CN103894032B - 一种荷电布袋除尘器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种荷电布袋除尘器，包括原烟道导入分配口和框架箱体，还包括设置于框架箱体内的多个荷电布袋单元；所述框架箱体输入端与原烟道导入分配口连接，框架箱体输出端与净烟道导出分配口连接；所述净烟道导出分配口内设置有压缩空气喷吹气包；所述压缩空气喷吹气包输出端与喷吹管的输入端连接，该喷吹管的输出端设置于荷电正极盒内与过滤布袋元件抵接；所述框架箱体下部设置有贮灰仓；所述多个荷电布袋单元之间为串联、并联或串并联组合的形式设置于框架箱体内；所述荷电布袋单元包括：荷电负极排、荷电正极盒、过滤布袋元件、压缩空气喷吹气包、喷吹管以及高压静电发射器。本发明装置占地面积少、运行压降小、能耗低、布袋寿命长且高效节能。

Description

一种荷电布袋除尘器

技术领域

本发明属于大气污染治理的除尘设备领域，具体说是一种实现凝并效应的荷电布袋除尘器。

背景技术

我国是以煤炭为主要一次能源消费的国家，煤炭在为我国经济建设作出贡献的同时，产生大气污染已成为我国、特别是城市经济发展和社会进步的严重障碍，不仅影响到我国社会经济的可持续发展，还关系到我国的国际形象和国民生活。我国长期内煤炭占总的能源消费组成的70％左右，造成我国煤燃烧所释放的气态污染物(SO2、NOx)及粉尘已经分别占世界总排放量的15.1％、10.1％和9.3％左右，分别占我国总排放的85％，NOx占到60％，粉尘占到70％，燃煤烟气所产生污染物已成为造成我国生态环境破坏的最大污染源，因此对烟气合理有效的净化处理已成为了我国能源与环保协调发展的当务之急。

2012年底我国火电机组容量为68400万千瓦，根据我国能源的消耗结构状况，用于火力发电的一次能源85％来自煤炭，2012年火力发电需消耗15.9亿吨。如此大量的煤炭燃烧产生大量粉尘等污染物，由此带来的大气污染造成的经济损失相当于国家GDP的3％-5％。因此，控制工业气体粉尘排放对改善我国大气质量，促进我国国民经济可持续发展具有重要意义。

除尘设备是工业企业的基础产品，社会的刚性需求量很大。凡属有工业粉尘产生的地方，就需要除尘器。除尘器的发展经过了低效到高效、机械除尘到水膜除尘到电除尘布袋除尘的发展过程。其中电除尘从80年代引进中国开始，一直广泛使用于电力、冶金等行业，电力行业是第一使用大户，技术的发展从引进消化吸收，花了很长时间，其技术的改进和发展提高是最近不到十年的事，主要是国家粉尘排放标准的不断提高，涉及到了该技术的生存或淘汰的问题，行业于是兴起创新之风，各种新型不断涌现，百花齐放。布袋除尘在电力行业使用较少，主要是早期对电力工况的不适应而产生了问题，最近十年来，因为新标准的原因也逐步使用。

目前对大气污染治理的除尘设备主要有机械除尘器、水膜除尘器、静电除尘器、布袋除尘器、以及前电后袋二级组合除尘器。

经过长期的发展和自然淘汰，随着国家的排放标准逐步提高，机械除尘器、水膜除尘器由于效率较低，不能满足国家的排放标准逐步提高的要求，现在已经较少使用，静电除尘器、布袋除尘器成为主流技术。

对于静电除尘器，它具有除尘效率高、运行压降小、运行维护少的优点。但它受粉尘的物理特性和化学特性的影响很大，不同的粉尘特性，对静电除尘器的效率起决定性的作用，尤其是高比电阻粉尘、超细粉尘、高黏度粉尘等，效果很不理想。为了达到排放指标，需要增大装置的尺寸，造成投资增大，即使如此，在一些特殊条件下，如燃用准格尔煤，仍然无法正常使用。

对于布袋除尘器，它利用纤维织布过滤除尘，具有除尘效率高、排尘浓度低、运行稳定、对粉尘的入口浓度、物理特性和化学特性不敏感等特点，可以实现达标排放。但它运行压降很大，能耗特别高，是静电除尘器的3～5倍。其过滤部件——布袋的寿命有限，更换费用高，使得布袋除尘器运行维护成本较高。

