CN206008996U - 一种去除空气中细微颗粒物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种静电集尘器，属于静电除尘领域。装置主要包括：放电极，包括放电丝、放电丝悬挂横梁、放电丝悬挂横梁连接片，放电丝为导电细丝，工作时放电丝整体放电；集尘极，包括多块集尘板、集尘板分隔支架、集尘板座架，集尘板是宽度与放电丝长度相似的导电板材并可抽出清洗；安装结构件，用来提供安装框架结构和安装定位。放电丝位于两块集尘板中间，并根据处理使用要求增减两块集尘板之间的距离和放电丝数量，调整放电丝密度。本装置适于处理空气中的高浓度细微颗粒物。

Description

一种去除空气中细微颗粒物的装置

技术领域

本发明属于静电除尘技术领域，是一种去除空气中细微颗粒物的装置。

背景技术

在国内，因为这些年经济的快速发展，工业化和城市化的急速推进，由此而带来的空气污染问题也日益严重。城市的大规模建设、机动车保有量的大幅增加、工业生产烟气排放的大量增加都显著增加了空气中的细微颗粒物(如PM2.5)浓度，由此造成的雾霾等环境污染问题已经在危害居民身体健康并阻碍社会经济发展。

针对颗粒物的净化，大颗粒物可以运用自然沉降和旋风除尘的方式去除，对于中等粒径的颗粒物，一般采用工业静电集尘器或布袋除尘的的方式处理。但细微颗粒物因为其粒径小，与中等粒径的颗粒物相比性质差异大。如亚微米级0.1μm（微米）左右的颗粒物与常处理的10μm（微米）左右的颗粒物，粒径相差100倍，体积、质量则相差一百万倍。因为细微颗粒物本身具有粒径小，质量轻，易随气流飘逸、穿透性强的特性，以上方法对高浓度细微颗粒物如PM2.5的处理效果均不理想。

一般工业静电集尘器多采用局部尖端放电的芒刺型放电极，集尘板间距多采用300~400mm，部分宽极板间距型的集尘板间距大于400mm，净化处理时放电区域与集尘区域相同，属于单区净化，因为一般工业静电集尘器处理对象多为中等粒径的颗粒物，因为中等粒径颗粒物与PM2.5等细微颗粒物性质差异较大，其针对中等粒径颗粒物净化的设计结构对PM2.5等细微颗粒物的净化效果欠佳，这一点在工业应用领域几乎成为共识。

而一般家用空气净化器用的静电集尘器多采用双区净化，前端为电晕放电区，一般用极细的钨丝作为放电极产生电离子，后端为集尘区，无放电，用间隔很密的金属薄板作为集尘板，集尘板之间的间距最小可达5mm，使用中对室内密闭条件下的PM2.5等细微颗粒物的循环净化效果较好，但对于高浓度的细微颗粒物净化则效果不佳，因为如果颗粒物在前端电晕放电区没有被荷电的话则在后端集尘区无法被捕获，同时对于后端二次飞扬的颗粒物也会因为没有办法重新荷电而无法再次捕获，这两点导致对于高浓度细微颗粒物净化效果不佳，研发试验过程中也观察到了这点。

为解决一般工业用静电集尘器和家用静电集尘器针对高浓度细微颗粒物处理效果不理想的问题，需要结合工业用静电集尘器多放电极放电、单区净化颗粒物荷电充分的特点和家用静电集尘器对低浓度细微颗粒物循环净化效果明显的优点，并克服工业用静电集尘器对细微颗粒物净化效果不佳和家用静电集尘器对高浓度细微颗粒物净化效果欠缺的缺点。针对细微颗粒物的自身特点并结合两者的优点，克服两者的缺点进行有针对性的结构设计，使其具有处理高浓度细微颗粒物的能力。

细微颗粒物，其质量轻，空气动力学直径小，PM2.5的空气动力学直径仅为2.5μm（微米），亚微米级颗粒物的空气动力学直径则小于1μm（微米），因此可在空气中长时间漂浮，容易随气流飘逸，如常见的吸烟吐出的烟雾，即便在室内无风条件下也可在空气中自由漂浮扩散。而且因为其粒径小，电子浓度一定的情况下，细微颗粒物的荷电概率较粒径大的粒子的荷电概率要小。

