CN111318370A - 一种旋风静电耦合湿式除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋风静电耦合湿式除尘装置，包括气体入口段、直筒段、锥形收缩段、气体出口段、阴极线顶部绝缘支撑节、绝缘屏蔽套、出口集气筒、冲洗水环管、阴极线和阴极线底端绝缘支撑架；气体入口段的顶面与直筒段顶面齐平，气体入口段侧面与直筒段侧面圆周相切；直筒段底部连通锥形收缩段。本发明的有益效果是：本装置通过气体入口段、直筒段、锥形收缩段、气体出口段和阴极线的结合作用，同时利用气体旋流产生的离心力和静电场所产生的静电力，将二者耦合作用于气体中的颗粒物，可以产生比单一旋风除尘器和静电除尘器更大的脱除力，不仅可以脱除粒径10um以下的颗粒物，对于粒径2.5um以下的颗粒物也有着较高的除尘效率。

Description

一种旋风静电耦合湿式除尘装置

技术领域

本发明涉及一种除尘装置，具体涉及一种旋风静电耦合湿式除尘装置。

背景技术

随着国家生态文明建设不断推进，我国开展了针对颗粒物污染治理的一系列举措，在燃煤污染和移动源污染控制等领域取得了显著成绩。然而，目前我国不少区域和城市仍然面临着解决PM2.5污染的急迫需求，空气质量改善工作仍面临巨大挑战。

旋风除尘器因其结构简单、体积小、总除尘效率高等优点，在烟气除尘领域的应用历史悠久。但其对于粒径10um以下的颗粒物，分级除尘效率很低，因此一般用于对烟气除尘的预处理环节。湿式电除尘器对于粒径2.5um以下颗粒物有着较高的除尘效率，但湿式电除尘器为了保证烟气有足够的停留时间，往往体积庞大，占地多，投资费用高。在实际应用中，经常采用多种除尘设备串联的方式以达到较高的除尘效率，因此进一步增加了除尘装置占地和设备费用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种旋风静电耦合湿式除尘装置。

这种旋风静电耦合湿式除尘装置，包括气体入口段、直筒段、锥形收缩段、气体出口段、阴极线顶部绝缘支撑节、绝缘屏蔽套、出口集气筒、冲洗水环管、阴极线和阴极线底端绝缘支撑架；气体入口段的顶面与直筒段顶面齐平，气体入口段侧面与直筒段侧面圆周相切；直筒段底部连通锥形收缩段；出口集气筒设于直筒段内顶部；气体出口段设在直筒段顶部并与出口集气筒相连；气体出口段顶部设有阴极线顶部绝缘支撑节，直筒段内底端设有阴极线底端绝缘支撑架；阴极线位于直筒段内中心轴位置，其上下两端分别固定在阴极线顶部绝缘支撑节和阴极线底端绝缘支撑架；在阴极线顶部绝缘支支撑节和冲洗水环管之间的阴极线外部套有绝缘屏蔽套；直筒段接地；冲洗水环管布置在直筒段内并固定于绝缘屏蔽套下端。

作为优选：气体入口段通道是直入式切向进入直筒段内，或者是蜗壳式进入直筒段内。

作为优选：直筒段直径D为200mm～1200mm；气体入口段的高度为a，宽度为b，高宽比a/b为1～5，b小于0.45(D-d)。

作为优选：出口集气筒包括出口集气筒直筒段和出口集气筒锥筒段；上部的出口集气筒直筒段高度与气体入口段高度a相同，出口集气筒直筒段直径d为(0.35～0.7)D；下部的出口集气筒锥筒段斜面与水平面的夹角α为30°～60°，出口集气筒锥筒段的直径d’为(1.1～1.3)d；出口集气筒中心轴与直筒段中心轴重合。

作为优选：阴极线底端绝缘支撑架为十字结构，四根支撑臂为空心圆柱。

作为优选：绝缘屏蔽套为双层结构，内层为耐高温的绝缘材料，外层为非导磁的导电材料。

作为优选：阴极线的电压范围为30kV～60kV。

作为优选：冲洗水环管呈圆形结构，其所包围的圆形截面垂直于直筒段轴线，其中心点位于直筒段轴线上；冲洗水环管外侧开有喷射孔，喷射孔开口斜向下。

本发明的有益效果是：

(1)除尘效率高

本装置通过气体入口段、直筒段、锥形收缩段、气体出口段和阴极线的结合作用，同时利用气体旋流产生的离心力和静电场所产生的静电力，将二者耦合作用于气体中的颗粒物，可以产生比单一旋风除尘器和静电除尘器更大的脱除力，不仅可以脱除粒径10um以下的颗粒物，对于粒径2.5um以下的颗粒物也有着较高的除尘效率。因此本装置具有较高分级除尘效率，使气体中不同粒径的颗粒物都能够在有限的流通空间和时间中被更快地去除。同等设备尺寸条件下，本装置可以达到比单一旋风除尘器和静电除尘器更高的除尘效率。

