CN109806970A - 一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含尘烟气净化技术，属于环境保护技术领域，具体为一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，包括旋转式多级惯性除尘和多级旋转式静电除尘。旋转式惯性除尘部分在除尘器前端，当包含粉尘气流经过惯性除尘器时，颗粒较大的尘粒，随着气流导向作用，触碰到集尘板进行收集。而气流经过惯性除尘其动力风轮时，驱动除尘器转动。当较大颗粒的粉尘被收集后，较小颗粒的粉尘则由后级静电除尘器在粉尘颗粒流动空间施加电场，使得粉尘荷电，增加了粉尘走向的趋向性，由静电集尘板收集。静电除尘部分由多级串联组成，使得每一层级都可以根据进入该层级的烟气性质调整静电除尘参数，达到最佳除尘效果。

Description

一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置

技术领域

本发明涉及含尘烟气净化技术，属于环境保护技术领域，具体为一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置。

背景技术

环境保护对工业废气排放标准要求越来越高，工业废气排放的投入也随之增加，以我国普遍采用的燃煤火力发电厂为例，普遍采用了高压静电除尘器，虽然高压静电除尘器效率比较高，但是仍然不能满足排放要求，其主要原因是经典静电除尘器在系统结构上存在着无法克服的问题，使得部分烟尘难以避免的逃逸，因此，目前在此基础上增加了曾经淘汰的高耗能“布袋除尘器”，用以捕获逃逸的粉尘，但能耗大大增加。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，包括圆筒形烟道、旋转式惯性粗颗粒除尘器和旋转式细颗粒静电除尘器；圆筒形烟道内前端和后端通过轴承座设置有轴承，前后端轴承之间固定有转轴，圆筒形烟道的入口处设置有位于转轴上的整流罩；旋转式惯性粗颗粒除尘器包括第一级除尘器，第一级除尘器包括同心的第一圆环、第二圆环和第三圆环，第一圆环、第二圆环之间均匀分布有风轮，第二圆环和第三圆环之间均匀分布有集尘板；旋转式细颗粒静电除尘器包括放电阴极和收尘阳极，放电阴极包括中心圆环和集电均压环，中心圆环和集电均压环之间均匀分布有绝缘板，集电均压环上均布有阴极线，收尘阳极包括中心圆环、均压环和集电环，中心圆环和均压环之间均匀分布有风轮，均压环上均匀分布有集尘板，均压环通过连接杆和集电环连接，集电环和集尘板接触，收尘阳极的集尘板为金属板；第一级除尘器、旋转式细颗粒静电除尘器的收尘阳极按照气流方向前后依次固定在圆筒形烟道内的转轴上，放电阴极固定为圆筒形烟道内且位于收尘阳极的前侧，圆筒形烟道上在第一级除尘器和收尘阳极的下方固定有灰斗。

本发明除尘装置包括惯性除尘器和静电除尘器两部分，所有除尘器固定在同一轴系上(静电除尘器放电阴极除外)，在气流的推动下旋转，在旋转过程中，将收集到的粉尘汇集到灰斗。

上述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，旋转式惯性粗颗粒除尘器还包括第二级除尘器，第二级除尘器包括同心的第一圆环、第二圆环和第三圆环，第一圆环、第二圆环之间均匀分布有集尘板，第二圆环和第三圆环之间均匀分布有风轮和尘流管道，尘流管道夹在风轮之间，旋转式惯性粗颗粒除尘器的第一级除尘器和第二级除尘器在圆筒形烟道内交替布置，圆筒形烟道上在第二级除尘器的下方固定有灰斗。惯性除尘器在整流罩的作用下，使得烟道中的流通气流路径发生改变，惯性除尘器利用大颗粒粉尘质量大惯性大的特点，在强迫气流改变方向时触及集尘板进行收集粉尘。每一级集尘板根据气流方向位置不同。如第一级集尘板在除尘器边缘，而第二级集尘板在除尘器中间，在中间的集尘板设计了尘流管道。

上述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，旋转式细颗粒静电除尘器在圆筒形烟道内多级串联布置。

上述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，圆筒形烟道在旋转式惯性粗颗粒粉尘收集器与旋转式细颗粒静电除尘器交接布置位置处扩径，经过烟道变径，降低烟尘流速进入静电除尘器装置，同时增加了静电除尘器阳极集尘板集尘面积。

