CN212215006U - 一种多通道细颗粒物高效脱除的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道细颗粒物高效脱除的装置，采用横截面结构和尺寸相同的箱体结构，且主体通道采用流道中心线重合的串联布置方式，通过先负直流预除尘、再脉冲荷电凝并和直流双极凝并、后负直流除尘的形式，结合重力沉降和惯性分离作用，通过多种电凝并方式强化细颗粒物的碰撞凝并作用，分区域逐步实现大小粒径颗粒物的高效脱除；通过脉冲荷电凝并和直流双极凝并的并联方式，利用惯性作用实现大小不同粒径颗粒物的分区电凝并作用，同时通过移动电极板的清灰收尘作用强化了细颗粒物的捕集脱除效果。本实用新型采用静电收尘、脉冲电凝并、直流双极凝并和惯性分离有效结合，采用逐段分级凝并脱除，颗粒物适应范围广泛，细颗粒物脱除效率高。

Description

一种多通道细颗粒物高效脱除的装置

技术领域

本实用新型涉及烟气除尘技术领域，具体地讲，涉及一种多通道细颗粒物高效脱除的装置。

背景技术

我国是一个以燃煤为主要能源的国家，煤炭燃烧在为我们提供热源和动力的同时，也带来了严重的颗粒物污染，在细颗粒物的来源中，燃煤锅炉排放占有很大一部分，特别是在各行业广泛使用的中小型工业锅炉和工业窑炉，由于缺乏相应的环保控制设备，污染尤为严重。气溶胶颗粒物，特别是细颗粒物PM_2.5，被排入到空气中之后会严重影响人们的日常生活和工作，甚至威胁到人们的生命安全。由于细颗粒物的体积小、重量轻，因此在大气中停留时间长，漂浮距离远，影响范围广。而且由于它独特的消光作用，会严重降低环境的能见度，造成大面积灰霾天气，影响人们正常出行。另外，细颗粒物的比表面积比较大，大量有毒有害的重金属会富集在其表面，而人体对细颗粒物的阻挡能力有限导致细颗粒物可以进入人体呼吸道、沉积在肺泡内，其中的重金属会进入人体血液，引发哮喘、支气管和心血管等方面的疾病，危害人体健康。

目前我国大多数燃煤电站锅炉主要采用静电除尘器（ESP）脱除尾部烟气中的颗粒物。高效的静电除尘器除尘效率可以高达99.9%，但是对于细颗粒物，尤其是粒径在0.1微米到1.0微米的颗粒物，仍然会有15%左右的比例逃逸到大气。因此考虑在静电收尘机制上叠加多种颗粒物团聚作用，让细颗粒物先团聚长大成较大粒径的颗粒物，再通过静电收尘作用进行收集。目前正在研究的团聚方法包括：电团聚、声波团聚、相变凝结长大和化学团聚等等，其中电团聚的作用能力最强，但传统直流电晕电团聚作用或者单一放电形式的电团聚效果均不明显，需要进一步提升细颗粒物的脱除效果。

因此，开发一种新型的基于多通道多种放电形式的电团聚协同作用的细颗粒物高效脱除装置非常必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、脱除效率高的多通道细颗粒物高效脱除的装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种多通道细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，包括气溶胶入口、布风板、预收尘区、过渡沉降区、电场荷电凝并区、混合凝并区、直流收尘区和气溶胶出口，所述气溶胶入口、布风板、预收尘区、过渡沉降区、电场荷电凝并区、混合凝并区、直流收尘区和气溶胶出口从左到右依次布置，且气溶胶入口、布风板、预收尘区、过渡沉降区、电场荷电凝并区、混合凝并区、直流收尘区和气溶胶出口依次相连通；所述预收尘区内设置有负直流高压电线和直流收尘板，且预收尘区的底部设置有预收尘区灰斗；所述过渡沉降区的底部设置有过渡沉降区灰斗；所述电场荷电凝并区内包括脉冲荷电凝并区和直流双极凝并收尘区，且电场荷电凝并区的底部设置有电场荷电凝并区灰斗；所述脉冲荷电凝并区内设置有正脉冲高压电线和平面电极板，所述直流双极凝并收尘区内设置有直流收尘板和正直流高压电线；所述混合凝并区的底部设置有混合凝并区灰斗；所述直流收尘区内设置有负直流高压电线和移动电极板，所述直流收尘区的底部设置有直流收尘区灰斗。