前电后袋二级组合除尘器，综合了静电除尘器和布袋除尘器的特点，但在应用中发现，荷电粉尘离开电场区域后，到达布袋的路径太远，荷电粉尘的电子中和速度很快，容易失去电荷，粉尘在远离电场的滤袋区域已经失去大部分电荷，而且滤袋区域布置密实，产生不了静电效应的良好结果，尤其解决不了布袋清灰扬尘反复收集的缺点，运行一段时间后，效果不稳定，运行压降上升很快，甚至由于清灰扬尘反复收集的缺陷，运行压降超过布袋除尘器，使得布袋过滤原理的劣势显露无遗，性能反而比布袋除尘器差。

在微细颗粒物污染日益突出的情况下，对原有除尘器能否有效控制PM2.5提出挑战，必须以新的思路寻找相关控制技术。常规的电除尘器和滤袋除尘器，对于粒径为0.1～1.0μm不能有效捕集，电除尘排出最多的就是0.2～2μm的细颗粒，袋除尘也是这样，不论其效率多高，排放的颗粒物大部分小于2.5μm，由于微细颗粒荷电困难，穿透力强，尤其是高温燃烧，冶炼过程中以硫或氮的氧化物出现的PM2.5及金属气化、冷凝形成的粒子，用现有的高效除尘器直接收集难度大，效率低，因此变换思路，先对微细粒子进行凝并处理后再由高效除尘器收集，这样可以节约能源，也可以降低设备投资。资料表明，在同等条件下收集1μm的尘粒约需要电功率800W，而收集10μm的粒子只需要5W，表明收集细尘粒比收集粗颗粒尘粒的功率大得多。另外，将0.1μm的微粒凝并成1μm的尘粒，则净化设备的能耗从53.6kW(100m3/min的烟气)减少到8kW。当然，凝并过程也需要消耗能量。凝并技术有机械的、化学的、声学的和静电的，其中静电凝并已取得有实用价值的成果。

发明内容

为解决现有技术中静电除尘器的二次扬尘和布袋除尘器的清灰扬尘产生的效率和阻力问题，本发明的目的是提供一种发挥静电作用和布袋过滤特性，不受粉尘的理化特性的影响，装置尺寸小，占地面积少，运行压降小、能耗低，布袋寿命长的高效节能的荷电布袋除尘器。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种荷电布袋除尘器，包括原烟道导入分配口、净烟道导出分配口、贮灰仓以及框架箱体；所述框架箱体输入端与原烟道导入分配口连接，框架箱体输出端与净烟道导出分配口连接，所述贮灰仓设置于框架箱体下部，其特征在于：

还包括设置于框架箱体内的多个荷电布袋单元；所述荷电布袋单元包括：荷电负极排、荷电正极盒、过滤布袋元件、压缩空气喷吹气包、喷吹管以及高压静电发射器；

所述荷电负极排为长方形格框，每个所述荷电负极排格框内设置有多个荷电正极盒；于两个荷电正极盒之间形成的细小通道；于该荷电正极盒内设置有两组及以上的过滤布袋元件；荷电正极盒为半框方形结构；

所述压缩空气喷吹气包设置于所述净烟道导出分配口内；所述压缩空气喷吹气包输出端与喷吹管的输入端连接，该喷吹管的输出端设置于荷电正极盒内与过滤布袋元件抵接；

所述荷电负极排格框两端外侧还设置有半框方形荷电正极盒，该半框方形荷电正极盒内设置有一组过滤布袋元件。

本发明的优点是：

1、本发明的荷电布袋除尘器，高效节能，对0.01～10μm直径的粉尘收集效率可达99.99％，无论原烟气进口浓度大小，出口排放不大于10mg/Nm3，压力降不大于700Pa；

2、本发明的荷电布袋除尘器，过滤布袋元件的寿命为40000h；

3、本发明的荷电布袋除尘器性能稳定，不发生荷电单元对过滤布袋元件的电侵扰；

4、本发明的荷电布袋除尘器的过滤风速(亦称气布比)为1.6m/s～3.5m/s；

5、本发明的荷电布袋除尘器中，烟气中的微细粉尘在流经荷电正极盒侧板上的缝隙和空洞时，在气流产生回流和剧烈扰动碰撞作用下，带正负电荷的微细粉尘发生凝并效应，微细粉尘在正负电荷的库仑力作用下聚合成大颗粒粉尘。

