CN110918257A - 新型放电阴极结构及湿式电除尘器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型放电阴极结构及湿式电除尘器，涉及除尘器技术领域，用于提高除尘效率。本发明的新型放电阴极结构，包括阴极板，阴极板的两个侧面均具有多个放电尖端，多个放电尖端按照一定的规则分别布满阴极板的两个侧面，在阴极板所在平面内任意一条直线的延伸方向上相邻的放电尖端的高度不同。由于阴极板上相邻的放电尖端的高度不同，那么在阴极板和阳极板之间的空间，高度不同的放电尖端就可以把阴极板和阳极板之间处于不同高度的气体进行电离，从而提高电离效率和电离量，以使粉尘更容易荷电，可有效提高设备除尘效率。

Description

新型放电阴极结构及湿式电除尘器

技术领域

本发明涉及除尘器技术领域，特别地涉及一种新型放电阴极结构及湿式电除尘器。

背景技术

湿式电除尘器的工作原理是设置一个布置有阴阳极的反应容器，湿的含尘气体经过气流均布后均匀地进入反应容器，利用直流高压电源在阴极加负直流高电压，并使阳极接地以形成电场。在阴极部件的放电尖端附近产生电晕现象，使气体电离，产生大量的电子和离子，这些电子和离子与进入电场的粉尘、雾滴结合，使得粉尘、雾滴荷电，带电粒子在电场力的作用下向湿式电除尘器的阳极运动，并聚集于阳极，粉尘、雾滴在阳极凝聚成大液滴，在重力的作用下沿阳极收集并排出，净化后的气体达标排入大气。

湿式电除尘器具有性能稳定、阻力小、除尘效率高、工况适应性强等优点，在含尘气体净化工程中越来越受到重视。目前湿式电除尘器仍存在诸多问题，尤其是湿式电除尘器较大的外形体积。这主要受制于湿式电除尘器的阴阳极布置形式和阴阳极的长度。传统湿式电除尘器的阴极一般采用阴极线，材质为不锈钢，长度一般5～9米，常见的阴极线主要分为芒刺线和非芒刺线两类，芒刺线主要有管形芒刺线、锯齿芒刺线、角钢芒刺线、鱼骨针刺线等；非芒刺线主要有星形线、麻花星形线、螺旋线等。其缺点是放电尖端少，电场不均匀，生产工序繁琐效率低，焊接加工还会产生环境污染(例如：中国专利CN2018210065699)。

发明内容

本发明提供一种新型放电阴极结构及湿式电除尘器，用于提高除尘效率。

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种新型放电阴极结构，包括阴极板，所述阴极板的两个侧面均具有多个放电尖端，多个所述放电尖端按照一定的规则分别布满所述阴极板的两个侧面，

其中，在所述阴极板所在平面内的任意一条直线的延伸方向上相邻的所述放电尖端的高度不同。

在一个实施方式中，所述放电尖端包括沿所述阴极板的长度方向或宽度方向依次设置的第一放电尖端和第二放电尖端，所述第一放电尖端的高度小于所述第二放电尖端的高度。

在一个实施方式中，分别位于所述阴极板的两个侧面上的所述第一放电尖端相互对称地设置，分别位于所述阴极板的两个侧面上的所述第二放电尖端相互对称地设置。

在一个实施方式中，所述放电尖端还包括第三放电尖端，所述第三放电尖端的高度大于所述第二放电尖端的高度。

在一个实施方式中，在所述阴极板的长度方向或宽度方向上，位于所述阴极板两侧的所述第三放电尖端依次交错地设置。

在一个实施方式中，所述放电尖端垂直于所述阴极板的表面。

在一个实施方式中，所述放电尖端由激光切割和冲压设备制成。

在一个实施方式中，所述放电尖端的高度为20-75mm，相邻的所述放电尖端之间的距离为8-30mm。

在一个实施方式中，所述放电尖端的数量为400-2100个/m²。

在一个实施方式中，所述阴极板由金属材料制成。

在一个实施方式中，所述阴极板由厚度为0.7-2mm的不锈钢制成。

根据本发明的第二个方面，本发明提供一种湿式电除尘器，其包括上述的新型放电阴极结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)由于阴极板上相邻的放电尖端的高度不同，那么在阴极板和阳极板之间的空间，高度不同的放电尖端就可以把阴极板和阳极板之间处于不同高度的气体进行电离，从而提高电离效率和电离量，以使粉尘更容易荷电，可有效提高设备除尘效率

(2)放电尖端的数量为400-2100个/m²，其分布密度远高于传统阴极线，因此放电尖端电离产生电子和离子密度更高，可以使粉尘更容易荷电，可有效提高设备除尘效率。

(3)放电尖端由激光切割和冲压设备制成。因此无需要焊接，能够减少加工工序，从而提高加工效率，且对环境更友好。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明的实施例中新型放电阴极结构的结构示意图；