(2)清灰方式便捷，性能稳定

本装置设置了冲洗水环管，采用湿法水力清灰，利用特殊的喷水布置方式，在直筒段内壁上形成一层均匀连续的水膜，对颗粒物有较好的冲刷作用，可以有效清除粘附在直筒段内壁上的颗粒物，可以有效防止细颗粒灰分被烟气携带而产生二次扬尘。对于粘性较大的颗粒物也有较高的脱除效果，对于颗粒物脱除的适应性更强，性能稳定。

(3)装置结构紧凑，投资费用低

本装置耦合了旋风除尘和静电除尘的颗粒物脱除功能，对于一定的除尘效率，可以通过更小的设备尺寸空间来实现，而不必采用传统的多种除尘器串联的方式来进行除尘。本装置采用湿法水力清灰，可以省去传统除尘器中复杂的振打清灰装置，因此清灰系统结构简单，使得整个除尘装置的设备投资费用可以显著降低。

附图说明

图1为旋风静电耦合湿式除尘装置结构示意图；

图2为直入式入口通道平面示意图；

图3为蜗壳式入口通道平面示意图；

图4为出口集气筒结构示意图；

图5为阴极线底端绝缘支撑架平面示意图；

图6为冲洗水环管喷射孔立面布置示意图；

图7为冲洗水环管喷射孔平面布置示意图；

图8为图7中A处放大图。

附图标记说明：气体入口段1、直筒段2、锥形收缩段3、气体出口段4、阴极线顶部绝缘支撑节5、绝缘屏蔽套6、出口集气筒7、出口集气筒直筒段8、出口集气筒锥筒段9、冲洗水环管10、喷射孔11、直筒段内壁12、阴极线13、阴极线底端绝缘支撑架14。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。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。

所述旋风静电耦合湿式除尘装置，包括气体入口段1、直筒段2、锥形收缩段3、气体出口段4，其内部结构有阴极线顶部绝缘支撑节5、绝缘屏蔽套6、出口集气筒7、冲洗水环管10、阴极线13、阴极线底端绝缘支撑架14，如图1所示。

本装置中气体入口段1的顶面与直筒段2顶面齐平，气体入口段1侧面与直筒段2侧面圆周相切，入口段通道可以是直入式切向进入直筒段2内，如图2所示；也可以是蜗壳式进入直筒段2内，如图3所示。气体在入口段的流速控制在10m/s～20m/s之间。直筒段2高度为h，直径为D。气体入口段1的高度为a，宽度为b，高宽比a/b一般为1～5，b需小于0.45(D-d)。其中直筒段2直径D一般在200mm～1200mm之间。

出口集气筒7位于直筒段2顶部内，是一段上部为直筒、下部为锥筒的空心圆筒，如图4所示。其上部的出口集气筒直筒段8高度与入口段高度a相同，直径为d，d的范围一般为(0.35～0.7)D。下部的出口集气筒锥筒段9斜面与水平面的夹角α范围为30°～60°，出口集气筒锥筒段9直径d’范围为(1.1～1.3)d。出口集气筒7中心轴与直筒段2中心轴重合。气体从直筒段2经过出口集气筒7进入气体出口段4。气体出口段4在直筒段2顶部，与出口集气筒7相连。

在气体出口段4顶部有阴极线顶部绝缘支撑节5，在直筒段2内底端有阴极线底端绝缘支撑架14。如图5所示，阴极线底端绝缘支撑架14为“十”字结构，4根支撑臂为空心圆柱，在保证支撑强度的基础上，其圆柱直径尽量小，以减少对直筒段内气体的扰流作用。支撑架采用陶瓷等高强度绝缘材料，即能保证阴极线与直筒段之间的绝缘，又可以承受安装阴极线的张紧力。

阴极线13在直筒段2内中心轴位置，上下两端分别固定在阴极线顶部绝缘支撑节5和阴极线底端绝缘支撑架14。在阴极线顶部绝缘支支撑节5和冲洗水环管10之间的阴极线13外部套有绝缘屏蔽套6。该绝缘屏蔽套6为双层结构，内层采用耐高温的绝缘材料，外层为非导磁的导电材料。该绝缘屏蔽套既可以绝缘，也可以有效屏蔽从气体出口段至冲洗水环管这一段范围内阴极线的高压电场，防止气体内的颗粒物因电场力的作用移动至出口集气筒和气体出口段内壁。

