量构成限制，在电晕极和收尘极间隔排列的前提下，只要空间允许，电晕极和收尘极的数量可以随意增多。水槽中的液面以接近传动轴但不要超过传动轴轴心高度为宜，以便于在传动轴端口处实现密封。图1和图2中各部分的名称如下：

1：电晕极；2：收尘剂；3：水槽；4：高压电源电极导架；5：传动轴；6含尘气流；7洁净气流。

具体实施方式

本发明公开一种半湿式静电气体除尘净化装置，该装置包括电晕极、圆盘形收尘极、水箱，高压电源，多个圆盘形收尘极由传动轴连接，轴向排列，其间排布丝状电晕极，电晕极方向平行于气流方向，并与圆盘形收尘极的传动轴垂直，电晕极和圆盘形收尘极分别接通高压电源的不同电极，圆盘形收尘极下半部分浸没于水箱的液面下，圆盘形收尘极随着传动轴不断转动，含尘气流在流经电晕极时其中粉尘被高压荷电，荷电颗粒被电场力推向圆盘形收尘极并被其表面的液膜所粘附和捕捉，这些颗粒随即在圆盘形收尘极旋转进入水槽的液面之下时被洗脱进入水槽中的水溶液内，经洗涤干净且表面带有液膜的收尘极盘面则随着传动轴转出水面继续进行收尘。

下面举出几个具体实施例，以进一步理解本发明：

实施例1：

取10片直径为20cm的铝制圆片作为收尘极，固定于一传动轴上，传动轴直径1cm，各盘片间隔2cm，将9根直径为0.2mm的金属丝作为电晕极设置于各收尘极之间，电晕极的导线方向与收尘极盘面方向平行，且距两侧收尘极盘面距离相等，将电晕极接通高压电源正极，而收尘极则接通高压电源负极，高压电源负极良好接地，输出电压为20kV，收尘极下半部分盘面浸没于水箱的液面中，水箱中溶液为1%苯扎溴铵溶液，液面距离传动轴边缘1cm，在水箱上部设置气体流动箱体，气体流动方向垂直于传动轴方向，便获得该静电气体除尘净化装置。

实施例2：

取20片直径为10cm的不锈钢圆片作为收尘极，固定于一传动轴上，传动轴直径1cm，各盘片间隔0.8cm，将19根直径为0.2mm的金属丝作为电晕极设置于各收尘极之间，电晕极的导线方向与收尘极盘面方向平行，且距两侧收尘极盘面距离相等，将电晕极接通高压电源负极，而收尘极则接通高压电源正极，高压电源正极良好接地，输出电压为30kV，收尘极下半部分盘面浸没于水箱的液面中，水箱中溶液为1%吡啶硫酮钠溶液，液面距离传动轴边缘5mm，在水箱上部设置气体箱体，气体流动方向垂直于传动轴方向，便获得该静电气体除尘净化装置。

实施例3：

取8片直径为5cm的铝制圆片作为收尘极，固定于一传动轴上，传动轴直径8mm，各盘片间隔1cm，将19根直径为0.2mm的金属丝作为电晕极设置于各收尘极之间，电晕极的导线方向与收尘极盘面方向平行，且距两侧收尘极盘面距离相等，将电晕极接通高压电源正极，而收尘极则接通高压电源负极，高压电源负极良好接地，输出电压为18kV，收尘极下半部分盘面浸没于水箱的液面中，水箱中溶液为1%山梨酸钾溶液，液面距离传动轴边缘5mm，在水箱上部设置气体箱体，气体流动方向垂直于传动轴方向，便获得该静电气体除尘净化装置。

实施例4：

取20片直径为80cm的不锈钢圆片作为收尘极，固定于一传动轴上，传动轴直径3cm，各盘片间隔10cm，将19根直径为0.5mm的金属丝作为电晕极设置于各收尘极之间，电晕极的导线方向与收尘极盘面方向平行，且距两侧收尘极盘面距离相等，将电晕极接通高压电源正极，而收尘极则接通高压电源负极，高压电源负极良好接地，输出电压为40kV，收尘极下半部分盘面浸没于水箱的液面中，水箱中溶液为1%溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑溶液，液面距离传动轴边缘1cm，在水箱上部设置气体流动箱体，气体流动方向垂直于传动轴方向，便获得该静电气体除尘净化装置。

实施例5：

取20片直径为40cm的不锈钢圆片作为收尘极，固定于一传动轴上，传动轴直径2cm，各盘片间隔3cm，将19根直径为0.2mm的金属丝作为电晕极设置于各收尘极之间，电晕极的导线方向与收尘极盘面方向平行，且距两侧收尘极盘面距离相等，将电晕极接通高压电源正极，而收尘极则接通高压电源负极，高压电源负极良好接地，输出电压为30kV，收尘极下半部分盘面浸没于水箱的液面中，水箱中溶液为1%溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑溶液，液面距离传动轴边缘1cm，在水箱上部设置气体流动箱体，气体流动方向垂直于传动轴方向，便获得该静电气体除尘净化装置。

Claims

1.一种半湿式静电气体除尘净化装置，包括电晕极、圆盘形收尘极、水箱，高压电源，多个圆盘形收尘极由传动轴连接，轴向排列，其间排布丝状电晕极，电晕极方向平行于气流方向，并与圆盘形收尘极的传动轴垂直，电晕极和圆盘形收尘极分别接通高压电源的不同电极，圆盘形收尘极下半部分浸没于水箱的液面下，圆盘形收尘极随着传动轴不断转动，含尘气流在流经电晕极时其中粉尘被高压荷电，荷电颗粒被电场力推向圆盘形收尘极并被收尘极盘面上的液膜所粘附和捕捉，这些颗粒随即在圆盘形收尘极旋转进入水槽的液面之下时被洗脱进入水槽中的水溶液内，经洗涤干净且表面带有液膜的收尘极盘面则随着传动轴转出水面继续进行收尘。

2.一种半湿式静电气体除尘净化装置，其特征在于：收尘极圆盘的直径在5cm～80cm之间，收尘极盘片的间距在8mm～100mm之间。

3.一种半湿式静电气体除尘净化装置，其特征在于：在水槽中灌注的水溶液是抗菌剂的水溶液，抗菌剂是十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三氯生、醋酸洗必泰、苯扎溴铵、苯扎氯铵、山梨酸钾、吡啶硫酮钠、吡啶硫酮锌、吡啶硫酮铜、溴化1-乙基-3-甲基咪唑、碘化1-乙基-3-甲基咪唑、溴化1-丙基-3-甲基咪唑、碘化1-丙基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-3-甲基咪唑、溴化1-丁基-3-甲基咪唑、碘化1-丁基-3-甲基咪唑、氯化1-己基-3-甲基咪唑、溴化1-己基-3-甲基咪唑、碘化1-己基-3-甲基咪唑、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、溴化1-辛基-3-甲基咪唑、碘化1-己基-3-甲基咪唑、氯化1-癸基-3-甲基咪唑、溴化1-癸基-3-甲基咪唑、碘化1-癸基-3-甲基咪唑、氯化1-苄基-3-甲基咪唑、溴化1-苄基-3-甲基咪唑、碘化1-苄基-3-甲基咪唑、氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑、溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑、碘化1-十二烷基-3-甲基咪唑、氯化1-十四烷基-3-甲基咪唑、溴化1-十四烷基-3-甲基咪唑、碘化1-十四烷基-3-甲基咪唑、氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑、碘化1-十六烷基-3-甲基咪唑、对氯间二甲酚、二溴海因、溴氯海因、二氯海因、5,5-二甲基海因当中任意一种或任意几种的任意比例混合物。