CN104722403A - 用于湿式静电除尘器的阴极系统及放电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于湿式静电除尘器的阴极系统及放电方法，阴极系统包括阴极吊杆、阴极悬吊梁以及多排平行布置的阴极框架等。阴极吊杆外部包裹有绝缘子套管，并设置在保温箱内；阴极悬吊梁为空心长方体；阴极框架包括竖管、横管、加强管、电晕线和耳板等。放电方法包括：高压电源通过阴极吊杆将高压电传送至壳体内部的阴极系统结构；采用保温箱和绝缘子套管分别使阴极吊杆干燥、绝缘；通过电晕线的芒刺尖端释放高压电，形成湿式电场，使微细颗粒荷电。本发明能有效保证湿式静电除尘器的安全高效运行，科学合理地优化阴极系统布局，保证均匀稳定放电，有效提高PM2.5的脱除效率。

Description

用于湿式静电除尘器的阴极系统及放电方法

技术领域

本发明涉及烟气治理方法的技术领域，尤指一种用于湿式静电除尘器的阴极系统及放电方法。

背景技术

近年来，我国的环境问题日益加剧，尤其是雾霾、酸雨等大气污染问题极大地影响了人们的生活，引起了大众对大气污染的普遍关注和热议。煤燃烧产生的微细颗粒被认为是导致雾霾产生的一个重要原因，国家对此高度重视，不断制定新的法律法规，逐渐收紧排放要求。

随着国家对燃煤锅炉尾气粉尘排放标准的不断提高，粉尘排放要求已经大幅提高至10mg/Nm³，很多地区甚至达到了5mg/Nm³，同时湿法脱硫后烟气中携带的SO₃气溶胶及“石膏雨”颗粒物也成为新污染源，深度除尘技术的需求已迫在眉睫。

目前，常见的干式电除尘器、电袋复合除尘器和袋式除尘器作为前端粉尘控制技术，无法有效保证脱硫装置后烟气粉尘的超洁净排放，而湿式静电除尘器作为一项终端粉尘控制技术能实现深度除尘，并且还能协同脱除烟气中的SO₃和汞等多项污染物。

湿式静电除尘器是一种用来处理含湿气体的高压静电除尘设备，主要用来除去含湿气体中的PM2.5微细颗粒、酸雾、水滴、气溶胶等有害物质，是治理大气粉尘污染的有效设备，对雾霾天气的治理也能起到一定积极作用。

湿式静电除尘器的阳极(集尘极)和阴极(放电极)之间施加有数万伏直流高压电，在强电场的作用下，两极之间的气体发生充分电离，使得湿式静电除尘器电场区的空间充满带正、负电荷的离子。随脱硫后的湿烟气进入湿式静电除尘器内的粉尘粒子，与这些带电离子相互碰撞而荷电，带电粉尘粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，到达集尘极而被捕集，之后被喷淋冲洗水冲刷到集水槽中除去。

由于湿式静电除尘器的运行涉及到高压电的应用，其阴极系统，即放电极系统在传输、释放高压电时须考虑用电安全问题，并要能保证湿式电场稳定持续工作，达到深度除尘的要求。因此，提出一种改进结构和方法来优化湿式静电除尘器的阴极系统，提高除尘效率，保证安全稳定运行，是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于湿式静电除尘器的阴极系统及放电方法，能有效保证湿式静电除尘器的安全高效运行，保证均匀稳定放电，有效提高除尘效率。

本发明提供的技术方案如下：

一种用于湿式静电除尘器的阴极系统，包括：

阴极吊杆，其顶端与外部的高压电源导通连接，且所述阴极吊杆与高压电源导通的一端包裹有绝缘子套管，且所述绝缘子套管设置于一用于保持所述阴极吊杆、所述绝缘子套管为干燥状态的保温箱内；

