CN106076626B - 一种基于颗粒尺度的多级静电除尘设备 - Google Patents

一种基于颗粒尺度的多级静电除尘设备 Download PDF

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Abstract

一种基于颗粒尺度的多级静电除尘设备，所述除尘设备由预电离器、质量分离器、大质量颗粒除尘器以及小质量颗粒除尘器依次连接组成；预电离器设有一块带有等间距凸棱结构的金属板A，正对金属板A的板体B由绝缘介质板和金属板B粘合制成，两块金属板分别与交流高压电源的正负极连接。质量分离器的一组对称板体由导电金属制成并分别与低压直流电源的正负极相连，在质量分离器的内部尾端设有隔板，在质量分离器的尾端开设两个出气口，两个出气口处在隔板的上方和下方并分别与大质量颗粒除尘器、小质量颗粒除尘器相接通。本发明具有结构精巧、除尘效率高等优点。

Description

一种基于颗粒尺度的多级静电除尘设备
技术领域
本发明涉及工业除尘领域，尤其是一种基于颗粒尺度多级除尘方式的高效静电除尘设备。
背景技术
空气中的粉尘主要来源于自然过程和人类活动。其中前者包括火山爆发、火灾、沙尘暴等造成的各种粉尘，但是上述自然过程产生的尘埃往往可以通过大气的自我净化能力除去，故对人类发展尚未发现根本性危害。据全国环境统计公报(2014年)显示：全国废气中工业烟(粉)尘排放量为1456.1万吨(总量为1740.8万吨)，工业源排放占绝大比例。同时我国以煤炭消耗占主导地位的能源结构决定了我国的电力工业必然以火电为主，2014年火电厂烟粉尘排放量达235.5万吨，是粉尘重要排放源之一。控制工业源粉尘排放量就显得尤其重要。粉尘不但会直接危害人体健康，而且会加速机器设备的磨损并减少其寿命，同时会对建筑物等起到破坏作用。自2013年起，雾霾开始在我国大范围出现，故颗粒物(粉尘)污染问题越来越受到全社会的广泛关注与重视。
为了应对粉尘污染问题，国家法律法规对火电厂烟尘排放标准日趋严格。1991年火电厂烟尘排放浓度最宽至3300mg/Nm3(GB13223-1991)即可达标；1996虽然将排放标准提高至200～600mg/Nm3(GB13223-1996)，但是较其他行业相比仍比较宽松；2003年新标准将新建电厂烟尘排放浓度提高至≤50mg/Nm3(GB13223-2003)；而2011的《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-2011)更是规定火电厂的烟尘排放浓度需≤30mg/Nm3，重点地区的排放标准愈加严格为20mg/Nm3。从上述数据可以得出，国家对火电厂烟尘排放标准要求将会越来越严格，同时为了达到法规要求，高效低成本的除尘技术和设备的研发迫在眉睫。
目前，国内外电厂应用最为广泛的高效除尘器是静电除尘器和袋式除尘器，它们的除尘效率分别可至99.99％和99％。但是由于袋式除尘器一方面其滤料及滤布的价格昂贵，另一方面运行阶段其维护费用高及维护难度大，在一定程度上限制了其使用。据资料显示，美国、日本和欧盟等国家对新建电厂粉尘排放浓度限值亦在30mg/Nm3以下。电除尘器在美国、欧盟和我国的应用比例分别约为80％、85％及82％，这充分说明静电除尘器完全可达到现行排放标准。欧洲暖通空调协会联盟组织认为：“干式除尘器的排放在10～20mg/Nm3是比较平常的事情，而且还可以保证降到5mg/Nm3的极限值”。故通过技术的革新，静电除尘器完全有能力满足更加严苛的排放标准。
