CN106492989B - 等离子体装置及其放电极，以及脱硫除尘除雾一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体装置及其放电极，以及脱硫除尘除雾一体化装置，所述放电极的侧壁开设有向下延伸并贯通所述放电极底部的引水槽，和/或所述放电极的底部开设有槽口向下的分割槽。本发明方案中，在放电极的侧壁设置贯通底部的引水槽，可以将喷淋时聚集在放电极侧面的水滴较快地引流至底部下落，而分割槽的设置，使得部分引流至此的水滴无法在底部汇集，被分割槽分离而无法基于张力形成大的水滴，从而也自底部下落，以解决放电极侧壁和底部的积水问题。如此，即便阳极筒内气体流速较高，能够被气流夹带至阳极筒内壁上造成的局部放电的水滴量会大大减少，继而减少因水滴接触到阳极筒内壁产生局部放电而对电极性能造成的损坏。

Description

等离子体装置及其放电极，以及脱硫除尘除雾一体化装置

技术领域

本发明涉及工业除尘脱硫及废气处理领域，具体涉及一种等离子体装置及其放电极，以及脱硫除尘除雾一体化装置。

背景技术

现有的等离子体装置电极结构多为线筒式结构，多采用耐腐蚀合金材质，放电极形状一般是管、棒、条、丝的一种，放电极上设有各种形式的针刺或芒刺。

如图1、2所示，图1为现有技术中放电极芒刺呈阶梯状形式的电极结构；图2现有技术中放电极芒刺呈螺旋状形式的电极结构。

等离子体装置中的电极结构包括阳极筒21和放电极22，放电极22插入在阳极筒21内。阳极筒21和放电极22之间形成高压电晕电场。烟气通过高压电晕电场时，微粒被荷电，碰撞混合过程中发生电凝并，最终被吸附在相应的电极上，从而达到去除粉尘和雾滴的目的。通常电极结构上方布置有喷淋冲洗系统，用于清洗阳极筒内收集的粉尘和雾滴。

上述方案存在如下技术问题：

冲洗时，由于水滴的张力作用和放电极的侧壁形状所致，喷淋冲洗水会积聚在放电极形成水滴，当阳极筒内气体流速较高时，水滴会被气流从放电极夹带至阳极筒的内壁上造成局部放电，影响电极结构的性能。

有鉴于此，亟待针对现有技术做出改进，以减少积聚的水滴带至阳极筒时造成的局部放电，降低对电极结构性能的损害。

发明内容

本发明的目的是提供了一种等离子体装置及其放电极，以及脱硫除尘除雾一体化装置，该放电极能够减少积聚的水滴带至阳极筒时造成的局部放电，降低对电极结构性能的损害。

本发明提供的等离子体装置的放电极，所述放电极的侧壁开设有向下延伸并贯通所述放电极底部的引水槽，和/或所述放电极的底部开设有槽口向下的分割槽。

可选地，所述引水槽与所述分割槽连通；所述放电极的底部设有若干所述分割槽，且若干所述分割槽相连通于所述放电极底部的中部。

可选地，所述引水槽的槽深切入所述放电极的螺纹底部1～2mm，和/或所述分割槽的深度为5～20mm。

可选地，所述放电极为螺纹式放电极。

本发明还提供一种等离子体装置，包括电极结构，所述电极结构包括阳极筒和放电极，所述放电极为上述任一项所述的放电极。

可选地，所述阳极筒的顶部设有喇叭口，所述喇叭口以下为直筒段。

可选地，所述放电极悬吊于所述等离子体装置的壳体内，所述壳体固定有主悬吊梁，所述壳体内还设有围合形成闭合框架的悬吊梁，所述悬吊梁支撑于所述主悬吊梁；

所述壳体内设置供所述放电极悬吊的若干第一悬吊板，所述第一悬吊板的宽度方向为上下方向；若干所述第一悬吊板固定于由所述悬吊梁围合形成的闭合框架内。

可选地，所述悬吊梁的下方设有围合形成闭合框架的定位梁，所述定位梁相对所述悬吊梁固定；所述定位梁形成的闭合框架内设有若干第二悬吊板，所述第二悬吊板的宽度方向为上下方向，所述放电极还相对所述第二悬吊板定位。

