CN104289313B - 一种半湿式高压静电除尘电极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半湿式高压静电除尘电极，其结构包括有竖直悬挂的中心绳，在所述中心绳外围包覆有吸水纤维材料层，在所述吸水纤维材料层外围包覆有渗水纤维材料层，在所述渗水纤维材料层外围包覆有金属材料层，在所述金属材料层上设置有若干渗水条孔；在所述金属材料层上设置有若干放电突起；在所述吸水纤维材料层的上端连接有输水管。本发明的电极制作工艺简单、制作成本较低，可以广泛应用于高压静电除尘领域。

Description

一种半湿式高压静电除尘电极

技术领域

本发明涉及一种电除尘装置，具体地说是一种半湿式高压静电除尘电极。

背景技术

高压静电除尘是一种当前除尘效率最高的气体除尘方法，它利用高电压产生强电场，含尘气体颗粒通过此电场而荷电，在电场力的作用下，荷电颗粒沉积到集尘板板上，从而尘粒得以被分离。高压静电除尘方式对亚微米级的粒子也能有效地捕集，同时还具有经济效益高，设备维护量小、处理风量大、压力损失小、运行无噪音、能耗低、效率高以及高安全可靠性等特点。目前，高压静电除尘方式已经大量用于以煤为燃料的工厂、电站、冶金和化学等工业中，用以收集烟气中的煤灰、粉尘或有用尘粒，也有部分应用于家居的除尘灭菌和净化空气。

但是，高压静电除尘也存在一个致命的缺点，那就是在极板振打清灰时，引发沉降在集尘板板表面的粉尘再次发生飞扬现象，称为二次扬尘。据统计，捕捉在集尘板板的粉尘，在极板振打清灰时，有30%左右的粉尘被二次扬尘，重新造成环境的污染。随着我国环保标准的日益严格，目前的高压静电除尘器已经不能满足排放标准的要求，为了应对二次扬尘等现象，人们发明了一种带有喷嘴的高压除尘电极，喷嘴喷淋或喷水形成水膜，来打湿极板，将灰尘变成泥浆或污水，以防止在清理灰尘时产生的二次扬尘现象。这种采取喷淋模式去除二次扬尘现象的方法存在有一定缺陷：一是系统耗水量大，无法精准控制，无论是滴液式、间断式、限流式或用PLC控制，用水量总要大于集尘量，泥浆及污水难以处理，排水水质污染环境；二是处理后的气体中有凝结水析出，给后工序造成困难；三是存在腐蚀现象，极板腐蚀造成清灰困难；四是除尘器还容易出现渗漏、结露、结冰现象，使绝缘性能下降，存在安全隐患。

中国专利号为201010570096.7的专利文件中，公开了“一种产生荷电水汽的方法和放电装置及静电除尘系统”，“该方法以水或水溶液为电极导体，在高压静电的作用下，使水或水溶液获得能量后以团簇的形式蒸发形成水汽，并使这种水汽带有电荷”。实际上该方法是通过两个过程实现的：1、以水或水溶液为电极导体，高压电流通过水，产生热能量，然后蒸发形成水蒸汽；2、水蒸汽在高压静电场的作用下带有电荷。但该方法仍然存在有一些缺陷：一是这种水电极导体性能很不稳定，电导率、pH值对水电极都有很大的影响；二是该方法是通过输液管将水液体从容器中引出的，是在“合适的压力”下使水溶液受热蒸发，若没有压力水就不会流动，电极就不复存在；三是该方法容易产生虹吸现象，即水液体一旦通过输液管从容器中引出，将在大气压的作用下，既有受热蒸发，又有虹吸流出，由于虹吸流出量大，形成喷嘴喷淋或水膜，从而造成系统耗水量大。

发明内容

本发明的目的就是提供一种半湿式高压静电除尘电极，以解决现有高压静电除尘电极系统耗水量大的问题。

本发明是这样实现的：一种半湿式高压静电除尘电极，包括有竖直悬挂的中心绳，在所述中心绳外围包覆有吸水纤维材料层，在所述吸水纤维材料层外围包覆有渗水纤维材料层，在所述渗水纤维材料层外围包覆有金属材料层，在所述金属材料层上设置有若干渗水条孔；在所述金属材料层上设置有若干放电突起；在所述吸水纤维材料层的上端连接有输水管。

所述金属材料层的展开面为金属条状，所述金属材料层呈弹簧状螺旋缠绕在所述渗水纤维材料层外围。

在所述渗水纤维材料层和所述吸水纤维材料层下端包覆有防漏层。

所述吸水纤维材料层的外径和内径差占电极直径Φ的20%~25%；所述渗水纤维材料层的外径和内径差占电极直径Φ的5%；所述金属材料层的外径和内径差占电极直径Φ的10%。

