CN104955579B

CN104955579B - 集尘器、集尘器的电极选择方法及集尘方法

Info

Publication number: CN104955579B
Application number: CN201380070137.8A
Authority: CN
Inventors: 上田泰稔; 小岛胜久; 富松隆; 富松一隆; 加藤雅也; 田中崇雄
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Environmental Solutions Ltd
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: EP2957344A4; JP6104950B2; CN104955579A; JPWO2014122756A1; WO2014122756A1; BR112015017305A2; US9808809B2; EP2957344A1; US20150360235A1

Abstract

本发明目的在于，适当选择用于集尘电极的金属丝网，提供即使高流速也能提高捕集效率的集尘器、集尘器的电极选择方法及集尘方法。集尘器(1)具备：将被施以电压的放电电极(2)；以及具有金属丝网形成的板状构件(6)，且与放电电极(2)对向设置的集尘电极(3)，板状构件(6)的金属丝网，满足以下式<1>和式<2>，且穿过金属丝网的表面流速v为v＝0.1m/秒以上。IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速······<1>IndexT≤2······<2>。

Description

集尘器、集尘器的电极选择方法及集尘方法

技术领域

本发明涉及集尘器、集尘器的电极选择方法及集尘方法。

背景技术

燃煤或燃重油发电设备及焚化炉等工业燃烧设备中，由于燃烧，会产生含粉尘(例如颗粒状物质)及SO_x的废气。为去除这些粉尘及SO_x之后再将废气排放到大气中，会在燃烧设备下游一侧烟道安装废气处理设备。

废气处理设备中，将设置湿式脱硫器及集尘器等。湿式脱硫器中，例如将氧化镁(Mg(OH)₂)用作吸收材料，并通过喷雾器将吸收材料提供给废气。SO_x吸附于吸收材料后，将从废气中去除SO_x。

集尘器中，为去除粉尘，具备使颗粒状物质带电的放电电极、以及与放电电极对向设置的集尘电极等。放电电极产生电晕放电后，废气中所含的颗粒状物质将离子化。然后，离子化的颗粒状物质被集尘电极捕集。

专利文献1中公开了一种技术，其为了可靠捕集颗粒状物质，通过离子风，在横穿壳体中气体流动的方向上，对颗粒状物质进行加速，并利用具有离子风可穿过的规定开口率的集尘电极，捕集颗粒状物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-117968号公报

发明内容

发明拟解决的问题

过滤袋表面流速为1～2米/分钟，但为了减小尺寸，需设为0.1米/秒以上。金属丝网单体则网格越细，捕集性能越好。另一方面，放电电极与金属丝网组合时，根据金属丝网，捕集性能将大幅变化，因此需根据金属丝网确认运转条件。

本发明目的在于，鉴于以上情形，适当选择用于集尘电极的金属丝网，提供即使高流速也能提高捕集效率的集尘器、集尘器的电极选择方法及集尘方法。

解决问题的方法

本发明所述的集尘器，具备将被施以电压的放电电极；以及具有金属丝网形成的板状构件，且与所述放电电极对向设置的集尘电极，

所述板状构件的所述金属丝网，满足以下式(1)和式(2)，且穿过所述金属丝网的表面流速v为v＝0.1米/秒以上。

IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速······(1)

IndexT≤2······(2)

根据该结构，例如含颗粒状物质的废气被引入时，通过放电电极产生电晕放电，废气中所含的颗粒状物质将离子化，离子化的颗粒状物质则被集尘电极捕集。式(1)相当于颗粒状物质在金属丝网2个线材之间向一方线材水平方向靠近时的必需水平移动速度。此处，必需水平移动速度是颗粒状物质附着金属丝网所需的速度。

此时，金属丝网满足式(1)和式(2)后，集尘电极板状构件中金属丝网的线材表面达到适合附着颗粒状物质的条件，集尘电极的捕集效率提高。

上述发明中，还可进一步具备过滤材料，其相对于所述集尘电极，设置于与设有所述放电电极的面相反的面一侧。

根据该结构，通过进一步设置过滤材料，可提高整体捕集效率。

本发明所述的集尘器的电极选择方法，具备将被施以电压的放电电极；以及具有金属丝网形成的板状构件，且与所述放电电极对向设置的集尘电极，其中，

所述板状构件的所述金属丝网选择为，满足以下式(1)和式(2)，且穿过所述金属丝网的表面流速v为v＝0.1米/秒以上。

IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速······(1)

IndexT≤2······(2)

本发明所述的集尘方法，使用以下集尘器捕集颗粒状物质：具备将被施以电压的放电电极；以及具有金属丝网形成的板状构件，且与所述放电电极对向设置的集尘电极，所述板状构件的所述金属丝网，满足以下式(1)和(2)，且穿过所述金属丝网的表面流速v为v＝0.1米/秒以上。

IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速······(1)

IndexT≤2······(2)

发明效果

根据本发明，适当选择用于集尘电极的金属丝网，即使高流速也能提高捕集效率。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式所述集尘器的纵向剖面图。

图2是表示本发明一实施方式所述集尘器的放电电极与集尘电极的分解透视图。

图3是表示金属丝网2根线材的概略剖面图。

图4是表示金属丝网2根线材的概略剖面图。

图5是表示必需粉尘水平移动速度与捕集效率之间关系的图表。

图6是表示捕集效率与IndexT’之间关系的图表。

图7是表示捕集效率与IndexT之间关系的图表。

图8是表示平织或斜织金属丝网的放大平面图。

图9是表示重叠2张平织金属丝网的平面图。

图10是表示重叠2张平织金属丝网的平面图。

图11是表示重叠2张平织金属丝网的剖面图。

图12是表示席型平织金属丝网的剖面图。

图13是表示席型平织金属丝网开口部与穿过颗粒球的示意图。

具体实施方式

以下，参照图1及图2，说明本发明一实施方式所述集尘器1的结构。

本实施方式所述的集尘器1，例如安装在燃煤或燃重油发电设备及焚化炉等工业燃烧设备下游一侧烟道内设置的废气处理设备上。此外，除工业燃烧设备外，集尘器1也可用于空气净化设备用过滤器(例如无尘室用空调过滤器、除病毒用过滤器等)等。

为消除粉尘及烟雾等颗粒状物质，集尘器1具备：使颗粒状物质带电的放电电极2、以及与放电电极2对向设置的集尘电极3等。放电电极2及集尘电极3设置于壳体4内。

放电电极2具有安装框架5、以及放电刺8。放电刺8安装在安装框架5上，从安装框架5朝向集尘电极3设置成刺状。

安装框架5倾斜于入口部的气体流动方向。此处，集尘器1中，气体流动上游一侧位于重力方向下方，气体流动下游一侧位于重力方向上方。安装框架5组合两个安装框架5A、5B，独立设置于放电电极支撑件14上。即，两个安装框架5A、5B设置为，在气体流动下游一侧相互支撑负荷，且气体流动上游一侧较气体流动下游一侧更宽。例如，两个安装框架5A、5B可拓宽气体流动上游一侧间隔而设置，以便空塔速度成为1米/秒～4米/秒。图1及图2所示例中，组合多个安装框架5A、5B配置而成的形状为三角柱，底部开口，是气体流动上游一侧，侧面则设有安装框架5A、5B。

集尘电极3具有金属丝网形成的板状构件6，且与放电电极2对向设置。

集尘电极3中，板状构件6倾斜于入口部的气体流动方向。集尘电极3组合两块板状构件6，独立设置于放电电极支撑件14上。两块板状构件6设置为，在气体流动下游一侧相互支撑负荷，且气体流动上游一侧较气体流动下游一侧更宽。

集尘电极3位于放电电极2上方，设置为覆盖放电电极2，但放电电极2与集尘电极3相互隔离，且电气绝缘。

另外，图1所示实施方式中，说明了安装框架5与板状构件6垂直独立设置于集尘器1安装面上的例，但本发明并不限定于该例。例如，安装框架5与板状构件6也可平行，即水平设置于集尘器1安装面上，通过放电电极支撑件14固定在悬臂上。

放电电极2经由固定于壳体4上的绝缘子(未图示)，与高压电源(未图示)连接。通过放电电极2被施加，放电电极2产生电晕放电。通过电晕放电，废气中所含的颗粒状物质将离子化。然后，离子化的颗粒状物质被集尘电极3捕集。

本发明还进一步具备过滤材料7，其相对于集尘电极3，设置于与设有放电电极2的面相反的面一侧。过滤材料7是所谓的中性能过滤器等。通过进一步设置过滤材料7，可提高集尘器1整体捕集效率。另外，优选过滤材料7的网眼规格较金属丝网更细。过滤材料7的材质并无特别限定。

根据本实施方式，例如含颗粒状物质的废气经由壳体4入口部被引入时，通过放电电极2产生电晕放电，废气中所含的颗粒状物质将离子化，离子化的颗粒状物质则被集尘电极3捕集。此外，放电电极2的两个安装框架5设置为，在气体流动下游一侧相互支撑负荷，且气体流动上游一侧较气体流动下游一侧更宽，因此放电电极2仅由下部支撑即可独立设置，无需上部支撑。进而，安装框架5倾斜于气体流动方向，且气体流动下游一侧较宽，因此可减少气体流入部的流速升高。

