CN215784108U - 一种多孔收尘电极的电除尘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多孔收尘电极的电除尘器，多孔收尘电极的电除尘器的多孔收尘极板固定设置于外壳的内腔，若干多孔收尘极板相互平行且间隔设置；外壳上在多孔收尘极板的两端分别设有烟气进口和烟气出口，每个多孔收尘极板上均连接有清灰振打装置；每个放电线上均连接有清灰振打装置；相邻的多孔收尘极板之间间隔设置有若干放电线；多孔收尘极板的厚度为40‑60mm，多孔收尘极板上均匀开设有多个圆形通孔，所述圆形通孔的孔径为20‑40mm；放电线的截面为圆形；外壳在多孔收尘极板与圆形放电线间电场通道下方设置有灰斗。本实用新型能够提高对微细颗粒物的捕集效率，对10μm以下的细小颗粒具有良好收集效果，满足环保要求的问题。

Description

一种多孔收尘电极的电除尘器

技术领域

本实用新型属于电力行业或非电行业除尘技术领域，具体涉及一种多孔收尘电极的电除尘器。

背景技术

电除尘器作为工业烟气净化的主要设备之一，由于其总除尘效率高、本体阻力低、处理烟气量大、耐高温强腐蚀性气体以及运行维护费用低等优点，广泛应用在电力、冶金、建材等工业领域。电除尘器是利用电力将气体中的悬浮颗粒分离出来的装置，尽管在实际应用中有各种不同类型和结构的电除尘器，但是都是基于相同的工作原理。电除尘器的除尘过程可分为四个阶段，即气体的电离、悬浮粒子的荷电、荷电粒子的迁移与沉降、清灰。电除尘器理论上可以高效捕集任何粒径的气溶胶粒子。但在实际工业应用中，对亚微米粒子和超细粒子的捕集效率往往并不理想。但是面对更加严格的超低排放标准，电除尘器无论在电力行业或非电行业都亟需进一步提高对微细颗粒物的捕集效率。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种多孔收尘电极的电除尘器，本实用新型能够在现有的电除尘器的基础上，进一步提高对微细颗粒物的捕集效率。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种多孔收尘电极的电除尘器，包括外壳、清灰振打装置、若干多孔收尘极板和放电线；

多孔收尘极板固定设置于外壳的内腔，若干多孔收尘极板相互平行且间隔设置；

外壳上在多孔收尘极板的两端分别设有烟气进口和烟气出口，每个多孔收尘极板上均连接有清灰振打装置；每个放电线上均连接有清灰振打装置；

相邻的多孔收尘极板之间间隔设置有若干放电线；

多孔收尘极板的厚度为40-60mm，多孔收尘极板上均匀开设有多个圆形通孔，所述圆形通孔的孔径为20-40mm；

放电线的截面为圆形；

外壳在多孔收尘极板与圆形放电线间电场通道下方设置有灰斗。

优选的，多孔收尘极板的开孔率20％-60％。

优选的，多孔收尘极板上相邻的圆形通孔之间的间距为10-100mm。

优选的，相邻两个多孔收尘极板之间的间距为400-500mm，相邻两个多孔收尘极板之间的相邻两个放电线之间的间距为200-300mm，放电线的直径为0.5-5mm。

优选的，每个多孔收尘极板的上方和下方分别设置有悬吊梁和冲击杆，多孔收尘极板的上边缘和下边缘均通过若干销轴分别与悬吊梁和冲击杆固定连接。

优选的，多孔收尘极板上连接的清灰振打装置设置于多孔收尘极板的上方并与外壳连接，清灰振打装置上的振打杆与多孔收尘极板的上缘连接。

优选的，放电线上连接的清灰振打装置设置于放电线的上方并与外壳连接，清灰振打装置上的振打杆与放电线的上端连接，放电线的下端连接有能够使放电线伸直的重锤。

优选的，所述烟气进口设置为渐扩口，烟气进口的口径沿烟气流动方向逐渐增大；

烟气出口设置于渐缩口，烟气出口的口径沿烟气流动方向逐渐减小。

本实用新型如上所述多孔收尘电极的电除尘器的工作原理如下：

将孔收尘极板与放电线分别与电源的两极相连，在多孔收尘极板与放电线间的电场通道内形成电场；

带有颗粒物的烟气从烟气进口流入多孔收尘极板与放电线间的电场通道内，颗粒物被多孔收尘极板吸附捕集并沉积于孔收尘极板的表面以及所述圆形通孔内，去除颗粒物后的烟气从烟气出口排出。在工作时，所述孔收尘极板接地，所述放电线的电势为60-80kV；相邻两个多孔收尘极板之间的电场风速为0.8-1.5m/s。