高浓度的细微颗粒物处理，针对其粒径小、体积小、易飘逸的特点，一方面需要大幅增大细微颗粒物的荷电概率，另一方面，必须针对其质量轻，易随气流飘逸的特性，强力控制细微颗粒物荷电后的移动方向，使其克服随气流飘逸的惯性和阻力，使荷电细微颗粒物形成向集尘极稳定移动的流场。只有这样才能达到处理高浓度细微颗粒物的目标，本装置针对高浓度细微颗粒物的这些特点和对应的处理要求进行设计，从而达到处理高浓度细微颗粒物的目的。

发明内容

在本发明的目的在于提供一种可以去除空气中细微颗粒物的装置，主体结构为板式结构，即在两块集尘板之间设置放电丝的静电除尘器设计，针对细微颗粒物特性，有针对性的设计放电丝和集尘板之间的结构特征来处理高浓度细微颗粒物。

具体而言根据细微颗粒物粒径小、体积小、质量轻、容易随气流飘逸的特点，设计采用放电丝整体放电，较一般工业用静电集尘器采用的放电极，如芒刺等局部尖端区域放电增大空间电子浓度和空间电荷均匀性。

同时大幅减小集尘板之间的距离至10~100mm，较一般的工业静电集尘器的300~400mm大幅减少，幅度最大可达几十倍，减小后的集尘板间距限制了颗粒物距离放电丝的最大距离，这样的距离限制使颗粒物处于放电丝周围电子浓度较高的空间范围内，可以增大单根放电丝对颗粒物荷电的概率。

相较家用静电集尘器采用的单根放电丝放电，形成放电区和集尘区的双区净化，设计采用远超一般工业用静电集尘器放电极密度的多根放电丝密集并排放电，放电丝的密度是一般工业用静电集尘器放电极密度的上百倍，同时采用单区净化，即放电区也是集尘区，这样可以增加颗粒物通过装置时的荷电时间，同时细微颗粒物从下至上通过每根放电丝的放电区，荷电概率会有大幅增加并避免二次飞扬颗粒无法再次被荷电捕获的问题。

同时运行采用高电压，再加上大幅减少了放电丝与集尘板之间的距离，形成空间强电场，增加了对荷电颗粒物的移动控制力度，形成很强的离子风，有助于克服细微颗粒物粒径小、体积小、质量轻、容易随气流飘逸的特性和移动阻力，使荷电的细微颗粒物沉积在集尘板上。

通过以上对细微颗粒物特点针对性的设计，实现利用该装置显著降低空气中高浓度细微颗粒物的浓度、减少大气颗粒物排放、提高空气质量的目的。

本发明的技术方案结构包括三个主要组件和附件：

1. 放电极

放电极包括三个部分，放电丝、放电丝悬挂横梁、放电丝悬挂横梁连接片。

放电丝为细丝状导电材料，直径在0.01-2mm之间，两端通过圆环与弹簧连接，并成排通过弹簧悬挂在两端的放电丝悬挂横梁上。弹簧的拉力保证放电丝始终处于绷紧状态，工作时，放电丝整体放电。

放电丝悬挂横梁由悬挂梁和加强梁组成。悬挂梁类似C型槽钢形状，两条边上都有一列小圆孔，放电丝的弹簧便悬挂在小孔中，小孔之间的距离决定了放电丝之间的密度。加强梁为方管，位于悬挂梁中间，起增加悬挂梁刚度的作用，防止因为放电丝悬挂弹簧作用力导致的放电丝悬挂横梁弯曲变形。加强梁与悬挂梁焊在一起形成放电丝悬挂横梁。为方便组装和焊接，悬挂梁背部有焊接工艺孔，悬挂梁两端有对正定位用的矩形缺口，用于在焊接加强梁时对正。

放电丝悬挂横梁连接片为片状，用来连接各个放电丝悬挂横梁，使所有放电丝悬挂横梁处于电连通状态，在通电时处于同一电位。

2. 集尘极

集尘极包括三个部分，集尘板、集尘板座架、集尘板分隔支架。

集尘板为矩形片状导电材料，可使用金属板，净化处理过程中，空气中的细微颗粒物在被放电极放电丝释放的电子荷电后，带电颗粒物在电场作用下，从放电极向集尘极移动，并在集尘板上沉积，释放所带电荷。