优选的，所述预收尘区、脉冲荷电凝并区、直流双极凝并收尘区和直流收尘区采用横截面结构和尺寸相同的箱体结构，且预收尘区、直流双极凝并收尘区和直流收尘区采用流道中心线重合的串联布置方式。

优选的，所述脉冲荷电凝并区、直流双极凝并收尘区和直流收尘区采用等长的箱体结构，且其内电场数优选大于预收尘区内电场数。为增强除尘效果，可适当延长直流收尘区的尺寸，并增加电场数。

优选的，所述电场荷电凝并区内采用两个相同的脉冲荷电凝并区和一个直流双极凝并收尘区的并联布置方式，且一个直流双极凝并收尘区位于两个相同的脉冲荷电凝并区之间，并且脉冲荷电凝并区和直流双极凝并收尘区的流道中心线位于同一水平层。

优选的，所述负直流高压电线、正直流高压电线和正脉冲高压电线均采用不锈钢材料；所述负直流高压电线和正直流高压电线均采用芒刺线电极，且芒刺等间距径向分布于电极上；所述负直流高压电线与外部负直流高压电源连接，所述正直流高压电线与外部正直流高压电源连接；所述正脉冲高压电线采用光滑竖直线电极，并与外部高压正脉冲电源连接。

优选的，所述直流收尘板、移动电极板和平面电极板均采用不锈钢材料；所述直流收尘板和移动电极板优选采用C型收尘极板，所述平面电极板采用光滑平面极板。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、除尘采用横截面结构尺寸相同的箱体结构，且主体通道采用流道中心线重合的串联布置方式，保持气溶胶颗粒物通道流场的畅通，避免局部区域出现积灰和结垢；

2、采用先预除尘、再荷电凝并、后除尘的布置方式，结合重力沉降和惯性分离作用，通过多种电凝并方式强化细颗粒物的碰撞凝并作用，分区域逐步实现大小粒径颗粒物的高效脱除；

3、将预除尘和过渡沉降布置在荷电凝并之前，最大化实现大粒径颗粒物的预脱除，减轻后续凝并收尘的负荷；

4、通过惯性分离和脉冲电晕放电作用，通过脉冲电晕放电产生的大量高能电子和大量离子强化大小不同粒径的颗粒物的异极性荷电效果，极大地促进了较小粒径颗粒物的电凝并，同时相对直流放电提高了电场强度，也促进了荷电颗粒的凝并；

5、将负直流预收尘和正直流电晕进行串联布置，通过电场力作用方向的变化强化了颗粒物在电场区域内的碰撞凝并作用，实现了直流双极荷电凝并效果；

6、将脉冲电晕放电区域和正直流电晕放电区域进行并联布置，汇合不同电荷极性的颗粒物，实现颗粒物的异极性凝并效果，同时利用重力沉降促进凝并颗粒物的脱除；

7、通过移动电极板避免了收尘板表面形成积灰，维持电场稳定，避免反电晕和二次扬尘，提高了收尘的效率；

8、该多通道细颗粒物高效脱除的装置将静电收尘、脉冲电凝并、直流双极凝并和惯性分离有效结合，采用逐段分级凝并脱除，使细颗粒物在电场力、库仑力、热泳力和固桥力等多种作用力的作用下团聚长大成较大粒径的颗粒物，最终通过静电除尘技术实现高效脱除，颗粒物适应范围广泛，细颗粒物脱除效率高，系统稳定运行时间较长。