本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型多孔收尘电极的电除尘器相较于现有的电除尘器，将收尘极板设置为了多孔结构，即在多孔收尘极板上均匀开设有多个圆形通孔，该圆形通孔几乎不影响空间电荷密度和电场强度，但会显著影响多孔收尘极板附近1/7线板间距区域的电场强度，在该区域，平行于多孔收尘极板表面的电场强度Ex增大，并且总是指向多孔收尘极板实体部分的最近中心位置，这有利于颗粒在多孔收尘极板的侧面和背面的沉积，垂直于多孔收尘极板的电场强度Ey在圆形通孔位置处减小，在多孔收尘极板实体部分增大，平均值略有变化，多孔收尘极板表面附近的电场强度增大。在多孔收尘极板结构下，携带有颗粒物的部分气流会进入多孔收尘极板上通孔的空腔内，由于圆形通孔的分流作用，多孔收尘极板附近一定范围内x方向电场风速显著降低了，这有利于抑制二次扬尘的影响；同时气流会携带颗粒进入多孔收尘极板上的圆形通孔内，圆形通孔内的低流速延长了颗粒在电场内的停留时间，有利于微小颗粒在圆形通孔内的沉积。综上可以看出，本实用新型能够进一步提高对微细颗粒物的捕集效率。

附图说明

图1是多孔收尘电极电除尘器的整体结构主视图；

图2是本实用新型多孔收尘电极电除尘器的侧视图；

图3(a)是本实用新型多孔收尘电极极板的主视图；图3(b)是本实用新型多孔收尘电极极板与放电线之间的相对位置示意图，其中，L表示多孔收尘极板的板长，d表示多孔收尘极板上的圆心通孔的孔间距，E表示多孔收尘极板的厚度，A表示放电线之间的线间距；B表示相邻多孔收尘极板之间的板间距；

图4是本实用新型实施例中多孔收尘电极与放电极二维布置示意图

图5是本实用新型实施例中的场强分布图；

图6是本实用新型实施例中的流线图；

图7是本实用新型实施例中的颗粒轨迹图；

图中，1-进口喇叭，2-销轴，3-清灰振打装置，4-悬吊梁，5-多孔收尘极板，6-冲击杆，7-灰斗，8-出口喇叭，9-圆形通孔，10-振打杆，11-重锤，12-放电线。

具体实施方式

以下结合附图、实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是，本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

本实用新型的整体方案是基于电风效应对微细颗粒物运动状态的影响，从减缓收尘电极附近的湍流现象出发，能够进一步提高对微细颗粒物的捕集效率。

参照图1和图2，本实用新型适用于电力行业或非电行业除尘系统中的多孔收尘电极电除尘器，包括外壳、多孔收尘极板5、截面为圆形的放电线12，多孔收尘极板5上均匀开设有圆孔(即圆形通孔9)，多孔收尘极板5上端与上方的销轴2的下端连接，上方的销轴2的上端与悬吊梁4相连固定，多孔收尘极板5的上端与清灰振打装置3的振打杆10的下端固定连接，清灰振打装置3安装在外壳上，放电线12布置于相邻的两块多孔收尘极板5的中间位置，放电线12的上端与清灰振打装置3的振打杆10的下端连接固定，清灰振打装置2与所述外壳连接，放电线12的下端与重锤11相连，多孔收尘极板5的下端与下方的销轴2的上端连接，下方的销轴2的下端与冲击杆6连接固定，外壳上在多孔收尘极板5与放电线12之间的电场通道下方设置有灰斗7，外壳上的进口喇叭口1(即烟气进口)位于多孔收尘极板5前端(如图1所示的左端，也即烟气流动的上风向)烟气进口处，外壳上的出口喇叭口(即烟气出口)位于多孔收尘极板5后端(如图1所示的右端，也即烟气流动的下风向)烟气出口处。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图1、图3(a)和图3(b)，多孔收尘极板5上的圆形通孔9开设多个，多个圆形通孔9呈相同间距布置。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图3(b)多孔收尘电极间距取值为400-500mm，圆线放电极间距取值为200-300mm。多孔收尘极板空腔厚度取值为40-60mm，多孔孔径取值为20-40mm。