图2是本发明的实施例中新型放电阴极结构的侧视图；

图3是本发明的实施例中阴极板工作时的侧视图。

附图标记：

1-放电尖端；11-第一放电尖端；12-第二放电尖端；13-第三放电尖端；

2-阴极板；3-固定孔；4-阳极板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

目前提高传统湿式电除尘器的效率，势必要增加阴极线的长度，导致设备除尘体积大，效果提升较为困难。如图1和2所示，根据本发明的第一个方面，本发明提供一种新型放电阴极结构，包括阴极板2，由于阴极板2为板状结构，因此在板状结构上设置放电尖端，其分布密度和均匀性均可远高于传统阴极线，从而使尖端放电电离效果更强、更均匀；再配合适当的气体流速，可以降低湿式电除尘器设备本体的高度或缩小设备本体的体积，而不降低设备的除尘效果。

此外，阴极板2的两个侧面均具有多个放电尖端(放电针刺)1，多个放电尖端1按照一定的规则分别布满阴极板2的两个侧面，规则的放电尖端1能够使得放电均匀，可以使粉尘更容易荷电，可有效提高设备除尘效率。

需要说明的是，本发明所述的“布满”是指，在阴极板2的工作表面内设置放电尖端1后，阴极板2的工作表面内未设置放电尖端1的空间已经不足以容纳一个放电尖端1。

其中，在阴极板2所在平面内的任意一条直线的延伸方向上相邻的放电尖端4的高度不同。例如，为了便于加工，可以设置为，在阴极板2的长度方向(图1所示X轴方向)或宽度方向(图1所示Y轴方向)上相邻的放电尖端1的高度不同。

这样设置的好处是：由于最尖端曲率最大处的电离效果最好，因此电离效果大致都集中在放电尖端4的最尖端处。而阴极板2在工作时，需要与其平行的阳极板4配合使用(如图3所示，阴极板2的两侧都会平行地布置有阳极板4以形成电场)，则阴极板2上的放电尖端4位于阴极板4和阳极板4之间的空间内，由于阴极板2上相邻的放电尖端4的高度不同，那么在阴极板2和阳极板4之间的空间，高度不同的放电尖端4就可以把阴极板2和阳极板4之间处于不同高度的气体进行电离，从而提高电离效率和电离量以使粉尘更容易荷电，可有效提高设备除尘效率。

进一步地，由于阴极板2和阳极板4之间的电场内不同高度气体均存在电离现象，使得电离后产生的电子和离子在阴极板2和阳极板4之间分布的更均匀，在此情况下，若烟气颗粒物进入该电场，则其是在阴极板2和阳极板4之间均匀进入的，而由于阴极板2和阳极板4之间多层空气均有电离现象，从而使颗粒物荷电的效率和效果会更好。

具体来说，如图2所示的实施例中，放电尖端1包括沿阴极板2的长度方向依次设置的第一放电尖端11和第二放电尖端。其中，第一放电尖端11的高度(即沿图2所示Z轴方向的距离)小于第二放电尖端12的高度。

进一步地，放电尖端1还包括第三放电尖端13，其中，第一放电尖端11、第二放电尖端12和第三放电尖端13沿阴极板2的长度方向(即图2所示X轴方向)依次设置，且第一放电尖端11、第二放电尖端12和第三放电尖端13的高度沿X轴方向依次增大。由于第三放电尖端13的高度更高，因此使放电尖端1之间的高度差更大，以达到更均匀地放电的目的。

可以理解地，在阴极板2上可以仅设置第一放电尖端11和第二放电尖端12。在这种情况下，可以沿阴极板2的长度方向(即图2所示X轴方向)或宽度方向依次按照第一放电尖端11、第二放电尖端12、第一放电尖端11、第二放电尖端12……的顺序循环地设置。即放电尖端1的高度规则为由低到高，再由高到低地循环设置。

如图2所示的优选实施例中，放电尖端1的设置规则为，沿阴极板2的长度方向(即图2所示X轴方向)或宽度方向依次按照第一放电尖端11、第二放电尖端12、第三放电尖端13、第一放电尖端11、第二放电尖端12、第三放电尖端13……的顺序循环地设置。即放电尖端1的高度规则为由低到高依次增大，再由低到高依次增大地循环设置。

可以理解地，放电尖端1的设置规则还可以是，沿阴极板2的长度方向(即图2所示X轴方向)或宽度方向依次按照第一放电尖端11、第二放电尖端12、第三放电尖端13、第二放电尖端12、第一放电尖端11……的顺序循环地设置。即放电尖端1的高度规则为由低到高依次增大并由高到低依次减小，再由低到高依次增大并由高到低依次减小地循环设置。

上述设置规则都是从便于加工的角度出发，以使阴极板2的长度方向或者宽度方向上相邻的放电尖端1具有不同的高度。可以理解地，还可以使阴极板2所在的平面内的任意一条直线所在的方向上的放电尖端1的高度不同，本发明对此不再赘述。

