KR20240078429A - High-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultra-fine particles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치를 개시하며 연기 정화 기술분야에 속한다. 본 발명은 예비하전 영역(1), 집괴 영역(2) 및 여과 영역(3)을 포함하되, 상기 예비하전 영역(1)은 제1 전도성 금속판(11), 3원 희토류 텅스텐(W-La2O3-CeO2-Y2O3) 핀(12) 및 제2 전도성 금속판(13)을 포함하며, 상기 집괴 영역(2)은 1차 응집 영역(21) 및 교류 전기장 응집 영역(22)을 포함하며, 상기 여과 영역(3)은 다공성 입자군으로 구성된 입자층(32)이다. 먼저, 3원 희토류 텅스텐 핀이 있는 전극판을 방전 음극으로 하고, 나노초 펄스 전원 공급 방식을 사용하여 “확산 방전” 현상을 통해 전체 전기장 채널 내에 초미세분진 입자가 충분하고 균일한 이극성 전하를 갖도록 고밀도의 자유전자, 음이온 및 양이온을 형성하고, 그 다음, 난류 경계층, 쿨롱력 및 교류 전기장의 시너지 효과를 이용하여 초미세분진 입자의 집괴, 응집을 강화하고, 마지막으로, 다공성 입자로 구성된 입자층에 의해 효율적으로 포집한다.The present invention discloses a high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultrafine particles and belongs to the field of smoke purification technology. The present invention includes a precharge region (1), an agglomerate region (2), and a filtration region (3), wherein the precharge region (1) includes a first conductive metal plate (11), a ternary rare earth tungsten (W-La 2 O 3 -CeO 2 -Y 2 O 3 ) includes a fin (12) and a second conductive metal plate (13), wherein the agglomerate region (2) has a primary cohesion region (21) and an alternating electric field cohesion region (22). It includes, and the filtration area 3 is a particle layer 32 composed of a group of porous particles. First, an electrode plate with a ternary rare earth tungsten pin is used as the discharge cathode, and a nanosecond pulse power supply method is used to ensure that ultrafine dust particles have sufficient and uniform dipolar charges within the entire electric field channel through the “diffusion discharge” phenomenon. Form a high density of free electrons, anions and positive ions, then use the synergy effect of the turbulent boundary layer, Coulomb force and alternating electric field to strengthen the agglomeration and agglomeration of ultrafine dust particles, and finally, in the particle layer composed of porous particles. captured efficiently.
Description
본 발명은 연기 정화 기술분야에 속하며, 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치에 관한 것이다.The present invention belongs to the field of smoke purification technology and relates to a high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultrafine particles.
초미세입자 특히 서브미크론 입자의 효율적인 제거는 현재 에너지, 야금, 화학공학, 의약, 식품 등 산업이 직면한 공통 과제로, 사람들의 건강을 보호하는 데 매우 큰 의미가 있을 뿐만 아니라 안전한 생산에도 매우 중요하다. 지금까지 미세입자의 포집 효율을 높이는 두 가지 주요 방법은 첫째, 미세입자를 진일보로 집괴, 응집시켜 큰 입자(즉, 응집체)를 형성한 후, 전통적인 먼지 제거 설비를 사용하여 제거한다. 둘째, 정전기·백 집진기, 정전기·싸이클론 집진기, 정전기 강화섬유 필터, 정전기 강화입자층 필터 등과 같은 기존의 먼지 제거 기술을 유기적으로 결합하여 미세입자의 포집 효율을 더욱 향상시키는 복합기술이다.Efficient removal of ultrafine particles, especially submicron particles, is a common challenge currently faced by industries such as energy, metallurgy, chemical engineering, medicine, and food. It is not only of great significance in protecting people's health, but is also very important in safe production. . So far, there are two main methods to increase the collection efficiency of fine particles. First, fine particles are further agglomerated and agglomerated to form large particles (i.e. aggregates), and then removed using traditional dust removal equipment. Second, it is a complex technology that further improves the collection efficiency of fine particles by organically combining existing dust removal technologies such as electrostatic/bag dust collector, electrostatic/cyclonic dust collector, electrostatic reinforced fiber filter, and electrostatic reinforced particle layer filter.