附图说明

图1是本发明的结构组成俯视示意图。

图2是本发明的荷电负极排的侧视图。

图3是本发明的荷电正极盒的长边侧板的结构图。

图4是本发明的过滤布袋元件进行脉冲式清灰的示意图。

图5是本发明的喷吹管布置结构示意图。

图6是本发明的荷电正极盒长边开孔图。

图7是本发明采用的480C型极板剖面图。

具体实施方式

下面结合说明书附图及附图标记对本发明进一步详细说明。

如图1-7所示，一种荷电布袋除尘器，包括原烟道导入分配口2、净烟道导出分配口4、贮灰仓6以及框架箱体12，所述框架箱体12输入端与原烟道导入分配口2连接，框架箱体12输出端与净烟道导出分配口4连接，所述贮灰仓6设置于框架箱体12下部。

还包括设置于框架箱体12内的多个荷电布袋单元；所述荷电布袋单元包括：荷电负极排10、荷电正极盒9、过滤布袋元件8、压缩空气喷吹气包3以及喷吹管11、高压静电发射器13及防护罩体14。

所述荷电负极排10为长方形格框，每个所述荷电负极排10格框内设置有多个荷电正极盒9；于两个荷电正极盒9之间形成的细小通道；于该荷电正极盒9内设置有两组及以上的过滤布袋元件8；荷电正极盒9为半框方形结构。

所述净烟道导出分配口4设置有压缩空气喷吹气包3；所述压缩空气喷吹气包3输出端与喷吹管11的输入端连接，该喷吹管11的输出端设置于荷电正极盒9内与过滤布袋元件8抵接；

所述多个荷电布袋单元之间为串联、并联或串并联组合的形式设置于框架箱体12内；以适应不同体积的含尘原烟气1的处理需要。

所述荷电负极排10格框两端外侧还设置有半框方形荷电正极盒9，该半框方形荷电正极盒9内设置有一组过滤布袋元件8；

所述高压静电发射器13与荷电负极排10连接，提供高压负电荷。

所述高压静电发射器13外罩设有防护罩体14，将高压设备与干净烟气隔开。

所述一组过滤布袋元件8由12～22条布袋81组成，两两布袋81中心距离为140mm～180mm，优选为160mm。

所述高压荷电负极排10是一个钢结构骨架，骨架上规律性的布置有多根高强度放电的金属芒刺线15。

两两荷电正极盒9之间的净距离为300～400mm，优选点值为380mm，荷电负极排10与荷电正极盒9净距离为150mm～200mm，优选点值为190mm；设置上述距离使得过滤布袋元件8布置数量合理，使得正负电极放电强度最高。

半框方形荷电正极盒9的宽边为400mm～500mm，优选为430mm；长边侧板5是由4～12块480C型极板51组成，优选为8块，每块极板51之间的间隙为10～20mm，优选为20mm，该参数的清灰和凝并效果最好；每块极板51上错列布置有直径为∮60mm的圆孔511，两两圆孔511中心距60mm。荷电正极盒9可以带正电(绝对正极)或零电(相对正极)。

所述过滤布袋元件8通过压缩空气进行脉冲式清灰至贮灰仓6内。

高压荷电负极排10和长方形荷电正极盒9上附着的灰尘采用机械结构7清扫至贮灰仓6内。

所述烟道导入分配口2将高流速10～18m/s的原始烟气均匀分配至除尘器工作需要的低流速0.8～1.2m/s。

喷吹管11为双排管，单向间隔设有多个喷气圆孔结构，可以间断式喷吹。

所述高压静电发射器13通过防护罩体14绝缘悬吊于净烟道导出分配口4里面。净烟道导出分配口4为倒“L”型结构，与框架箱体12上端和末端连接。

图2、3、4为实施时三层一体过滤结构，为便于清楚表达将其分割为三幅图形式。

工作过程：

含尘原烟气1通过原烟气导入分配口2均流分布在框架箱体12的横截面上，流经两两荷电正极盒9之间的通道，被通道内的荷电负极排10与荷电正极盒9高压电晕放电产生的高强度电场及正负离子荷电后，粉尘带电，通过荷电正极盒9的相邻极板51之间的空洞及缝隙，进入荷电正极盒9的内腔，再通过腔内的过滤布袋元件8高效过滤后排出。

