CN103961962A - 一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置 - Google Patents

Abstract

一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置，属于除尘、废气治理和环境保护技术领域。该装置采用高压静电荷电模块对气流中的粉尘进行荷电，同时将其电晕极与下游的多孔SiC陶瓷过滤管通过电极导架相连接，使多孔SiC陶瓷过滤管表面也荷载与电晕极同种电荷，气体穿过多孔SiC陶瓷过滤管壁面的微细孔道，而经电晕极荷电后的粉尘颗粒则被多孔SiC陶瓷过滤管所截留，从而完成除尘。由于多孔SiC陶瓷过滤管和粉尘具有同种电荷，其间强烈的静电斥力保证了粉尘颗粒不能进入多孔SiC陶瓷过滤管壁面上的微细孔道，而只在陶瓷管表面累积，并且形成疏松的粉饼，容易清灰，且粉饼气阻很小，不会随着除尘时间的延长而表现出过高的气流压降。

Description

一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置

技术领域

本发明涉及一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置，属于除尘、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的污染物排放总量逐年减少，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，工业生产排放超细颗粒对灰霾天气有一定的贡献，尤其在山东、河北等地，大量存在的水泥厂、烧结厂所排放的含尘气体对周边环境的灰霾现象贡献明显。因此亟需一种高效的除尘净化装置来解决该问题。

目前工业除尘领域已经有了很多成熟技术，例如：机械除尘、湿法除尘、袋式除尘、电除尘以及静电布袋复合除尘等等。机械除尘是利用降尘室、旋风分离器等机械装置进行除尘的方法，该方法对于颗粒较大的粉尘具有较好的效果，然而对于造成灰霾污染的2μm左右的粒子，其净化效率很低，而且对于微细颗粒而言，这一类除尘装置的二次扬尘问题严重，无法在当前对于微细颗粒的除尘效率要求越来越高的情况下有效发挥作用。湿法除尘是利用喷淋塔、水膜除尘器或文丘里除尘器进行除尘的方法，常见于处理尘埃颗粒尺寸较大的气体，所缚集的颗粒可以通过和水形成泥浆而排出，该工艺对设备的要求也较高，设备体积较大，投资较高，且带来了泥浆废液处理的问题。

袋式除尘的除尘效率很高，对粉尘的粒径范围波动的耐受性好，即使微细的粉尘也可成功获得很高的截留率，然而，袋式除尘的压降较大，对于风机等气体传输设备的动力载荷要求高，此外，目前常见的布袋难以耐受高温，对于废气中含有红热颗粒和阴燃颗粒的烧结烟气而言，使用布袋除尘常常发生“烧袋”事故。此外，常见的工业废气处理工段，废气的压力很低，对于压降较大的袋式除尘，常常需要提高风机压头来应付布袋的压降，甚至需要重新选购风机。

电除尘也是当前非常常用和高效除尘手段，该方法是首先对气体中的粉尘荷电、而后通过电场力将其从气流中去除并固定在电极板表面的除尘方法。该方法可用于高温废气处理，且只有很小的压降阻力，但其缺点在于对粉尘的导电率、气体湿度都有一定要求，否则不能获得高的除尘率，此外该方法的一次性投资较高，运行成本也不低。同时，目前的工业电除尘技术对于粒径小于2.5μm的颗粒缚集效率很低，对于大气的灰霾污染贡献有限。

静电和布袋复合的收尘方法是在静电收尘工段之后再加一个布袋收尘，这样可以通过静电方法去除大颗粒粉尘，而采用布袋截留微细粉尘颗粒，这样布袋收尘工段清灰操作的频次可大大下降，整个装置除尘效果良好，因此这是目前工业上最为常用和成熟的复合除尘工艺选择，但其设备投资较大，当布袋选择有机织物时，前边的静电除尘工段产生的臭氧可能对布袋发生严重的损害，另外，对于含有焦油颗粒、火星和阴燃颗粒的烟气（如烧结烟气）而言，这一方案同样会发生“烧袋”事故。