所述放电突起为圆锥形、棱锥形、针刺形或锯齿形。

在所述防漏层下端设置有与所述中心绳相连的重锤。

本发明的电极通过在中心设置一根中心绳，在中心绳分别包覆有吸水纤维材料层、渗水纤维材料层和金属材料层，并在金属材料层外部设置有渗水条孔，以便渗水形成雾滴，该雾滴与粉尘颗粒在集尘板表面上形成的捏合物，克服了二次扬尘这一致命的缺点，杜绝了环境的污染。同时，通过调节渗水条孔可以有效地控制雾化量，从而减少用水量并提高雾化质量和雾化的效率，防止由雾化过量形成的连续流动的水膜，降低了用水量及能耗，减少二次污染。本发明的电极制作工艺简单、制作成本较低，可以广泛应用于高压静电除尘领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的横截面结构示意图。

图3是本发明的使用状态示意图。

图中：1、渗水纤维材料层，2、金属材料层，3、放电突起，4、吸水纤维材料层，5、中心绳，6、防漏层，7、重锤，8、集尘板，9、支架，10、输水管。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括有中心绳5、吸水纤维材料层4、渗水纤维材料层1、金属材料层2、输水管10和重锤7。

其中，中心绳5的上端固定在支架9上，呈竖直悬挂状态，可根据电极的长度或重量选择直径在1~5mm范围内的钢丝绳。

在中心绳5外围包覆有吸水纤维材料层4，该吸水材料层可采用高分子吸水性树脂SAP（俗称“尿不湿”），其特点是吸水能力、蓄水量非常大，吸水纤维材料层4的上端连接有输水管10。吸水纤维材料层4的外径和内径差占电极直径Φ的20%~25%。

在吸水纤维材料层4外围包覆有渗水纤维材料层1，该渗水纤维材料层1可采用棉、毛纺织物，它可以吸收吸水纤维材料层4的水分并渗透到渗水纤维材料层1，渗水纤维材料层1的外径和内径差占电极直径Φ的5%。

在渗水纤维材料层1外围包覆有金属材料层2，在金属材料层2上设置有渗水条孔，以便渗水形成雾滴。在金属材料层2上设置有若干放电突起3。具体地，可以在渗水纤维材料层1外部用金属材料螺旋缠绕，金属材料层2的展开面为金属条状，金属材料层2呈弹簧状螺旋缠绕在渗水纤维材料层1外围。这样渗水条孔就位于金属材料未缠绕的部分，该渗水条孔的总面积由金属材料的在缠绕时的旋度决定。另外，还可以将金属材料层2完全包覆在渗水纤维材料层1上，并在金属材料层2上设置开设若干呈矩阵排列的渗水条孔。该金属材料层2外径和内径差占电极直径Φ的10%。

放电突起3为圆锥形、棱锥形、针刺形或锯齿形等不同形状，形成放电尖端，以适应不同除尘器的需要。放电尖端可将金属材料的带状型材折弯后直接卷制而成，也可将金属材料螺旋缠绕后，在按一定等距连接固定放电尖端。

图2是电极线的横截面结构示意图，可采用圆形，为了适应不同的除尘器或便于电极线的加工生产，横截面形状也可以为其它几何形状，例如四边形、五边形或六边形等。

具体地，可以将多个半湿式高压静电除尘电极的上端等距固定在支架9上，在半湿式高压静电除尘电极两侧设置有集尘板8，将输水管10插入吸水纤维材料层4、并在半湿式高压静电除尘电极下端预留出一段钢丝绳，用于连接重锤7。另外，在渗水纤维材料层1和吸水纤维材料层4下端包覆有防漏层6，具体地，该防漏层6可以采用塑料包布将吸水纤维材料层4和渗水纤维材料层1的下端包好，以防止漏水。如图3所示，将电极的金属材料层2和集尘板8分别连接高压电的正负电极，即可实现高压静电除尘功能。还可以将一根半湿式高压静电除尘电极安装在圆筒形或正方形的集尘板8的中心位置，将电极的金属材料层2和集尘板8分别连接高压电的正负电极，即可实现高压静电除尘功能。

本发明的原理是：空气中的气体分子在高压电场作用下电离，产生大量电子和离子，并在电场力的作用下向两极移动。由于水分子为极性分子，水分子之间靠氢键缔合形成分子团，同时这些水分子之间还存在着电偶极矩的相互作用，所以水分子在高压电场的作用下，与空气分子电离出来的离子发生电荷交换，增大了渗水纤维材料层1上水分子的电偶极矩，增强了水分子的定向极化程度，改善了水分子的极性状态以及水分子对离子的携带能力，使水分子携带的电荷数增加。在电场力的作用下，水分子所受的电场力大于水的表面张力和粘性力时，渗水纤维材料层1上的水膜先被拉扯成液丝及液带，再断裂形成雾滴。