上述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，放电阴极前侧的转轴上固定有整流罩，放电阴极的中心圆环和集电均压环沿气流方向前后设置，且集电均压环直径大于中心圆环的直径，阴极线在集电均压环上与水平方向呈角度朝后布置，收尘阳极的集尘板在均压环上与水平方向呈角度朝后布置，经过静电除尘器阴极绝缘挡板和整流罩使得气流沿阴极线爬升，并流过阴极线获得电荷，获得电荷的尘粒在由阴极和阳极组成的电场的作用下向集尘板聚集。

上述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，放电阴极的集电均压环经过穿墙套管和引线棒与高压电阴极相连，不随除尘器轴转动，收尘阳极的集电环通过碳刷与高压电阳极和地连接。

上述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，圆筒形烟道在每一级旋转集尘板之后加有防止漏风的防漏风环，除了防止烟尘不经除尘风路短路泄露，也减小了尘粒落入灰斗过程中在紊乱气流作用下的二次飞扬。

上述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，集尘板采用相互叠加安装，防止含尘气流从集尘板接合处漏掉，同时，叠加部分采用柔性材质接触，防止集尘板抖动相互影响。

上述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，收尘阳极的下方的灰斗上固定有集尘板位移座，通过收尘阳极集尘板旋转作为集尘板振打装置。集尘板一端固定在均压环上，另一端处于自由状态(活动端)，除尘装置振打不再另外增加动力，而是采用集尘板旋转过程中，集尘板位移座将每块集尘板底沿(活动端)逐渐抬高突然落下产生振动，将集尘板上的灰尘震落。

本发明提供了一种惯性除尘与高压静电除尘结合的设备，并且对传统高压静电除尘器进行了系统性的结构改造，根据烟气流动特性，顺应流体力学在烟气流动过程中的表观特征，设计了可灵活调节的除尘器结构，克服了原结构的缺陷，同时在用能方面高于现在使用的高压静电除尘器。

附图说明

图1是本发明除尘装置示意图，展示了含尘烟气在除尘装置中的处理过程。

图2是本发明中静电除尘器的放电阴极示意图，展示了本发明中静电除尘器的阴极部分。

图3是阴极线剖面图。

图4是本发明中静电除尘器的收尘阳极示意图。

图5是集尘板位移座的示意图。

图6是第一级除尘器的示意图。

图7是第二级除尘器的示意图。

图8是集尘板相互叠加示意图。

图中：1-圆筒形烟道，2-轴承座，3-转轴，4-整流罩，5-第一圆环，6-第二圆环，7-风轮，8-集尘板，9-第三圆环，10-尘流管道，11-中心圆环，12-集电均压环，13-绝缘板，14-阴极线，15-均压环，16-集电环，17-连接杆，18-灰斗，19-穿墙套管，20-引线棒，21-碳刷，22-防漏风环，23-集尘板位移座。

具体实施方式

本发明的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，结构和工作过程示意如图1所示，所有集尘板安装在一个轴系中，随着烟气流动提供的动力旋转。烟道中的烟气首先通过除尘装置中的整流罩，将烟气改道，经过旋转式惯性粗颗粒粉尘收集器，改道后的烟气由于粉尘颗粒的质量远大于烟气，所以尘粒会触碰到集尘板而停留，每一级集尘板不仅收尘，而且也提供好了整个除尘器的旋转动力，同时强迫烟气改道为下一级收尘提供方便。在静电除尘器部分，烟道扩容，降低烟气在静电除尘器中的速度，同时增加了集尘板面积，静电除尘器中的放电阴极由穿墙绝缘套管提供高压电力，不随各级集尘板转动。同时阴极线安装结构也提供了烟气整流作用，让烟气顺着阴极线流过，以得到最佳的烟气荷电效果。经过阴极线的烟气，在电场的作用下荷电，带电的尘粒在气流推动和电场力的作用下被吸附到收尘阳极集尘板上放电沉积。安装在静电除尘器灰斗旁的阳极板位移座随着集尘板旋转依次抬高集尘板，依靠集尘板弹性突然落下，将附着在集尘板的积尘震落下。

结合附图说明本发明的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置实施方法，步骤如下：

1.燃煤发电厂运行过程中产生大量的粉尘，针对燃煤发电厂排放特点，结合排放烟气粉尘在收集过程中的变化，采用不同的收集方法，满足环境对燃煤电厂的排放要求。整体包括圆筒形烟道、旋转式惯性粗颗粒粉尘收集器，旋转式细颗粒静电除尘器。该方法包括以下步骤(如图1所示)：

