CN117029163A - 一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统及控制方法，包括筒体、筒体内的阵列式旋风分离净化系统、风道及风道内的引风机、静电喷雾净化系统，颗粒物浓度检测系统和集污室。阵列式旋风分离净化系统、静电喷雾净化系统适于降低可吸入颗粒物浓度，风道、引风机适于传输气流。旋风分离净化系统包括四个带有电晕线的旋风分离器阵列，静电喷雾净化系统包括电路系统、水泵与输液管道，以及内部的金属喷嘴阵列。电路系统用于使金属喷嘴荷电，并驱动水泵与引风机。水泵与输液管道用于为金属喷嘴供液，从而产生静电喷雾。本发明可满足室内级别的空气净化标准，减少含尘气流通过滤网产生较大压降现象，降低设备的维护成本，实现高效除尘。
Description
技术领域
本发明涉及荷电喷雾空气净化领域，尤其涉及一种阵列式旋风分离器串联荷电喷雾的空气净化系统及颗粒物控制方法。
背景技术
可吸入颗粒物的当量直径小于10微米，其表面积大、粒径小，易于吸附有害物质，且易于通过呼吸进入人身体内部，并沉积在肺部。由于此类颗粒物大多无法在人体内排解，故会诱发呼吸系统疾病，对人体危害极大。因此，分离沉降空气中的可吸入颗粒物，尤其是室内环境的可吸入颗粒物极其重要。
传统室内空气净化系统采用多层滤网结构拦截空气中的可吸入颗粒物，此类空气净化器运行时，风机运转产生吸力将周围空气吸入腔体，含尘气流穿过滤网被分级拦截；该过程气流需要克服滤网的阻力做功，消耗大量能量，且应用领域较为局限，难以适应粉尘含量较大的环境。
而对于粉尘含量较大的环境，一般采用旋风除尘器与布袋除尘器结合的方案，效率高但需要定期维护更换滤袋，且难以适应湿度较大的环境。两种方案均存在随使用时间增长，颗粒物不断堵塞滤网，空气净化效果降低的问题，为保证空气质量需定期更换过滤设备，维护成本巨大。
专利CN114135967B提供了一种具有多重过滤系统的空气净化器及过滤工艺。该装置在传统空气净化器的基础上加装了静电除尘系统，通过多层滤网对气流进行初分离，再由静电除尘系统对细小颗粒物进行进一步分离，提高了小颗粒灰尘的去除效率，实现多重过滤。该系统能提升细小颗粒物的去除效果，但是无法克服多层滤网长时间使用造成的堵塞问题，且静电除尘对较高流速气流的分离效果有限。
旋风分离器是一种用于气固分离的设备，其工作原理是靠气流切向引入产生旋转运动使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向壁面，并在惯性力与重力的联合作用下沉降实现气固分离。旋风分离器常用于分离粒径10微米以上颗粒物，起初级分离作用，一般还会在气流出口设置布袋除尘器进行二次分离，但滤袋在高湿度环境下容易黏结粉尘和堵塞滤料，存在维护成本高、寿命短等问题，因而不适于家用场景。
专利CN214680816U提供了一种双桶串联式旋风分离器。该装置包括前级分离桶和后级分离桶，后级分离桶的内设有喷雾部件。通过前级分离桶对较大颗粒物进行分离，由后级分离桶中的喷雾部件对细小颗粒物进行吸附，再由旋风分离器进行气液分离，提高了旋风分离器的分离效能。但是该系统只有单一进风口，因此难以全方位对室内空气进行分离。传统雾化方式产生的雾滴存在直径较大、分布不均的问题，虽然旋流场强化了混合，但对于极细小的粉尘颗粒物去除效果有限。
因此设计了一种基于静电喷雾与旋风分离器的立式空气分级净化系统，静电喷雾用于对气流进行预处理及初分离，旋风分离器强化气液混合，并进行气液、气固分离，再通过静电场对气流中残留的极细小颗粒物进行吸附，全方位对室内空气进行高效分离净化，保证颗粒物分离效果的，并降低能耗和后期维护成本。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提出了一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统及控制方法，目的在于提供一种由静电喷雾净化系统对气流进行预处理及初效分离，旋风分离系统进行二次分离的颗粒物高效分离的空气净化系统，以提升空气净化系统的效能，并减少因空气阻力带来的能耗。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，该系统包括：
