CN202666995U

CN202666995U - 颗粒物聚并装置和pm2.5聚并除尘系统

Info

Publication number: CN202666995U
Application number: CN 201220149345
Authority: CN
Inventors: 杨立清
Original assignee: BEIJING HUIGUI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING HUIGUI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-04-10

Abstract

颗粒物聚并装置和PM2.5聚并除尘系统，所述PM2.5是指空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物，所述聚并是指将小尺度颗粒物聚集成较大尺度的颗粒物，以利于提高除尘系统的颗粒物数量脱除效率，这类颗粒物是可入肺大气颗粒物，对大气环境的污染极其恶劣，其特征在于，包括荷电聚并段，所述荷电聚并段包括并列的至少两组荷电聚并叶片组，每组荷电聚并叶片组均包括沿颗粒物通道流向分布的若干个聚并叶片，相邻两组荷电聚并叶片组中一组连接高频正高压静电电源，另一组连接高频负高压静电电源。

Description

颗粒物聚并装置和PM2.5聚并除尘系统

技术领域

本实用新型涉及悬浮颗粒物脱除技术，特别是一种颗粒物聚并装置和PM2.5聚并除尘系统，所述PM2.5是指空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物，所述聚并是指将小尺度颗粒物聚集成较大尺度的颗粒物，以利于提高除尘系统的颗粒物数量脱除效率。这类颗粒物是可入肺大气颗粒物，对大气环境的污染极其恶劣。

背景技术

大气中颗粒物的划分通常用空气动力学直径表示，在一定体积空气中，空气动力学直径≤100μm的所有悬浮颗粒物统称为TSP。PM(particulate matter)是大气中颗粒物的简称，PM10即为空气动力学直径≤10μm的颗粒物。超细颗粒物是一种重要的空气污染物，对人类健康具有极大的危害，是导致人类死亡率上升的主要原因。同时，大气颗粒物也是导致大气能见度降低、酸雨、全球气候变化、烟雾事件和臭氧层破坏等重大问题的重要因素。近年来，许多国家都将超细颗粒物PM10，特别是PM2.5的污染机制、控制技术以及对人体健康影响等研究作为探讨的热点，同时对其工业排放制定了严厉的法律法规。目前已知的，燃烧是超细颗粒物的一个重要来源。作为一个燃煤大国，我国的超细颗粒物污染状况尤为严重，目前我国城市大气环境的首要污染物就是超细颗粒物，尤其是PM2.5的污染问题更是不容忽视。因此必须加强超细颗粒物的形成与控制技术研究，提高政府和公众的环境意识。

现时，我国工业中常用的两种颗粒物脱除设备，静电除尘器与布袋除尘器，质量脱除效率均已达到99％以上。然而，其数量脱除效率却远低于50％，更为可怕的是，逃逸入大气的数量庞大的颗粒大多为可吸入颗粒物，对我国大气环境的污染极其恶劣。同时，目前，国际国内均未有更加先进高效的工业除尘技术问世，因此，各种挖掘现有除尘设备除尘潜力的配套技术和装置应运而生，本实用新型即为其中的一种。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种颗粒物聚并装置和PM2.5聚并除尘系统，所述PM2.5是指空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物，所述聚并是指将小尺度颗粒物聚集成较大尺度的颗粒物，以利于提高除尘系统的颗粒物数量脱除效率。这类颗粒物是可入肺大气颗粒物，对大气环境的污染极其恶劣。

本实用新型技术方案如下：

颗粒物聚并装置，其特征在于，包括荷电聚并段，所述荷电聚并段包括并列的至少两组荷电聚并叶片组，每组荷电聚并叶片组均包括沿颗粒物通道流向分布的若干个聚并叶片，相邻两组荷电聚并叶片组中一组连接高频正高压静电电源，另一组连接高频负高压静电电源。