作为本实用新型优选的实施方案，多个圆形通孔9总面积与多孔收尘极板5总面积之比开孔率满足如下关系：

其中，n代表多孔板开孔个数，r为开孔半径，H为多孔板高度，D为多孔板长度。

本实用新型还提供了适用于电力行业或非电行业除尘系统中的多孔收尘电极电除尘器的捕集方法，该捕集方法采用本实用新型如上所述的多孔收尘电极电除尘器进行，包括如下过程：

将携带有颗粒物的烟气从进口喇叭口1吹入，进入多孔收尘极板5与放电线12间的电场通道内，放电线12与外加电压相接，放电线12表面电势为外接电压值，多孔收尘极板5接地条件下其表面电势为零，电场通道内产生电场。放电线12表面高强度电场使气体电离，产生大量自由电子及正离子，进入电场内的颗粒物与自由电子及正离子结合带电，在电场力的作用下被多孔收尘极板5吸附捕集，净化后的洁净烟气从电场通道中排至出口喇叭口8。通过清灰振打装置控制由振打杆10所连接的放电线12与多孔收尘极板5，将放电线12与多孔收尘极板5上所捕集的颗粒物去除落入下方的灰斗7中。

作为本实用新型优选的实施方案，外接电压取值为60-80kV。电场风速取值为0.8-1.5m/s。

本实用新型的多孔收尘电极的电除尘器适用于电力行业或非电行业除尘系统中。本实用新型的收尘极板以多孔板型式体现，多孔收尘电极电除尘器显著提高多孔板附近1/7线板间距区域的电场强度，在该区域，平行于多孔板表面的电场强度Ex增大，并且总是指向多孔板实体部分的最近中心位置，这有利于颗粒在侧面和背面的沉积，垂直于多孔板的电场强度Ey在圆形通孔位置处减小，在多孔板实体部分增大，平均值略有变化，板表面附近的电场强度增大。由于圆形通孔的分流作用，使多孔板附近5mm范围内x方向电场风速降低了12.5％，利于抑制二次扬尘的影响；同时气流会携带颗粒进入多孔板空腔内，多孔板空腔内的低流速延长了颗粒在电场内的停留时间，有利于颗粒在多孔板空腔内的沉积。同时对10μm以下的细小颗粒具有良好收集效果，提高微细颗粒物有效驱进速度30％-36％，满足环保要求的问题。捕集烟尘中粉尘的除尘装置，用于电力行业或非电行业除尘系统中。

颗粒荷电过程与电场性能分析相对应，圆形通孔对颗粒的颗粒荷电量以及荷电过程几乎没有影响；颗粒进入电除尘器后，颗粒荷电量逐渐增加，并最终保持恒定不变。当颗粒运动到第一根电晕线位置时，颗粒80％荷电过程已完成。颗粒的最终荷电量与粒径成正相关的关系，5μm颗粒的最终电荷荷电量大约是0.3μm颗粒的43倍。

多孔板捕集颗粒的概率与颗粒初始入射电场的位置有关，靠近入口多孔板表面附近释放的颗粒比入口中间释放的颗粒更容易收集。颗粒最终沉降分布在多孔板的正面、背面以及侧面。颗粒在电场和流场共同作用下向多孔板移动，当颗粒运动到多孔板附近区域，部分颗粒会沉积在多孔板正面，另一部分颗粒因电流体作用进入多孔板空腔，并最终沉积在空腔内。即使有少部分颗粒在收尘极末端随气流重返电场通道，但在电场力作用下会最终沉积在多孔板正面，不会造成粉尘逃逸。