目前随着工业多孔陶瓷技术的日臻成熟，已经有非常可靠的多孔陶瓷过滤管用于工业废气的粉尘过滤（如江苏省宜兴非金属化工机械厂相关产品），由于陶瓷管热稳定性高，可以用于高温气体过滤的场合，然而，不同于布袋收尘、多孔陶瓷气体过滤管表面的积尘过厚时，不能通过“振打”的方式加以清灰，只能通过压缩气体反吹的方法加以清灰，这导致很多沉积在多孔陶瓷管孔道内的微小颗粒不能被彻底清除，使多孔陶瓷管在使用过程中气阻越来越大。此外，当气体中含有焦油颗粒时，粘稠的焦油颗粒会对多孔陶瓷过滤膜的孔道发生致命性的封堵作用，从而使其彻底丧失气体过滤能力。

近年来，在电袋复合除尘领域出现了将导电纤维编织在布袋当中从而给布袋荷电的除尘新技术，这种技术不用设置静电收尘极，而使用布袋做为收尘极，一般在布袋上面可以荷载与电晕极同种的电荷，也可以荷载相反的电荷，其中荷载相同电荷的更为合理，这样粉尘将被布袋表面推斥，从而在布袋上形成非常疏松的粉饼，所以布袋清灰的非常容易，而且粉饼的气阻很小，清灰的周期大大延长。然而该方案对布袋制作的要求较高，要求导电纤维非常均匀的混纺于布袋中，而且布袋不能耐受烟气温度过高的工况，此外，粉尘荷电极（电晕极）产生的臭氧仍然会对布袋发生氧化损害。

综上所述，目前我国亟需一种气阻小、通量大、温度范围宽、对大小粒径的粉尘兼具去除能力的除尘装置，这对于从源头抑制工业性微尘对灰霾的贡献至关重要。

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。该装置兼具静电除尘的优势和多孔陶瓷膜过滤的优势，且清灰容易，对粉尘的比电阻和含水率不敏感，当气流中含有粘稠的焦油颗粒时，也不会对装置发生严重的损害作用。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：首先采用高压静电场对含尘气流中的粉尘进行荷电，然后将含尘气流导入除尘箱中，除尘箱中安置多孔SiC陶瓷过滤管，陶瓷管和高压静电场中的电晕极通过导线相连，气体经过多孔SiC陶瓷过滤管的管壁进入陶瓷管内，并从陶瓷管上端进入洁净气箱实现除尘，而气流中的粉尘则因为带有和多孔SiC陶瓷过滤管同种的电荷而被多孔SiC陶瓷过滤管所强烈推斥，使粉尘不能进入多孔SiC陶瓷过滤管的过滤孔道内，只是在陶瓷管表面聚集，并且粉尘颗粒之间相同电荷的推斥力也使粉尘颗粒堆积松散，只能形成疏松的粉饼，该粉饼对后续气流中的粉尘颗粒具有良好的过滤能力，而且由于其质地疏松，气阻很小，使该除尘模块可以长时间运行，不需要频繁清灰。由于过滤介质为热稳定良好的无机SiC，所以气流中的臭氧、火星和阴燃颗粒不能对该无机多孔陶瓷过滤膜发生任何破坏。此外，当气流中含有粘稠的焦油颗粒时，焦油颗粒也可以因为静电排斥的作用被排斥在多孔陶瓷膜的孔道外，并被其表面上的疏松粉饼所捕捉，即使经过长年累月的运行，有少量焦油组分渗透进入了多孔SiC陶瓷过滤管的孔道，也可以通过对其进行高温灼烧的方法加以去除。

本发明的目的是提供一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置。

一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置，该净化装置包括含尘气流入口、高压静电荷电模块、除尘箱、洁净气箱、多孔SiC陶瓷过滤管、电极导架、集灰仓、高压空气反吹口和洁净气体出口；在设备进口处设有含尘气流入口，将含尘气流引入高压静电荷电模块中，在高压静电模块内含尘气流当中的颗粒被荷载与高压静电荷电模块中的电晕极相同的电荷，然后含尘气流进入除尘箱中，除尘箱内安置有多孔SiC陶瓷过滤管，多孔SiC陶瓷过滤管和高压静电荷电模块中的电晕极通过电极导架相连接，含尘气流中的颗粒因为多孔SiC陶瓷过滤管的强烈静电推斥力而驻留在多孔SiC陶瓷过滤管表面，形成疏松的粉饼层，气体穿过多孔SiC陶瓷过滤管管壁上的微细孔道从多孔SiC陶瓷过滤管内部进入洁净气箱，洁净气箱设置在除尘箱上部，洁净气箱和除尘箱之间由花板分隔，花板对多孔SiC陶瓷过滤管束进行固定，花板和多孔SiC陶瓷过滤管束之间垫有绝缘密封圈，在洁净气箱侧面设有洁净气流出口，在洁净气箱一侧还设有高压空气反吹口，用于对多孔SiC陶瓷过滤管束进行反吹再生，高压静电荷电模块和除尘箱下部设置有集灰仓，用于收集高压静电荷电模块和多孔SiC陶瓷过滤管所捕集的粉尘颗粒。该含尘气体净化装置其特征还在于：所采用的多孔SiC陶瓷过滤管的管径50～400mm，长度0.2m～8m，材质为SiC，孔隙率15%～90%，平均气孔尺寸0.3μm～500μm。

