CN1113169A - 静电除尘器 - Google Patents

Abstract

一种静电除尘器，包含多排平行设置的灰尘收集 电极，每排包括多个彼此并列的矩形灰尘收集电极。 各排灰尘收集电极依次排列使灰尘收集电极的表面 平行于所要处理的气体的流动方向。静电除尘器还 包括多排发射极，每排包括多个在其两边缘有锯点部 分的矩形发射极。这些发射极是并列的，类似于灰尘 收集电极，各排发射极的排列也类似于各排灰尘收集 电极。每排发射极插在相邻两排灰尘收集电极之 间。

Description

本发明涉及到用于发电厂、水电厂、水泥厂、工业废料焚化炉、公路或隧道中的静电除尘器，以回收漂浮的颗粒或放射性尘埃，或者净化室内空气。

静电除尘所基于的原理是用高电压把灰尘带入机器的发射端。就静电除尘器而言，发射极（负极）用于建立一个非均匀电场，而用于收集灰尘的灰尘收集电极彼此隔开并相互对置。在发射极和灰尘收集电极之间加上一个高电压，在两个电极之间的空气中形成静电。正电和负电发射两者都可以用，然而正电发射产生少量臭氧。

如在图14所示的现有技术静电除尘器100中，多个板型金属灰尘收集电板200的表面彼此平行地按一定间隔设置着。多根导线400插在灰尘收集电极200之间，每根导线都悬挂着多个发射极300。要处理的空气和灰尘收集电极200的表面平行地导入电极之间。发射极300不仅可以用导线400支撑，也可以用棒或管来支撑。

相对于灰尘收集电极200；把一个高的负电压加到发射极300上以便在空气中形成电晕放电，这样在灰尘收集电极和发射极之间就形成了充电区。让要处理的空气通过充电区，使空气中漂浮的灰尘颗粒m充上负电。这些充电的灰尘颗粒m被相对灰尘颗粒m来说带有正电位的灰尘收集电极200所收集。此外，静电除尘器100可以装备有风机以送进要处理的空气。

如图15所示，这种构造的设备中，灰尘收集电极200是等间隔a设置的，发射极300是等间隔b设置在灰尘收集电极200之间。当发射极300加上高的负电压时，在各电极之间的空气中，从发射极300的导线端靠电晕放电产生了非均匀电场。其结果，被电离的灰尘颗粒m被灰尘收集电极200中直接与发射极300的端部相对的那部分收集的较好，这是因为在发射极300的端部和灰尘收集电极200之间存在有大的电位差。

在现有技术的另一实施例中，如图16所示，静电除尘器110包括有灰尘收集电极510，它的表面上有多个孔510a。灰尘收集电极510与空气的流动方向垂直。该静电除尘器还包括有多个由矩形金属板组成的发射极，在其边缘上呈锯齿形610a。发射极610设置的使其表面和空气的流动方向平行。

然而，如图15所示，被灰尘收集电极200收集的灰尘颗粒m在空气流动的方向上稍微移动。此外，在一层灰尘颗粒m覆盖住灰尘收集电极200的收集表面之后，所收集的灰尘颗粒的这层的表面变得光滑而且被灰尘收集电极所收集的灰尘颗粒容易从电场的收集电极作用中逃脱。此外，灰尘颗粒一旦从接近发射极端部的电场较强的区域中离开，向下游电场较弱的区域漂浮，静电除尘器未能提供高的清洁度。

此外，被收集的灰尘颗粒可能被部分电离，成为反向电离的颗粒，用m^-表示。这些反向电离的颗粒m^-可能被不均匀电场中的发射极300收集到。在如图15所示的发射极300的表成和灰尘收集电极200相对的情况下，所产生的非均匀电场可能致使很多反向电离颗粒m^-被发射极300收集到（如图15中的下部所示）。结果是发生了粘附现象，在那里灰尘颗粒被电离线（或者发射极）收集。这个粘附现象产生了使发射电流变弱的问题。在图16所示的设备中，恰恰相反，申请了一个用于振动灰尘收集电板510的装置（如日本专利申请公开NO    31399/1991所描述的）以便防止粘附现象。当这个振动器作用时，一部分收集的灰尘颗粒m在空气中漂浮，这是所不希望的。