现有烟气静电除尘设备主要是通过增加放电级的方法增加除尘量，而由于除尘器具有选择特性，对于0.1～1μm粒径的颗粒吸收效果不好，通过增加除尘器个数的方法投资较高且效果不明显。同时现有除尘器存在除尘电压难于选择的问题，电压过大时，大质量的粉尘颗粒层容易放电；电压过小时，小质量的粉尘颗粒容易失去电子而无法收集。故有必要研发一种能够同时收集不同粒径的除尘器，以提高粉尘收集效率。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构精巧、操控简便、吸尘效率高的基于颗粒尺度的多级静电除尘设备。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述除尘设备由预电离器、质量分离器、大质量颗粒除尘器以及小质量颗粒除尘器连接组成；所述预电离器为长方体空腔结构，前端设有进气口，尾端设有出气口，预电离器的其中一块板体A为带有等间距凸棱结构的金属板A，正对金属板A的板体B由绝缘介质板和金属板B粘合制成，且金属板A的凸棱朝向板体B的绝缘介质板，金属板A和金属板B分别与交流高压电源的正负极连接；
所述质量分离器也采用长方体空腔结构，前端设有进气口，通过该进气口与预电离器的出气口接通；质量分离器的一组对称板体由导电金属制成并分别与低压直流电源的正负极相连，在质量分离器的内部尾端设有隔板，隔板方向与金属板体方向平行，且在质量分离器的尾端开设两个出气口，两个出气口处在隔板的上方和下方，两个出气口分别与大质量颗粒除尘器、小质量颗粒除尘器相接通。
进一步的，所述质量分离器的一组对称板体分别与低压直流电源的正负极相连，与电源正极相连的板体为正极板，与电源负极相连的板体为负极板，靠近正极板的出气口与小质量颗粒除尘器接通，靠近负极板的出气口与大质量颗粒除尘器接通。
进一步的，所述大质量颗粒除尘器和小质量颗粒除尘器均采用传统静电除尘结构，大质量颗粒除尘器采用低电压，小质量颗粒除尘器采用高电压。
进一步的，所述隔板的位置可调节。
工作过程大致如下：
本发明所述除尘设备的除尘机理基于颗粒尺度，其中预电离器电离气体，活性较高的电子和灰尘微粒结合，形成带电粒子，一部分不同电荷的带电粒子相互结合形成大尺寸粒子；成长后的粒子与带电粒子共同进入到质量分离器内部，质量分离器内部为静电场，静电场吸收正粒子，并加速负粒子；不同质量的负粒子由于加速度不同会形成分离，故不同质量的微尘进入不同处理设备(即大质量粒子进入大质量颗粒除尘器和小质量粒子进入小质量颗粒除尘器)；在大质量颗粒除尘器中采用低电压，小质量除尘器中采用高电压，从而实现针对性设计，提高粉尘收集效率。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：结构合理、应用广泛，能够实现对不同质量粒径的颗粒同时进行收集，并能降低除尘设备投资。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明中预电离器的结构简图。
图3是本发明中预电离器的结构俯视图。
图4是本发明的结构剖视图。
附图标号：1为预电离器、2为质量分离器、3为大质量颗粒除尘器、4为小质量颗粒除尘器、1-1为金属板A、1-2为绝缘介质板、1-3为金属板B、1-4为交流高压电源、1-5为凸棱、2-1为低压直流电源、2-2为隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明所述除尘设备由预电离器1、质量分离器2、大质量颗粒除尘器3以及小质量颗粒除尘器4连接组成。