附图说明

图1是本实用新型实施例的正视结构示意图。

图2是本实用新型实施例的俯视结构示意图。

图中：气溶胶入口1、布风板2、预收尘区3、预收尘区灰斗4、过渡沉降区5、过渡沉降区灰斗6、电场荷电凝并区7、电场荷电凝并区灰斗8、混合凝并区9、混合凝并区灰斗10、直流收尘区11、直流收尘区灰斗12、气溶胶出口13、负直流高压电线14、直流收尘板15、正直流高压电线16、正脉冲高压电线17、移动电极板18、平面电极板19、脉冲荷电凝并区20、直流双极凝并收尘区21。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

参见图1和图2，本实施例提供一种多通道细颗粒物高效脱除的装置，包括气溶胶入口1、布风板2、预收尘区3、过渡沉降区5、电场荷电凝并区7、混合凝并区9、直流收尘区11和气溶胶出口13，气溶胶入口1、布风板2、预收尘区3、过渡沉降区5、电场荷电凝并区7、混合凝并区9、直流收尘区11和气溶胶出口13从左到右依次布置，且气溶胶入口1、布风板2、预收尘区3、过渡沉降区5、电场荷电凝并区7、混合凝并区9、直流收尘区11和气溶胶出口13依次相连通。

本实施例中，预收尘区3内设置有负直流高压电线14和直流收尘板15，且预收尘区3的底部设置有预收尘区灰斗4；过渡沉降区5的底部设置有过渡沉降区灰斗6；电场荷电凝并区7内包括脉冲荷电凝并区20和直流双极凝并收尘区21，且电场荷电凝并区7的底部设置有电场荷电凝并区灰斗8；脉冲荷电凝并区20内设置有正脉冲高压电线17和平面电极板19，直流双极凝并收尘区21内设置有直流收尘板15和正直流高压电线16；混合凝并区9的底部设置有混合凝并区灰斗10；直流收尘区11内设置有负直流高压电线14和移动电极板18，直流收尘区11的底部设置有直流收尘区灰斗12。

本实施例中，预收尘区3、脉冲荷电凝并区20、直流双极凝并收尘区21和直流收尘区11采用横截面结构和尺寸相同的箱体结构，且预收尘区3、直流双极凝并收尘区21和直流收尘区11采用流道中心线重合的串联布置方式。

本实施例中，脉冲荷电凝并区20、直流双极凝并收尘区21和直流收尘区11采用等长的箱体结构，且其内电场数优选大于预收尘区3内电场数。为增强除尘效果，可适当延长直流收尘区11的尺寸，并增加电场数。

本实施例中，电场荷电凝并区7内采用两个相同的脉冲荷电凝并区20和一个直流双极凝并收尘区21的并联布置方式，且一个直流双极凝并收尘区21位于两个相同的脉冲荷电凝并区20之间，并且脉冲荷电凝并区20和直流双极凝并收尘区21的流道中心线位于同一水平层。

本实施例中，负直流高压电线14、正直流高压电线16和正脉冲高压电线17均采用不锈钢材料；负直流高压电线14和正直流高压电线16均采用芒刺线电极，且芒刺等间距径向分布于电极上；负直流高压电线14与外部负直流高压电源连接，正直流高压电线16与外部正直流高压电源连接；正脉冲高压电线17采用光滑竖直线电极，并与外部高压正脉冲电源连接。