多孔板附近区域的x方向分量的电场风速会降低，这有助于降低由振打清灰而造成的二次扬尘的影响；收尘极板开孔后可以抑制由高比电阻粉尘造成的反电晕现象，维护电除尘器的正常稳定运行。

多孔板开孔与不开孔的平板进行对比，开孔可提高微细颗粒物的有效驱进速度，这有助于收尘极板对微细颗粒物的捕集。

实施例

本实施例适用于电力行业或非电行业除尘系统中的多孔收尘电极电除尘器，包括外壳、多孔收尘极板5、截面为圆形的放电线12，多孔收尘极板5上均匀开设有圆孔(即圆形通孔9)，多孔收尘极板5上端与上方的销轴2的下端连接，上方的销轴2的上端与悬吊梁4相连固定，多孔收尘极板5的上端与清灰振打装置3的振打杆10的下端固定连接，清灰振打装置3安装在外壳上，放电线12布置于相邻的两块多孔收尘极板5的中间位置，放电线12的上端与清灰振打装置3的振打杆10的下端连接固定，清灰振打装置2与所述外壳连接，放电线12的下端与重锤11相连，多孔收尘极板5的下端与下方的销轴2的上端连接，下方的销轴2的下端与冲击杆6连接固定，外壳上在多孔收尘极板5与放电线12之间的电场通道下方设置有灰斗7，外壳上的进口喇叭口1(即烟气进口)位于多孔收尘极板5前端(如图1所示的左端，也即烟气流动的上风向)烟气进口处，外壳上的出口喇叭口(即烟气出口)位于多孔收尘极板5后端(如图1所示的右端，也即烟气流动的下风向)烟气出口处。如图3(b)所示，其中多孔收尘电极间距B为400mm，放电极12的半径为1mm，放电极12的间距A为240mm，多孔收尘极板5的长度为480mm，多孔收尘极板5的高度为450mm，多孔收尘极板5空腔厚度E(也就是圆形通孔9的长度)为50mm，圆形通孔9的孔径为30mm，圆形通孔9的孔间距为50mm，外接电压为65kV(平均场强3.25kV/cm)，电场风速为1m/s。

将携带有颗粒物的烟气从进口喇叭口1吹入，以1m/s的电场风速进入多孔收尘极板与圆形放电线间的电场通道内，圆形放电线与外加电压相接其表面电势为外接电压值65kV，多孔收尘极板接地条件下其表面电势为零，电场通道内产生电场，平均场强3.25kV/cm。放电线表面高强度电场使气体电离，产生大量自由电子及正离子，颗粒物进入电场内与自由电子及正离子结合带电，在电场力的作用下被多孔收尘极板吸附捕集，净化后洁净空气从电场通道中排至出口喇叭口。通过清灰振打装置控制由振打杆所连接的放电线与多孔收尘极板，将放电线与多孔收尘极板上所捕集的颗粒物去除落入下方灰斗中。

为了验证本实施例多孔收尘电极电除尘器对微细粒子捕集能力，并分析除尘器内电场与流场特性，在不影响计算精度的前提下，简化了多孔收尘电极电除尘器二维模型。布置方式详见图4，收尘极板长度1440mm，收尘极板及空腔厚度50mm，孔径为d＝30mm，孔间距为50mm，开孔率为35.4％，放电线直径1mm，选取5根，间距240mm，板间距为400mm。

利用数值模拟软件ComsolMultiphysics模拟多孔收尘电极电除尘器通道内的电气特性、流场特性和粒子运动特性。电场的控制方程选用简化的电势泊松方程与电流连续方程，电场求解结果详见图5；流场控制方程采用时均Navier-Stokes方程和雷诺应力标准湍流模型进行有效的求解，流场求解结果详见图6；粒子使用Lawless模型模拟粒子荷电过程，描述颗粒运动的方法采用拉格朗日运动模型，粒子运动轨迹详见图7，对不同粒径粒子捕集结果如下：