静电喷雾除尘室，所述静电喷雾除尘室通过渐缩形风道与筒体进风口连通；所述静电喷雾除尘室内设有金属喷嘴，金属喷嘴连接电源及供水单元；静电喷雾除尘室顶部设有出风通道，用于初分离气流的传输；
阵列分布的多个旋风分离器，旋风分离器的进风口与静电喷雾除尘室出风通道连通，旋风分离器的出风口之间通过风道与外部环境连通；
分别与旋风分离器排污口和静电喷雾除尘室排污口连接的集污室；
控制单元，所述控制单元对系统的工作启停与负载进行控制。
进一步，在与静电喷雾除尘室出风口对应的风道处设置引风机。
进一步，静电喷雾除尘室设于阵列分布的多个旋风分离器的中心位置处。
进一步，在静电喷雾除尘室内设有湿度及粉尘浓度传感器，用于监测初分离气流含水含尘浓度；湿度及粉尘浓度传感器信号连接控制单元，控制单元根据湿度及粉尘浓度传感器的数据对静电喷雾除尘室和旋风分离器的工作进行控制。
进一步，静电喷雾除尘室内设有液位传感器，液位传感器信号连接控制单元。
进一步，在静电喷雾除尘室内设置若干个金属喷嘴，所述金属喷嘴在静电喷雾除尘室内阵列布置。
进一步，供水单元包括储水室，所述储水室通过管路连接金属喷嘴。
进一步，在旋风分离器内部设置有电晕线，所述电晕线用于强化旋风分离器内颗粒物的捕集。
进一步，在静电喷雾除尘室和旋风分离器构成的系统外部设有筒体。
一种筒式静电喷雾空气净化抑尘系统的控制方法，包括：
S1、当湿度及粉尘浓度传感器仅检测到湿度高于阈值，控制单元控制水泵降低流量，减少耗水量；
S2、当湿度及粉尘浓度传感器仅监测到初分离气流粉尘浓度高于阈值，控制单元首先发出控制信号，增大金属喷嘴的电压和水泵的流量，提高静电喷雾除尘的分离效果；
S3、当湿度及粉尘浓度传感器监测到湿度与粉尘浓度均高于阈值，且已完成增大金属喷嘴电压和水泵流量指令时，控制单元发出控制信号，适当降低引风机转速，减少进风量与气流流速，避免气流在旋风分离器内产生涡流导致分离效率降低的现象，并延长气流在静电喷雾除尘室和旋风分离器内的驻留时间，从而提升整个系统的分离效果。
有益效果：
1、本方案为一种静电喷雾复合静电旋风分离的立式分级空气净化系统，通过静电喷雾与静电旋风分离器组合，实现了颗粒物的高效脱除。静电喷雾对气流进行预处理与初分离，静电旋风分离器利用高速旋流和高压静电场进行二次分离，无需滤网即可实现颗粒物的分级捕集，降低了含尘气流克服滤网阻力做功，从而降低了风机运行所需能耗。
2、本方案采取颗粒物分级脱除方案，静电喷雾进行预处理及初分离，静电喷雾可产生具有静电吸附作用的细小液滴，荷电液滴可吸附小粒径颗粒物，从而使小粒径颗粒物成为较大粒径的含尘液滴，从而能够被旋风分离器分离；荷电喷雾还可增加大颗粒物质量，从而使其能直接在重力作用下沉降。静电旋风分离器利用高速气流旋转产生离心力去除较大粒径颗粒物和含尘液滴，其中的电晕线可产生高压静电场，对难以在旋流中分离的中极细小颗粒物进行再分离。
3、能耗低、噪音小、分离效果好、除尘产物属于生活污水，无需定期维护，降低了使用成本，具有较好的推广意义。
附图说明
图1是实施例外部结构示意图；
图中：1、筒体，2、进风口，3、水箱注水口，4、出风口，19、集污室。
图2为实施例分级空气净化系统结构示意图
图中：5、静电喷雾除尘室，6、静电旋风分离器，7、静电喷雾除尘室进风通道，8、初分离气流输送风道，9、静电旋风分离器出风通道。
图3为实施例结构俯视图；
图4为实施例分级空气净化系统内部结构示意图；
图中：10、金属喷嘴，11、电源，12、控制单元，13、湿度及粉尘浓度传感器，14、引风机，15、水泵，16、电晕线，17、水箱，18、出风通道，19、集污室。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