本实施例中，直流收尘板15、移动电极板18和平面电极板19均采用不锈钢材料；直流收尘板15和移动电极板18优选采用C型收尘极板，平面电极板19采用光滑平面极板。

本实施例中，利用多通道细颗粒物高效脱除的装置进行脱除细颗粒物的方法，步骤如下：

第一步：启动装置：负直流高压电线14、正直流高压电线16和正脉冲高压电线17分别进行通电；

第二步：气溶胶颗粒物经气溶胶入口1进入反应器，随后在布风板2的作用下形成速度场和浓度场均布的气溶胶，随后进入预收尘区3；

第三步：气溶胶预收尘：在负直流高压电线14上施加负直流高压电，电线的芒刺尖上形成剧烈的尖端电晕放电，并在与直流收尘板15之间的区域形成稳定的电场，在狭小的电晕区域内同时存在大量的正离子、负离子和高能自由电子，在电晕区域内颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被异极性荷电，荷电颗粒通过扩散作用和库伦作用相互碰撞凝并；在电晕区域外，同时存在负离子和自由电子，颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被同极性荷电，部分荷电颗粒通过扩散作用相互碰撞凝并；凝并后的颗粒物在电场迁移作用下向直流收尘板15移动，将大部分大粒径的颗粒物收集到直流收尘板15上，通过清灰作用将颗粒物冲入预收尘区灰斗4，维持电场稳定；

第四步：预收尘后的气溶胶进入过渡沉降区5，随着流道横截面的逐渐增大，气溶胶流速下降，并局部形成涡旋扰流，进一步增强了颗粒物之间的碰撞凝并作用，凝并后的大粒径颗粒物在低流速状态下随重力沉降进入过渡沉降区灰斗6，其余较大粒径的颗粒物和部分较小粒径的颗粒物在惯性作用下进入直流双极凝并收尘区21，剩余较小粒径的颗粒物随着过渡沉降区5内的扩散气流进入脉冲荷电凝并区20；

第五步：直流双极凝并收尘：在正直流高压电线16上施加正直流高压电，电线的芒刺尖上形成剧烈的尖端电晕放电，并在与直流收尘板15之间的区域形成稳定的电场，由于该区域内电场力作用方向与预收尘区3相反，因此从预收尘区3出来经过过渡沉降区5后尚带有部分负电荷的颗粒物受到电场力作用反而会向正直流高压电线16方向做迁移运动，从而被重新荷电，同时促进了颗粒物之间的碰撞凝并；此外，在狭小的电晕区域内同时存在大量的正离子、负离子和高能自由电子，在电晕区域内颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被异极性荷电，荷电颗粒通过扩散作用和库伦作用相互碰撞凝并；在电晕区域外，存在大量正离子，颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被同极性荷电，部分荷电颗粒通过扩散作用相互碰撞凝并；凝并后的颗粒物在电场迁移作用下向直流收尘板15移动，将大部分大粒径的颗粒物收集到直流收尘板15上，通过清灰作用将颗粒物冲入电场荷电凝并区灰斗8，维持电场稳定；

第六步：脉冲荷电凝并：正脉冲高压电线17施加正脉冲高压电之后产生流光电晕放电，电晕区可以贯通正负电极，流光通道内存在大量高能量的电子和正负离子，电子的荷电能力强于离子，正离子的数目多于负离子，在整个脉冲周期内存在着电子的迁移扩散荷电以及离子的扩散荷电，使大小不同粒径的颗粒物荷上不同极性的电荷，荷电颗粒通过扩散作用和库仑作用相互碰撞凝并；凝并后的颗粒物在电场迁移作用下向平面电极板19移动，将大部分大粒径的颗粒物收集到平面电极板19上，通过清灰作用将颗粒物冲入电场荷电凝并区灰斗8，维持电场的稳定；

第七步：从脉冲荷电凝并区20出来带负电荷的颗粒物和直流双极凝并收尘区21出来带正电荷的颗粒物进入混合凝并区9，一方面带不同电荷极性的颗粒物之间通过库仑作用和扩散作用相互碰撞凝并形成大粒径颗粒物，另一方面流道横截面逐渐收窄，从脉冲荷电凝并区20出来的气溶胶形成回旋气流，促进了与直流双极凝并收尘区21出来的气溶胶颗粒物的碰撞凝并作用，凝并后的大粒径颗粒物随重力沉降进入混合凝并区灰斗10，其余气溶胶颗粒物进入直流收尘区11；