集尘板座架在下部支撑集尘板，集尘板座架上有按固定距离分隔的卡槽，集尘板座在卡槽中，间隔距离固定，集尘板之间的间距为10-100mm，相比一般工业集尘器300~400mm的集尘板间距大幅缩小。为方便集尘板插入，卡槽顶端倒圆弧，引导插入的集尘板进入卡槽内。

集尘板分隔支架在上部分隔集尘板，集尘板分隔支架为U型，U型两边上开缝形成卡槽，卡槽之间间隔距离固定，与集尘板座架卡槽之间的距离相同且两者的卡槽相对在同一位置。

3. 安装结构件

安装结构件是安装放电极和集尘极的框架结构，由框架侧架和框架支撑杆组成。

安装结构件中的框架侧架为矩形框架，框架上下梁上面有放电极放电丝悬挂横梁绝缘座的安装固定孔，集尘极的集尘板座架和集尘板分隔支架的安装固定孔。

框架支撑杆为方管，两端有安装孔，框架支撑杆和框架侧架通过集尘极的集尘板座架和集尘板分隔支架连接成整体框架作为安装结构件。

4. 附件

附件包括绝缘座，放电极和集尘极绝缘导线，安装结构件接地线。

绝缘座在安装放电极放电丝悬挂横梁时，位于安装结构件和放电丝悬挂横梁之间，起绝缘作用。

放电极放电丝悬挂横梁和安装结构件上分别引出绝缘导线，用来连接高压电源。

安装结构件另外与接地线连接，起漏电保护作用。

方案的可能改进方向有：

将安装结构件由框架结构改为一体化壳式结构，在与集尘极平行的外壳的一个相对面上通过绝缘块支撑放电极的放电丝悬挂横梁，相对面同时作为集尘极的集尘板使用。

将集尘板可抽出式设计改为固定式，集尘板之间通过其他隔离件隔离固定距离，如集尘板通过固定长度圆环柱状的隔离件隔离限定固定距离。

本发明的优点及有益效果是：

本发明原理简单，设计及制造成本较低，使用时可单独使用，依靠含有细微颗粒物的烟气自然上升通过装置而净化，在一些使用条件下也可配套抽风机使用去除空气中悬浮的细微颗粒物，改善工作及生活环境。本发明可应用于家庭、商场等室内空气的集中净化处理和工业生产中产生的高浓度细微颗粒物净化去除。

根据细微颗粒物本身特点进行的结构设计效果良好，对比试验非常明显的说明了改进后的净化器效果。

试验中使用静电集尘器净化器有一般油烟净化器，家用静电集尘器，参照发明内容设计的净化器。

实验对比结果：

实验使用燃香烟雾和发烟片产生的烟雾作为净化对象，其中燃香烟雾中的颗粒物97%为2μm（微米）以内，88%为1μm（微米）以内（亚微米级颗粒物），属于超细颗粒物，用于验证净化器对超细颗粒物的净化处理效果。一般可见烟雾的条件下，其PM2.5的测量值都在1000μg/m3以上，超出测量仪量程999μg/m3，测试时各自均采用各自电源适配最高电压，风速1m/s左右。其中油烟净化器和家用静电集尘器因为处理颗粒物粒径或浓度超过其处理适用范围，效果不佳。结果汇总见下表：

净化器	油烟净化器	家用静电集尘器	设计方案
				目视情况	烟雾明显	烟雾明显	目视无烟
测量值	>999μg/m3	>999μg/m3	80~300μg/m3

实际观察到在实验条件下，油烟净化器和家用静电集尘器处理效果均不好，出烟口烟雾明显，油烟净化器的处理后，目视烟雾处理更是基本无处理效果，测量值都在999μg/m3以上。而根据本发明设计的装置的处理结果良好，处理后排放均达到目视无烟的处理状态，测量值在80~300μg/m3，对比实验充分说明了针对高浓度细微颗粒物的处理进行的结构设计取得了理想的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1示出了根据本发明的一种去除空气中细微颗粒物的装置的实施例整体结构图