可选地，所述第一悬吊板和所述第二悬吊板分别固定有第一套筒、第二套筒，所述放电极从上至下依次插入所述第一套筒、所述第二套筒，且所述放电极的顶端固定于所述第一套筒的顶部

本发明还提供一种脱硫除尘除雾一体化装置，包括脱硫塔，所述脱硫塔顶部设有等离子体装置，所述等离子体装置为上述任一项所述的等离子体装置；所述等离子体装置设有清洗其电极结构的喷淋系统，所述脱硫塔内设有机械式除雾器。

本发明方案中，在放电极的侧壁设置贯通底部的引水槽，可以将喷淋时聚集在放电极侧面的水滴较快地引流至底部下落，而分割槽的设置，使得部分引流至此的水滴无法在底部汇集，被分割槽分离而无法基于张力形成大的水滴，从而也自底部下落，以解决放电极侧壁和底部的积水问题。如此，即便阳极筒内气体流速较高，能够被气流夹带至阳极筒内壁上造成的局部放电的水滴量会大大减少，继而减少因水滴接触到阳极筒内壁产生局部放电而对电极性能造成的损坏。

附图说明

图1为现有技术中放电极芒刺呈阶梯状形式的电极结构；

图2为现有技术中放电极芒刺呈螺旋状形式的电极结构；

图3为本发明所提供脱硫除尘除雾一体化装置一种具体实施例的结构示意图；

图4为图3中II部位的局部放大示意图；

图5为图4中螺杆的局部轴向剖视图；

图6为图4中的A-A向剖视图；

图7为图4中的B-B向截面示图；

图8为本发明所提供等离子体装置电极结构又一种具体实施例的放电极引水槽横截面示意图；

图9为图8中放电极的分割槽截面示意图；

图10为图3中悬吊螺杆位置的俯视图；

图11为图3中I部位的局部放大示意图；

图12为图10中II部位的局部放大示意图；

图13为另一种悬吊梁布置结构示意图；

图14为图13中III部位的局部放大示意图。

图1-2中附图标记说明：

21—阳极筒，22—放电极；

图3-14中附图标记说明：

A-脱硫塔、B-等离子体装置；

1-喷淋层、2-机械式除雾器、3-除雾器冲洗水路、4-气流均布板、5-人孔、6-下封板、7-上封板、8-绝缘子、9-主悬吊梁、10-悬吊梁、11-喷淋系统、12-放电极、13-第一套筒、14-第一悬吊板、15-螺母、16-直筒段、17-引水槽、18-底部、19-小平面、20-分割槽、21-喇叭口、22-连接梁、23-定位梁、24-第二套筒、25-第二悬吊板；

h—分割槽深度、α—喇叭口扩张角、v1—引水槽深度，dg—引水槽槽底形成的直径、d—螺纹大径、d2—螺纹中径、d1—螺纹小径、P—螺距、v2—螺纹顶部到螺纹底部深度

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3-4，图3为本发明所提供脱硫除尘除雾一体化装置一种具体实施例的结构示意图；图4为图3中II部位的局部放大示意图，示出等离子体装置中阳极筒和螺杆配合的示意图。

本实施例中的等离子体装置可以用于除尘脱硫及废气处理领域，如图3所示，在脱硫塔A的顶部设有等离子体装置B。该脱硫塔A内布置有若干喷淋层1，喷淋层1上方布置有一层除雾器，例如可以是机械式除雾器，除雾器之上设有冲洗水路3，以冲洗除雾器。等离子体装置B布置于湿法脱硫塔A机械式除雾器的冲洗水路3以上。