阴极悬吊梁，其为空心长方体结构，且所述阴极悬吊梁与所述阴极吊杆的下端连接；

多排沿竖直方向平行布置的阴极框架，所述阴极框架为在一竖直面内延展的框架，且每排所述阴极框架包括连接竖管、支撑竖管、横管、加强管、耳板和电晕线；

其中，所述支撑竖管包括外侧竖管和内侧竖管，所述外侧竖管分设于每排所述阴极框架两侧的最靠外位置，所述内侧竖管设于两侧的所述外侧竖管之间，且所述内侧竖管在朝向相邻的所述外侧竖管或相邻的所述内侧竖管的两侧焊接有耳板；

所述支撑竖管和所述横管组合成方形框架，其中，在相邻的所述支撑竖管之间，从上至下设有多根所述横管；在相邻的所述横管之间，从上至下等间距地设置有多根水平的电晕线；所有的所述支撑竖管的顶端齐平、底端齐平；且在每两根相邻的所述支撑竖管之间，多根所述横管的数目、位置均相同；

在相邻的所述外侧竖管和所述内侧竖管之间，所述电晕线的一端与所述外侧竖管通过拉环连接，所述电晕线的另一端与所述耳板通过螺栓连接；在相邻的两个所述内侧竖管之间，所述电晕线的两端均与两侧所述内侧竖管近侧的耳板通过螺栓连接；

所述连接竖管的顶端与所述阴极悬吊梁连接，底端与每排所述阴极框架的最上部的所述横管连接；

所述加强管设置于所述连接竖管的两侧，且所述连接竖管每侧的所述加强管一端与所述连接竖管连接，所述加强管另一端与每排所述阴极框架最上部的所述横管连接，且所述加强管与所述连接竖管、所述横管的夹角均为45°。

较佳地，多排所述阴极框架的上部均与所述阴极悬吊梁的底端连接，所述阴极悬吊梁的两端固定在所述湿式静电除尘器的壳体上，所述阴极悬吊梁为水平方向设置，与所述阴极框架的竖直延展方向垂直。

较佳地，多排所述阴极框架的结构相同、设置高度相同。

较佳地，在每排所述阴极框架中，相邻的所述支撑竖管之间的所述横管为一排沿竖直方向排列的横管，相邻的所述支撑竖管之间的所述电晕线为一排沿竖直方向排列的电晕线；

每排所述阴极框架设置有两排或多排所述电晕线，且每排所述电晕线的结构、间距、设置高度均相同；

当每排所述阴极框架设置的电晕线为n排时，所述横管也为n排，所述内侧竖管的数量为n-1个。

较佳地，所述电晕线上等间距开设有芒刺，所述芒刺的指向与所述电晕线的长度延伸方向垂直；

相邻的两个所述芒刺的尖端指向相反，分别指向相反方向的集尘极，且相同指向的芒刺尖端在同一条水平线上。

较佳地，所述拉环的末端穿过所述外侧竖管，并在所述外侧竖管的外侧设置一紧固件进行固定；

在所述外侧竖管和所述紧固件之间设置有菱形芒刺，所述菱形芒刺与所述电晕线上的芒刺平行，所述菱形芒刺的两个尖端分别指向相反方向的集尘极，且两个尖端所在直线与所述电晕线垂直。