另一方面，由于灰尘收集电极200和流动方向平行，发射极300可以多段设置以便使得被上游段收集不到而离开的灰尘可以移动下游段。遗憾的是下游段的收集率低。这是因为大的灰尘颗粒具有高的充电能力并可能立刻被上游段收集到，反之，小灰尘颗粒具有的充电能力低，在上游侧或下游侧被收集的少。如果不同种的电极之间的间隔朝下游侧逐渐变窄，电场相应增强以使在下游侧收集到小灰尘颗粒。可是由于在下游侧间隔是不变的，效率不可能高。因为它的结构不可能使间隔变窄，深度大时其效率低。如图16所示的发射极610在流动方向上其装置是一段结构的，这些装置构成多段以增高效率。多段结构使静电除尘器的深度加大，这就产生了设备所需空间加大的问题。此外，当板形电极垂直延伸时，必须防止相反的电极在垂直于电极表面的方向凸出。相反，如果凹出去，收集灰尘的效率变坏。

本发明的任务是提供一个静电除尘器，使其装配容易，而且改善空气净化效率。

为了达到上述目的，根据本发明，所提供的静电除尘器包括多排平行设置的灰尘收集电极。每排（下文称为“灰尘收集电极组”）由多个矩形灰尘收集电极组成，其表面垂直延伸并彼此相对灰尘收集电极组包括第一间隔调节装置用于把矩形灰尘收集电极按预定的彼此间的间隔固定在每一组上。这些灰尘收集电极组按预定的彼此间的间隔顺序安装在静电除尘器中，以使灰尘收集电极的表面平行于气体通过静电除尘器的流动方向。该静电除尘器还包括有多排发射极。每排（下文称为“发射电极组”）包括多个矩形的发射极，其边缘呈锯齿形。这些发射极相互并列，以使它们的表面垂直延伸并彼此相对。发射极组包括第二间隔调节装置以把矩形发射极按预定的彼此间的间隔固定在每组上。这些发射极组以预定的彼此间的间隔顺序安装并使得发射极的表面平行于气体通过静电除尘器的流动方向。发射极组按预定的间隔插在相邻的一对灰尘收集电极组之间。

此外，在上述的结构中，由第一和第二间隔调节装置所固定的灰尘收集电极之间的预定间隔和发射极之间的预定间隔从静电除尘器的上游侧到下游侧逐渐变窄。灰尘收集电极组和发射极组之间的预定间隔从静电除尘器的上游侧到下游侧也逐渐变窄。

在根据本发明的上述结构中，灰尘收集电极组和发射极组沿着气体流动方向依次交替排列。开始使用垫圈（或间隔调节装置）装配灰尘收集电极组和发射极组，然后把灰尘收集电极组和发射电极组装在外壳上就能完成这种排列。外壳可以备有多个与空气通路垂直的并列安装托架（或间隔调节装置）用于分别安装多个灰尘收集电极和多个发射极。在多段结构中用较简单的方式也能安装。

因此，在这种情况下，等电位的电极由预定间隔调节装置连接在一起，电极之间的间隔在装配时不需要考虑。此外，等电位的电极被设置在凸出的方向上，因此不存在由挠曲现象产生的结构问题。

这样排列的灰尘收集电极组和发射极组其平板端部分彼此相对，以致使每个发射极组朝着上游和下游侧的两个相邻的灰尘收集电极组发射电子。由于这种电子发射的结果，在空气中的灰尘颗粒趋向于被位于每个发射极组上游一侧的灰尘收集电极组的电极的下游侧吸引的较多，而不是被位于发射极组下游一侧的灰尘收集电极组吸引的较多。即使用发射极组面对下游灰尘收集电极组的电极的上游边，它们收集的灰尘也较少，这是由于它们受到已被上游灰尘收集电极组净化的空气流动的影响。此外，靠振动灰尘收集电极组很容易使已收集的灰尘脱落。附带说一下，灰尘收集电极组安装在发射极组的下游是为了加强外壳。

用第一和第二间隔调节装置使各个灰尘了收集电极与灰尘收集电极组和发射极组的发射电极之间的间隔能够从静电除尘器的上游侧到下游侧逐渐变窄以增强下游侧的电场强度和电流密度，从而增强了多段灰尘收集作用的性能。此外，灰尘收集电极组和发射极组之间的间隔也能够从气体通路的上游侧到下游侧逐渐变窄以改善多段灰尘收集作用的性能。