图2示出了实施例的放电极组件中的放电丝悬挂横梁的结构示意图

图3示出了实施例的放电极组件中的放电丝一端的结构示意图

其中上述附图中的标记方法和附图标号说明如下：

标记方法说明：标号采用三位数标注、分级说明，如标号123，从高到低分别表示组件1、组成组件1的部件2、组成部件2的零件3，组件1的标号为100，组件1中的部件2表示为120，组件1中的部件2的零件3表示为123。附图中的所有标号采用相同的表达方法。

附图标号说明：放电极组件100，放电极组件100包括部件放电丝110、放电丝悬挂横梁120、放电丝悬挂横梁连接片130；集尘极组件200，集尘极组件200包括部件集尘板210、集尘板分隔支架220、集尘板座架230；安装结构件组件300，安装结构件组件300包括框架支撑杆310和框架侧架320；另外包括附件绝缘座410。

因为组件包含数个部件，无法作为单个整体进行标号，直接在附图中添加说明组件的部件构成并注明组件标号，其他部件则在附图中标出标号。

具体实施方式

需要说明的是，本申请中的实施例的特征可以根据发明设计的基本思想进行变化以满足具体的使用条件和使用要求。

现在将详细描述本公开的实施例，其示例在附图中示出。

实施例的整体视图如图1所示。

实施例包括的第一个组件是放电极100，放电极100组件由三个部件组成，分别为部件放电丝110，部件放电丝悬挂横梁120，部件放电丝悬挂横梁连接片130。

放电丝110由三部分组成，如图3所示，包括电晕丝111，电晕丝悬挂耳环112，悬挂弹簧113。放电丝110中电晕丝111与电晕丝悬挂耳环112组合形成整体，悬挂安装放电丝110时，两端的电晕丝悬挂耳环112与悬挂弹簧113挂在一起，两端的悬挂弹簧113再悬挂在放电丝悬挂横梁120上，电晕丝111在悬挂弹簧113拉力作用下处于绷紧拉直状态。工作时电晕丝111整体放电。

放电丝悬挂横梁120由两部分做成，如图2所示，包括悬挂梁121、加强梁122。

放电丝悬挂横梁连接片130是一片导电金属片，上面有对应放电丝悬挂横梁120的安装孔，安装时螺栓穿过放电丝悬挂横梁连接片130和放电丝悬挂横梁120上的安装孔，之后固定在绝缘座410上，通过螺栓紧固，放电丝悬挂横梁连接片130与放电丝悬挂横梁120紧密连接，通电后各个放电丝悬挂横梁120之间，挂在放电丝悬挂横梁120上的放电丝110都处于同一放电电位。

实施例包括的第二个组件是集尘极组件200，集尘极组件包括三个部件，分别为集尘板210，集尘板分隔支架220，集尘板座架230。

集尘板210在此实施例中采用矩形片状金属板，集尘板分隔支架220为U形槽状结构，U形槽两边开卡槽，卡槽深度直到底边，卡槽宽比集尘板厚度稍大，方便集尘板210插入，另外卡槽与卡槽之间的距离相等，与每排放电丝110之间的距离相同。

集尘板座架230为集尘板210提供支撑和间隔作用，其中一个边开卡槽，卡槽顶部开口倒圆角，方便集尘板210插入，集尘板座架（230）的卡槽位置和集尘板分隔支架（220）的卡槽位置对应，间隔相同。

实施例包括的第三个组件是安装结构件300组件，安装结构件300组件包括两个部件，分别为框架支撑杆310和框架侧架320。

框架支撑杆310为方管，两端有圆孔，为固定连接框架侧架320的安装孔。框架侧架320为矩形框，框架侧架320的上下梁为矩形，上下梁上有安装绝缘座410、集尘板分隔支架220、集尘板座架230的安装定位孔。

实施例组装时，将集尘板分隔支架220、集尘板座架230安装在安装结构件300的框架侧架320上，两者通过定位孔定位后安装在一起。

之后将安装结构件300中的框架支撑杆310通过两端的圆孔与安装在框架侧架上的集尘板分隔支架220、集尘板座架230的安装定位孔相连接从而形成整体的安装构件组件300。

之后在安装结构件300组件的绝缘座定位孔上安装绝缘座410，在绝缘座410上安装放电丝悬挂横梁120，并将放电丝悬挂横梁连接片130放在放电丝悬挂横梁120上通过螺丝将两者固定在绝缘座410上。之后将放电丝110悬挂在放电丝悬挂横梁120上。