参考图1至图2，一种基于静电喷雾和静电旋风分离器的立式分级空气净化系统，包括筒体(1)，与筒体相连并位于筒内中心的静电喷雾除尘室(5)，阵列式分布的4个旋风分离器(6)、和布置于筒体(1)底部的集污室(19)、静电喷雾除尘室(5)与进风口(2)通过风道(7)连接，静电喷雾除尘室(5)与阵列分布的静电旋风分离器(6)通过风道(8)连接，静电旋风分离器通过风道(18)连接外部环境，排出洁净气流。初分离气流输送风道(8)与出风通道(18)之间布置有水泵(15)和水泵(17)。
所述静电喷雾除尘室(5)、静电旋风分离器(6)适于降低空气中颗粒物浓度。
在本实施例中，所述静电喷雾除尘室(5)上部设有阵列式布置的四个金属喷嘴(10)。所述金属喷嘴(10)通过控制单元(12)连接电源(11)，从而带上0-20kV的直流负高压，可用于将水雾化为具有静电吸附作用的均匀雾滴。所述静电旋风分离器(6)布置于筒内四个边角，进风口以并联方式通过风道(8)串联静电喷雾除尘室(5)，出风口以并联方式通过风道(18)连接外部环境，内部设有电晕线(16)用于吸附难以被旋流分离的细小颗粒物。静电喷雾除尘室(5)和阵列式分布的静电旋风分离器(6)的排污口与集污室(19)连接，所述集污室(19)用于收集颗粒物和含尘液体等分离产物。
所述控制单元(12)连接电源(11)，并通过操作指令和湿度及粉尘浓度传感器(13)所得数据控制金属喷嘴(10)、引风机(14)、水泵(15)的启停与工作负载，以针对不同工作条件调整空气净化策略，保证净化效果并保持较低能耗。
工作原理：
基于静电喷雾和静电旋风分离器的立式分级空气净化系统工作时，控制单元(12)开启引风机(14)和水泵(15)，并使金属喷嘴(10)带上负高压直流电，使静电喷雾除尘室(5)、阵列分布的静电旋风分离器(6)处于工作状态。同时湿度及粉尘浓度传感器(13)开始工作，当监测到初分离气流仅粉尘浓度高于设定上限，控制单元(12)发出控制信号增大金属喷嘴电压和水泵供液流量；当监测到初分离气流湿度和粉尘浓度均高于设定上限时，控制单元(12)发出控制信号适当降低引风机(14)转速；当监测到初分离气流粉尘浓度低于设定下限时，控制器发出控制信号减小电离电压与水泵供液流量，或使静电喷雾除尘室(5)进入待机状态，仅利用阵列分布的静电旋风分离器(6)进行空气净化。该系统可以有效降低设备能耗，减少水的消耗量。设备运行过程中引风机(14)将持续运行，以保证湿度及粉尘浓度传感器(13)监测数据的正常反馈。
实施例二
本实施例还在于提供一种静电喷雾复合静电旋风分离的空气分级净化控制方法，包括：
S1、当湿度及粉尘浓度传感器(13)仅检测到湿度高于阈值，控制单元(12)控制水泵(15)降低流量，减少耗水量；
S2、当湿度及粉尘浓度传感器(13)仅监测到初分离气流粉尘浓度高于阈值，控制单元(12)首先发出控制信号，增大金属喷嘴(10)的电压和水泵(15)的流量，提高静电喷雾除尘的分离效果；
S3、当湿度及粉尘浓度传感器(13)监测到湿度与粉尘浓度均高于阈值，且已完成增大金属喷嘴(10)电压和水泵(15)流量指令时，控制单元(12)发出控制信号，适当降低引风机(14)转速，减少进风量与气流流速，避免气流在旋风分离器(6)内产生涡流导致分离效率降低的现象，并延长气流在静电喷雾除尘室(5)和旋风分离器(6)内的驻留时间，从而提升整个系统的分离效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，该系统包括：
静电喷雾除尘室(5)，所述静电喷雾除尘室(5)的出风口与风道(8)连通；所述静电喷雾除尘室(5)内设有阵列分布的金属喷嘴(10)，金属喷嘴(10)连接控制单元(12)及供水单元；静电喷雾除尘室(5)设有出气通道(8)用于排出初净化后的气流；