从上述结构中可看出，安装在下游侧的灰尘收集电极组和发射极组中同种和不同种类的电极之间的间隔能够逐渐变窄以增加作用在下游侧的灰尘上的电场强度和电流密度。

图1是表示根据本发明的一个实施例的静电除尘器的部分透视图。

图2是表示图1所示静电除尘器的透视图。

图3是表示图1所示静电除尘器的灰尘收集电极和发射极的排列的顶视图。

图4是描述图1所示静电除尘器的灰尘收集电极和发射极作用的顶视图。

图5是描述电极之间的间隔变化的一个实施例的顶视图。

图6是描述各电极之间的间隔在气体流动方向上变化的一个实施例的顶视图。

图7是表示本发明另一实施例的灰尘收集部件的正视图。

图8是表示本发明另一实施例的发射部件的正视图。

图9是表示图7中的灰尘收集部件与图8中的发射部件组合的静电除尘器的剖面图。

图10是表示用于安装图7所示灰尘收集电极的结构的透视图。

图11是表示用于支撑图7中所示的灰尘收集电极中心部分的梳型导架局部的透视图。

图12是表示图7中的灰尘收集电极和梳型导架排列的顶视图。

图13是表示用于支撑图8所示发射极中心部分的导棒局部的透视图。

图14是表示现有技术中静电除尘器局部透视图。

图15是表示图14中电极排列的顶视图。

图16是表示现有技术中另一种静电除尘器的电极排列的透视图。

结合一系列实施例并参照附图叙述本发明。如图1所示，多个矩形平板状的灰尘收集电极2在垫圈7（7a，7b和7c）之间（或间隔调节装置）连结在一起以组成一排灰尘收集电极8（下文称为“灰尘收集电极组8”）。多个两侧有锯齿部分6a的发射极6在垫圈（或间隔调节装置）9（9a和9b）之间连在一起以组成一排发射极10（下文称为“发射极组10”）。该灰尘收集电极2和发射极6用导电金属（如扁钢）制造。选择灰尘收集电极组8与发射极组10之间的间隔和垫圈7和9的尺寸以增强静电除尘器净化空气的能力。

如图2所示，在静电除尘器1中，多个部件11由壳体12支承，其中发射极组10排列并固定在相邻的一对灰尘收集电极组8之间。如图1所示，灰尘收集电极组8和发射极组10靠从垫圈7和9端伸出的螺栓13固定在部件11上。处于高负电压的负电极与发射极组10连接，而正电极与灰尘收集电极组8连接。靠静电除尘器处理的空气用风机吹并从电极之间通过。

如图3所示，灰尘收集电极组8和发射极组10中的各个灰尘收集电极2和发射极6的尺寸和排列选择得使发射极6的宽度S大约是灰尘收集电极2宽度的2倍。灰尘收集电极2和发射极6之间的间距C大约是灰尘收集电极2的宽度的2倍。灰尘收集电极2之间的间距a小于灰尘收集电极的宽度t。各发射极6之间的间距b大于灰尘收集电极2之间的间距。根据发明者以往的经验，灰尘收集电极2的宽度常常在10到100毫米之间，厚度在0.5到50毫米之间。发射极6的厚度常大约在0.3到2毫米之间。附带说一下，由于发射极6做得较薄，增强了发射电子的能力。

如图4所示，当高电压加到位于一对灰尘收集电极组8之间的发射极组10上时，在发射极组和灰尘收集电极组之间流过发射电流并形成了一个立体的、复杂的、非均匀电场。因为发射极组10中的发射极6具有等电位的相邻表面，因此没有形成电场，急剧减少灰尘收集电极组8收集通向充电粒子m^-带电灰尘粒子m被吸收并沉积在和发射极组10的电极6的上游边相对的灰尘收集电极组8的电极2的下游边上。在灰尘收集电极上形成一层灰尘颗粒m之后，灰尘颗粒层的表面变得光滑而且被灰尘收集电极所收集的灰尘颗粒容易脱离电场的收集作用。然而，靠发射电场的作用，灰尘颗粒m克服了气流被吸引到灰尘收集电极组8的电极2的下游边。当灰尘颗粒m聚集并沉积到吸引力不能维持住它们的一点时，这些灰尘颗粒就脱落。这样，净化了空气。

此外，由于灰尘收集电极2具有垂直的表面，也由于电场是不均匀的，已被收集的灰尘颗粒m落下而没有移动到相邻的灰尘收集电极2上。由于发射极组10上有少许逆向充电粒子m^-的沉积，这们对发射的阻力低，使发射极能够维持高的发射电流，这样就延长了设备的寿命。

现在参照图5叙述静电除尘器1中灰尘收集电极组8和发射组10之间的关系。用于连接灰尘收集电极2的垫圈7（如图1所示）沿空气流动越往下游做的越短（如图5所示，a>a1）。用于连接发射极6的垫圈9（如图1所示）沿空气流动越往下游做的越短（如图5所示，b>b1）。简单地说，对于装在下游的电极，电极之间的间隔能够变窄以提高电流密度。其结果，即使是电量小的灰尘颗粒也能被收集到。