此外，根据本实施方式，集尘电极3的板状构件6倾斜于入口部的气体流动方向，因此无论气体流动上游一侧和下游一侧，离子化的颗粒状物质均可切实穿过集尘电极3。

集尘电极3的两块板状构件6设置为，在气体流动下游一侧相互支撑负荷，且气体流动上游一侧较气体流动下游一侧更宽，因此板状构件6仅由下部支撑即可独立设置，无需上部支撑。进而，板状构件6倾斜于气体流动方向，且气体流动下游一侧较宽，因此可减少气体流入部的流速升高。

另外，上述实施方式中，说明了放电电极2安装框架5与集尘电极3板状构件6的纵向剖面形状为三角形的情形，但本发明并不限定于该例。例如，放电电极2安装框架5与集尘电极3板状构件6的纵向剖面形状也可为三角形以外的多边形(例如梯形、5边形等)。

另外，放电电极2与集尘电极3的结构并不仅限于上述形状。即，放电电极2与集尘电极3并不仅限于倾斜于气体流动方向的情形，也可平行于气体流动方向设置。

接下来，说明用于集尘器1的集尘电极3上的金属丝网。

通常，集尘器1较流速约1米/分钟以下的过滤袋更快，约为6米/分钟(0.1米/秒)以上。因此，对集尘器1的集尘电极3使用具有规定开口率的金属丝网时，根据金属丝网的开口形状及金属丝网的线径等，捕集效率会降低。

发明人等为选择捕集效率良好的金属丝网，深入研究，获知了以下认识。然后，基于发明人等的认识，将满足规定条件的金属丝网用作集尘电极3，由此可提高集尘器1的捕集效率。

以下，说明穿过金属丝网的颗粒状物质(粉尘及烟雾等。以下也简称为“粉尘”)穿过金属丝网的线材10之间时的动作。

无论金属丝网规格及气体流速如何，均认为实际粉尘水平移动速度恒定。因为电场强度(即电荷电压/距离)恒定时，则电荷库仑力也恒定。作为金属丝网的规格项目，有平织、斜织、席型平织等线材织法，线间距，以及线径等。

参照图3，可计算出因各金属丝网种类不同而异的必需粉尘水平移动速度。必需粉尘水平移动速度是指粉尘穿过粉尘附着部，附着金属丝网所需的速度，水平方向是指平行于线材10之间连接方向的方向。

必需粉尘水平移动速度如下式所示。

必需粉尘水平移动速度＝((线间距÷2)×实际流速)÷线径

此处，实际流速＝表面流速÷开口率。

集尘器1使用各种金属丝网捕集粉尘时，各金属丝网的必需粉尘水平移动速度与捕集效率之间的关系，如图5图表所示。

根据该图表，平织14网格1张且表面流速1.0米/秒时，捕集效率显著降低。因此，可推测实际粉尘水平移动速度为2.2米/秒以上、不足2.6米/秒。即，必需粉尘水平移动速度为2.6米/秒的平织14网格1张且表面流速1.0米/秒时，要求粉尘水平移动速度较实际粉尘水平移动速度(2.2米/秒以上、不足2.6米/秒)更快，因此粉尘几乎不附着金属丝网的线材10，全部穿过。

因此，根据图5图表可知，若金属丝网中，由金属丝网形状与表面流速计算出的必需粉尘水平移动速度较实际粉尘水平移动速度小，则捕集效率良好。可推测其原因在于，线材线径上的附着部分增多(参照图4)。

根据上述认识，基于各金属丝网形状和表面流速，知道必需粉尘水平移动速度后，即可推定捕集效率。图5例中，必需粉尘水平移动速度的阈值为2.2米/秒以上、不足2.6米/秒，该值越小，捕集效率越好。

上述式也可如

必需粉尘水平移动速度＝((线间距÷2)÷开口率)÷线径×表面流速

所示。因此，必需粉尘水平移动速度与表面流速成正比。因此，若按表面流速分别绘制表示捕集效率与IndexT'(无量纲量)之间关系的图表，则如图6所示。此处，IndexT'如下式所示。

IndexT'＝(线间距÷2)÷开口率÷线径

进而，作为无量纲量IndexT'乘以表面流速后所得数值的IndexT与捕集效率之间关系的图表，如图7所示。根据该图表，易推定捕集效率。

即，选择金属丝网，使其满足以下式(1)和式(2)，且穿过金属丝网的表面流速v为v＝0.1米/秒以上时，捕集效率约为50％以上。

IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速······(1)

IndexT≤2······(2)

此处，开口率是指金属丝网开口部面积÷金属丝网平面积所获得的值，表面流速是指气体量÷金属丝网平面积。

此外，关于式(2)，假如IndexT≤1.5，则捕集效率约为60％以上，假如IndexT≤1.5，则捕集效率约为70％以上。即，IndexT越小，越可提高捕集效率。