本发明所公开的含尘气体净化装置，其气阻较小，同时由于多孔SiC陶瓷过滤管表面的粉饼疏松，除尘过程中装置的气阻变化不大，而且疏松的粉饼很容易反吹去除而使装置再生，此外，多孔SiC陶瓷过滤管耐热耐腐，可以用于高温和含有腐蚀性气体的场合，即使电晕极因为异常情况发生火花放电，也不会发生陶瓷管的损害，这是采用布袋收尘不能比拟的，同时SiC良好的导电性使多孔SiC陶瓷过滤管很容易荷电，不需要象使用布袋时那样向布袋当中埋设导电丝，或者在其内部设置导电框架。

附图说明

该装置模块如图1和图2所示，图1为除尘装置的结构示意图和A-A和B-B处的剖视图，图2为除尘装置局部的放大图，重点表现出了多孔SiC陶瓷过滤管、电极导架和花板的连接关系，图2还给出了多孔SiC陶瓷过滤管管壁经过除尘操作后积累粉尘后的断面示意图。图1和图2中各部分的名称如下：

1：洁净气箱上盖板；2：洁净气箱；3：花板；4：洁净气流；5：多孔SiC陶瓷过滤管；6：多孔SiC陶瓷管封头；7：电极导架；8：含尘气流；9：多孔SiC陶瓷过滤管管壁；10：粉饼；11：高压电源；12：高压静电荷电模块；13：除尘箱；14：含尘气流入口；15：高压空气反吹口（用于除尘装置清灰）；16：集灰仓；17：多孔SiC陶瓷过滤管绝缘密封圈。

图1和图2给出了该除尘模块的一种排布方式，但并不对该技术方案中多孔SiC陶瓷过滤管和电极的数量、排布方式、长度构成任何限制，只要高压静电荷电模块能保证含尘气流被充分荷电，而且经过粉尘荷电后的气流可以均匀流入多孔SiC陶瓷过滤管表面即可。同时，图1和图2也不对该除尘装置的高压气体反吹口位置、外接高压电源位置、电极导架排布方式以及电极导架和多孔SiC陶瓷过滤管封头的连接方式构成任何限制。电极导架只要保证每根多孔SiC陶瓷过滤管都能成功荷载与粉尘相同的电荷便可、外接高压电源的连接只要保证和装置箱体充分绝缘便可。

具体实施方式

本发明公开一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置，该净化装置包括含尘气流入口、高压静电荷电模块、除尘箱、洁净气箱、多孔SiC陶瓷过滤管、电极导架、集灰仓、高压空气反吹口和洁净气体出口；在设备进口处设有含尘气流入口，将含尘气流引入高压静电荷电模块中，在高压静电模块内含尘气流当中的颗粒被荷载与高压静电荷电模块中的电晕极相同的电荷，然后含尘气流进入除尘箱中，除尘箱内安置有多孔SiC陶瓷过滤管，多孔SiC陶瓷过滤管和高压静电荷电模块中的电晕极通过电极导架相连接，含尘气流中的颗粒因为多孔SiC陶瓷过滤管的强烈静电推斥力而驻留在多孔SiC陶瓷过滤管表面，形成疏松的粉饼层，气体穿过多孔SiC陶瓷过滤管管壁上的微细孔道从多孔SiC陶瓷过滤管内部进入洁净气箱，洁净气箱设置在除尘箱上部，洁净气箱和除尘箱之间由花板分隔，花板对多孔SiC陶瓷过滤管束进行固定，花板和多孔SiC陶瓷过滤管束之间垫有绝缘密封圈，在洁净气箱侧面设有洁净气流出口，在洁净气箱一侧还设有高压空气反吹口，用于对多孔SiC陶瓷过滤管束进行反吹再生，高压静电荷电模块和除尘箱下部设置有集灰仓，用于收集高压静电荷电模块和多孔SiC陶瓷过滤管所捕集的粉尘颗粒。