응집기술에는 주로 전기 응집, 음향 응집, 자기 응집, 광 응집, 열 응집, 화학 응집 및 난류 경계층 응집 등이 포함된다. 그 중에서 전기 응집은 실제 작업 조건을 보다 쉽게 충족하고 처리 가스 유량이 크며 적응 입경 범위가 넓기 때문에 많은 주목을 받고 있다. 전기 응집 기술은 주로 교류 전기장에서의 동극 하전 입자의 응집, 이극성 하전 분진의 쿨롱 응집, 교류 전기장에서의 이극성 하전 입자의 응집, 직류 전기장에서의 이극성 하전 입자의 응집 등 네 가지 유형이 포함되며, 그 중에서 이극성 하전 입자의 교류 전기장에서의 응집 효과가 가장 좋은 데, 이 기술의 핵심은 초미세입자가 충분히 높은 이극성 하전량을 얻을 수 있도록 하는 것이다. 기존의 분진의 이극성 하전 방식은 양극과 음극을 교대로 사용하는 코로나 방전 방식인데 작동 전압과 가스 방전 강도의 한계로 인해 초미세입자의 하전량이 낮다. 이는 응집 효과가 실질적으로 개선되기 어려운 병목현상이기도 하다. 현재, 상기 기술에 대한 관련 연구가 진행되고 일부 진전이 이루어졌지만 초미세입자 특히 서브미크론 입자의 효율적인 정화는 여전히 어렵다.Coagulation technologies mainly include electric coagulation, acoustic coagulation, magnetic coagulation, optical coagulation, thermal coagulation, chemical coagulation and turbulent boundary layer coagulation. Among them, electrocoagulation has attracted much attention because it more easily meets actual working conditions, has a large processing gas flow rate, and has a wide adaptive particle size range. Electric agglomeration technology mainly includes four types: agglomeration of homopolar charged particles in an alternating current electric field, Coulomb agglomeration of dipolar charged particles, agglomeration of dipolar charged particles in an alternating current electric field, and agglomeration of dipolar charged particles in a direct current electric field. Among them, the cohesion effect of dipolar charged particles in an alternating electric field is the best, and the core of this technology is to ensure that ultrafine particles can obtain a sufficiently high amount of dipolar charge. The existing bipolar charging method for dust is a corona discharge method that uses anode and cathode alternately, but the charge amount of ultrafine particles is low due to limitations in operating voltage and gas discharge intensity. This is also a bottleneck that makes it difficult to substantially improve the cohesion effect. At present, although relevant research on the above technology has been conducted and some progress has been made, efficient purification of ultrafine particles, especially submicron particles, is still difficult.
본 발명의 목적은, 먼저, 3원 희토류 텅스텐 핀이 있는 전극판을 방전 음극으로 하고, 나노초 펄스 전원 공급 방식을 사용하여 “확산 방전” 현상을 통해 대면적의 균일한 저온 플라즈마를 생성함으로써 전체 전기장 채널 내에 초미세분진 입자가 충분하고 균일한 이극성 전하를 갖도록 고밀도의 자유전자, 음이온 및 양이온을 형성하고, 그 다음, 난류 경계층, 쿨롱력 및 교류 전기장의 시너지 효과를 이용하여 초미세분진 입자의 집괴, 응집을 강화하고, 마지막으로 다공성 입자로 구성된 입자층에 의해 효율적으로 포집하는 초미세입자의 합체가 강화된 고효율의 입자층 여과장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to first use an electrode plate with a ternary rare earth tungsten pin as a discharge cathode, and use a nanosecond pulse power supply method to generate a large-area uniform low-temperature plasma through the “diffusion discharge” phenomenon, thereby reducing the overall electric field. A high density of free electrons, anions and positive ions is formed so that the ultrafine dust particles have sufficient and uniform dipolar charges in the channel, and then the synergy effect of the turbulent boundary layer, Coulomb force and alternating electric field is used to form the ultrafine dust particles. The aim is to provide a highly efficient particle bed filtration device that enhances agglomeration, agglomeration, and finally, the coalescence of ultrafine particles that are efficiently captured by a particle layer composed of porous particles.
본 발명에 따른 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치는 서로 인접한 예비하전 영역(1), 집괴 영역(2) 및 여과 영역(3)의 세 부분을 포함하며, The high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultrafine particles according to the present invention includes three adjacent parts: a precharge region (1), an agglomeration region (2), and a filtration region (3),
상기 예비하전 영역(1)은 중간단에 제1 전도성 금속판(11)이 설치되고, 상기 제1 전도성 금속판(11)의 정면과 반면의 외벽에는 각각 제1 전도성 금속판(11)의 판면에 수직인 16~32개의 3원 희토류 텅스텐 핀(12)이 균일하게 설치된다.The pre-charge region 1 has a first conductive metal plate 11 installed at the middle end, and the front and other outer walls of the first conductive metal plate 11 are perpendicular to the plate surface of the first conductive metal plate 11, respectively. 16 to 32 ternary rare earth tungsten pins (12) are uniformly installed.