(1)除尘器包括旋转式惯性粗颗粒除尘器和旋转式细颗粒静电除尘器两部分，所有除尘器固定在同一轴系上，在气流的推动下旋转，在旋转过程中，将收集到的粉尘汇集到灰斗。每一种除尘方式可以根据需要采用多级串联。

(2)静电除尘器对所净化的气体含尘浓度有一定的适应范围，如果超过一定范围，除尘效率会降低，甚至中止除尘过程。一般粉尘离子形成的电晕电流仅占总电晕电流的1％～2％，粉尘的质量比气体分子大得多，而离子流作用在荷电尘粒上所产生的运动速度远不如作用在气体离子上产生的运动速度高。烟气粉尘浓度越高，尘粒离子也越多，然而单位体积中的总空间电荷不变，所以粉尘离子越多，气体所形成的空间电荷减少，于是电场内驱进速度降低，电晕闭塞，除尘效率下降。

根据电场中离子与尘粒碰撞荷电过程，随着尘粒上的电荷增加，在尘粒周围形成一个与外加电场相反的电场，这个电场影响电除尘器效率，尘粒电荷饱和电量按下式计算

式中，ε₀—真空介电常数，ε₀＝8.85×10^-12C/N·m²

dc—粒径，m

E_f—放电极周围电场强度。V/m

ε_p—尘粒的相对介电常数。ε_p与粉尘的导电性能有关

从上式可以看出，影响尘粒荷电的主要因素是尘粒直径dc、相对介电常数ε和电场强度。

为了提高静电除尘器除尘效率，在静电除尘器之前增加惯性除尘器，用以清除大颗粒粉尘。

惯性除尘器在整流罩的作用下，使得烟道中的流通气流路径发生改变，惯性除尘器利用大颗粒粉尘质量大惯性大的特点，在强迫气流改变方向时触及集尘板进行收集粉尘。每一级集尘板根据气流方向位置不同。如第一级集尘板在除尘器边缘，而第二级集尘板在除尘器中间，在中间的集尘板设计了尘流通道，详见图6和图7。

(3)经过烟道变径，降低烟尘流速进入静电除尘器。静电除尘器由放电阴极和收尘阳极组成。放电阴极结构如图2所示，包括中心圆环、绝缘板、均压集电环和鱼骨式阴极线，收尘阳极结构如图4所示，包括中心圆环、风轮、均压环、集电环、集尘板。

(4)静电除尘器可由多级组成，烟气粉尘经过每一级，随着粉尘逐级收集，其烟气特性都会发生变化。为此，每一级可根据烟气特点调整阴、阳极间距，也可以调整电场强度，达到最佳收尘效果。

本发明除尘装置前级采用惯性除尘器，将大颗粒粉尘清除，不同的颗粒度惯量不同，在多级除尘器中，可以调整前后级间距，使得达到最佳集尘效果。经过惯性除尘之后，携带有细粉尘的气流经过烟气管道扩容，使得气流速度降低，经过静电除尘器阴极绝缘挡板兼做整流罩使得气流沿阴极线爬升，并流过阴极线获得电荷，获得电荷的尘粒在由阴极和阳极组成的电场的作用下向阳极集成板聚集。

静电除尘器为多级串联，放电阴极的均压集电环经过穿墙套管和引线棒与高压电相连，不随转轴转动。收尘阳极与转轴固定随之旋转，其集电环通过碳刷与地连接。阳极集尘板与气流方向成一定角度，使得气体路径变化而降低了流速，而尘粒在电场和气流共同作用下，增加了粉尘离子颗粒趋向速度。阳极集尘板一端固定在均压环上，另一端处于自由状态(活动端)，振打不再另外增加动力，而是采用集尘板旋转过程中，经过图1、图5所示集尘板位移座，将每块集尘板底沿(活动端)逐渐抬高突然落下产生振动，将集尘板上的灰尘震落。烟气经过每一层静电除尘后，气流烟质都在发生变化，因此，每一层都可以根据烟气变化过程中的性质，调整静电除尘器参数，包括阴极与阳极电场强度、阴极与阳极的距离和夹角、振打频率和幅值等。