较佳地，所述阴极系统的所有构件均采用导电金属或导电合金制成。

本发明还提供了一种用于湿式静电除尘器的放电方法，采用如前述的湿式静电除尘器阴极系统，包括：

高压电源通过所述阴极吊杆将高压电传输至所述阴极悬吊梁，再通过所述阴极悬吊梁将高压电传输至所述阴极框架，最终传输至所述电晕线上；

电晕线通过其上设置的芒刺的尖端释放高压电，在湿式静电除尘器内部形成高压电场，使烟气中的微细颗粒荷电并迁移至集尘极，实现烟气除尘；

所述保温箱通过加热使置于其内的所述绝缘子套管和所述阴极吊杆的导电端保持干燥状态，所述绝缘子套管环绕在所述阴极吊杆外使其周围绝缘，保证安全放电；

相邻所述电晕线之间、所述电晕线与所述横管之间均保持安全距离。

较佳地，通过所述菱形芒刺在所述外侧竖管的外侧形成电场，进行放电除尘。

较佳地，所述保温箱的加热方式为热风吹扫。

通过本发明提供的用于湿式静电除尘器的阴极系统及放电方法，能够带来以下至少一种有益效果：

1、能有效保证湿式静电除尘器的安全高效运行。本发明所提出的阴极系统结构紧凑，相互连通，阴极所有构件均采用导电金属或合金；阴极框架的设置使湿式静电除尘器内部层次分明，相邻电晕线之间、电晕线与横管等其他结构之间均保持安全距离。上述设置可保证湿式静电除尘器在高效运行的同时，其内部阴极系统能安全地传输、释放高压电，形成除尘电场。

阴极悬吊梁为空心长方体结构，其设置意义在于，作为阴极系统的主梁，它能使多排阴极框架平行地悬挂在湿式电除尘器内部，并且可连接阴极吊杆，在阴极吊杆和阴极框架之间起到桥梁作用，实现高压电畅通传输。

在阴极吊杆的顶部设置有保温箱，保温箱采取加热措施使置于其内的阴极吊杆、绝缘子套管等保持干燥状态，绝缘子套管环绕在阴极吊杆外使其周围绝缘，由此可使高压电安全接入，保障湿式静电除尘器的安全运行。

2、科学合理地优化阴极系统布局，保证均匀稳定放电。本发明在阴极悬吊梁底部等间距地连接有多排阴极框架，各阴极框架之间相互平行且设置结构、高度均相同，因此不同排的阴极框架上相同高度的电晕线在一个水平面内相互平行且间距均等，如此可使水平方向上放电均匀、稳定。此外，在每排阴极框架上沿竖直方向从上到下设置有多根电晕线，且相邻电晕线之间间距相等，如此可使竖直方向上放电均匀、稳定。

综上所述，本发明所提出的阴极结构无论在水平方向还是竖直方向都能保证均匀放电，形成稳定的高压电场。

3、有效提高PM2.5的脱除效率。本发明的阴极系统在电晕线上均匀地开设芒刺，相邻两个芒刺的尖端指向相反方向的集尘极，如此便在每排电晕线的前、后两侧空间内分别形成了高压电场，同时除去两侧空间内烟气中携带的微细粉尘。

不仅如此，本发明还在每根外侧电晕线的尾部，即外侧竖管与拉环末端的紧固件之间设置一菱形芒刺，使菱形芒刺与电晕线上的芒刺平行，菱形芒刺的两个尖端所在直线与所述电晕线垂直，如此设置可外侧竖管外侧的这部分空间，形成电场，避免此处烟气的短路。菱形芒刺的两个放电尖端分别指向前后两侧的集尘极，使阴极框架两侧边缘的烟尘也能及时脱除，有效提高了湿式静电除尘器对PM2.5等微细颗粒的脱除效率。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种用于湿式静电除尘器的阴极系统及放电方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明的用于湿式静电除尘器的阴极系统的主视图；

图2是本发明的用于湿式静电除尘器的阴极系统的侧视图；

图3是本发明的阴极框架结构示意图；

图4是本发明的阴极系统内电晕线的结构示意图；

图5是本发明的电晕线与外侧竖管连接结构示意图；

图6是本发明的电晕线与内侧竖管连接结构示意图。

附图标号说明：

1、保温箱；2、绝缘子套管；3、阴极吊杆；4、阴极悬吊梁；5、阴极框架；501、连接竖管；502、加强管；503、横管；504、外侧竖管；505、内侧竖管；506耳板；507、电晕线；508、拉环；509芒刺；510、菱形芒刺；511、螺栓。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在本发明的实施例一中，参照图1、图2、图3、图5、图6，用于湿式静电除尘器的阴极系统，包括：

阴极吊杆3，其顶端与外部的高压电源导通连接，且阴极吊杆3的与高压电源导通的一端(即顶端)包裹有绝缘子套管2。绝缘子套管2设置于一用于保持阴极吊杆、绝缘子套管为干燥状态的保温箱1内。保温箱保持干燥的方法可以用热风吹扫，在湿式静电除尘器的外部设置加热器和风机实现吹扫即可。