如图2所示，所述预电离器为长方体空腔结构，前端设有进气口，尾端设有出气口，预电离器的其中一块板体A为带有等间距凸棱1-5结构的金属板A1-1，凸棱状的金属板A可以先行起电；正对金属板A的板体B由绝缘介质板1-2和金属板B1-3粘合制成，绝缘介质板可以积累电荷，防止电流过大。金属板A的凸棱朝向板体B的绝缘介质板，金属板A和金属板B分别与交流高压电源1-4的正负极连接。气体从预电离器的进气口进入，经过板体A和板体B之间区域后被电离生成正离子和电子，活性较强的电子会和粉尘结合，形成带电粉尘。同时，小尺寸的带电粉尘运动较快，可以和正离子结合，形成大尺寸带电粉尘。因此，通过预电离器后的粉尘会带电，且部分小尺寸的粉尘颗粒会变大。通过交流电源频率的选取可以调节气体预电离度。
如图3所示，所述质量分离器也采用长方体空腔结构，前端设有进气口，通过该进气口与预电离器的出气口接通；质量分离器的一组对称板体由导电金属制成并分别与低压直流电源2-1的正负极相连，在质量分离器的内部尾端设有隔板2-2，隔板方向与金属板体方向平行，且在质量分离器的尾端开设两个出气口，两个出气口处在隔板的上方和下方，并且隔板的位置可以调节，两个出气口分别与大质量颗粒除尘器、小质量颗粒除尘器相接通。所述质量分离器的一组对称板体分别与低压直流电源的正负极相连，与电源正极相连的板体为正极板，与电源负极相连的板体为负极板，靠近正极板的出气口与小质量颗粒除尘器接通，靠近负极板的出气口与大质量颗粒除尘器接通。
从预电离器出来的烟气进入质量分离器，进入的气体中带正电的离子会覆盖于负极板上，带负电的颗粒会向正极板运动，由于颗粒大小不同所受力也不同，质量较小的粉尘颗粒更靠近正极板。因此，从质量分离器出来的气体中，上部分为颗粒较大的中性颗粒以及颗粒较大的带负电颗粒，这些气体从出气口进入大质量颗粒除尘器，大质量颗粒除尘器可采用传统静电除尘结构，由于气体颗粒较大，为了防止覆盖的灰尘层击穿，可以采用相对较低的电压，并且气体中含有带电粒子，较容易实现大密度等离子体，提高收集效率。下部分为颗粒较小的带负电的颗粒，这些气体从出气口进入小质量颗粒除尘器，小质量颗粒除尘器也可以采用传统的静电除尘结构，而由于颗粒质量较小，可以增大放电电压，从而提高收集效率。通过隔板位置的选取可以调节不同出气口颗粒的质量范围。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于颗粒尺度的多级静电除尘设备，其特征在于：所述除尘设备由预电离器、质量分离器、大质量颗粒除尘器以及小质量颗粒除尘器连接组成；所述预电离器为长方体空腔结构，前端设有进气口，尾端设有出气口，预电离器的其中一块板体A为带有等间距凸棱结构的金属板A，正对金属板A的板体B由绝缘介质板和金属板B粘合制成，且金属板A的凸棱朝向板体B的绝缘介质板，金属板A和金属板B分别与交流高压电源的正负极连接；
所述质量分离器也采用长方体空腔结构，前端设有进气口，通过该进气口与预电离器的出气口接通；质量分离器的一组对称板体由导电金属制成并分别与低压直流电源的正负极相连，在质量分离器的内部尾端设有隔板，隔板方向与金属板体方向平行，且在质量分离器的尾端开设两个出气口，两个出气口处在隔板的上方和下方，两个出气口分别与大质量颗粒除尘器、小质量颗粒除尘器相接通。
2.根据权利要求1所述的一种基于颗粒尺度的多级静电除尘设备，其特征在于：所述质量分离器的一组对称板体分别与低压直流电源的正负极相连，与电源正极相连的板体为正极板，与电源负极相连的板体为负极板，靠近正极板的出气口与小质量颗粒除尘器接通，靠近负极板的出气口与大质量颗粒除尘器接通。
3.根据权利要求1所述的一种基于颗粒尺度的多级静电除尘设备，其特征在于：所述大质量颗粒除尘器和小质量颗粒除尘器均采用传统静电除尘结构，大质量颗粒除尘器采用低电压，小质量颗粒除尘器采用高电压。
4.根据权利要求1所述的一种基于颗粒尺度的多级静电除尘设备，其特征在于：所述隔板的位置可调节。
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