WO2017088584A1 - 一种摩擦电除尘装置、除尘系统和除尘方法 - Google Patents

一种摩擦电除尘装置、除尘系统和除尘方法 Download PDF

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Abstract

一种摩擦电除尘装置、除尘系统和除尘方法,除尘装置包括介质单元(8)和容纳介质单元(8)的外壳(6),外壳(6)上设置有电极(7),介质单元(8)与电极(7)互相碰撞形成静电场,气体通过除尘装置时由于静电吸附和物理吸附被净化。除尘装置还可以采用套层结构的外层壳体(19)和内层壳体(16),外层壳体(19)为密封结构,内层壳体(16)上设置有导气孔(18)且内壁设置电极(7);内层壳体(16)内的吸尘单元(17)与电极(7)互相碰撞形成静电场,气体依次通过吸尘单元(17)、内层壳体(16)与外层壳体(19)之间的空隙、除尘单元和出气口(10),气体通过除尘装置时由于静电吸附和物理吸附被净化,使气体更顺畅地通过除尘装置,减小气流阻力。该除尘装置能够对气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤。

Description

一种摩擦电除尘装置、除尘系统和除尘方法 技术领域
本发明涉及空气净化技术领域,尤其涉及一种摩擦电除尘装置、除尘系统和除尘方法。
背景技术
目前,在各种工业过程产生大量粉尘物质,如在工厂车间、燃烧废气等;在生活中,大量的尾气、矿物石油燃烧等排放导致的雾霾等。这些颗粒物悬浮在空气中,对人类的健康、生活和生产造成了严重的影响。
目前,工业除尘方法主要有静电除尘、颗粒床过滤除尘、虑袋除尘等。但是各种除尘方法都有一系列的问题,如静电除尘设备复杂且价格昂贵、颗粒床过滤器背压较大、滤袋除尘时清灰麻烦等。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种摩擦电除尘装置,能够对气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤,解决空气中颗粒物的吸收和过滤的问题。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面,本发明公开了一种摩擦电除尘装置,包括:壳体结构和设置在所述壳体结构内的若干吸尘单元,所述壳体结构内壁上设置有电极,所述吸尘单元与所述电极互相碰撞形成静电场,气体通过所述除尘装置被净化。
优选地,所述吸尘单元中包括介质单元和若干导电单元,所述介质单元的外表面为绝缘体;所述导电单元的外表面为导电材料。
优选地,所述导电单元与所述介质单元的数量比例范围为0∶1-1∶1。
优选地,所述介质单元和/或导电单元为空心或者实心的球形、椭球形或者多面体,粒径范围为0.5mm-10mm。
优选地,所述介质单元表面材料的电负性高于电极材料的电负性或者低于电极材料的电负性。
优选地,所述电极、介质单元和/或导电单元的表面为进行粗糙化处理 的表面。
优选地,所述电极为长条形、方形、圆形、三角形或多边形的片状电极。
优选地,多个互相绝缘的所述电极形成电极阵列,相邻电极之间的间距为0.1mm-1cm。
优选地,所述壳体结构为筒状结构,包括进气口、出气口,所述壳体结构围绕转轴转动时,所述吸尘单元与所述电极互相碰撞形成静电场。
优选地,所述筒状结构为轴对称结构的筒状,所述转轴为筒状结构的对称轴,所述转轴水平设置,所述进气口和出气口分别设置在所述筒状结构两端的转轴处。
优选地,在所述壳体结构转动过程中,所述吸尘单元的填充高度始终高于所述进气口和出气口。
优选地,还包括进气导气管和/或出气导气管,所述进气导气管和出气导气管分别从所述进气口和出气口插入所述壳体结构,所述进气导气管和出气导气管的管壁上设置有多个通孔;所述进气导气管和出气导气管在所述壳体结构内的长度均小于所述壳体结构长度的一半。
优选地,所述进气导气管和出气导气管的端部之间的距离大于或等于所述吸尘单元在所述导气管上方的填充高度。
