CN108970809B - 用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置及方法，属于静电设备领域。静电捕集器筒体的侧壁上开设有进气口和出气口，底部设有集油器；静电高压发生器分别连接静电高压负极和静电高压正极；静电捕集器筒体内自由悬挂有一个由柔性导电材料制成的电晕摆锤，电晕摆锤由锤体和摆锤线组成，摆锤线端部固定于筒体内顶上，且与静电高压正极相连；电晕摆锤与静电捕集器筒体之间的区域环绕有与静电高压负极相连的筒状导电板，且导电板在进气口和出气口位置开孔。本发明利用柔性电晕摆锤的摆动，来克服气溶胶的流量和液滴分布不均匀等困难，实现液体的高效捕集。而且装置内部不需要采用气体分布板或者涡流板等设备，结构简单。

Description

用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置及方法

技术领域

本发明属于静电设备领域，具体涉及一种用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置及方法。

背景技术

生物质废弃物是一种固态有机废弃物，来源于农业、林业、养殖业等生产和消费过程中。生物质废弃物可以通过热裂解技术转变为液态生物油，生物油进一步的提质可以转变为车用燃料或者提取化学用品的原料。热裂解技术的主要过程分为加热裂解和低温冷凝两个过程。生物质废弃物通过加热裂解过程形成的裂解气组分十分复杂，形成是一种气、固、液混合的气溶胶。常规的冷凝手段如循环水冷凝，无法达到理想的冷凝收集效果。静电捕集方法，广泛应用于空气净化、尾气除尘、焦油回收等领域，可以有效收集生物质废弃物热裂解液体。

经过现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：201611030650.6，名称为一种生物质热解重质油和气溶胶静电捕集系统。该专利的自述为：本发明涉及一种生物质热解重质油和气溶胶静电捕集系统，其特征是，包括采用管路依次串接的气固分离器、喷淋冷却器、焦油捕集器和气溶胶静电捕集器；喷淋冷却器通过液相管路与生物油过滤器、油泵、换热器循环连接。本发明对于目前生物油收集效率低，焦油及气溶胶对后续设备产生严重的管道阻塞和腐蚀以及燃气后续利用等问题，提供了一种新的解决方案。该项技术的不足之处在于：系统组成和构造复杂，静电捕集系统依靠于大地相连的电晕极对气溶胶进行电离化，电离效果较差，影响捕集效果。

经过现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：201320823763.7，名称为静电捕集管喷淋装置。该专利的自述为：本实用新型提供一种静电捕集管喷淋装置，用于卷烟烟气的捕集和分析。该装置包括活塞计量泵、三通阀、喷淋管升降机构、喷淋管旋转机构、喷淋管及称重天平等。喷淋管安装于喷淋管旋转机构中心，可旋转±180度。三通阀切换连接萃取液容器和喷淋管，启动升降装置将喷淋管伸入静电捕集管上端口，活塞计量泵按设定的容量输出萃取液，在升降过程中喷淋管旋转机构驱动喷淋管并保持旋转，冲刷静电捕集管内壁，将由高压静电沉降在静电捕集管内壁的烟气沉积物冲刷到下方的萃取液容器中。本实用新型能高效、准确地实现静电捕集管的喷淋及烟气萃取，且萃取烟气不易受到外界因素的干扰和影响，满足卷烟烟气分析的应用需求。该项技术的不足之处在于：装置设计复杂，静电捕集装置和喷淋装置整合在一起，在实际使用中两者可能会相互干扰，影响静电捕集效果和喷淋效果。

经过现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：201320373108.6，名称为静电捕集器。该专利的自述为：静电捕集器，属于染整业中废气除油的设备。包括筒体，筒体的下部为进气段、筒体的上部为出气段，筒体的中部设置有垂直布置的蜂窝管组；进气段与蜂窝管组之间的筒体内设置有气体分布板，筒体的进气段、出气段通过蜂窝管组相连通；蜂窝管组的每根蜂窝管的中心位置分别设置有由多股镍洛合金制成的电晕电极。本实用新型的蜂窝管组采用2.5mm～3mm的钢板制成的蜂窝板组成，其通道截面呈正六边形，两个相邻的正六边形共用一条边，即中间的正六边形的六条边均被包围它的六个正六边形所共用，增加了蜂窝管的数量，使该设备具有了结构紧凑合理、没有电场空穴、有效空间的利用率高、耗材少和捕集特性好的优点。该项技术的不足之处在于：捕集器设计复杂，内部设计有多个六边形的气体分布板或者蜂窝管，装置的组装、拆卸和清洗较为困难。

