CN112933899A - 一种多针同步高压电晕放电装置 - Google Patents

一种多针同步高压电晕放电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多针同步高压电晕放电装置，其包括导电杆和电晕放电极，沿着所述导电杆的长度方向设置有若干个所述电晕放电极，所述电晕放电极包括电晕放电分配器和电晕放电针，各所述电晕放电极的电晕放电分配器可相对所述导电杆旋转调整角度后固定，沿着所述电晕放电分配器的周向设置有若干个所述电晕放电针，各所述电晕放电针分别与所述导电杆相导电连接。本发明沿着导电杆的长度方向设置有若干个电晕放电极，各电晕放电极的电晕放电分配器可相对导电杆旋转调整角度后固定，使沿着电晕放电分配器周向设置的电晕放电针能够各方位、多层次进行空间覆盖，实现大面积高电压多点同步电晕放电产生低温等离子体，以达到高效脱除的烟气净化效果。

Description

一种多针同步高压电晕放电装置
技术领域
本发明涉及功率脉冲技术与低温等离子体技术应用领域，具体涉及一种多针同步高压电晕放电装置。
背景技术
低温等离子体由于具有较高电子温度和较低气体温度的特点，因此在脱硫脱硝、有毒有害物质脱除以及环境治理等领域越来越受到广泛的关注。其中，由于脉冲电晕放电低温等离子体在烟气脱硫脱硝方面与其它传统的烟气脱硫脱硝技术相比有其独特的优点：脉冲电晕放电中的短脉冲使得更多的能量传递给电子，而气体分子并没有被加热，因而具有脱除效率更高而且更节省能量的特点。目前该技术已被公认为是最有竞争力、最有前途的烟气净化技术。
电晕放电极装置是低温等离子体工业应用中最重要的部件之一，其直接决定着低温等离子体工业烟气多污染综合脱除系统的输出特性，低温等离子体脱硫脱硝，相对于当前的脱硫脱硝技术，有着高效率、低成本、多种污染物同时脱除等众多优势。电晕放电极装置的工作原理一般为：电晕放电极与接地极一起形成针板式不均匀电场，将纳秒级短脉冲电压施加到电晕放电极装置，形成短脉冲电晕放电时，脉冲电晕放电产生的等离子体中的高能电子与N2，HO，O2等气体分子碰撞能够产生具有很强化学活性的自由基和活性物种，如OH，O，H，N，HO2，O3，Nt，N2，O2等，它们在脱除SO2、NOx过程中起着极其重要的作用，其中OH自由基，它的氧化性很强，在脱除过程中起着最重要的作用。
但在工业烟气处理上应用时，如何确保实现大面积高电压多点同步电晕放电，产生稳定的低温等离子体，使烟气中SO2、NOX、VOCS等有毒有害物质脱除，实现高效脱除的净化效果，是其中的难点之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多针同步高压电晕放电装置，其可以实现大面积高电压多点同步电晕放电产生低温等离子体，以达到高效脱除SO2、NOX、VOCS等有毒有害物质的烟气净化效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多针同步高压电晕放电装置，包括导电杆和电晕放电极，沿着所述导电杆的长度方向设置有若干个所述电晕放电极，所述电晕放电极包括电晕放电分配器和电晕放电针，各所述电晕放电极的电晕放电分配器可相对所述导电杆旋转调整角度后固定，沿着所述电晕放电分配器的周向设置有若干个所述电晕放电针，各所述电晕放电针分别与所述导电杆相导电连接。
进一步地，所述电晕放电分配器之间串联嵌套安装于所述导电杆上。
进一步地，所述电晕放电分配器上开设有供所述导电杆穿设于其中的通孔，所述电晕放电分配器的上下两端分别形成有第一定位结构和第二定位结构，所述电晕放电分配器的第一定位结构与相邻另一所述电晕放电分配器的第二定位结构相嵌套连接。
进一步地，所述第一定位结构呈环形的台阶状，所述第二定位结构呈环形的凸缘状。
进一步地，所述电晕放电分配器上开设有若干个开口朝向其上端或下端的第一安装孔，所述电晕放电分配器的侧边开设有若干个第二安装孔，各所述第二安装孔分别与其中一个所述第一安装孔相连通，所述电晕放电针容置于所述第二安装孔中，所述电晕放电极还包括分压器，所述分压器容置于所述第一安装孔中，并分别与所述导电杆和电晕放电针相导电连接。
进一步地，所述电晕放电极还包括传电法兰，所述传电法兰通过螺丝螺接于所述导电杆中，以限制相对所述导电杆旋转调整角度后的所述电晕放电分配器的位置，所述传电法兰与所述分压器相导电连接。
进一步地，所述电晕放电分配器的外形包括但不限于圆柱形状、正多棱柱形状，所述电晕放电分配器沿其周向等角度地设置有若干个所述第一安装孔和第二安装孔，且相邻所述第二安装孔之间的夹角介于5°-60°之间。