所述荷电聚并段的聚并颗粒物流出端接续有尾流整流段。

所述尾流整流段采用整流网格结构或整流叶片阵列结构。

所述聚并叶片采用能够产生相位差的、且能够自由剪切流体的钝体叶型结构，所述荷电聚并叶片组包括框架，所述框架上固定连接若干个聚并叶片，所述框架通过支撑件连接所述颗粒物通道的内壁。

所述聚并叶片具有非对称的叶片形状。

所述聚并叶片采用三角形、矩形、梯形、S字形、Z字形、椭圆形或流线形。

所述整流叶片采用三角形、四边形或曲边形。

所述高频正高压的电压大于所述高频负高压的电压；一组荷电聚并叶片组与其相邻两组之间的间距不相等；所述荷电聚并段包括原相位分段和变相位分段，所述变相位分段中的各组荷电聚并叶片组错位于所述原相位分段中的各组荷电聚并叶片组；所述聚并叶片的前端和后端均设置有锯齿，前端锯齿与后端锯齿的大小尺度不同；所述高频正高压静电电源和所述高频负高压静电电源分别连接控制调节装置。

PM2.5聚并除尘系统，包括设置于除尘通道上的上游除尘电场和下游除尘电场，其特征在于，在所述上游除尘电场和下游除尘电场之间设置有颗粒物聚并装置，以将空气动力学直径≤2.5μm的难脱除颗粒物聚集成较大尺度的易脱除颗粒物，所述颗粒物聚并装置包括依次分布的荷电聚并段和尾流整流段，所述荷电聚并段连接所述上游除尘电场，所述尾流整流段连接所述下游除尘电场，所述荷电聚并段包括并列的至少两组荷电聚并叶片组，每组荷电聚并叶片组均包括沿颗粒物通道流向分布的若干个聚并叶片，相邻两组荷电聚并叶片组中一组连接高频正高压静电电源，另一组连接高频负高压静电电源。

所述上游除尘电场为第一除尘电场，所述第一除尘电场的上游设置有起辅助作用的颗粒物聚并装置。

本实用新型的技术效果如下：本实用新型颗粒物聚并装置和PM2.5聚并除尘系统能够促使在流动的工业气体中不同类型的粒子相互碰撞、凝聚，对于可入肺颗粒物(PM2.5)最为有效，当然这项发明的应用不仅局限于此。本实用新型可随粉粒体工况的变化而改变其工作状态，以达到最优效果。与同类技术相比，本技术的最大特点为分段设计，逐步聚并，其中主要聚并装置安装位置的上下游均有除尘设备。同时，本产品的主动可控性更加契合工业中的实际需求，而荷电与流体扰动的双功能耦合设计则非常便于工业设计与安装。辅助聚并器视实际情况选择是否安装及安装位置。同时，本技术的双极荷电与流体扰动的双功能耦合设计使得聚并器通道内不需划分子通道，极大提升了聚并效率，缩短了聚并设备的空间。因此本技术方法具有设计简便、安装具有足够空间且压力阻力低等优点。并且，在特定的空间排布下，荷电的主动可控使得本装置具有很强的操作性，其运行状态可随粉粒体工况的变化而改变，更加契合工业中的实际需求。

附图说明

图1为实施本实用新型的PM2.5聚并除尘系统结构示意图。

图2为实施本实用新型的颗粒物聚并装置结构示意图。

图3a为实施本实用新型的颗粒物聚并装置中荷电聚并叶片组第一种排布形式及颗粒物流动示意图。图中右侧箭头表示通道流向，“+”表示正电，“-”表示负电，叶片间箭头表示叶片间气流方向。

图3b为实施本实用新型的颗粒物聚并装置中荷电聚并叶片组第二种排布形式及颗粒物流动示意图。图中右侧箭头表示通道流向，“+”表示正电，“-”表示负电，叶片间箭头表示叶片间气流方向。