阵列分布的多个旋风分离器(6)，旋风分离器(6)的进风口与风道(8)连通，旋风分离器(6)的出风口之间通过风道(18)连通，并将二次净化的气流排出设备；
分别与静电喷雾除尘室(5)排污口和旋风分离器(6)排污口连接的集污室(19)；
控制单元(12)，所述控制单元(12)对系统的工作启停及负载进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，在与静电喷雾除尘室(5)进风口对应的风道(8)处设置引风机(14)。
3.根据权利要求1所述的一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，静电喷雾除尘室(5)设于阵列分布的多个旋风分离器(6)的中心位置处。
4.根据权利要求1所述的一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，在风道(8)内设有湿度及粉尘浓度传感器(13)，用于监测初分离气流含水含尘浓度；湿度及粉尘浓度传感器(13)信号连接控制单元(12)，控制单元(12)根据湿度及粉尘浓度传感器(13)的数据对金属喷嘴(10)、引风机(14)和水泵(15)的工作进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，旋风分离器(6)内设有电晕线(16)，电晕线(16)连接高压电源(11)。
6.根据权利要求6所述的一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，在静电喷雾除尘室(5)内设置若干个金属喷嘴(10)，所述金属喷嘴(10)在静电喷雾除尘室(5)内阵列布置。
7.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，供水单元包括储水室(17)，所述储水室(17)通过管路连接金属喷嘴(10)，所述金属喷嘴(10)连接有高压直流电。
8.根据权利要求7所述的一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，在静电喷雾除尘室(5)和旋风分离器(6)构成的系统外部设有筒体(1)，静电喷雾除尘室(5)通过渐缩型的风道(7)与筒体(1)上的进风口(2)连接，从而引入环境气流。
9.根据权利要求7所述的一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统，其特征在于，筒体(1)设有进风口(2)、水箱注水口(3)、出风口(4)和抽拉式集污室(19)。
10.一种基于权利要求1所述静电喷雾空气分级净化抑尘系统的控制方法，其特征在于，包括：
S1、当湿度及粉尘浓度传感器(13)仅检测到湿度高于阈值，控制单元(12)控制水泵(15)降低流量，减少耗水量；
S2、当湿度及粉尘浓度传感器(13)仅监测到初分离气流粉尘浓度高于阈值，控制单元(12)首先发出控制信号，增大金属喷嘴(10)的电压和水泵(15)的流量，提高静电喷雾除尘的分离效果；
S3、当湿度及粉尘浓度传感器(13)监测到湿度与粉尘浓度均高于阈值，且已完成增大金属喷嘴(10)电压和水泵(15)流量指令时，控制单元(12)发出控制信号，适当降低引风机(14)转速，减少进风量与气流流速，避免气流在旋风分离器(6)内产生涡流导致分离效率降低的现象，并延长气流在静电喷雾除尘室(5)和旋风分离器(6)内的驻留时间，从而提升整个系统的分离效果。
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| CN202311112995.6A CN117029163A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 一种立式静电喷雾复合旋风分离分级空气净化系统及控制方法 |
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