优选地,所述进气导气管和/或出气导气管沿着所述转轴方向设置,在壳体结构转动过程中,所述进气导气管和/或出气导气管淹没在吸尘单元中。
优选地,所述壳体结构采用绝缘材料。
优选地,所述壳体结构为平板状或者扁盒状,所述壳体结构的上下振动使所述吸尘单元与所述电极互相碰撞形成静电场。
优选地,所述壳体结构包括容纳所述吸尘单元的外壳,其中,所述外壳为筒状结构外壳,所述电极设置在外壳内壁上。
优选地,所述壳体结构包括套层结构的外层壳体和内层壳体,其中,外层壳体为密封结构,内层壳体上设置有若干导气孔,所述电极设置在内层壳体内壁上;进气口和出气口通过外层壳体连通至内层壳体;若干吸尘单元设置在所述内层壳体内;所述内层壳体转动使所述吸尘单元与所述电极互相碰撞形成静电场,从进气口进入的气体依次通过所述除尘单元、所 述内层壳体与外层壳体之间的空隙、除尘单元和出气口。
优选地,在所述内层壳体转动的转轴方向的截面中,所述内层壳体与外层壳体之间空隙范围的面积不小于进气口的面积。
优选地,进气口和出气口与所述外层壳体固定;或者,进气口和出气口与所述内层壳体同步转动形成转动进气口和转动出气口。
优选地,所述内层壳体与外层壳体同步旋转。
优选地,所述外层壳体和内层壳体均为筒状结构,端部通过前挡板和后挡板将所述外层壳体和内层壳体固定连接,并在所述前挡板和后挡板设置所述进气口和出气口,形成所述转动进气口和转动出气口。
优选地,所述内层壳体旋转,所述外层壳体静止不动,所述进气口和出气口穿过所述内层壳体和外层壳体。
优选地,在所述转动进气口和转动出气口上分别设置固定进气口和固定出气口,所述转动进气口和固定进气口之间通过前密封轴承密封连接并且保证转动进气口可以转动,所述转动出气口和固定出气口之间通过后密封轴承密封连接并且保证转动出气口可以转动。
优选地,所述导气孔的形状为圆孔、方孔、长圆孔或缝隙结构,孔径或缝隙宽度小于吸尘单元的粒径。
优选地,还包括前支架、前支架轴承、后支架和后支架轴承,所述转动进气口和转动出气口的延伸部分作为转轴,分别设置在所述前支架轴承和后支架轴承上,实现所述内层壳体的转动。
根据本发明的另一个方面,还提供了一种除尘系统,包括多个上述除尘装置,所述气体依次通过多个所述除尘装置,或者,所述气体分为多个支路同时通过多个所述除尘装置。
根据本发明的再一个方面,还提供了一种摩擦电除尘方法,采用上述除尘装置,所述吸尘单元和所述电极互相碰撞形成静电场,气体通过所述除尘装置被净化。
(三)有益效果
从以上技术方案可以看出,本发明的摩擦电除尘装置、除尘系统和除尘方法具有下列有益效果:
1)本发明中,摩擦电除尘装置采用吸尘单元中介质单元与电极互相 碰撞,通过摩擦产生高压静电,在静电吸附作用和吸尘单元的物理过滤作用(如惯性、碰撞、拦截、重力沉降等机理)下实现对气体中颗粒物的有效过滤,能够对通过电场的气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤;
2)本发明提供的摩擦电除尘装置采用套层结构的外层壳体和内层壳体,其中,外层壳体为密封结构,内层壳体上设置有若干导气孔,内层壳体内壁设置电极;所述内层壳体转动使设置在内层壳体内的若干吸尘单元与电极互相碰撞形成静电场,从进气口进入的气体依次通过除尘单元、内层壳体与外层壳体之间的空隙、除尘单元和出气口,在静电吸附作用和吸尘单元的物理过滤作用(如惯性、碰撞、拦截、重力沉降等机理)下实现对气体中颗粒物的有效过滤,内层壳体和外层壳体的设置,使气体在更顺畅的通过除尘装置,减小气流阻力;
3)本发明中,将多个除尘装置进行串并联,可以形成除尘系统,提高除尘效率,可以用于工业粉尘气固分离装置及其系统,可以单独使用,也可以与其他除尘器串联使用,实现工业过程粉尘的达标排放,也可以用于空气净化,减轻雾霾的目的;
4)本发明中,除尘装置具有结构简单、采用的材料无污染廉价易得、成本低、适用范围广等特点;
5)本发明提供的除尘装置不需要高压电,不仅能耗低而且不会产生臭氧等二次污染,可以在室内环境中大范围使用。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明一实施例的摩擦电除尘装置截面的结构示意图;