粒径5μm以上，进口释放5000颗粒，出口逃逸0，分离效率100％。

粒径5μm，进口释放5000颗粒，出口逃逸892颗粒，分离效率82.16％，有效驱进速度提高33.96％。

粒径1μm，进口释放5000颗粒，出口逃逸3374颗粒，分离效率32.52％，有效驱进速度提高35.08％。

粒径0.1μm，进口释放5000颗粒，出口逃逸3256颗粒，分离效率34.88％，有效驱进速度提高35.61％。

粒径0.05μm，进口释放5000颗粒，出口逃逸2373颗粒，分离效率52.54％，有效驱进速度提高32.33％。

参照上述结果由分离效率可知，收尘极板开孔后对小粒径颗粒的分离能力大幅提升，有效驱进速度可提高30％-36％，由流线图可知，气流进入电场通道内，流场整体均匀，无涡旋产生。

参照图5，表明本实施例的多孔收尘电极电除尘器整体电场分布适宜，有利于颗粒物的荷电与捕集。

参照图6，表明本实施例的多孔收尘电极电除尘器中流场均匀，没有明显涡漩产生。

参照图7，表明本实施例的多孔收尘电极电除尘器中颗粒物被捕集，最终沉降分布在多孔板的正面、背面以及侧面与空腔内部。

采用本实用新型多孔收尘电极电除尘器可以有效的提高电除尘器对10μm以下的颗粒分离效率低的问题，解决现有设备颗粒物捕集过程中排放不达标的问题和原电除尘器捕集效率不足的问题。本实用新型的设备可广泛应用于多种行业，例如煤电、钢铁等行业，可处理不同粒径分布的颗粒物，制造简单，本体阻力小，市场前景广阔。

Claims (10)

1.一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，包括外壳、清灰振打装置(3)、若干多孔收尘极板(5)和放电线(12)；

多孔收尘极板(5)固定设置于外壳的内腔，若干多孔收尘极板(5)相互平行且间隔设置；

外壳上在多孔收尘极板(5)的两端分别设有烟气进口和烟气出口，每个多孔收尘极板(5)上均连接有清灰振打装置(3)；每个放电线(12)上均连接有清灰振打装置(3)；

相邻的多孔收尘极板(5)之间间隔设置有若干放电线(12)；

多孔收尘极板(5)的厚度为40-60mm，多孔收尘极板(5)上均匀开设有多个圆形通孔(9)，所述圆形通孔的孔径为20-40mm；

放电线(12)的截面为圆形；

外壳在多孔收尘极板(5)与圆形放电线(12)间电场通道下方设置有灰斗(7)。

2.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，多孔收尘极板(5)的开孔率20％-60％。

3.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，多孔收尘极板(5)上相邻的圆形通孔之间的间距为10-100mm。

4.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，相邻两个多孔收尘极板(5)之间的间距为400-500mm。

5.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，相邻两个多孔收尘极板(5)之间的相邻两个放电线(12)之间的间距为200-300mm。

6.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，放电线(12)的直径为0.5-5mm。

7.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，每个多孔收尘极板(5)的上方和下方分别设置有悬吊梁(4)和冲击杆(6)，多孔收尘极板(5)的上边缘和下边缘均通过若干销轴(2)分别与悬吊梁(4)和冲击杆(6)固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，多孔收尘极板(5)上连接的清灰振打装置(3)设置于多孔收尘极板(5)的上方并与外壳连接，清灰振打装置(3)上的振打杆(10)与多孔收尘极板(5)的上缘连接。

9.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，放电线(12)上连接的清灰振打装置(3)设置于放电线(12)的上方并与外壳连接，清灰振打装置(3)上的振打杆(10)与放电线(12)的上端连接，放电线(12)的下端连接有能够使放电线(12)伸直的重锤(11)。

10.根据权利要求1所述的一种多孔收尘电极的电除尘器，其特征在于，所述烟气进口设置为渐扩口，烟气进口的口径沿烟气流动方向逐渐增大；

烟气出口设置于渐缩口，烟气出口的口径沿烟气流动方向逐渐减小。

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