더 나아가, 상기 집괴 영역(2)은 좌측의 예비하전 영역(1)에 연결된 1차 응집 영역(21) 및 우측의 여과 영역(3)에 연결된 교류 전기장 응집 영역(22)을 포함한다. Furthermore, the agglomeration region 2 includes a primary agglomeration region 21 connected to the precharge region 1 on the left and an alternating electric field aggregation region 22 connected to the filtration region 3 on the right.
더 나아가, 상기 제1 전도성 금속판(11)의 양측에는 각각 접지된 제2 전도성 금속판(13)이 평행하게 설치된다. Furthermore, grounded second conductive metal plates 13 are installed in parallel on both sides of the first conductive metal plate 11.
더 나아가, 상기 1차 응집 영역(21) 내에는 기류 방향에 수직인 판면을 갖는 6~12개의 배플(211)이 엇갈려 설치되고,Furthermore, in the primary cohesion area 21, 6 to 12 baffles 211 having plate surfaces perpendicular to the airflow direction are installed alternately,
상기 교류 전기장 응집 영역(22)의 양측에는 각각 기류 방향과 평행한 판면을 갖는 제3 전도성 금속판(221)이 설치된다.Third conductive metal plates 221 each having a plate surface parallel to the airflow direction are installed on both sides of the alternating current electric field coherence area 22.
더 나아가, 상기 여과 영역(3)의 일측에는 직경 1~2.5mm의 다공성 입자군으로 구성된 입자층(32)인 여과층(31)이 설치되고,Furthermore, a filtration layer 31, which is a particle layer 32 composed of a group of porous particles with a diameter of 1 to 2.5 mm, is installed on one side of the filtration area 3,
상기 다공성 입자군 중 단일 다공성 입자(311)의 미세기공(312)의 직경은 10~95μm이다.The diameter of the micropores 312 of the single porous particle 311 among the porous particle group is 10 to 95 μm.
종래 기술과 비교하여 본 발명은 음극의 방전 성능, 입자의 이극성 하전 강도, 하전 입자의 집괴 및 여과 효율을 현저히 향상시키며, 기존의 관련 기술의 일부 단점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 다음과 같은 많은 장점도 있다. (1) 현재의 입자 이극성 하전 방법은 하전 영역에 여러 개의 음극 코로나선과 양극 코로나선을 교대로 배치하고, 고압 직류 전원의 작용하에, 음극 코로나선은 음극 코로나 방전을 통해 음이온과 자유전자를 생성하여 분진이 음전하를 갖도록 하고, 양극 코로나선은 양극 코로나 방전을 통해 양이온을 생성하여 분진이 양전하를 갖도록 한다. 이 방법의 주요 단점은 구조가 복잡하고 건설 비용 및 에너지 소모가 높으며 분진 입자군에서 이극성 전하(일부는 양전하, 일부는 음전하)를 생성시킬 수 있지만 전기장 내의 평균 이온 밀도가 낮아 초미세분진의 질량에 대한 전하의 비율이 작아 정전기 합체 및 포집 효과에 영향을 미친다. 본 기술은 3원 희토류 텅스텐 핀이 있는 전극판을 방전 음극으로 하고, 나노초 펄스 전원 공급 방식을 사용하여 “확산 방전” 현상을 통해 대면적의 균일한 저온 플라즈마를 생성하며, 구조가 간단할 뿐만 아니라 에너지 소모도 낮으며(직류 코로나 방전보다 50% 이상 낮음) 전체 연기 채널 내에서 고밀도의 자유전자, 음이온 및 양이온을 생성할 수 있어(직류 코로나 방전보다 4배 이상 높음) 미세분진 입자가 충분하고 균일한 이극성 전하를 갖도록 하여 초미세분진의 질량에 대한 전하 비율을 현저히 향상시켜 정전기 합체 및 포집 효과를 향상시킨다. (2) 2단계의 응집을 통해 초미세입자의 합체 효율을 향상시킨다. 먼저, 단면적이 점진적으로 작아지는 점진적인 수축 채널을 1차 응집 영역으로 사용한다. 이 영역 내에는 6~12개의 배플이 기류와 수직 방향으로 엇갈려 배치되고, 유동 면적이 점차적으로 축소되면서 기류 충격이 가속화되어 배플들에 다수의 난류 영역이 형성되고, 난류 경계층 및 쿨롱력의 복합작용을 통해, 이극성 하전 분진의 응집이 촉진된다. 그 다음, 교류 전기장 영역을 2차 응집 영역으로 사용한다. 평행하게 배치된 두 개의 전도성 금속판은 교류 전원에 연결되어 두 판 사이에 비교적 균일한 교류 전기장이 형성되고, 교류 전기장의 작용하에서, 1차 응집 영역에서 온 이극성 하전 입자는 진일보 응집되어 커진다. (3) 입자층의 여과 풍속을 감소시켜 여과 효율을 향상시키기 위해, 응집 영역과 여과층 사이에 단면적이 점진적으로 확장되는 점진적인 확장 채널을 과도 영역으로 설치한다. (4) 여과 입자층은 직경 1~2.5mm의 다공성 입자군으로 구성되며, 여과 매체인 다공성 입자 내부에는 직경 10~95μm의 미세기공이 대량 포함되어 있다. 여과 영역으로 진입한 이극성 하전 입자는 상술한 다공성 입자군으로 구성된 복잡한 미세채널(각 입자의 내부 기공 및 각 입자 사이에 형성된 기공)을 통과할 때, 한편으로는 쿨롱력과 관성력의 작용으로 인해 서로 부착하여 더욱 합체되어 커지고 다른 한편으로는 관성 충돌, 차단, 확산 및 정전기 침강 등의 복합작용을 통해 입자층에 침적된다. 이상의 각 작용 메커니즘의 시너지 효과는 초미세입자에 대한 입자층의 여과 효율을 강화한다.Compared with the prior art, the present invention significantly improves the discharge performance of the cathode, the dipolar charge intensity of the particles, the agglomeration of the charged particles and the filtration efficiency, and not only overcomes some of the shortcomings of the existing related technology, but also overcomes many of the following: There are also advantages. (1) The current particle dipolar charging method alternately arranges several negative corona wires and positive corona wires in the charging area, and under the action of high-voltage direct current power, the negative corona wire