第八步：直流收尘：在负直流高压电线14上施加负直流高压电，电线的芒刺尖上形成剧烈的尖端电晕放电，并在与移动电极板18之间的区域形成稳定的电场，在狭小的电晕区域内同时存在大量的正离子、负离子和高能自由电子，在电晕区域内颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被异极性荷电，荷电颗粒通过扩散作用和库伦作用相互碰撞凝并；在电晕区域外，同时存在负离子和自由电子，颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被同极性荷电，部分荷电颗粒通过扩散作用相互碰撞凝并；凝并后的颗粒物在电场迁移作用下向移动电极板18移动，将颗粒物收集到移动电极板18上，通过电极板的移动清灰作用将颗粒物冲入直流收尘区灰斗12，从而完成气溶胶颗粒物的脱除过程，并且不会在移动电极板18表面形成积灰，维持电场稳定，避免反电晕和二次扬尘，提高了收尘的效率。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本实用新型已以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种多通道细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，包括气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13），所述气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13）从左到右依次布置，且气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13）依次相连通；所述预收尘区（3）内设置有负直流高压电线（14）和直流收尘板（15），且预收尘区（3）的底部设置有预收尘区灰斗（4）；所述过渡沉降区（5）的底部设置有过渡沉降区灰斗（6）；所述电场荷电凝并区（7）内包括脉冲荷电凝并区（20）和直流双极凝并收尘区（21），且电场荷电凝并区（7）的底部设置有电场荷电凝并区灰斗（8）；所述脉冲荷电凝并区（20）内设置有正脉冲高压电线（17）和平面电极板（19），所述直流双极凝并收尘区（21）内设置有直流收尘板（15）和正直流高压电线（16）；所述混合凝并区（9）的底部设置有混合凝并区灰斗（10）；所述直流收尘区（11）内设置有负直流高压电线（14）和移动电极板（18），所述直流收尘区（11）的底部设置有直流收尘区灰斗（12）。

2.根据权利要求1所述的多通道细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述预收尘区（3）、脉冲荷电凝并区（20）、直流双极凝并收尘区（21）和直流收尘区（11）采用横截面结构和尺寸相同的箱体结构，且预收尘区（3）、直流双极凝并收尘区（21）和直流收尘区（11）采用流道中心线重合的串联布置方式。

3.根据权利要求2所述的多通道细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述脉冲荷电凝并区（20）、直流双极凝并收尘区（21）和直流收尘区（11）采用等长的箱体结构，且其内电场数大于预收尘区（3）内电场数。

4.根据权利要求1所述的多通道细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述电场荷电凝并区（7）内采用两个相同的脉冲荷电凝并区（20）和一个直流双极凝并收尘区（21）的并联布置方式，且一个直流双极凝并收尘区（21）位于两个相同的脉冲荷电凝并区（20）之间，并且脉冲荷电凝并区（20）和直流双极凝并收尘区（21）的流道中心线位于同一水平层。

5.根据权利要求1所述的多通道细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述负直流高压电线（14）、正直流高压电线（16）和正脉冲高压电线（17）均采用不锈钢材料；所述负直流高压电线（14）和正直流高压电线（16）均采用芒刺线电极，且芒刺等间距径向分布于电极上；所述负直流高压电线（14）与外部负直流高压电源连接，所述正直流高压电线（16）与外部正直流高压电源连接；所述正脉冲高压电线（17）采用光滑竖直线电极，并与外部高压正脉冲电源连接。

6.根据权利要求1所述的多通道细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述直流收尘板（15）、移动电极板（18）和平面电极板（19）均采用不锈钢材料；所述直流收尘板（15）和移动电极板（18）采用C型收尘极板，所述平面电极板（19）采用光滑平面极板。

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