图3c为实施本实用新型的颗粒物聚并装置中荷电聚并叶片组第三种排布形式及颗粒物流动示意图。图中右侧箭头表示通道流向，“+”表示正电，“-”表示负电，叶片间箭头表示叶片间气流方向，第一组和第二组的间距中表示了正负颗粒的碰撞。

图4为荷电聚并叶片组的结构示意图。

图5为Z字形荷电聚并叶片的结构示意图。

图6a、图6b、图6c和图6d为尾流整流段的各种叶片示意图。图6中表示了两个多角形和两个曲边形。

图7为实施本实用新型的PM2.5聚并除尘系统的另一结构示意图。

附图标记列示如下：1-燃煤锅炉；2-烟气通道；3-第一除尘电场；4-颗粒物聚并装置；5-第二除尘电场；6-第三除尘电场；7-烟囱；8-起辅助作用的颗粒物聚并装置；11-尾流整流段；12-荷电聚并段；13-第一组荷电聚并叶片组；14-第二组荷电聚并叶片组；15-正电聚并叶片；16-负电聚并叶片；17-高频负高压静电电源；18-高频正高压静电电源；19-整流叶片。

41-聚并叶片；42-聚并叶片锯齿；43-框架；44-支撑件。

Hw-聚并叶片组间的平均宽度(Hw＝烟道总宽度/(叶片组列数+1))；Lv-叶身沿气流方向的长度；Wv-叶身垂直于气流的方向上的宽度；Sa-齿深；Jp-齿间距；α-叶片的Z字形折叠角；Vs-相邻叶片的间距；V。

具体实施方式

下面结合附图(图1-图7)对本实用新型进行说明。

图2为实施本实用新型的颗粒物聚并装置结构示意图。如图2所示，颗粒物聚并装置，包括荷电聚并段12，所述荷电聚并段12包括并列的至少两组荷电聚并叶片组，图2中表示了5组，其中自上而下第1、3、5组为正电聚并叶片组，第2、4组为负电聚并叶片组，每组荷电聚并叶片组均包括沿颗粒物通道流向分布的若干个聚并叶片(例如5组中各示意了9个叶片)，图2中右侧用4个箭头表示了整体流向，或烟道内烟气或颗粒物流入方向，相邻两组荷电聚并叶片组中一组连接高频正高压静电电源18，另一组连接高频负高压静电电源17。所述荷电聚并段的聚并颗粒物流出端(图2中左侧)接续有尾流整流段11。所述尾流整流段11采用整流网格结构或整流叶片19的阵列结构。所述聚并叶片15或16采用能够产生相位差的、且能够自由剪切流体的钝体叶型结构，所述荷电聚并叶片组，例如第一组或第二组荷电聚并叶片组13或14，如图4和图5所示，包括框架43，所述框架43上固定连接若干个聚并叶片41，所述框架43通过支撑件44连接所述颗粒物通道的内壁。所述聚并叶片具有非对称的叶片形状。所述聚并叶片采用三角形、矩形、梯形、S字形、Z字形、椭圆形或流线形。所述整流叶片采用三角形、四边形或曲边形。图6a、图6b、图6c和图6d为尾流整流段的各种叶片。图4和图5所示的聚并叶片为Z字形。所述高频正高压的电压大于所述高频负高压的电压。如图3c所示，一组荷电聚并叶片组与其相邻两组之间的间距不相等。如图3a所示，所述荷电聚并段包括原相位分段(例如，图中首或尾5组为原相位分段区)和变相位分段(例如，图中中间4组为变相位分段区)，所述变相位分段中的各组荷电聚并叶片组错位于所述原相位分段中的各组荷电聚并叶片组。所述聚并叶片的前端和后端均设置有锯齿(如图4和图5所示)，前端锯齿与后端锯齿的大小尺度不同；所述高频正高压静电电源和所述高频负高压静电电源分别连接控制调节装置。