generates negative ions and free electrons through negative corona discharge. This causes the dust to have a negative charge, and the anode corona line generates positive ions through an anode corona discharge to make the dust have a positive charge. The main disadvantage of this method is that the structure is complex, the construction cost and energy consumption are high, and although it can generate bipolar charges (some positive and some negative) in the dust particle group, the average ion density in the electric field is low, so the mass of ultrafine dust is low. The ratio of charge to is small, which affects the electrostatic coalescence and collection effect. This technology uses an electrode plate with a ternary rare earth tungsten pin as the discharge cathode, uses a nanosecond pulse power supply method to generate a large-area uniform low-temperature plasma through the “diffusion discharge” phenomenon, and has a simple structure. Energy consumption is low (more than 50% lower than direct current corona discharge) and high density of free electrons, negative ions and positive ions can be generated within the entire smoke channel (more than 4 times higher than direct current corona discharge), so fine dust particles are sufficient and uniform. By having a dipolar charge, the charge-to-mass ratio of ultrafine dust is significantly improved, thereby improving electrostatic coalescence and collection effects. (2) Improves the coalescence efficiency of ultrafine particles through two-stage aggregation. First, a gradually shrinking channel with a gradually decreasing cross-sectional area is used as the primary cohesion region. Within this area, 6 to 12 baffles are arranged alternately in the direction perpendicular to the airflow, and as the flow area gradually decreases, the airflow shock accelerates, forming multiple turbulent areas in the baffles, and the combined action of the turbulent boundary layer and Coulomb force. Through this, the agglomeration of dipolar charged dust is promoted. Then, the alternating electric field region is used as the secondary cohesion region. Two conductive metal plates arranged in parallel are connected to an alternating current power source, and a relatively uniform alternating current electric field is formed between the two plates. Under the action of the alternating electric field, the dipolar charged particles from the primary aggregation region further aggregate and grow larger. (3) In order to improve filtration efficiency by reducing the filtration wind speed of the particle layer, a gradually expanding channel with a gradually expanded cross-sectional area is installed as a transition zone between the flocculation zone and the filtration layer. (4) The filter particle layer is composed of a group of porous particles with a diameter of 1 to 2.5 mm, and the inside of the porous particles, which are the filter medium, contains a large number of micropores with a diameter of 10 to 95 μm. When the bipolar charged particles entering the filtration area pass through the complex microchannel (the internal pores of each particle and the pores formed between each particle) composed of the above-mentioned porous particle group, on the one hand, due to the action of Coulomb force and inertial force. On the one hand, they adhere to each other and further coalesce to grow, and on the other hand, they are deposited in the particle layer through complex actions such as inertial collision, blocking, diffusion, and electrostatic precipitation. The synergistic effect of each of the above action mechanisms enhances the filtration efficiency of the particle layer for ultrafine particles.