因此，总体而言，生物质废弃物热裂解气体由于成分复杂，相对于普通的粉尘烟气具有更高的收集难度。利用静电捕集装置处理此类气体中的气溶胶时，由于存在流量和液滴分布不均匀等问题，会导致捕集效率较低，处理效果较差的缺陷。而现有的部分静电捕集装置采用采用气体分布板或者涡流板等设备来解决分布不均匀问题，又导致了装置内部结构复杂化，使得其组装、拆卸和清洗变得较为困难。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中静电捕集装置处理具有气溶胶的生物质废弃物热裂解气体时，存在的结构复杂、处理效率较低的技术问题，并提供一种用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其包括静电捕集器筒体和静电高压发生器；所述的静电捕集器筒体的侧壁上开设有进气口和出气口，底部设有用于收集被捕集液体的集油器；所述的静电高压发生器分别连接静电高压负极和静电高压正极；静电捕集器筒体内自由悬挂有一个由柔性导电材料制成的电晕摆锤，电晕摆锤由锤体和摆锤线组成，摆锤线端部固定于静电捕集器筒体内顶上，且与静电高压正极相连；电晕摆锤与静电捕集器筒体之间的区域环绕有与静电高压负极相连的筒状导电板，且导电板在进气口和出气口位置开孔，用于供气体进出导电板内部电晕区域。

作为优选，所述的静电捕集器筒体上设置有观察窗，用于观察捕集效果。

作为优选，所述的静电捕集器筒体由绝缘材料制成。

作为优选，所述的静电捕集器筒体除进气口和出气口外其余位置密闭。

作为优选，所述的电晕摆锤的摆锤线沿静电捕集器筒体的中心轴线铺设。

作为优选，所述的静电捕集器筒体与导电板同轴布置。

作为优选，所述的静电捕集器筒体为正压静电发生器，或负压静电发生器，或正压静电发生器和负压静电发生器的组合。

作为优选，所述的导电板贴近静电捕集器筒体的内壁设置。

作为优选，所述的进气口在静电捕集器筒体侧壁上的位置高于出气口位置。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述装置从生物质废弃物热裂解气体中捕集液体的方法，其步骤如下：

利用静电高压发生器在电晕摆锤与静电捕集器筒体之间形成环形的电晕区域；然后将待处理的生物质废弃物热裂解气体从进气口通入装置中，穿过导电板上的开孔进入电晕区域，使气溶胶中的液滴荷电，带电的气溶胶逐渐聚集于电极附近；电晕摆锤在气溶胶静电力作用下，不断向气溶胶聚集处摆动，增强此处的电场强度，使气溶胶进一步聚集成液滴，并在重力作用下被收集于下方的集油器中；处理后的气体从出气口排出装置。

本发明利用柔性电晕摆锤的摆动，来克服气溶胶的流量和液滴分布不均匀等困难，实现液体的高效捕集。而且装置内部不需要采用气体分布板或者涡流板等设备，组成简单，操作简便，拆卸清洗也更为方便。捕集器筒体可由绝缘材料制成，使用安全；通过在筒体上设置观察窗，可以方便观察捕集效果。整个静电装置除了进气口和出气口，在接口处密封良好，能够防止气溶胶泄露，产生污染。

附图说明

图1为静电捕集装置的结构示意图；

图中：进气口1、静电高压负极2、静电高压发生器3、静电高压正极4、电晕摆锤5、静电捕集器筒体6、导电板7、出气口8、集油器9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，一种用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，该装置的主体包括静电捕集器筒体6和静电高压发生器3两部分。静电捕集器筒体6呈圆筒形，其侧壁上开设有进气口1和出气口8，且进气口1在上，出气口8在下，使从进气口1进入的气体从上往下流动。静电捕集器筒体6底部设有用于收集被捕集液体的集油器9。静电捕集器筒体6由绝缘材料制成，整个筒体除进气口1和出气口8外其余位置密闭，防止气溶胶泄露。

静电捕集器筒体6可以是正压静电发生器，或负压静电发生器，或正压静电发生器和负压静电发生器的组合。静电高压发生器3分别连接静电高压负极2和静电高压正极4，通过两极向外输出高压静电。静电捕集器筒体6内自由悬挂有一个电晕摆锤5，电晕摆锤5由锤体和摆锤线组成，锤体吊挂在摆锤线底端，而摆锤线顶端固定于静电捕集器筒体6内顶上，且摆锤线与静电高压正极4相连。考虑到电晕摆锤5的摆动需求，因此需要采用柔性导电材料制成，特别是摆锤线需要具有柔性，柔性导电材料可以是能够导电的高分子材料、纤维材料，也可以是具有柔韧性的金属丝等等。为了保证电晕摆锤5的摆动均匀性，其在静止不动的情况下，摆锤线需沿静电捕集器筒体6的中心轴线铺设。电晕摆锤5在静电捕集器筒体6中作为电晕正极，而其周向需要环绕一块筒状的导电板7作为电晕负极。导电板7设置在电晕摆锤5与静电捕集器筒体6之间的环形区域中，导电板7尽量贴近静电捕集器筒体6的内壁，且与静电捕集器筒体6同轴布置。由此接通高压静电后，在导电板7内部的电晕摆锤5位置就可以形成电晕区域，导电板7在进气口1和出气口8位置开孔，用于供气体进出导电板7内部电晕区域。该装置通过强电场电离空气，当需要捕集热裂解液体的气体通过该区域时，其中的小液滴会吸附带电，然后在电极附近集聚，小液滴会变大而凝聚，进而随着重力作用，进入下方的集油器中，达到收集的目的。