进一步地，还包括上封头，所述上封头采用绝缘材料制成，其包括圆柱体和包覆管，所述圆柱体与位于所述导电杆最上端的所述电晕放电分配器的第一定位结构相嵌套连接，所述圆柱体的顶部往上延伸形成所述包覆管，所述包覆管套设于所述导电杆中。
进一步地，还包括接地极，所述接地极包括若干个接地管，各所述接地管中分别设置有所述电晕放电极。
进一步地，所述接地管的形状包括但不限于圆柱形管状、正多棱柱形管状，各所述接地管纵向排列成蜂窝式结构或矩阵式结构。
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
1、本发明沿着导电杆的长度方向设置有若干个电晕放电极，各电晕放电极的电晕放电分配器可相对导电杆旋转调整角度后固定，使沿着电晕放电分配器周向设置的电晕放电针能够各方位、多层次进行空间覆盖，实现大面积高电压多点同步电晕放电产生低温等离子体，以达到高效脱除SO2、NOX、VOCS等有毒有害物质的烟气净化效果。
2、本发明放中各电晕放电分配器之间采用串联嵌套的方式安装于导电杆上，其不仅可以自由调整电晕放电分配器串联嵌套的个数，以便于根据实际的烟气处理工况，灵活的选择电源容量，而且通过紧密的嵌套连接，可以保证各个电晕放电分配器串联安装的精度，同时，串联嵌套结构使电晕放电分配器内部形成良好的密闭空间，保证电晕放电分配器具有良好的防尘、防水、绝缘性能，并起到隔绝烟气、保护内部元器件的作用，提高了产品的使用寿命。
3、本发明中电晕放电分配器沿其周向成等角度地设置有若干个第二安装孔，电晕放电针容置于第二安装孔后，一个电晕放电分配器的电晕放电针即可360°覆盖整个平面，多个电晕放电分配器串联嵌套并旋转错位后，电晕放电针可以多层次覆盖整个空间，进一步实现多角度大面积同步放电效果。
4、本发明采用螺纹的连接方式将电晕放电分配器内部的传电法兰紧固于导电杆上，这种方式不仅增大了导电接触面，使导电可靠，而且能够保证结构强度。
5、本发明中各接地管纵向排列成蜂窝式结构或矩阵式结构的接地极，其相较于横卧针板式的结构，不仅更贴近于实际应用、放电特性更均匀，而且纵向的结构提高了空间利用率，且中间无阻挡，降低整体系统的阻力，降低了设备的运行成本。
附图说明
图1为本发明中电晕放电极的安装示意图；
图2为图1的分解示意图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明中电晕放电极的立体示意图；
图5为本发明中电晕放电极的剖视图；
图6为本发明中电晕放电分配器的结构示意图之一；
图7为图6的剖视图；
图8为本发明中电晕放电分配器的结构示意图之二；
图9为本发明中电晕放电分配器的结构示意图之三；
图10为本发明中接地极的结构示意图之一；
图11为本发明中接地极的结构示意图之二；
图12为本发明中接地极的结构示意图之三；
图13为本发明中接地极的结构示意图之四。
附图标记说明：
导电杆100；
电晕放电极200、电晕放电分配器210、通孔211、第一定位结构212、第二定位结构213、第一安装孔214、第二安装孔215、电晕放电针220、分压器230、传电法兰240；
上封头300、圆柱体310、包覆管320；
接地极400。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示本发明的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例
配合图1至图4所示，本发明公开了一种多针同步高压电晕放电装置，包括导电杆100、电晕放电极200、上封头300及接地极。
沿着导电杆100的长度方向设置有若干个电晕放电极200，电晕放电极200包括电晕放电分配器210和电晕放电针220，各电晕放电极200的电晕放电分配器210可相对导电杆100旋转调整角度后固定，沿着电晕放电分配器210的周向设置有若干个电晕放电针220，各电晕放电针220分别与导电杆100相导电连接。通过导电杆100接入电源，高压从导电杆100传至电晕放电极200，经过电晕放电分配器210转换后，通过电晕放电针220向接地极的各个面同步放电。
导电杆100为金属管(优选为镀锌圆钢管)，导电杆100的上下两端均加工有螺纹，上端的螺纹两侧削边，用于连接电源进线以及吊装固定，削边起定位作用，下端的螺纹用于连接螺母，最下端的电晕放电分配器210底部与螺母贴合进行定位，通过螺母的定位方式，有利于微调各电晕放电分配器轴向的安装误差，便于整体嵌套装配。导电杆100沿其长度方向加工有若干个螺纹孔，根据电晕放电分配器210的嵌套数量，螺纹孔用于配合螺丝以将电晕放电分配器210固定。