烟气从入口进入脱硫塔A，经过若干喷淋层1后到达机械式除雾器2除去大部分大液滴。接着，烟气向上经过气流均布板4后，到达等离子体装置B电场区域，在此区域能够有效脱除微细粉尘、酸雾、携带微细颗粒物的雾滴等复合污染物，确保颗粒物实现超低排放。

此处，气流均布板4有助于均布气流，使其更为均匀地进入等离子体装置B内，提高除尘除雾效率。当然，不设置气流均布板4也是可以的。

等离子体装置B壳体的上下还布置有人孔5，可以是圆形或方形等形状。壳体中主要结构包括电极结构，电极结构包括如图4中所示的阳极筒和放电极12，图中阳极筒包括顶端的喇叭口21和喇叭口21以下的直筒段16。阳极筒可以由上封板7和下封板6固定在壳体内，即阳极筒的两端分别固定于上封板7和下封板6。下述实施例描述放电极12的结构和相应的有益效果，电极结构、等离子体装置B以及脱硫除尘除雾一体化装置具有该放电极12，也就具有相同的技术效果，不再重复论述。

如图4所示，该实施例中的放电极12采用螺纹式结构，图中示出的螺纹式放电极12即螺杆，螺纹式的放电极12与常规针刺线和芒刺线放电极原理一致，均采用电晕放电原理，当含有微粒的气流经过等离子体反应区(阳极筒和放电极12之间)时，微粒被荷电，并在碰撞混合过程中发生电凝并，最终被吸附在相应的电极上。针刺或芒刺的放电尖端曲率半径较小，曲率半径越小越容易放电，一旦放电则电压就无法继续升高，采用螺杆作为放电极12时，螺杆螺纹放电点的曲率半径比针刺或芒刺更大，因而其所能达到的电压相对较高。并且螺杆的螺纹等间距并连续设置，其放电点相较于针刺或芒刺的单点放电更多，则比起针刺或芒刺针尖放电均匀性更好，且其加工安装简单又不增加系统阻力。

螺纹式的放电极12不限于螺杆，例如可以在空心圆管外壁螺旋缠绕薄板形成螺纹式的结构。因此，只要形成放电的螺纹式结构均纳入本发明的保护范围。以下关于螺杆的规格表述也均适用于其他的螺纹式结构，不赘述。

综合考虑放电极12的结构和放电性能，螺杆的螺纹规格优选M10～M20，螺距P优选为2～6mm。

该螺杆的侧面开设有若干引水槽17，螺杆的底部18开设有分割槽20，分割槽20的深度为h，分割槽20槽口朝下。其中引水槽17沿与螺杆轴向平行的方向向下贯通至底部18，且引水槽17与分割槽20连通，分割槽20至少一端贯通螺杆的侧壁，以与引水槽17连通。则，引水槽17可以将积聚在放电极12侧壁的大部分积水引流至底部18并落下，部分积水可流向分割槽20内再落下。

放电极12侧面设置的引水槽17，可以将喷淋时聚集在放电极12侧面的水滴较快地引流至底部18下落，而分割槽20的设置，使得部分引流至此的水滴无法在底部18汇集，被分割槽20分离而无法基于张力形成大的水滴，从而也自底部18下落，以解决放电极12侧壁和底部18的积水问题。如此，即便阳极筒内气体流速较高，能够被气流夹带至阳极筒内壁上造成的局部放电的水滴量会大大减少。

应知，喷淋水在放电极12的侧壁和底部均会形成积水，引水槽17和分割槽20的设置均是为了促使水滴下落，以减少放电极12上附着的水量，因此，引水槽17和分割槽20单独设置均可起到一定的减少积聚水量的效果，当然，二者同时设置时效果最优，尤其针对螺纹式放电极，侧壁积水量较大，引流至底部18的水量也相应较多，同时设置引水槽17和分割槽20为最优选择。针对背景技术中提到的芒刺类放电极，仅在底部设置分割槽20即可达到较好的效果。