阴极悬吊梁4，其为空心长方体结构(参照图2和图3)，且阴极悬吊梁4与阴极吊杆3的下端连接。

多排沿竖直方向平行布置的阴极框架5，阴极框架为在一竖直面内延展的框架，也可以理解为，阴极框架的所有结构均设置在同一竖直面内。而且每排阴极框架包括连接竖管501、支撑竖管、横管503、加强管502、耳板506和电晕线507等；

其中，支撑竖管包括外侧竖管504和内侧竖管505，每排阴极框架的外侧竖管的数目为两根，且分设于每排阴极框架两侧的最靠外位置，内侧竖管设于两侧的外侧竖管之间，且内侧竖管在朝向相邻的外侧竖管或相邻的内侧竖管(当内侧竖管的数目为两根及以上时)的两侧焊接有耳板506；

支撑竖管(外侧竖管504和内侧竖管505)和横管503组合成方形框架，其中，在相邻的支撑竖管(即相邻的外侧竖管和内侧竖管，或者两个相邻的内侧竖管)之间，参照图3，相邻的外侧竖管504和内侧竖管505之间，从上至下设有多根横管503；在上下相邻的横管503之间，从上至下等间距地设置有多根水平的电晕线507；所有的外侧竖管、内侧竖管的顶端齐平，底端也齐平，可以保证电场的均匀；且在每两根相邻的支撑竖管之间，如图3，在内侧竖管505的左右两侧分布的横管的结构以内侧竖管505为中心相互对称，多根横管503的数目、位置均相同；

在相邻的外侧竖管504和内侧竖管505之间，电晕线507的一端与外侧竖管504通过拉环508连接，电晕线507的另一端与耳板506通过螺栓511连接；当内侧竖管的数目为多个时(图中未示出)，在相邻的内侧竖管之间，电晕线的两端均与两侧内侧竖管的耳板通过螺栓511连接，且连接的耳板是每侧内侧竖管靠近电晕线一侧的耳板；

连接竖管501的顶端与阴极悬吊梁4连接，底端与每排阴极框架的最上部的横管503连接；

加强管502的数目为多根，且连接竖管501的两侧分设有加强管，且连接竖管501每侧的加强管502一端与连接竖管501连接，加强管另一端与每排阴极框架最上部的横管503连接，且加强管与连接竖管、横管的夹角均为45°。

在本发明的实施例二中，对实施例一进行改进，参照图1和图2，多排阴极框架5的上部均与阴极悬吊梁4的底端连接，阴极悬吊梁4的两端固定在湿式静电除尘器的壳体上，阴极悬吊梁4为水平方向设置(见图2)，且与阴极框架5的在竖直面内延展的方向垂直，从而便于实现多排阴极框架平行地悬挂。

在本发明的实施例三中，对实施例一进行改进，参见图2，多排阴极框架5的结构相同、设置高度相同。

在本发明的实施例四中，对实施例一进行改进，参照图1、图3，在每排阴极框架5中，相邻的外侧竖管504和内侧竖管505(在其他实施例中也包括当内侧竖管的数目为多个时的相邻的内侧竖管的情况)之间的横管503为一排沿竖直方向排列的横管，相邻的外侧竖管504和内侧竖管505(在其他实施例中也包括当内侧竖管的数目为多个时的相邻的内侧竖管的情况)之间的电晕线507为一排沿竖直方向排列的电晕线；

每排阴极框架设置有两排电晕线，且每排电晕线的结构、间距、设置高度均相同；

当每排阴极框架设置的电晕线为两排时，横管也为两排，内侧竖管的数量为一个。

在其他实施例中，电晕线可以为多排，每排电晕线的结构、间距、设置高度也均相同。当阴极框架设置为多排电晕线并行时，如电晕线为n排，则横管也为n排，而内侧竖管的数量为n-1根。