另一方面，如图6所示，不同种电极组的电极之间的间距越往下游能够逐步变窄（图6中C>C1）。其结果，下游的电场强度能增加以收集到小尺寸的灰尘颗粒m。此外，下游排列的电极能够使得同种和不同种电极之间的间距变窄以致加到灰尘颗粒上的电场强度、电流密度在静电除尘器的下游部分能够增加，这样，改善了空气净化性能。

图7表示出灰尘收集部件14，其中垂直细长的灰尘收集电极2直接连接到外壳12上。在外壳12的上架12a和下架12b上并列有多个装配托架15（或称间隔调节装置）。该装配托架15有预定的间隔并装备有螺栓16（参看图10）。用于把多个灰尘收集电极2固定到外壳12上以构成灰尘收集电极组8。此外，如图10所示，装在下架12b上的装配托架15开有长孔17用来调节灰尘收集电极2的张力。

此外，对于灰尘收集电极2的中部，有附加的梳型导架18，如图11和12所示，该梳型托架装备有多个并列插到各灰尘收集电极2之间的齿18a。其结果，该灰尘收集电极2能防止挠曲以致靠振动梳型导架18就能使收集到的灰尘落下。

图8表示出一个发射板部件19，其中垂直细长的发射电极6直接接到的悬挂在外壳12上的架20上。该架20有多个装备有多个并列安装托架15（或间隔调节装置）的上架20a和下架20b。用螺栓16把多个发射极6连接到多个装配托架15上（如图10所示）。沿着锯齿部分6a装有导棒21的稳定发射极6的中部，如图13所示。

一个发射部件19如图9所示插到一对灰尘收集部件14中间，构成静电除尘器1的最小单元。这样构成的静电除尘器1的尺寸能很大（例如，高度达10米左右），因为没有来自电极的挠曲所产生的危险，甚至把灰尘收集电极2和发射极6做得数米长时也是如此。附带说一下，装配作业比最先提到的实施例容易并且不需要任何垫圈。

此外，灰尘收集和发射部件中的上架12a或20a可以装备有钩子替代装配托架15。钩子悬挂灰尘收集电极2和发射极6的上部以拉紧电极2和6，而电极2和6的下部调准并固定。

根据这样叙述的本发明的结构，灰尘收集电极组和发射极组，组成灰尘收集和发射极部件能容易地安装到壳体上。其结果，能够把壳体制做的较小且结构坚固，或者也可把壳体做得较大，靠把灰尘收集电极或发射极直接装在壳体上，安装工序简单。此外，灰尘颗粒被强烈吸引到与发射极组上游相对的灰尘收集电极组中电极的下游端。甚至有大量的灰尘颗粒沉积以致使颗粒容易从灰尘收集电极脱离并向下游漂浮时，这些颗粒将被吸引拉回上游。其结果，沉积的灰尘颗粒由重力作用向下落下时不会受到灰尘收集电极或发射极的阻碍，这就改善了空气净化性能。

靠提供的第一和第二间隔调节装置，即电极之间的垫圈，灰尘收集电极组和发射极组中电极之间的间隔能较容易地变窄。此外，灰尘收集电极和发射极组之间的间隔也能变窄。这样，通过充分利用多级结构提供一种具有优良性能的静电除尘器是可能的。

Claims (3)

1、一种静电除尘器，包括

多排平行设置的灰尘收集电极，每排包括多个相互并列的矩形灰尘收集电极以使它们的表面垂直设置并彼此相对；

第一间隔调节装置，用于把所述的矩形灰尘收集电极彼此按预定间隔固定在每排内，所说各排灰尘收集电极彼此按预定间隔依次安装使所述的灰尘收集电极的表面平行于气体的流动方向；

多排发射极，每排包括多个矩形发射极，每个发射极的两个边缘有锯齿形部分，所述的发射极彼此并排使其表面垂直设置并彼此相对；

第二间隔调节装置，用于把所述的矩形发射极彼此按预定间隔固定在每排内；

所述的各排发射极彼此按预定间隔依次安装使所述的发射极的表面平于气体流动方向，每排发射极按预定间隔插在相邻的两排灰尘收集电极组之间。

2、如权利要求1所述的静电除尘器，其中所述的灰尘收集电极或者所述的发射极之间的预定间隔靠所述的第一或第二间隔调节装置从气体流动方向的上游逐渐变窄。

3、如权利要求1所述的静电除尘器，其中所述的各排灰尘收集电极和各排发射极之间的预定间隔从气体流动方向的上游逐渐变窄。

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