도 1은 본 발명의 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명의 여과 영역 중 입자층의 구조 개략도이다.
도 3은 본 발명의 여과 영역 중 다공성 입자의 구조 개략도이다.1 is a structural schematic diagram of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of the structure of the particle layer in the filtration area of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram of the structure of porous particles in the filtration area of the present invention.
아래에 첨부도면 및 구체적인 실시예를 결합하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하도록 한다. The present invention will be described in more detail below by combining the accompanying drawings and specific examples.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치는 서로 인접한 예비하전 영역(1), 집괴 영역(2) 및 여과 영역(3)의 세 부분을 포함하며, As shown in the figure, the high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultrafine particles according to the present invention includes three adjacent parts: a precharge region (1), an agglomeration region (2), and a filtration region (3),
상기 예비하전 영역(1)은 중간단에 제1 전도성 금속판(11)이 설치되고, 상기 제1 전도성 금속판(11)의 정면과 반면의 외벽에는 각각 제1 전도성 금속판(11)의 판면에 수직인 16~32개의 3원 희토류 텅스텐 핀(12)이 균일하게 설치된다. The pre-charge region 1 has a first conductive metal plate 11 installed at the middle end, and the front and other outer walls of the first conductive metal plate 11 are perpendicular to the plate surface of the first conductive metal plate 11, respectively. 16 to 32 ternary rare earth tungsten pins (12) are uniformly installed.
더 나아가, 상기 집괴 영역(2)은 좌측의 예비하전 영역(1)에 연결된 1차 응집 영역(21) 및 우측의 여과 영역(3)에 연결된 교류 전기장 응집 영역(22)을 포함한다. Furthermore, the agglomeration region 2 includes a primary agglomeration region 21 connected to the precharge region 1 on the left and an alternating electric field aggregation region 22 connected to the filtration region 3 on the right.
더 나아가, 상기 제1 전도성 금속판(11)의 양측에는 각각 접지된 제2 전도성 금속판(13)이 평행하게 설치된다. Furthermore, grounded second conductive metal plates 13 are installed in parallel on both sides of the first conductive metal plate 11.
더 나아가, 상기 1차 응집 영역(21) 내에는 기류 방향에 수직인 판면을 갖는 6~12개의 배플(211)이 엇갈려 설치되고, Furthermore, in the primary cohesion area 21, 6 to 12 baffles 211 having plate surfaces perpendicular to the airflow direction are installed alternately,
상기 교류 전기장 응집 영역(22)의 상하 양측에는 각각 기류 방향과 평행한 판면을 갖는 제3 전도성 금속판(221)이 설치된다. Third conductive metal plates 221 each having a plate surface parallel to the direction of air flow are installed on both upper and lower sides of the alternating current electric field coherence area 22.
더 나아가, 상기 여과 영역(3)의 일측에는 직경 1~2.5mm의 다공성 입자군으로 구성된 입자층(32)인 여과층(31)이 설치되고, Furthermore, a filtration layer 31, which is a particle layer 32 composed of a group of porous particles with a diameter of 1 to 2.5 mm, is installed on one side of the filtration area 3,
상기 다공성 입자군 중 단일 다공성 입자(311)의 미세기공(312)의 직경은 10~95μm이다.The diameter of the micropores 312 of the single porous particle 311 among the porous particle group is 10 to 95 μm.
구체적으로 이 장치는 예비하전 영역(1), 집괴 영역(2) 및 여과 영역(3)의 세 부분으로 구성되고, 기본구조는 도 1에 도시된 바와 같이, Specifically, this device is composed of three parts: precharge region (1), agglomeration region (2), and filtration region (3), and the basic structure is as shown in Figure 1.