综合考虑到螺杆强度和引流效果，螺杆侧面引水槽17数量优选为3～4个，可沿螺杆周向均布。如图6所示，图6为图4中的A-A向剖视图。

图6中引水槽17的横截面形状为三角形，引水槽17的侧面开口方向向外。其中引水槽17的截面形状三角形底部尖角可以设置为小半径过渡圆角，以增强螺杆结构工艺性。同时，为利于螺杆侧壁螺纹底部的积水顺利流入引水槽17内，引水槽17应切入螺纹底部。

请参考图5，图5为图4中螺杆的局部轴向剖视图。其中d为螺纹大径，即螺杆公称直径，d1为螺纹小径，d2为螺纹中径，p为螺纹螺距。V2为螺纹顶部至螺纹底部的深度。

从图中可看出，引水槽17横向槽深v1大于螺纹顶部至底部18的深度v2。也就是说，周向分布的若干引水槽17槽底形成的直径dg小于螺纹小径d1，如图6所示。鉴于螺杆强度，引水槽17深度不应过深，本发明将引水槽17槽深设定为切入螺纹底部1～2mm。

除了上述的三角形横截面，引水槽17的截面形状也可以设置为梯形、半椭圆形或其他形状，只要能够将侧壁的积水向下引流即可。

请继续参考图7，图7为图4中的B-B向截面示图。

如图4、图6、图7所示，该分割槽20为矩形槽口，且分割槽20之间相连通，将螺杆底部18分割为四个小平面19，分割槽20的数量与引水槽17数量相同，位置对应。分割槽20槽口尺寸可以大于等于引水槽17的槽口尺寸，以便引水槽17内未落下的水滴可全部引流至分割槽20内。为了兼顾分割水滴效果和螺杆强度，分割槽20深度h优选为5～20mm。

图7中显示出两个在底部18中心位置交错重叠的分割槽20，由此中部位置形成空心槽。放电极12底部18中心是易于积水部位，故上述分割槽20结构形式可以进一步避免水滴在底部18的聚集。

分割槽20也可以设置为其他结构形式，比如，在螺杆底部18中心开设一圆孔，四个分割槽20沿径向均匀设置，与中心圆孔相连通，分割槽20同样可以是设置为矩形、梯形或其他形状。

本文的实施例中分割槽20均贯通螺杆的侧壁，以便于侧壁积水流入至底部18，并且在中部形成槽体，以更好地应对中部容易积水的问题。应知，本文设置分割槽20的目的是将底部18平面切割开，破坏整体平面状，以使从侧壁汇流下来的水滴无法在此处形成聚集，因此，分割槽20的结构多样。理论上，设置多个互不相通、未贯穿侧壁的分割槽20也是可以的。只是，贯通至侧壁并与引水槽17相连通，使得积水更容易排至底部18并落下，进一步减小水滴积聚的可能性。

图6显示为4个引水槽17的截面示图，也可以在放电极12侧面开设有数量为3的引水槽17，如图8、9所示，图8为本发明所提供等离子体装置B电极结构又一种具体实施例的放电极12引水槽17横截面示意图；图9为图8中放电极12的分割槽20截面示意图。图8、9与图6、7中的剖视方向一致。

图中，放电极12底部18设有三个相互连通的分割槽20，并呈120度夹角设置，在中部连通，将底部18切割为3个小平面19。同时，本案例中引水槽17和分割槽20的具体结构同样可以设置为多种结构形式，不复赘述。