粉尘可被荷电负极排10、荷电正极盒9及过滤布袋元件8多极去除。含尘原烟气1进入框架箱体12后，通过荷电负极排10和荷电正极盒9形成正负极高压放电单元区域，在该单元区域内含尘原烟气1被电离，产生大量的负电离子(和少量正电离子)，加载到粉尘上，使粉尘荷电。大部分带负电粉尘吸附到荷电正极盒9的极板51上，细微荷电粉尘在通过荷电正极盒9的长边的相邻极板51之间空洞和缝隙时，在气流产生回流和剧烈扰动碰撞作用下，收放作用而加强混合与碰撞，使带正电离子和负电离子发生凝并聚合形成大颗粒粉尘。完成微细粉尘聚合成大颗粒粉尘的过程，使微细粉尘聚合大后易于被收集，加强微细粉尘的聚合现象和发生过程，减少0.01～5.0μm大小颗粒粉尘的排放。被荷电的含粉尘的烟气均匀进入荷电正极盒9内的过滤布袋元件8，在过滤布袋元件8表面疏松、规律排列、聚合、过滤。被荷电的含粉尘的烟气在过滤布袋元件8和荷电正极盒9的区间内，经过荷电正极盒9的极板51的静电收集和过滤布袋元件8的过滤收集，将粉尘留下，烟气经过滤布袋元件8过滤干净后汇集，经净烟道导出分配口4排出。荷电负极排10和荷电正极盒9捕集的灰尘，通过机械的方式抖落到贮灰仓6。过滤布袋元件8捕集的灰尘，通过压缩空气喷吹气包3和喷吹管11，用脉冲喷吹的方式抖落到贮灰仓6。过滤布袋元件8和荷电正极盒9在抖灰期间，各自捕集对方的细灰扬尘，提高对细微粉尘的捕集除尘性能。

由此可见，本发明所提供的一种荷电布袋除尘器是结合多种除尘技术性能特点而设计的，它包含机械沉降除尘、高压放电除尘、粉尘凝聚、纤维过滤除尘等机理，有效的提高气布比，降低压力差，减少粉尘排放，提高整机的性能和可靠性。

Claims (10)

1.一种荷电布袋除尘器，包括原烟道导入分配口(2)、净烟道导出分配口(4)、贮灰仓(6)以及框架箱体(12)；所述框架箱体(12)输入端与原烟道导入分配口(2)连接，框架箱体(12)输出端与净烟道导出分配口(4)连接，所述贮灰仓(6)设置于框架箱体(12)下部，其特征在于：

还包括设置于框架箱体(12)内的多个荷电布袋单元；所述荷电布袋单元包括：荷电负极排(10)、荷电正极盒(9)、过滤布袋元件(8)、压缩空气喷吹气包(3)、喷吹管(11)以及高压静电发射器(13)；

所述荷电负极排(10)为长方形格框，每个所述荷电负极排(10)格框内设置有多个荷电正极盒(9)；于两个荷电正极盒(9)之间形成的细小通道；于该荷电正极盒(9)内设置有两组及以上的过滤布袋元件(8)；荷电正极盒(9)为半框方形结构；所述荷电正极盒(9)长边侧板由开设有圆孔的极板组成，相邻极板间留有缝隙；

所述压缩空气喷吹气包(3)设置于所述净烟道导出分配口(4)内；所述压缩空气喷吹气包(3)输出端与喷吹管(11)的输入端连接，该喷吹管(11)的输出端设置于荷电正极盒(9)内与过滤布袋元件(8)抵接；

所述荷电负极排(10)格框两端外侧还设置有半框方形荷电正极盒(9)，该半框方形荷电正极盒(9)内设置有一组过滤布袋元件(8)。

2.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

所述一组过滤布袋元件(8)由12～22条布袋(81)组成，两两布袋(81)中心距离140mm～180mm。

3.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

所述荷电负极排(10)是一个钢结构骨架，骨架上规律性的布置有多根高强度放电的金属芒刺线(15)；所述荷电负极排(10)与高压静电发射器(13)连接，提供高压负电荷。

4.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

两两荷电正极盒(9)之间的净距离为300～400mm；荷电负极排(10)与荷电正极盒(9)净距离为150mm～200mm，设置上述距离使得过滤布袋元件(8)布置数量合理，使得正负电极放电强度最高。

5.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

半框方形荷电正极盒(9)的宽边为400mm～500mm；长边侧板是由4～12块极板(51)组成，每块极板之间的间隙为10～20mm。

6.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

所述过滤布袋元件(8)通过压缩空气进行脉冲式清灰至贮灰仓(6)内。

7.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

还包括用于将所述荷电负极排(10)和长方形荷电正极盒(9)上附着的灰尘清扫至贮灰仓(6)内的机械结构(7)。

8.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

所述多个荷电布袋单元之间为串联、并联或串并联组合的形式设置于框架箱体(12)内。

9.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

喷吹管(11)为单向间隔设有多个喷气圆孔结构。

10.根据权利要求1所述的一种荷电布袋除尘器，其特征在于：

所述高压静电发射器(13)通过防护罩体(14)绝缘悬吊于净烟道导出分配口(4)里面。