예비하전 영역(1)은 판형 구조를 사용하되, 제1 전도성 금속판(11)의 양면에는 각각 판면에 균일하게 수직으로 16~32개의 3원 희토류 텅스텐 핀(12)이 배치되고, 제1 전도성 금속판(11)은 나노초 고압 펄스 전원의 음극을 방전 음극으로 연결되고, 방전 음극의 양측에는 각각 접지된 제2 전도성 금속판(13)이 하전 영역의 양극으로 평행하게 배치된다.The precharge region (1) uses a plate-shaped structure, and 16 to 32 ternary rare earth tungsten pins (12) are arranged on both sides of the first conductive metal plate (11) evenly perpendicular to the plate surface, and the first conductive metal plate (11) has a plate-shaped structure. At (11), the cathode of the nanosecond high-voltage pulse power supply is connected to the discharge cathode, and on both sides of the discharge cathode, a grounded second conductive metal plate 13 is arranged in parallel as the anode of the charged region.
상술한 구조를 채택한 목적은 다음과 같다. 첫째: 3원 희토류 텅스텐 핀(12)의 선단에 국부 펄스 고전기장 강도를 형성하여 전기장 전자 방출과 주변 가스 방전을 강화하고, 전체 연기 채널 내에 유사한 "확산 방전"을 형성하여 대면적의 균일한 저온 플라즈마를 생성하여 초미세분진의 이극성 하전을 촉진한다. 둘째: 예비하전 영역(1)의 전기 집진 성능을 최적화한다. 예비하전 영역(1) 자체가 일정한 먼지 제거 성능을 가지고 있는데, 하전된 입자는 전기장 힘의 작용하에 각각 반대 극성의 전극판으로 이동하고 일부는 전극판에 도달한 후 포집된다. 방전 음극과 양극을 모두 판형 구조로 함으로써 둘 사이에 비교적 균일한 전기장을 형성하여 예비하전 영역(1)에서의 하전된 초미세입자의 포집 효율을 향상시킬 수 있다. The purpose of adopting the above-described structure is as follows. First: Form a local pulse high electric field intensity at the tip of the ternary rare earth tungsten pin (12) to strengthen the electric field electron emission and surrounding gas discharge, and form a similar "diffusion discharge" within the entire smoke channel to achieve uniform low temperature over a large area. It generates plasma and promotes the bipolar charge of ultrafine dust. Second: Optimize the electrostatic dust collection performance of the precharge area (1). The precharge area 1 itself has a certain dust removal performance. The charged particles move to the electrode plates of opposite polarity under the action of the electric field force, and some are collected after reaching the electrode plates. By forming both the discharge cathode and the anode into a plate-shaped structure, a relatively uniform electric field can be formed between the two, thereby improving the collection efficiency of charged ultrafine particles in the precharge region (1).
예비하전 영역(1)에서 빠져나온 이극성 전하를 갖는 입자는 집괴 영역(2)으로 들어간다. 집괴 영역(2)은 두 부분으로 구성되되, 하나는 1차 응집 영역(21)으로 예비하전 영역(1)과 교류 전기장 사이에 위치하는 수축 채널로, 이 영역 내에는 기류와 수직 방향으로 6~12개의 배플(211)이 엇갈려 배치되고, 기류는 배플(211)들에 가속 충격을 주어 다수의 난류 영역이 형성되고, 난류 경계층과 쿨롱력의 복합작용을 통해 이극성 하전 분진의 응집이 촉진된다. 다른 하나는 교류 전기장 응집 영역(22)으로, 평행하게 배치된 두 개의 제3 전도성 금속판(221)은 교류 전원에 연결되어 두 판 사이에 비교적 균일한 교류 전기장이 형성된다. 교류 전기장의 작용하에 1차 응집 영역(21)에서 온 이극성 하전 입자는 진일보 응집되어 커진다. 상술한 2단계 응집을 통해 초미세입자의 합체 효율을 현저히 향상시킬 수 있다. Particles with dipolar charges that escape from the precharge region (1) enter the agglomeration region (2). The agglomeration region (2) is composed of two parts, one of which is the primary agglomeration region (21), which is a contraction channel located between the precharge region (1) and the alternating electric field, and within this region there are 6 ~ Twelve baffles 211 are arranged in a staggered manner, and the airflow gives an acceleration shock to the baffles 211, forming multiple turbulent regions, and agglomeration of bipolar charged dust is promoted through the combined action of the turbulent boundary layer and Coulomb force. . The other is the alternating current electric field coherence area 22, where the two third conductive metal plates 221 arranged in parallel are connected to an alternating current power source to form a relatively uniform alternating current electric field between the two plates. Under the action of an alternating electric field, the bipolar charged particles from the primary aggregation region 21 further agglomerate and grow larger. The coalescence efficiency of ultrafine particles can be significantly improved through the above-mentioned two-step agglomeration.