渗水纤维材料层1的水分子存在于液、气两相的界面，而水分子的表面张力就发生在液体和气体接触时的界面上，并且与液体和气体的介电常数、粘度系数有关。在高压电场中，电场强度与施加的高压电压和极板间的距离有关。当液、气两相的界面、介电常数、粘度系数与极板间的距离确定后，液、气两相界面处形成的偶电层，就只与电场强度有关。电场强度越强，水分子的电偶极矩就越强，形成雾滴的数量就越多。

同理，在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动，电场强度越强，离子的运动速度越快，碰到气体中的粉尘颗粒就越多并使其荷电，荷电颗粒的数量就越多。

当电场达到一个稳定的强度后，两电极间的空气被电离，会产生基本恒定量的电子和离子。这时，荷电颗粒与雾滴，一起向集尘板8移动，最终被吸附在集尘板8表面上，形成两者的捏合物。

经实验证明，粉尘颗粒与雾滴在集尘板8表面上形成的捏合物，用手攥紧成团，但挤不出水。这种捏合物的重量比较大，可以靠自身重量从集尘板8表面脱落，也可轻微振打，基本杜绝了二次扬尘。

本发明的半湿式高压静电除尘电极在进行静电除尘过程中，可以通过渗水纤维材料层1露出面积，即金属材料层2的渗水条孔的总面积来控制雾滴产生的量。定性的讲，电场强度不变后，产生的电子和离子的量也就基本恒定。如果让大部分离子与空气中的粉尘颗粒进行荷电，那么就只剩下小部分离子与水分子发生电荷交换，形成雾滴。因此，产生荷电颗粒的量就会多于雾滴，这样高压静电除尘器内就不会出现“潺潺流水”的水膜。

本发明的半湿式高压静电除尘电极线（7），比现有、在用的电晕线直径尺寸略粗一些，只需要增加输水管道（10），就完全可以替代现有、在用的电晕线，实现技术上的改造与升级。

Claims (3)

1.一种利用半湿式高压静电除尘电极除尘的方法，其特征是，半湿式高压静电除尘电极包括有竖直悬挂的中心绳，在所述中心绳外围包覆有吸水纤维材料层，在所述吸水纤维材料层外围包覆有渗水纤维材料层，在所述渗水纤维材料层外围包覆有金属材料层，在所述金属材料层上设置有若干渗水条孔；在所述金属材料层上设置有若干放电突起；在所述吸水纤维材料层的上端连接有输水管；

所述吸水纤维材料层采用高分子吸水性树脂制备；

所述金属材料层的展开面为金属条状，所述金属材料层呈弹簧状螺旋缠绕在所述渗水纤维材料层外围；

在所述渗水纤维材料层和所述吸水纤维材料层下端包覆有防漏层；

在所述防漏层下端设置有与所述中心绳相连的重锤；

利用所述半湿式高压静电除尘电极除尘的具体步骤是：将多个半湿式高压静电除尘电极的上端等距固定在支架上，在半湿式高压静电除尘电极两侧设置有集尘板，将输水管插入吸水纤维材料层、 并在半湿式高压静电除尘电极下端预留出一段钢丝绳，用于连接所述重锤；将金属材料层和集尘板分别连接高压电的正、负电极；空气中的气体分子在高压电场作用下电离，产生大量电子和离子，并在电场力的作用下向两极移动；水分子之间靠氢键缔合形成分子团，在高压电场的作用下，与空气分子电离出来的离子发生电荷交换，增大了渗水纤维材料层上水分子的电偶极矩，增强了水分子的定向极化程度，改善了水分子的极性状态以及水分子对离子的携带能力，使水分子携带的电荷数增加；在电场力的作用下，水分子所受的电场力大于水的表面张力和粘性力时，渗水纤维材料层上的水膜先被拉扯成液丝及液带，再断裂形成雾滴；当电场达到一个稳定的强度后，两电极间的空气被电离，荷电颗粒与雾滴，一起向集尘板移动，最终被吸附在集尘板表面上，形成两者的捏合物，即达到除尘的目的。

2.根据权利要求1所述的利用半湿式高压静电除尘电极除尘的方法，其特征是，所述吸水纤维材料层的外径和内径差占电极直径Φ的 20%~25%；所述渗水纤维材料层的外径和内径差占电极直径Φ的5%；所述金属材料层的外径和内径差占电极直径Φ的10%。

3.根据权利要求1所述的利用半湿式高压静电除尘电极除尘的方法，其特征是，所述放电突起为圆锥形、棱锥形、针刺形或锯齿形。