除尘装置在每一级旋转集尘板之后加有防止漏风的挡圈，除了防止烟尘不经除尘器短路泄露，也减小了尘粒落入灰斗过程中在紊乱气流作用下的二次飞扬。特别是具有振打功能的静电除尘器部分，振打造成的集尘板振动使得气流相应振动将直接影响集尘效果。由于挡圈的作用，将使得没有被收集的尘粒再次进入除尘过程。集尘板采用相互叠加安装，防止含尘气流从集尘板接合处漏掉，同时，叠加部分采用柔性材质接触，防止集尘板抖动相互影响(见图8—集尘板结合)，特别是静电除尘集尘板处于强制形变阶段。

Claims (9)

1.一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于包括圆筒形烟道（1）、旋转式惯性粗颗粒除尘器和旋转式细颗粒静电除尘器；圆筒形烟道（1）内前端和后端通过轴承座（2）设置有轴承，前后端轴承之间固定有转轴（3），圆筒形烟道的入口处设置有位于转轴上的整流罩（4）；旋转式惯性粗颗粒除尘器包括第一级除尘器，第一级除尘器包括同心的第一圆环（5）、第二圆环（6）和第三圆环，第一圆环、第二圆环之间均匀分布有风轮（7），第二圆环和第三圆环之间均匀分布有集尘板（8）；旋转式细颗粒静电除尘器包括放电阴极和收尘阳极，放电阴极包括中心圆环（11）和集电均压环（12），中心圆环和集电均压环之间均匀分布有绝缘板（13），集电均压环上均布有阴极线（14），收尘阳极包括中心圆环、均压环（15）和集电环（16），中心圆环和均压环之间均匀分布有风轮（7），均压环上均匀分布有集尘板（8），均压环（15）通过连接杆（17）和集电环（16）连接，集电环（16）和集尘板（8）接触，收尘阳极的集尘板（8）为金属板；第一级除尘器、旋转式细颗粒静电除尘器的收尘阳极按照气流方向前后依次固定在圆筒形烟道内的转轴（3）上，放电阴极固定为圆筒形烟道内且位于收尘阳极的前侧，圆筒形烟道上在第一级除尘器和收尘阳极的下方固定有灰斗（18）。

2.根据权利要求1所述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于旋转式惯性粗颗粒除尘器还包括第二级除尘器，第二级除尘器包括同心的第一圆环（5）、第二圆环（6）和第三圆环（9），第一圆环、第二圆环之间均匀分布有集尘板（8），第二圆环和第三圆环之间均匀分布有风轮（7）和尘流管道（10），尘流管道（10）夹在风轮之间，旋转式惯性粗颗粒除尘器的第一级除尘器和第二级除尘器在圆筒形烟道内交替布置，圆筒形烟道上在第二级除尘器的下方固定有灰斗（18）。

3.根据权利要求1或2所述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于旋转式细颗粒静电除尘器在圆筒形烟道内多级串联布置。

4.根据权利要求1或2所述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于圆筒形烟道在旋转式惯性粗颗粒除尘器与旋转式细颗粒静电除尘器交接布置位置处扩径。

5.根据权利要求1或2所述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于放电阴极前侧的转轴上固定有整流罩，放电阴极的中心圆环和集电均压环沿气流方向前后设置，且集电均压环直径大于中心圆环的直径，阴极线在集电均压环上与水平方向呈角度朝后布置，收尘阳极的集尘板（8）在均压环上与水平方向呈角度朝后布置，经过静电除尘器阴极绝缘板和整流罩使得气流沿阴极线爬升，并流过阴极线获得电荷，获得电荷的尘粒在由阴极和阳极组成的电场的作用下向收尘阳极集尘板聚集。

6.根据权利要求1或2所述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于放电阴极的集电均压环经过穿墙套管（19）和引线棒（20）与高压电阴极相连，收尘阳极的集电环通过碳刷（21）与高压电源阳极和地连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于圆筒形烟道在每一级旋转集尘板之后加有防止漏风的防漏风环（22）。

8.根据权利要求1或2所述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于集尘板采用相互叠加安装，防止含尘气流从集尘板接合处漏掉，同时，叠加部分采用柔性材质接触。

9.根据权利要求1或2所述的一种集机械与静电除尘于一体的除尘装置，其特征在于收尘阳极的下方的灰斗上固定有集尘板位移座（23），通过收尘阳极板集尘板旋转作为集尘板振打装置。