在本发明的实施例五中，对实施例一进行改进，参照图4，电晕线507上等间距开设有芒刺509，芒刺509的指向为朝向两侧的集尘极，与电晕线507的长度延伸方向垂直，且相邻两芒刺509的尖端指向相反，分别指向两侧不同方向的集尘极，相同指向的芒刺尖端在同一条水平线上。

在本发明的实施例六中，对实施例一进行改进，参照图5，拉环508的末端(图5中的左端)穿过外侧竖管504，并在外侧竖管504的外侧设置一紧固件(外侧竖管504左侧的螺栓)进行固定；

在外侧竖管504和紧固件之间设置有菱形芒刺510，菱形芒刺510与电晕线上的芒刺509平行，从而可保证电场的均匀稳定。菱形芒刺510的两个尖端分别指向两侧相反方向的集尘极，且菱形芒刺510的两个尖端所在直线与电晕线507垂直。

在前述的实施例中，阴极系统的所有构件均采用导电金属或导电合金材料制成，例如阴极吊杆3、阴极悬吊梁4和阴极框架5及其所有构件均采用导电金属或导电合金。

需要说明的是，图1、图2和图3所示的实施例只是用于湿式静电除尘器的阴极系统众多类型中的几种，可根据实际项目需要自由设置阴极框架中电晕线排数等结构。

在将前述的阴极系统应用于湿式静电除尘器时，保温箱、绝缘子套管置于湿式静电除尘器壳体的外部。阴极吊杆是从湿式静电除尘器壳体外延伸至内部的，其在保温箱内的部分在壳体外，另一部分在壳体内，因此保温箱下部与壳体连接的部分是开孔的。阴极框架整体置于湿式静电除尘器壳体的内部。

本发明还提供了一种采用前述的用于湿式静电除尘器的阴极系统进行放电的放电方法，在方法的实施例一中，参见图1、图2和图3，包括如下：

高压电源通过阴极吊杆3将高压电传输至湿式静电除尘器内部的阴极悬吊梁4，再通过阴极悬吊梁4将高压电传输至阴极框架5，最终传输至电晕线507上；

电晕线507通过其上设置的芒刺509的尖端释放高压电，在湿式静电除尘器内部形成高压电场，使烟气中的微细颗粒荷电并迁移至集尘极，实现烟气除尘；

保温箱1通过加热使置于其内的绝缘子套管2和阴极吊杆3的导电端保持干燥状态，绝缘子套管2环绕在阴极吊杆3外使其周围绝缘，保证安全放电；

相邻电晕线507之间、电晕线507与横管503等其他结构之间均保持安全距离。

在方法的实施例二中，参照图5，通过菱形芒刺510在外侧竖管504的外侧形成电场，进行放电除尘。

在方法的实施例三中，保温箱的加热方式为热风吹扫。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于湿式静电除尘器的阴极系统，其特征在于，包括：

阴极吊杆，其顶端与外部的高压电源导通连接，且所述阴极吊杆与高压电源导通的一端包裹有绝缘子套管，且所述绝缘子套管设置于一用于保持所述阴极吊杆、所述绝缘子套管为干燥状态的保温箱内；

阴极悬吊梁，其为空心长方体结构，且所述阴极悬吊梁与所述阴极吊杆的下端连接；

多排沿竖直方向平行布置的阴极框架，所述阴极框架为在一竖直面内延展的框架，且每排所述阴极框架包括连接竖管、支撑竖管、横管、加强管、耳板和电晕线；

其中，所述支撑竖管包括外侧竖管和内侧竖管，所述外侧竖管分设于每排所述阴极框架两侧的最靠外位置，所述内侧竖管设于两侧的所述外侧竖管之间，且所述内侧竖管在朝向相邻的所述外侧竖管或相邻的所述内侧竖管的两侧焊接有耳板；

所述支撑竖管和所述横管组合成方形框架，其中，在相邻的所述支撑竖管之间，从上至下设有多根所述横管；在相邻的所述横管之间，从上至下等间距地设置有多根水平的电晕线；所有的所述支撑竖管的顶端齐平、底端齐平；且在每两根相邻的所述支撑竖管之间，多根所述横管的数目、位置均相同；