합체되어 커진 이극성 하전 입자는 기류와 함께 점진적인 확장 채널을 지나 여과층(31)으로 유입된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이 영역은 직경 1~2.5mm의 다공성 입자군으로 구성된 입자층(32)이며, 다공성 입자(311) 중 미세기공(312)의 직경은 10~95μm이다. 여과 영역(3)으로 진입한 이극성 하전 입자는 다공성 입자군으로 구성된 복잡한 미세채널(각 입자의 내부 기공 및 각 입자 사이에 구성된 기공)을 통과할 때, 쿨롱력 및 관성력의 작용으로 인해 서로 부착하여 진일보 합체되어 커짐과 동시에 관성 충돌, 차단, 확산 및 정전기 침강 등의 복합작용을 통해 심층 정화된다.The coalesced and enlarged bipolar charged particles pass through a gradually expanding channel along with the airflow and flow into the filtration layer (31). As shown in Figures 2 and 3, this area is a particle layer 32 composed of a group of porous particles with a diameter of 1 to 2.5 mm, and the diameter of the micropores 312 among the porous particles 311 is 10 to 95 μm. When the bipolar charged particles entering the filtration area (3) pass through a complex microchannel composed of a group of porous particles (pores inside each particle and pores between each particle), they adhere to each other due to the action of Coulomb force and inertial force. As a result, it further coalesces and grows, and at the same time, it is deeply purified through complex actions such as inertial collision, blocking, diffusion, and electrostatic precipitation.
실시예 Example
성능 시험:Performance test:
아래 표 1의 공정 매개변수 값에 따라 부동한 작동 조건 6개 그룹을 설정하여 각각 장치의 먼지 제거 효율을 테스트하였다. 하전 영역의 나노초 펄스 전원 매개변수(예: 펄스 주파수, 피크 전압), 교류 전기장 응집 영역의 전원 매개변수(예: 주파수, 피크 전압) 및 분진 입경 등이 모두 여과 성능에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 이 장치는 0.01~10μm의 비산재 입자의 여과 효율을 99.99%에 도달시킬 수 있고, 하전 영역의 나노초 펄스 전원 전압 및 교류 전기장 응집 영역의 교류 전원 전압을 높이면 서브마이크론 입자의 여과 효과를 향상시킬 수 있으며, 하전 영역의 나노초 펄스 전원 펄스의 반복 주파수 및 피크 전압이 각각 50Hz 및 61.8KV이고 교류 전기장 응집 영역의 교류 전원 주파수 및 피크 전압이 각각 50Hz 및 7KV일 경우, 0.02~0.8μm 연기 먼지에 대한 여과 효과는 95.89%로 가장 좋다.Six groups of different operating conditions were set according to the process parameter values in Table 1 below, and the dust removal efficiency of each device was tested. It can be seen that the power parameters of the nanosecond pulse in the charged region (e.g. pulse frequency, peak voltage), the power parameters in the alternating electric field coherent region (e.g. frequency, peak voltage), and the particle size of the dust all affect the filtration performance. there is. This device can reach 99.99% filtration efficiency of fly ash particles of 0.01-10μm, and increase the nanosecond pulse power voltage in the charged area and alternating current power voltage in the alternating electric field coagulation area, can improve the filtration effect of submicron particles; , when the repetition frequency and peak voltage of the nanosecond pulse power pulse in the charged region are 50Hz and 61.8KV, respectively, and the alternating current power frequency and peak voltage in the alternating electric field coherence region are 50Hz and 7KV, respectively, the filtration effect on 0.02~0.8μm smoke dust. is the best at 95.89%.