配合图1、图4至图7所示，电晕放电分配器210之间串联嵌套安装于导电杆100上，不仅可以自由调整电晕放电分配器210串联嵌套的个数，以便于根据实际的烟气处理工况，灵活的选择电源容量，而且通过紧密的嵌套连接，可以保证各个电晕放电分配器210串联安装的精度，同时，串联嵌套结构使电晕放电分配器210内部形成良好的密闭空间，保证电晕放电分配器210具有良好的防尘、防水、绝缘性能，并起到隔绝烟气、保护内部元器件的作用，提高了产品的使用寿命。
电晕放电分配器210上开设有供导电杆100穿设于其中的通孔211，电晕放电分配器210的上下两端分别形成有第一定位结构212和第二定位结构213，电晕放电分配器210的第一定位结构212与相邻另一电晕放电分配器210的第二定位结构213相嵌套连接。在本实施例中，第一定位结构212呈环形的台阶状，第二定位结构213呈环形的凸缘状，当然，第一定位结构212和第二定位结构213反过来设置于对应侧也可以。
电晕放电分配器210上开设有若干个开口朝向其上端或下端的第一安装孔214，电晕放电分配器210的侧边开设有若干个第二安装孔215，各第二安装孔215分别与其中一个第一安装孔214相连通，电晕放电针220通过针套容置于第二安装孔215中，电晕放电极200还包括分压器230，分压器230容置于第一安装孔214中，并分别与导电杆100和电晕放电针220相导电连接。在本实施例中，为使安装简便，且保证在第二安装孔215内的针套螺纹孔竖直朝上，第二安装孔215采用削边孔，采用削边孔的结构进行定位，可以保证电晕放电针220的安装精度，削边孔的形状包括但不限于削边圆柱孔、方形孔等任意有定位边的形状。
配合图6至图9所示，在本实施例中，电晕放电分配器210的外形包括但不限于圆柱形状、正多棱柱形状，电晕放电分配器210通过模压成型的方式加工，确保各个电晕放电分配器的一致性和精度，电晕放电分配器210可以采用以下外形结构：其一，参考图6所示，采用圆柱体结构；参考图8所示，采用六面柱体结构，其便于与六面蜂窝管结构的接地极相配合；其三，参考图9所示，采用正方形结构，每个面可以布置多个电晕放电针220。电晕放电分配器210沿其周向等角度地设置有若干个第一安装孔214和第二安装孔215，且相邻第二安装孔215之间的夹角介于5°-60°之间。
电晕放电针220容置于第二安装孔215后，一个电晕放电分配器的电晕放电针220即可360°覆盖整个平面，多个电晕放电分配器210串联嵌套并旋转错位后，电晕放电针220可以多层次覆盖整个空间，实现多角度大面积多针同步电晕放电效果。例如：相邻两个电晕放电针220之间的夹角为60°，按四层嵌套为一个单元，每层嵌套错开15°，即一个单元有24个电晕放电针220进行360°覆盖，使电晕放电针220的空间覆盖更全面。当然，两个电晕放电针220之间的夹角可以进行相应设计，如30°、45°，每层嵌套错开的角度也可以根据实际需要进行选择，如5°、10°、15°等等。
配合图2、图4至图7所示，电晕放电极200还包括传电法兰240，传电法兰240通过螺丝螺接于导电杆100中，以限制相对导电杆100旋转调整角度后的电晕放电分配器210的位置，传电法兰240与分压器230相导电连接，电晕放电分配器210的角度调整是通过传电法兰240来实现的，即导电杆100上的连接孔可以根据需求设置孔的朝向，使各层电晕放电极200传电法兰240上的通孔朝向形成等分的角度，从而使电晕放电分配器210呈现角度的错位。松开螺丝后即可旋转电晕放电分配器210至所需角度，传电法兰240通过螺纹的连接方式紧固于导电杆100上，不仅可以增大导电接触面，使导电可靠，而且能够保证结构强度。
上封头300采用绝缘材料制成，其包括圆柱体310和包覆管320，圆柱体310与位于导电杆100最上端的电晕放电分配器210的第一定位结构212相嵌套连接，圆柱体310的顶部往上延伸形成包覆管320，包覆管320套设于导电杆100中。在本实施例中，圆柱体310的内部掏空预留嵌套空间，外部边角处做成圆角，以减小气流阻力。
配合图1、图10至图13所示，接地极400包括若干个接地管，各接地管中分别设置有电晕放电极200。接地管的形状包括但不限于圆柱形管状、正多棱柱形管状，各接地管纵向排列成蜂窝式结构或矩阵式结构，各电晕放电极200的导电杆顶端互相连接后，再连接短脉冲高压电源。接地极在实际的工业烟气处理应用中为纵向的蜂窝式或矩阵式安装，相较于横卧针板式结构，至少具有以下优点：其一，与SCR脱硝催化剂安装形式相同，有利于直接替代当前的脱硝装置，更贴近于实际应用；其二，纵向的蜂窝式或矩阵式结构，是当前较为成熟的加工工艺，其精度以及整体垂直度，有可靠的保证，电晕放电特性更均匀，而横卧针板式结构难以通过调整来保证精度；其三，纵向的结构提高了空间利用率，且中间无阻挡，降低整体系统的阻力，降低了设备的运行成本。