在上述实施例中，引水槽17均为沿与螺杆轴向平行的方向垂直向下延伸，可以理解，只要向下延伸即可起到引流的作用，并不限于垂直向下。例如，引水槽17也可以设置为沿螺杆侧壁螺旋向下延伸，同样可以达到引流的要求。但显然，基于重力，垂直向下的引流效果更佳，加工也更为简单。另外，上述实施例中引水槽17自螺杆顶部贯穿至螺杆的底部18，实际上，只要贯穿底部18即可达到引水的目的，顶部和底部18同时贯穿，使得引流更为彻底。

此外，如图4所示，本方案中，还对等离子体装置B的电极结构的阳极筒作出了改进。阳极筒的顶部设置为喇叭口21，其余部分仍为直筒状，即图中所示的直筒段16。如此设置，可增加阳极筒顶部入口的面积，使每个阳极筒能够收集到更多的喷淋冲洗水，同时倾斜的喇叭口21也有利于喷流冲洗水流入直筒段16，从而提升冲洗的效果。为方便喷淋水的收集和减小阳极筒的结构尺寸，阳极筒的喇叭口21的扩张角α优选为60°～90°。

为保证电极间距一致，电场均匀分布，放电极12与阳极筒优选地进行同心安装。

请继续参考图10，图10为图3中悬吊螺杆位置的俯视图。

等离子装置设有壳体，壳体内固定有主悬吊梁9，如图10所示，壳体的两侧各固定有两根主悬吊梁9。四根主悬吊梁9的一端可通过绝缘子8固定于壳体，另一端支撑固定悬吊梁10，悬吊梁10围合形成闭合框架，图10中，壳体呈圆形，悬吊梁10围合形成正八边形框架。在该闭合框架内固定有若干第一悬吊板14，第一悬吊板14的宽度方向为上下方向。悬吊板的两端固定于悬吊梁10，从俯视图而言，示出悬吊板的侧边。

另外，悬吊梁10的下方还设有围成闭合框架的定位梁23，定位梁23相对悬吊梁10固定，图3中，通过连接梁22固定于悬吊梁10和主悬吊梁9的连接位置，无论定位梁23如何连接，只要相对悬吊梁10、主悬吊梁9固定即可。

定位梁23与悬吊梁10对应，定位梁23此时也相应地围合形成正八边形框架，且闭合框架内设有若干第二悬吊板25，第二悬吊板25的宽度方向也为上下方向，螺杆还相对所述第二悬吊板25定位。

请继续参考图11、12，图11为图3中I部位的局部放大示意图；图12为图10中II部位的局部放大示意图。

第一悬吊板14和第二悬吊板25分别固定有第一套筒13、第二套筒24，螺杆从上至下依次插入第一套筒13、第二套筒24，且螺杆的顶端固定于第一套筒13的顶部，具体可通过螺母15固定。

套筒的设置，将螺杆包裹，悬吊定位可靠。而且，在悬吊梁10、第一悬吊板14的下方进一步设置定位梁23和第二悬吊板25，使得螺杆的悬吊定位更加可靠，不易变形、摆动。图中，第一套筒13、第二套筒24设于对应悬吊板的侧面，便于套筒的固定，且螺杆安装便捷。当然，不设置套筒也可以，螺杆也可以通过其他方式悬吊于悬吊板，诸如通过焊接、夹持件或固定件悬吊等。

此外，如上所述，等离子体装置B内设置喷淋系统11，用于清洗阳极筒。此处设置第一悬吊板14和第二悬吊板25，且宽度方向为上下方向，则朝向上方的为悬吊板的侧边，即悬吊板朝上的面积较小，如此，等离子体装置B的喷淋冲洗水不会受到悬吊板的阻挡，继而经由等间距均匀布置的阳极筒流入下方的脱硫塔A内的机械式除雾器2，辅助机械式除雾器2冲洗层达到清洗除雾器的作用，实现自清洗功能，可在一定程度上减少除雾器冲洗系统冲洗频率，从而降低系统耗水量。