PM2.5聚并除尘系统，包括设置于除尘通道2上的上游除尘电场(例如图7中连接燃煤锅炉1的第一除尘电场3)和下游除尘电场(例如图7中第二除尘电场5和第三除尘电场6)，在所述上游除尘电场和下游除尘电场之间设置有颗粒物聚并装置4，以将空气动力学直径≤2.5μm的难脱除颗粒物聚集成较大尺度的易脱除颗粒物，如图2所示，所述颗粒物聚并装置4包括依次分布的荷电聚并段12和尾流整流段11，所述荷电聚并段12连接所述上游除尘电场，所述尾流整流段11连接所述下游除尘电场，下游除尘电场中的最后一个电场，例如第三除尘电场6连接烟囱7，所述荷电聚并段12包括并列的至少两组荷电聚并叶片组，每组荷电聚并叶片组均包括沿颗粒物通道流向分布的若干个聚并叶片，相邻两组荷电聚并叶片组中一组连接高频正高压静电电源18，另一组连接高频负高压静电电源17。所述上游除尘电场为第一除尘电场3，所述第一除尘电场3的上游设置有起辅助作用的颗粒物聚并装置8，如图1所示。

本实用新型属于多段式非对称PM2.5聚并装置，对于具有多个电场的静电除尘器来说，一般有2个聚并器相互配合使用：主要聚并器设置于静电除尘器第一个除尘电场与最后一个除尘电场之间，辅助聚并器一般设置于静电除尘器之前，也可视情况不设。一种多段式非对称PM2.5聚并装置，由一个主要聚并器和n个辅助聚并器组成，n≤3，主要聚并器设置于原有除尘器中段，即主要聚并器的上游及下游均有除尘设备，辅助聚并器可根据实际情况选择是否设置以及安装位置；对于静电除尘器来说，一般有2个聚并器相互配合使用：主要聚并器设置于静电除尘器第一个除尘电场与最后一个除尘电场之间，辅助聚并器一般设置于静电除尘器之前，也可视情况不设。非对称性是指：正负电源电压非对称，即正电供电电压高于负电供电电压；正负荷电量非对称，即正电供电电流大于负电供电电流；空间电场非对称，即正电场场强高于负电场场强(第三点非对称性不是一定需要满足的)。聚并叶片组可制造与增强烟道内横截面方向上的流动，且烟道内不需要用隔板分隔子通道。同时，聚并叶片组的间距也可采用非对称排布，在横截面方向上，被聚并叶片导入气体的叶片组间距可以大于等于相邻的叶片组间距，如附图3(c)所示。荷电聚并叶片组的平均间距为Hw(Hw＝烟道总宽度/(叶片组列数+1))，所述聚并叶片的叶身沿气流方向的长度为Lv，垂直于气流的方向上的宽度为Wv，相邻两个聚并叶片沿气流方向的间隔为Vs，叶片边缘锯齿的齿深为Sa，齿间距为Jp；Vs≥Lv；Vs＝0.5Wv～8Wv；Lv＝0.5Wv～0.8Wv；Hw＝(2.5～25)Wv；Sa＝0.25Wv～2Wv；Hw＝100mm～750mm。聚并叶片的安置角度有利于引导带异型电荷的颗粒相撞。荷电聚并叶片段的主要功能有二，一是产生高压静电电场，使流场中形成电晕电场，在电晕电场中自由电荷将依附于颗粒，即造成颗粒荷电；二是制造与加强烟道横截面方向上的运动，该运动的方向能够促使来自不同电性电晕电场的流体相互混合，制造与增加异性荷电颗粒的碰撞几率。尾流整流段由整流叶片或整流网格组成，整流叶片的形式与工业中常用整流形式相同，本发明对其整流位置申请保护。尾流整流段的功能在于，放置于下游除尘设备前，可以极大地改善除尘器设备的入口两相流体条件，均匀稳定的流动可以提高除尘设备的除尘效率。在正电聚并叶片组附近的流场区域内将产生正电晕电场，正电晕电场中的空气被电离后将产生正电荷，因此，在正电聚并叶片组附近的流场区域内的颗粒将被荷正电。同理，在负电聚并叶片组附近的流场区域内的颗粒将被荷负电。同时，聚并叶片组具有流动导向性，可以制造烟道横截面方向上的运动。此时，正电颗粒与负电颗粒分别被正聚并叶片和负聚并叶片导向相邻叶片组的中间区域内(如图3(c)所示)，随之两股发生强烈混合并且正、负颗粒产生碰撞。聚并叶片，如图4、图5所示：聚并叶片尖端为高压静电放电极，叶片不同的放置角度可以引起不同程度的横向流动，叶片锯齿边缘可以产生不同尺度的涡。任何能够制造具有相位差的自由剪切流动的钝体叶型均可作为本发明中的叶片的选型对象。经过聚并段的气流较为紊乱，将影响下游除尘设备的除尘效率，由图6所示叶片组成的整流段将大为改善流动状况，提高下游除尘设备的运行效率。