在本实施例中，接地极可以采用以下四种结构形式：其一，参考图10所示，采用六面蜂窝管式结构，可以实现两面共用，提高了空间利用率，并降低系统阻力，且蜂窝结构钣金加工工艺成熟，利于在加工方面控制精度；其二，参考图11所示，采用圆管式蜂窝结构；其三，参考图12所示，采用圆管式矩阵排列结构，相对六面蜂窝管式结构与圆管式蜂窝结构，圆管式矩阵排列结构加工更加简便，更容易在加工方面达到精度要求；其四，参考图13所示，采用正方形管式矩阵结构，相对圆管式矩阵排列结构，可以实现两面共用，虽降低了材料成本，但电晕放电针角度无法任意调整，覆盖效果较差，有可能降低脱除污染物的效率。综上，上述四种结构形式，接地极优选采用圆管式矩阵排列结构。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：包括导电杆和电晕放电极，沿着所述导电杆的长度方向设置有若干个所述电晕放电极，所述电晕放电极包括电晕放电分配器和电晕放电针，各所述电晕放电极的电晕放电分配器可相对所述导电杆旋转调整角度后固定，沿着所述电晕放电分配器的周向设置有若干个所述电晕放电针，各所述电晕放电针分别与所述导电杆相导电连接。
2.如权利要求1所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：所述电晕放电分配器之间串联嵌套安装于所述导电杆上。
3.如权利要求1所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：所述电晕放电分配器上开设有供所述导电杆穿设于其中的通孔，所述电晕放电分配器的上下两端分别形成有第一定位结构和第二定位结构，所述电晕放电分配器的第一定位结构与相邻另一所述电晕放电分配器的第二定位结构相嵌套连接。
4.如权利要求3所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：所述第一定位结构呈环形的台阶状，所述第二定位结构呈环形的凸缘状。
5.如权利要求1所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：所述电晕放电分配器上开设有若干个开口朝向其上端或下端的第一安装孔，所述电晕放电分配器的侧边开设有若干个第二安装孔，各所述第二安装孔分别与其中一个所述第一安装孔相连通，所述电晕放电针容置于所述第二安装孔中，所述电晕放电极还包括分压器，所述分压器容置于所述第一安装孔中，并分别与所述导电杆和电晕放电针相导电连接。
6.如权利要求5所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：所述电晕放电极还包括传电法兰，所述传电法兰通过螺丝螺接于所述导电杆中，以限制相对所述导电杆旋转调整角度后的所述电晕放电分配器的位置，所述传电法兰与所述分压器相导电连接。
7.如权利要求5所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：所述电晕放电分配器的外形包括但不限于圆柱形状、正多棱柱形状，所述电晕放电分配器沿其周向等角度地设置有若干个所述第一安装孔和第二安装孔，且相邻所述第二安装孔之间的夹角介于5°-60°之间。
8.如权利要求3所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：还包括上封头，所述上封头采用绝缘材料制成，其包括圆柱体和包覆管，所述圆柱体与位于所述导电杆最上端的所述电晕放电分配器的第一定位结构相嵌套连接，所述圆柱体的顶部往上延伸形成所述包覆管，所述包覆管套设于所述导电杆中。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：还包括接地极，所述接地极包括若干个接地管，各所述接地管中分别设置有所述电晕放电极。
10.如权利要求9所述的一种多针同步高压电晕放电装置，其特征在于：所述接地管的形状包括但不限于圆柱形管状、正多棱柱形管状，各所述接地管纵向排列成蜂窝式结构或矩阵式结构。
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