표 1 부동한 공정 매개변수에 따른 여과 효율Table 1 Filtration efficiency according to different process parameters
이상의 설명은 본 발명의 바람직한 구체적인 실시형태에 불과하며, 본 발명의 보호 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 해당 기술분야에 익숙한 기술자가 본 발명에 개시된 기술적 범위 내에서 본 발명의 기술적 해결책 및 발명의 개념을 바탕으로 진행한 동등한 대체 또는 변경은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 포함된다.The above description is only a preferred specific embodiment of the present invention, and the scope of protection of the present invention is not limited thereto. Any equivalent replacement or change made by a technician familiar with the relevant technical field based on the technical solution and concept of the present invention within the technical scope disclosed in the present invention is included within the protection scope of the present invention.
1: 예비하전 영역
11: 제1 전도성 금속판
12: 3원 희토류 텅스텐 핀
13: 제2 전도성 금속판
2: 집괴 영역
21: 1차 응집 영역
211: 배플
22: 교류 전기장 응집 영역
221: 제3 전도성 금속판
3: 여과 영역
31: 여과층
32: 입자층
311: 다공성 입자
312: 미세기공1: Precharge area
11: first conductive metal plate
12: ternary rare earth tungsten pin
13: second conductive metal plate
2: Agglomeration area
21: Primary aggregation area
211: baffle
22: alternating electric field coherent area
221: Third conductive metal plate
3: Filtration area
31: filtration layer
32: particle layer
311: porous particles
312: Micropores
Claims (5)
서로 인접한 예비하전 영역(1), 집괴 영역(2) 및 여과 영역(3)의 세 부분을 포함하며, 상기 예비하전 영역(1)은 중간단에 제1 전도성 금속판(11)이 설치되고, 상기 제1 전도성 금속판(11)의 정면과 반면의 외벽에 각각 제1 전도성 금속판(11)의 판면에 수직인 16~32개의 3원 희토류 텅스텐 핀(12)이 균일하게 설치되는 것을 특징으로 하는 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치.In a high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultrafine particles,
It includes three parts adjacent to each other: a precharge area (1), an agglomerate area (2), and a filtration area (3), wherein the precharge area (1) has a first conductive metal plate (11) installed at the middle end, Ultrafine particles, characterized in that 16 to 32 ternary rare earth tungsten pins (12) perpendicular to the surface of the first conductive metal plate (11) are uniformly installed on the front and other outer walls of the first conductive metal plate (11), respectively. A high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence.
상기 집괴 영역(2)은 좌측의 예비하전 영역(1)에 연결된 1차 응집 영역(21), 및 우측의 여과 영역(3)에 연결된 교류 전기장 응집 영역(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치.According to paragraph 1,
The agglomeration region (2) is an ultra-fine agglomeration region (22), characterized in that it includes a primary aggregation region (21) connected to the precharge region (1) on the left, and an alternating electric field aggregation region (22) connected to the filtration region (3) on the right. High-efficiency particle bed filtration device with enhanced tenant integration.
상기 제1 전도성 금속판(11)의 양측에는 각각 접지된 제2 전도성 금속판(13)이 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치.According to paragraph 1,
A high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultrafine particles, characterized in that grounded second conductive metal plates (13) are installed in parallel on both sides of the first conductive metal plate (11).
상기 1차 응집 영역(21) 내에는 기류 방향에 수직인 판면을 갖는 6~12개의 배플(211)이 엇갈려 설치되고;
상기 교류 전기장 응집 영역(22)의 양측에는 각각 기류 방향과 평행한 판면을 갖는 제3 전도성 금속판(221)이 설치되는 것을 특징으로 하는 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치.According to paragraph 1,
In the primary cohesion area 21, 6 to 12 baffles 211 having plate surfaces perpendicular to the airflow direction are installed alternately;
A high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultrafine particles, characterized in that third conductive metal plates (221) each having a plate surface parallel to the direction of air flow are installed on both sides of the alternating electric field cohesion area (22).
상기 여과 영역(3)의 일측에는 직경 1~2.5mm의 다공성 입자군으로 구성된 입자층(32)인 여과층(31)이 설치되고, 상기 다공성 입자군 중 단일 다공성 입자(311)의 미세기공(312)의 직경이 10~95μm인 것을 특징으로 하는, 초미세입자의 합체가 강화된 고효율 입자층 여과장치.According to paragraph 1,
A filtration layer 31, which is a particle layer 32 composed of a group of porous particles with a diameter of 1 to 2.5 mm, is installed on one side of the filtration area 3, and the micropores 312 of the single porous particle 311 among the group of porous particles ) A high-efficiency particle bed filtration device with enhanced coalescence of ultrafine particles, characterized by a diameter of 10 to 95 μm.
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