脱硫塔A和等离子体装置B有机结合，减少了占地，同时达到了一体化脱硫除尘除雾的效果。烟气首先经过脱硫塔脱A除去大部分二氧化硫及一部分粉尘，在此基础上烟气接着进入上部的等离子体装置B，对微细粉尘、雾滴、二氧化硫等进行进一步的深度脱除，实现超低排放，达到了一体化脱硫除尘除雾的效果。

图10显示的悬吊梁10围合形成正八边形框架，也可以是其他形状。如图13、14所示，图13为另一种悬吊梁布置结构示意图；图14为图13中III部位的局部放大示意图。

该实施例中，等离子体装置B的壳体呈方形，悬吊梁10相应地围合形成方形的框架，相应地，位于其下方的定位梁23也可以形成为方形框架。可知，可以根据壳体的形状，设计匹配的悬吊梁10框架形状，以充分高效利用壳体内空间布置悬吊板，提高脱除能力。

以上对本发明所提供的一种等离子体装置及其放电极，以及脱硫除尘除雾一体化装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种等离子体装置的放电极，其特征在于，所述放电极(12)的侧壁开设有向下延伸并贯通所述放电极(12)底部(18)的引水槽(17)，所述放电极(12)的底部(18)开设有槽口向下的分割槽(20)；所述引水槽(17)与所述分割槽(20)连通。

2.如权利要求1所述的等离子体装置的放电极，其特征在于，所述放电极(12)的底部(18)设有若干所述分割槽(20)，且若干所述分割槽(20)相连通于所述放电极(12)底部(18)的中部。

3.如权利要求1所述的等离子体装置的放电极，其特征在于，所述引水槽(17)的槽深切入所述放电极(12)的螺纹底部1～2mm，和/或所述分割槽(20)的深度为5～20mm。

4.如权利要求1-3任一项所述的等离子体装置的放电极，其特征在于，所述放电极(12)为螺纹式放电极。

5.一种等离子体装置，包括电极结构，所述电极结构包括阳极筒和放电极(12)，其特征在于，所述放电极(12)为权利要求1-4任一项所述的放电极。

6.如权利要求5所述的等离子体装置，其特征在于，所述阳极筒的顶部设有喇叭口(21)，所述喇叭口(21)以下为直筒段(16)。

7.如权利要求5所述的等离子体装置，其特征在于，所述放电极(12)悬吊于所述等离子体装置的壳体内，所述壳体固定有主悬吊梁(9)，所述壳体内还设有围合形成闭合框架的悬吊梁(10)，所述悬吊梁(10)支撑于所述主悬吊梁(9)；

所述壳体内设置供所述放电极(12)悬吊的若干第一悬吊板(14)，所述第一悬吊板(14)的宽度方向为上下方向；若干所述第一悬吊板(14)固定于由所述悬吊梁(10)围合形成的闭合框架内。

8.如权利要求7所述的等离子体装置，其特征在于，所述悬吊梁(10)的下方设有围合形成闭合框架的定位梁(23)，所述定位梁(23)相对所述悬吊梁(10)固定；所述定位梁(23)形成的闭合框架内设有若干第二悬吊板(25)，所述第二悬吊板(25)的宽度方向为上下方向，所述放电极(12)还相对所述第二悬吊板(25)定位。

9.如权利要求8所述的等离子体装置，其特征在于，所述第一悬吊板(14)和所述第二悬吊板(25)分别固定有第一套筒(13)、第二套筒(24)，所述放电极(12)从上至下依次插入所述第一套筒(13)、所述第二套筒(24)，且所述放电极(12)的顶端固定于所述第一套筒(13)的顶部。

10.一种脱硫除尘除雾一体化装置，包括脱硫塔(A)，其特征在于，所述脱硫塔(A)顶部设有等离子体装置(B)，所述等离子体装置(B)为权利要求5-9任一项所述的等离子体装置(B)；所述等离子体装置(B)设有清洗其电极结构的喷淋系统(11)，所述脱硫塔(A)内设有除雾器。