直筒段2需接地。阴极线13的电压范围为30kV～60kV。

冲洗水环管10布置在直筒段2内并固定于绝缘屏蔽套6下端，环管呈圆形，其所包围的圆形截面垂直于直筒段轴线，中心点在直筒段轴线上。如图6所示，冲洗水环管10外侧开有喷射孔11，喷射孔11开口斜向下。如图7所示，喷射孔11的数量取决于冲洗水的喷射角度和其与直筒段内壁12的距离，保证在直筒段内壁上相邻两个喷射孔所形成的喷水区域有150％～200％的叠加。如图8所示，A处为示意相邻喷射孔在直筒段内壁上覆盖区域。

气体由气体入口段1进入直筒段2后，先沿着直筒段内壁呈螺旋状向下流动，进入锥形收缩段3后，由于半径变小，流速增加，在内部压力差的作用下，又呈螺旋状向上流动。由于气体的螺旋运动所产生的离心力作用，使其中的颗粒在离心力作用下被甩向直筒段内壁和锥形收缩段内壁。

直筒段2可采用碳钢材质。对于处理气体中含有腐蚀性成分的情况，可采用耐腐蚀合金材料。

通过共用进气联箱和出气联箱，可以将多个本旋风静电耦合湿式除尘装置并联组合使用，以提高处理大流量气体的能力。

本装置将旋风除尘器的结构小巧与湿式电除尘器的高除尘效率优势结合起来，进一步提高了除尘效率，减小了设备体积和占地，节约了投资费用。

Claims (8)

1.一种旋风静电耦合湿式除尘装置，其特征在于：包括气体入口段(1)、直筒段(2)、锥形收缩段(3)、气体出口段(4)、阴极线顶部绝缘支撑节(5)、绝缘屏蔽套(6)、出口集气筒(7)、冲洗水环管(10)、阴极线(13)和阴极线底端绝缘支撑架(14)；气体入口段(1)的顶面与直筒段(2)顶面齐平，气体入口段(1)侧面与直筒段(2)侧面圆周相切；直筒段(2)底部连通锥形收缩段(3)；出口集气筒(7)设于直筒段(2)内顶部；气体出口段(4)设在直筒段(2)顶部并与出口集气筒(7)相连；气体出口段(4)顶部设有阴极线顶部绝缘支撑节(5)，直筒段(2)内底端设有阴极线底端绝缘支撑架(14)；阴极线(13)位于直筒段(2)内中心轴位置，其上下两端分别固定在阴极线顶部绝缘支撑节(5)和阴极线底端绝缘支撑架(14)；在阴极线顶部绝缘支支撑节(5)和冲洗水环管(10)之间的阴极线(13)外部套有绝缘屏蔽套(6)；直筒段(2)接地；冲洗水环管(10)布置在直筒段(2)内并固定于绝缘屏蔽套(6)下端。

2.根据权利要求1所述的旋风静电耦合湿式除尘装置，其特征在于：气体入口段通道是直入式切向进入直筒段(2)内，或者是蜗壳式进入直筒段(2)内。

3.根据权利要求1所述的旋风静电耦合湿式除尘装置，其特征在于：直筒段(2)直径D为200mm～1200mm；气体入口段(1)的高度为a，宽度为b，高宽比a/b为1～5，b小于0.45(D-d)。

4.根据权利要求1所述的旋风静电耦合湿式除尘装置，其特征在于：出口集气筒(7)包括出口集气筒直筒段(8)和出口集气筒锥筒段(9)；上部的出口集气筒直筒段(8)高度与气体入口段高度a相同，出口集气筒直筒段(8)直径d为(0.35～0.7)D；下部的出口集气筒锥筒段(9)斜面与水平面的夹角α为30°～60°，出口集气筒锥筒段(9)的直径d’为(1.1～1.3)d；出口集气筒(7)中心轴与直筒段(2)中心轴重合。

5.根据权利要求1所述的旋风静电耦合湿式除尘装置，其特征在于：阴极线底端绝缘支撑架(14)为十字结构，四根支撑臂为空心圆柱。

6.根据权利要求1所述的旋风静电耦合湿式除尘装置，其特征在于：绝缘屏蔽套(6)为双层结构，内层为耐高温的绝缘材料，外层为非导磁的导电材料。

7.根据权利要求1所述的旋风静电耦合湿式除尘装置，其特征在于：阴极线(13)的电压范围为30kV～60kV。

8.根据权利要求1所述的旋风静电耦合湿式除尘装置，其特征在于：冲洗水环管(10)呈圆形结构，其所包围的圆形截面垂直于直筒段轴线，其中心点位于直筒段轴线上；冲洗水环管(10)外侧开有喷射孔(11)，喷射孔(11)开口斜向下。

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