之后将集尘板从上向下插入集尘板分隔支架220和集尘板座架230的卡槽中固定分隔开来。实施例主体结构便完全完成，之后从放电丝悬挂横梁上和安装结构件上分别引出高压绝缘线，分别接电源的两极，并从安装结构件上引出接地线，做漏电保护。

装置运行时，含有高浓度细微颗粒物的空气从底部向上通过装置，在通过时，两块集尘板210之间的放电丝110释放大量电荷，使空气中的细微颗粒物荷电并在放电丝110与集尘板210之间的电场作用下向集尘板移动，进而使细微颗粒物被集尘板吸附，空气中的细微颗粒物得以去除，使通过装置的空气得到净化。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种去除空气中细微颗粒物的装置，装置特征为该装置包含三个主要组件：第一为释放电子的放电极（100），放电极（100）包括放电丝（110），放电丝悬挂横梁（120），放电丝悬挂横梁连接片（130），其中放电丝（110）为细丝状，直径在0.01-2mm之间，放电极（100）中多根放电丝（110）并列成排的悬挂在放电丝悬挂横梁（120）上，放电丝悬挂横梁（120）之间由放电丝悬挂横梁连接片（130）连通，使所有放电丝（110）电连通，处于同一电位，安装时放电丝悬挂横梁（120）通过绝缘座（410）固定在安装结构件（300）上面；第二为与放电极（100）对应的集尘极（200），集尘极（200）包括集尘板（210），集尘板分隔支架（220），集尘板座架（230），集尘极（200）中的集尘板分隔支架(220)和集尘板座架（230）安装在安装结构件（300）上，集尘板（210）插入集尘板座架（230）中，被集尘板分隔支架（220）等间距分隔，并使放电丝（110）位于集尘极（200）的集尘板（210）中间位置，集尘板（210）宽度与放电丝（110）长度基本相同，集尘板（210）之间的间距为10-100mm，净化运行时为单区集尘，即放电丝（110）放电区域也是集尘区域；第三为安装放电极（100）和集尘极（200）的安装结构件（300），用来给放电极（100）和集尘极（200）提供安装框架结构和安装定位，安装结构件（300）提供放电极（100）和集尘极（200）的安装位置，各个零件之间的定位也由安装结构件（300）上的安装孔之间的位置确定，安装结构件（300）保证各个零件之间的相对位置精度。

2.按照权利要求1所述的一种去除空气中细微颗粒物的装置，其特征在于，装置特征中，所用的放电丝（110）为细丝状导电材料，工作时整根放电丝均释放电子。

3.按照权利要求1所述的一种去除空气中细微颗粒物的装置，其特征在于，装置特征中，放电极（100）放电丝（110）使用一端或两端挂弹簧的方法拉紧，使放电丝处于绷紧状态。

4.按照权利要求1所述的一种去除空气中细微颗粒物的装置，其特征在于，装置特征中，放电丝悬挂横梁（120）采用复合结构由悬挂梁（121）和加强梁（122）组成，悬挂梁（121）两边有圆孔用来悬挂放电丝（110），加强梁（122）位于悬挂梁（121）中间，起增加悬挂梁（121）刚度的作用，防止因为放电丝（110）悬挂弹簧拉力作用导致横梁整体弯曲变形。

5.按照权利要求1所述的一种去除空气中细微颗粒物的装置，其特征在于，装置特征中，使用时根据不同使用条件和处理要求，设计改变放电丝（110）在集尘板（210）之间的密度和放电丝（110）数量。

6.按照权利要求1所述的一种去除空气中细微颗粒物的装置，其特征在于，装置特征中的集尘板（210）可以从集尘板分隔支架（220）和集尘板座架（230）卡槽中抽取出来。

7.按照权利要求1所述的一种去除空气中细微颗粒物的装置，其特征在于，装置特征中的安装结构件（300）可以由框架结构改为一体化的壳式结构，在外壳的与集尘板（210）平行的一个相对面上通过绝缘块支撑放电极（100）的放电丝悬挂横梁（120），相对面同时作为集尘极（200）的集尘板（210）使用，从而取消单独的安装结构件（300）框架结构。