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。

Claims

1.颗粒物聚并装置，其特征在于，包括荷电聚并段，所述荷电聚并段包括并列的至少两组荷电聚并叶片组，每组荷电聚并叶片组均包括沿颗粒物通道流向分布的若干个聚并叶片，相邻两组荷电聚并叶片组中一组连接高频正高压静电电源，另一组连接高频负高压静电电源。

2.根据权利要求1所述的颗粒物聚并装置，其特征在于，所述荷电聚并段的聚并颗粒物流出端接续有尾流整流段。

3.根据权利要求2所述的颗粒物聚并装置，其特征在于，所述尾流整流段采用整流网格结构或整流叶片阵列结构。

4.根据权利要求1所述的颗粒物聚并装置，其特征在于，所述聚并叶片采用能够产生相位差的、且能够自由剪切流体的钝体叶型结构，所述荷电聚并叶片组包括框架，所述框架上固定连接若干个聚并叶片，所述框架通过支撑件连接所述颗粒物通道的内壁。

5.根据权利要求1所述的颗粒物聚并装置，其特征在于，所述聚并叶片具有非对称的叶片形状。

6.根据权利要求1所述的颗粒物聚并装置，其特征在于，所述聚并叶片采用三角形、矩形、梯形、S字形、Z字形、椭圆形或流线形。

7.根据权利要求3所述的颗粒物聚并装置，其特征在于，所述整流叶片采用三角形、四边形或曲边形。

8.根据权利要求1所述的颗粒物聚并装置，其特征在于，所述高频正高压的电压大于所述高频负高压的电压；一组荷电聚并叶片组与其相邻两组之间的间距不相等；所述荷电聚并段包括原相位分段和变相位分段，所述变相位分段中的各组荷电聚并叶片组错位于所述原相位分段中的各组荷电聚并叶片组；所述聚并叶片的前端和后端均设置有锯齿，前端锯齿与后端锯齿的大小尺度不同；所述高频正高压静电电源和所述高频负高压静电电源分别连接控制调节装置。

9.PM2.5聚并除尘系统，包括设置于除尘通道上的上游除尘电场和下游除尘电场，其特征在于，在所述上游除尘电场和下游除尘电场之间设置有颗粒物聚并装置，以将空气动力学直径≤2.5μm的难脱除颗粒物聚集成较大尺度的易脱除颗粒物，所述颗粒物聚并装置包括依次分布的荷电聚并段和尾流整流段，所述荷电聚并段连接所述上游除尘电场，所述尾流整流段连接所述下游除尘电场，所述荷电聚并段包括并列的至少两组荷电聚并叶片组，每组荷电聚并叶片组均包括沿颗粒物通道流向分布的若干个聚并叶片，相邻两组荷电聚并叶片组中一组连接高频正高压静电电源，另一组连接高频负高压静电电源。

10.根据权利要求9所述的PM2.5聚并除尘系统，其特征在于，所述上游除尘电场为第一除尘电场，所述第一除尘电场的上游设置有起辅助作用的颗粒物聚并装置。