优选地，分别位于阴极2的两个侧面上的第一放电尖端11相互对称地设置，同样地，分别位于阴极2的两个侧面上的第二放电尖端12相互对称地设置，以便于加工。

此外，由于第三放电尖端13的高度最高，因此为了使阴极板2上承载的放电尖端1的数量最大化，在阴极板2的长度方向或宽度方向上，使位于阴极板2两侧的第三放电尖端13依次交错地设置。如图2所示，在阴极板2的上下表面上的第三放电尖端13，按照上-下-上-下的规则交替地设置。

可以理解地，分别位于阴极2的两个侧面上的第三放电尖端13可以设置为相互对称。

此外，放电尖端1均垂直于阴极板2的表面。换言之，放电尖端1均沿图2所示的Z轴方向延伸。由于阴极板2需要与阳极板4平行地设置，因此将放电尖端1均设置为垂直于阴极板2的表面，能够使放电尖端1正对着阳极板4，以使电场更均匀。

在一个实施例中，放电尖端1由激光切割和冲压设备制成。具体来说，通过激光切割和冲压设备在阴极板2上形成与阴极板2仅有一边相连的三角形图案后，将该三角形图案沿着Z轴方向向上或者向下翻折，从而形成放电尖端1。通过形成不同的大小的三角形图案，即可形成高度不同的放电尖端1。

上述的加工方式无需要焊接即可形成放电尖端1，较之现有的焊接方法能够减少加工工序，从而提高加工效率，且对环境更友好。

因此，本发明的放电尖端1能够在阴极板2上形成一种均匀布置的双面放电结构，以保证阴极板2工作时电场均匀，可以使粉尘更容易荷电，可有效提高设备除尘效率。

进一步地，放电尖端1的高度为20-75mm，相邻的放电尖端之间的距离为8-30mm，使放电尖端1的数量及空间分布合理，从而在整个电场空间上的放电效果最好。放电尖端的数量为400-2100个/m²，其分布密度远高于传统阴极线，因此放电尖端电离产生电子和离子密度更高，可以使粉尘更容易荷电，可有效提高设备除尘效率。

阴极板2由金属材料制成。优选地，阴极板2由厚度为0.7-2mm的不锈钢制成，其容易冲压成型的方式进行。

如图1所示，阴极板2的边缘处还设置有固定孔3，固定孔3等间距地设置在阴极板2上，通过固定孔3能够将阴极板2进行固定。

实施例一

利用高频直流高压恒流电源和电流密度测试系统对本发明的新型放电阴极结构进行测试。本发明的新型放电阴极结构在电压分别为40kV、50kV和55kV时的均方差σ分别是0.3063、0.2949和0.2909。

对比例一

利用高频高压恒流电源和电流密度测试系统对莲花型阴极线(如中国专利CN2018210065699中所公开的阴极线)进行测试。莲花型阴极线在电压为40kV、50kV和60kV时的均方差σ分别是0.573、0.557和0.552；

在不同电压下的放电特性，主要为电流密度均方差σ。σ数值越小说明电流密度分布越均匀。由上述对比例一可以看出，本发明的新型放电阴极结构的均方差σ更小，意味着电流密度分布更均匀。

根据本发明的第二个方面，本发明提供一种湿式电除尘器，其包括上述的新型放电阴极结构。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (12)

1.一种新型放电阴极结构，其特征在于，包括阴极板，所述阴极板的两个侧面均具有多个放电尖端，多个所述放电尖端按照一定的规则分别布满所述阴极板的两个侧面，

其中，在所述阴极板所在平面内任意一条直线的延伸方向上相邻的所述放电尖端的高度不同。

2.根据权利要求1所述的新型放电阴极结构，其特征在于，所述放电尖端包括沿所述阴极板的长度方向或宽度方向依次设置的第一放电尖端和第二放电尖端，所述第一放电尖端的高度小于所述第二放电尖端的高度。

3.根据权利要求2所述的新型放电阴极结构，其特征在于，分别位于所述阴极板的两个侧面上的所述第一放电尖端相互对称地设置，分别位于所述阴极板的两个侧面上的所述第二放电尖端相互对称地设置。

4.根据权利要求2或3所述的新型放电阴极结构，其特征在于，所述放电尖端还包括第三放电尖端，所述第三放电尖端的高度大于所述第二放电尖端的高度。

5.根据权利要求4所述的新型放电阴极结构，其特征在于，在所述阴极板的长度方向或宽度方向上，位于所述阴极板两侧的所述第三放电尖端依次交错地设置。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的新型放电阴极结构，其特征在于，所述放电尖端均垂直于所述阴极板的表面。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的新型放电阴极结构，其特征在于，所述放电尖端由激光切割和冲压设备制成。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的新型放电阴极结构，其特征在于，所述放电尖端的高度为20-75mm，相邻的所述放电尖端之间的距离为8-30mm。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的新型放电阴极结构，其特征在于，所述放电尖端的数量为400-2100个/m²。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的新型放电阴极结构，其特征在于，所述阴极板由金属材料制成。

11.根据权利要求10所述的新型放电阴极结构，其特征在于，所述阴极板由厚度为0.7-2mm的不锈钢制成。

12.一种湿式电除尘器，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的新型放电阴极结构。

Images