该含尘气体净化装置其特征还在于：所采用的多孔SiC陶瓷过滤管的管径50～400mm，长度0.2m～8m，材质为SiC，孔隙率15%～90%，平均气孔尺寸0.3μm～500μm。

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9根长度为0.2m，直径为50mm、壁厚为5mm、孔隙率为15%的SiC多孔陶瓷管，按照相邻四个管子构成正方形的方式排布管束为3X3样式，管束间距250mm，高压静电荷电模块的电晕极为长度0.3m、截面直径2mm的导线，电压40kV，收尘极截面为30cmX40cm的平板，收尘极间距10cm，便获得该高效缚尘装置。

实施例2：

取17根长度为1m，直径为100mm、壁厚为5mm、孔隙率为50%的SiC多孔陶瓷管，按相邻的三个管束构成等边三角形的原则排布管束，管束间距30cm，高压静电荷电模块的电晕极为长度0.6m、截面直径3mm的导线，电压80kV，收尘极截面为30cmX50cm的平板，极板间距20cm，便获得该高效缚尘装置。

实施例3：

取20根长度为2m，直径为200mm、壁厚为10mm、孔隙率为80%的SiC多孔陶瓷管，按相邻的三个管束构成等边三角形的原则排布管束，管束间距40cm，电晕极为长度0.5m、公称直径为4mm的星形导线，电压40kV，收尘极截面为50cmX50cm的平板，极板间距20cm，便获得该高效缚尘装置便获得该高效缚尘装置。

实施例4：

取20根长度为2m，直径为200mm、壁厚为10mm、孔隙率为90%的SiC多孔陶瓷管，按照相邻四个管子构成正方形的方式排布管束，管束间距50cm，电晕极为锯齿形线：其为长度0.4m、厚度为1.5mm、无锯齿部分宽度5mm、两侧每25mm有一锯齿，锯齿高度5mm，电压40kV，收尘极截面为40cmX80cm的平板，极板间距25cm，便获得该高效缚尘装置。

实施例5：

取20根长度为8m，直径为400mm、壁厚为30mm、孔隙率为90%的SiC多孔陶瓷管，按相邻的三个管束构成等边三角形的原则排布管束，管束间距52cm，电晕极为锯齿形线：其为长度1m、厚度为1.5mm、无锯齿部分宽度5mm、两侧每25mm有一锯齿，锯齿高度5mm，电压40kV，收尘极截面为50cmX80cm的平板，极板间距30cm便获得该高效缚尘装置。

Claims (2)

1.一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置，包括含尘气流入口、高压静电荷电模块、除尘箱、洁净气箱、多孔SiC陶瓷过滤管、电极导架、集灰仓、高压空气反吹口和洁净气体出口；在设备进口处设有含尘气流入口，将含尘气流引入高压静电荷电模块中，在高压静电模块内含尘气流当中的颗粒被荷载与高压静电荷电模块中的电晕极相同的电荷，然后含尘气流进入除尘箱中，除尘箱内安置有多孔SiC陶瓷过滤管，多孔SiC陶瓷过滤管和高压静电荷电模块中的电晕极通过电极导架相连接，含尘气流中的颗粒因为多孔SiC陶瓷过滤管的强烈静电推斥力而驻留在多孔SiC陶瓷过滤管表面，形成疏松的粉饼层，气体穿过多孔SiC陶瓷过滤管管壁上的微细孔道从多孔SiC陶瓷过滤管内部进入洁净气箱，洁净气箱设置在除尘箱上部，洁净气箱和除尘箱之间由花板分隔，花板对多孔SiC陶瓷过滤管管束进行固定，花板和多孔SiC陶瓷过滤管管束之间垫有绝缘密封圈，在洁净气箱侧面设有洁净气流出口，在洁净气箱一侧还设有高压空气反吹口，用于对多孔SiC陶瓷过滤管管束进行反吹再生，高压静电荷电模块和除尘箱下部设置有集灰仓，用于收集高压静电荷电模块和多孔SiC陶瓷管所捕集的粉尘颗粒。

2.如权利要求1所述的一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置，其特征在于：所采用的多孔SiC陶瓷管的管径50～400mm，长度0.2m～8m，材质为SiC，孔隙率15%～90%，平均气孔尺寸0.3μm～500μm。