而由于废气本身以及气体流速的不均匀性，其进入电晕区域后液滴分布也会呈现不均匀性。而电晕摆锤5由于是自由悬挂的，因此当其所受到的外部力不均匀时，会使其出现摆动。在电晕区域中，由于气体气溶胶中的液滴时带电的，而且其电荷与电晕摆锤5极性相反，因此当某一处液滴聚集时，会对电晕摆锤5产生比其他位置更大的静电力，因此会吸引电晕摆锤5向该侧移动，进而增大此处的电场强度。原本聚集的液滴会迅速变大，进而在重力作用下被脱出收集至集油器中。

另外，为了观察这种捕集效果，本实施例在静电捕集器筒体6上设置了观察窗。在利用该装置进行液滴捕集过程中，可以直观看到电晕摆锤5出现摆动，表明此种电晕摆锤的静电捕集装置，具有根据气体流速和气体分布自动调整内部电场的效果，能够提高气溶胶中液滴的捕集效率。处理结束关闭静电高压发生器开关后，记录集油器9中液体的重量，其收集的液体明显高于常规电极无法摆动的静电捕集装置。

该装置在使用前，最好通过调节柔性电晕摆锤的硬度和长度等，避免击穿，产生电火花，减少对静电发生器的损耗，影响冷凝效果。

基于上述装置从生物质废弃物热裂解气体中捕集液体的方法，其步骤如下：调整柔性电晕电极位置避免气体击穿产生电火花，然后打开静电高压发生器电源，调整电压或者电流到预定值，利用静电高压发生器3在电晕摆锤5与静电捕集器筒体6之间形成环形的电晕区域；然后将待处理的生物质废弃物热裂解气体从进气口1通入装置中，穿过导电板7上的开孔进入电晕区域，使气溶胶中的液滴荷电，带电的气溶胶逐渐聚集于电极附近；电晕摆锤5在气溶胶静电力作用下，不断向气溶胶聚集处摆动，增强此处的电场强度，使气溶胶进一步聚集成液滴，并在重力作用下被收集于下方的集油器9中；处理后的气体从出气口8排出装置。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，包括静电捕集器筒体（6）和静电高压发生器（3）；所述的静电捕集器筒体（6）的侧壁上开设有进气口（1）和出气口（8），底部设有用于收集被捕集液体的集油器（9）；所述的静电高压发生器（3）分别连接静电高压负极（2）和静电高压正极（4）；静电捕集器筒体（6）内自由悬挂有一个由柔性导电材料制成的电晕摆锤（5），电晕摆锤（5）由锤体和摆锤线组成，摆锤线端部固定于静电捕集器筒体（6）内顶上，且与静电高压正极（4）相连；电晕摆锤（5）与静电捕集器筒体（6）之间的区域环绕有与静电高压负极（2）相连的筒状导电板（7），且导电板（7）在进气口（1）和出气口（8）位置开孔，用于供气体进出导电板（7）内部电晕区域；静电捕集过程中，电晕摆锤（5）在气溶胶静电力作用下，不断向气溶胶聚集处摆动，增强此处的电场强度，使气溶胶进一步聚集成液滴。

2.如权利要求1所述的用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，所述的静电捕集器筒体（6）上设置有观察窗，用于观察捕集效果。

3.如权利要求1所述的用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，所述的静电捕集器筒体（6）由绝缘材料制成。

4.如权利要求1所述的用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，所述的静电捕集器筒体（6）除进气口（1）和出气口（8）外其余位置密闭。

5.如权利要求1所述的用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，所述的电晕摆锤（5）的摆锤线沿静电捕集器筒体（6）的中心轴线铺设。

6.如权利要求1所述的用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，所述的静电捕集器筒体（6）与导电板（7）同轴布置。

7.如权利要求1所述的用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，所述的静电捕集器筒体（6）为正压静电发生器，或负压静电发生器，或正压静电发生器和负压静电发生器的组合。

8.如权利要求1所述的用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，所述的导电板（7）贴近静电捕集器筒体（6）的内壁设置。

9.如权利要求1所述的用于收集生物质废弃物热裂解液体的静电捕集装置，其特征在于，所述的进气口（1）在静电捕集器筒体（6）侧壁上的位置高于出气口（8）位置。

10.一种利用如权利要求1所述装置从生物质废弃物热裂解气体中捕集液体的方法，其特征在于：步骤如下：

利用静电高压发生器（3）在电晕摆锤（5）与静电捕集器筒体（6）之间形成环形的电晕区域；然后将待处理的生物质废弃物热裂解气体从进气口（1）通入装置中，穿过导电板（7）上的开孔进入电晕区域，使气溶胶中的液滴荷电，带电的气溶胶逐渐聚集于电极附近；电晕摆锤（5）在气溶胶静电力作用下，不断向气溶胶聚集处摆动，增强此处的电场强度，使气溶胶进一步聚集成液滴，并在重力作用下被收集于下方的集油器（9）中；处理后的气体从出气口（8）排出装置。

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