在相邻的所述外侧竖管和所述内侧竖管之间，所述电晕线的一端与所述外侧竖管通过拉环连接，所述电晕线的另一端与所述耳板通过螺栓连接；在相邻的两个所述内侧竖管之间，所述电晕线的两端均与两侧所述内侧竖管近侧的耳板通过螺栓连接；

所述连接竖管的顶端与所述阴极悬吊梁连接，底端与每排所述阴极框架的最上部的所述横管连接；

所述加强管设置于所述连接竖管的两侧，且所述连接竖管每侧的所述加强管一端与所述连接竖管连接，所述加强管另一端与每排所述阴极框架最上部的所述横管连接，且所述加强管与所述连接竖管、所述横管的夹角均为45°。

2.根据权利要求1所述的用于湿式静电除尘器的阴极系统，其特征在于：

多排所述阴极框架的上部均与所述阴极悬吊梁的底端连接，所述阴极悬吊梁的两端固定在所述湿式静电除尘器的壳体上，所述阴极悬吊梁为水平方向设置，与所述阴极框架的竖直延展方向垂直。

3.根据权利要求1所述的用于湿式静电除尘器的阴极系统，其特征在于：

多排所述阴极框架的结构相同、设置高度相同。

4.根据权利要求1所述的用于湿式静电除尘器的阴极系统，其特征在于：

在每排所述阴极框架中，相邻的所述支撑竖管之间的所述横管为一排沿竖直方向排列的横管，相邻的所述支撑竖管之间的所述电晕线为一排沿竖直方向排列的电晕线；

每排所述阴极框架设置有两排或多排所述电晕线，且每排所述电晕线的结构、间距、设置高度均相同；

当每排所述阴极框架设置的电晕线为n排时，所述横管也为n排，所述内侧竖管的数量为n-1个。

5.根据权利要求1所述的用于湿式静电除尘器的阴极系统，其特征在于：

所述电晕线上等间距开设有芒刺，所述芒刺的指向与所述电晕线的长度延伸方向垂直；

相邻的两个所述芒刺的尖端指向相反，分别指向相反方向的集尘极，且相同指向的芒刺尖端在同一条水平线上。

6.根据权利要求1所述的用于湿式静电除尘器的阴极系统，其特征在于：

所述拉环的末端穿过所述外侧竖管，并在所述外侧竖管的外侧设置一紧固件进行固定；

在所述外侧竖管和所述紧固件之间设置有菱形芒刺，所述菱形芒刺与所述电晕线上的芒刺平行，所述菱形芒刺的两个尖端分别指向相反方向的集尘极，且两个尖端所在直线与所述电晕线垂直。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于湿式静电除尘器的阴极系统，其特征在于：

所述阴极系统的所有构件均采用导电金属或导电合金制成。

8.一种用于湿式静电除尘器的放电方法，采用权利要求1-7任一项所述的阴极系统，其特征在于，包括：

高压电源通过所述阴极吊杆将高压电传输至所述阴极悬吊梁，再通过所述阴极悬吊梁将高压电传输至所述阴极框架，最终传输至所述电晕线上；

电晕线通过其上设置的芒刺的尖端释放高压电，在湿式静电除尘器内部形成高压电场，使烟气中的微细颗粒荷电并迁移至集尘极，实现烟气除尘；

所述保温箱通过加热使置于其内的所述绝缘子套管和所述阴极吊杆的导电端保持干燥状态，所述绝缘子套管环绕在所述阴极吊杆外使其周围绝缘，保证安全放电；

相邻所述电晕线之间、所述电晕线与所述横管之间均保持安全距离。

9.根据权利要求8所述的用于湿式静电除尘器的放电方法，其特征在于：

通过所述菱形芒刺在所述外侧竖管的外侧形成电场，进行放电除尘。

10.根据权利要求8所述的用于湿式静电除尘器的放电方法，其特征在于：

所述保温箱的加热方式为热风吹扫。