另外，根据金属丝网的织法(平织、斜织、席型平织等)，线间距及开口率的计算方法将不同。

平织或斜织等金属丝网时，线间距为气体穿过的开口部的最小网孔A。如图8所示，开口部有长边和短边时，短边一侧长度为线间距。

平织或斜织等金属丝网时，网孔A(mm)如

A(mm)＝(金属丝网线材间距)-(线径)＝25.4/MESH-d

所示，开口率ε(％)如

ε(％)＝{(开口部的面积)/(金属丝网的面积)}×100＝{(网孔的平方)/(间距的平方)}×100＝(A/(A+d))²×100

所示。

如图9及图10所示，重叠2张等多张平织等金属丝网时的开口率，也可同样计算出。图9表示平织金属丝网在Y方向上错开的例，图10表示平织金属丝网在X方向及Y方向上错开的例。

如图11所示，2张平织的线间距根据1张平织的网孔、以及重叠时产生的各层线材距离计算出。

席型平织等金属丝网时，线间距为各席型平织金属丝网所具有的特性即穿过颗粒球(参考值)的粒径R。此外，注意到细线材10A间距(参照图12)之间、以及2根粗线材10B之间，有4个开口部P(等边三角形)，因此计算开口率ε(％)时，颗粒穿过的面积为(由穿过颗粒球直径导出的等边三角形×4)。因此，开口率ε(％)如

ε(％)＝(颗粒穿过面积)/(金属丝网面积)＝(由穿过颗粒球直径导出的等边三角形×4)/{(细线材的线径×2)×(25.4÷粗线径的网格间距)}

所示。穿过颗粒球直径为R时，等边三角形面积如

底边√3R×高3R/2÷2＝(3√3×R²)/4

所示。

例如，席型平织50网格时，开口率ε(％)为

ε(％)＝{(3√3×0.36²)/4×4}×{(0.55×2)×(25.4÷10)}×100＝24.1％，

席型平织100网格时，开口率ε(％)为

ε(％)＝{(3√3×0.2²)/4×4}×{(0.28×2)×(25.4÷16)}×100＝23.4％。

如上所述，根据本实施方式，例如含颗粒状物质的废气被引入时，通过放电电极产生电晕放电，废气中所含的颗粒状物质将离子化，离子化的颗粒状物质则被集尘电极捕集。并且，穿过金属丝网的表面流速v为v＝0.1米/秒以上时，金属丝网优选满足以下式(1)和式(2)。

IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速······(1)

IndexT≤2······(2)

式(1)相当于粉尘在金属丝网2个线材10之间向一方线材水平方向靠近时的必需粉尘水平移动速度。此处，如上所述，必需粉尘水平移动速度是指粉尘穿过粉尘附着部，附着金属丝网所需的速度。

此时，金属丝网满足式(1)和式(2)后，集尘电极3板状构件6中金属丝网的线材表面达到适合附着粉尘的条件，集尘电极3的捕集效率提高。

符号说明

1 集尘器

2 放电电极

3 集尘电极

4 壳体

5 安装框架

6 板状构件

7 过滤材料

8 放电刺

14 放电电极支撑件

Claims

1.一种集尘器，其中，具备：

将被施以电压的放电电极；和

具有金属丝网形成的板状构件，且与所述放电电极对向设置的集尘电极，

穿过所述金属丝网的表面流速v为v＝0.1米/秒以上，

所述集尘器的特征在于，

所述板状构件的所述金属丝网，满足以下式(1)和式(2)，

IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速······(1)

IndexT≤2……(2)，

其中，IndexT的单位为米/秒。

2.如权利要求1所述的集尘器，其中，还进一步具备过滤材料，其相对于所述集尘电极，设置于与设有所述放电电极的面相反的面一侧。

3.一种集尘器的电极选择方法，该集尘器具备：

将被施以电压的放电电极；和

穿过所述金属丝网的表面流速v为v＝0.1米/秒以上，

所述集尘器的电极选择方法的特征在于，

所述板状构件的所述金属丝网选择为，满足以下式(1)和式(2)，

IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速……(1)

IndexT≤2……(2)，

其中，IndexT的单位为米/秒。

4.一种集尘方法，其中，使用以下集尘器捕集颗粒状物质：具备将被施以电压的放电电极；和具有金属丝网形成的板状构件，且与所述放电电极对向设置的集尘电极，穿过所述金属丝网的表面流速v为v＝0.1米/秒以上，

该集尘方法的特征在于，

所述板状构件的所述金属丝网，满足以下式(1)和(2)，

IndexT＝(线间距÷2)÷开口率÷线径×表面流速……(1)

IndexT≤2……(2)，

其中，IndexT的单位为米/秒。