图2为本发明一实施例的摩擦电除尘装置中静电场的分布示意图;
图3为本发明一实施例的摩擦电除尘装置中外壳为圆筒状结构的结构示意图;
图4为图3所示除尘装置中导气管的结构示意图;
图5和图6为本发明又一实施例的摩擦电除尘装置截面的结构示意图;
图7为本发明再一实施例的摩擦电除尘装置截面的结构示意图;
图8为图5和图7所示除尘装置的进气导气管、内层壳体、吸尘单元、外层壳体组装后的立体结构示意图;
图9为图5和图7所示除尘装置的内层壳体以及内壁上设置电极阵列的示意图。
符号说明
1-支架;2-轴承;3-进气口;4-密封轴承;5-导气管;6-外壳;7-电极;8-介质单元;9-导电单元;10-出气口;
11-前支架;11’-后支架;12-前支架轴承;12’-后支架轴承;13-前密封轴承;13’-后密封轴承;14-固定进气口;14’-固定出气口;15-进气导气管;15’-出气导气管;16-内层壳体;17-吸尘单元;18-导气孔;19-外层壳体;20-前挡板;20’-后挡板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
需要说明的是,在附图或说明书描述中,相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中,实施例的形状或是厚度可扩大,并以简化或是方便标示。再者,附图中未绘示或描述的元件或实现方式,为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外,虽然本文可提供包含特定值的参数的示范,但应了解,参数无需确切等于相应的值,而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下”是指示图中的方向;“内”指朝向相应结构内部,“外”指朝向相应结构外部。
参照图1至图4,本发明一实施例提供了一种摩擦电除尘装置,图1为本发明该实施例提供的摩擦电除尘装置截面的结构示意图,包括若干介质单元8和容纳介质单元8的外壳6,在外壳6的内壁上设置有电极7,当介质单元8与电极7互相碰撞形成静电场,气体通过所述静电场时被净化。还可以在介质单元中加入若干导电单元9,外壳内的介质单元8、导 电单元9统称为吸尘单元,可以使吸尘单元之间的正、负电场分布更加均匀,提高过滤效率。介质单元的外表面为介质材料;导电单元的外表面为导电材料。
在其他实施例中还可以加入其他颗粒物或填充物。吸尘单元之间互相碰撞,或者介质单元8与导电单元9、电极7互相碰撞,在表面形成电荷。
介质单元8的表面与电极7(或导电单元9)接触产生表面电荷,因此,只需要满足介质单元8的表面材料与电极7(或导电单元9)的材料具有不同电负性的条件即可。介质单元8表面的材料可以为绝缘体,介质单元表面材料的电负性高于电极材料的电负性或者低于电极材料的电负性。高电负性的材料可以为高分子(聚合物),如PTFE、PVDF等,低电负性的材料如石英、玻璃、硅酸盐材料等。
常用的导电材料均可以用于制作电极或者导电单元,优选采用金属或者合金材料,包括铝、铜、金和银中的一者或者多者的任意比例合金。
以介质单元8表面的材料具有高电负性为例,说明除尘装置的工作原理。
图1的除尘装置中,外壳6为圆筒形,围绕水平设置的转轴转动时,由于重力作用,介质单元8与电极7(或者导电单元9)相互碰撞、摩擦,使介质单元8表面产生大量的负电荷,导电单元9表面及电极7上留下大量正电荷,参见图2。因此,在介质单元8和电极7之间、介质单元8与导电单元9之间形成很高的电场。
气体中的粉尘颗粒在形成过程中通常带有一定的电荷,因而总的颗粒都表现出一定的带电性。当这些带电颗粒进入除尘装置以后,由于在介质单元8和电极7之间、介质单元8与导电单元9之间形成很高的电场,因此,在电场作用下带正电颗粒将被外壳内壁上的电极7和导电单元9吸附;带负电的颗粒被介质单元8吸附。
另外,当含粉尘或颗粒物的气流通过除尘装置时,还存在物理吸附过程,气体中的粉尘颗粒与介质单元8、导电单元9相互碰撞、散射,形成物理吸附。物理吸附机理包括惯性碰撞、拦截、布朗扩散、重力沉降等。
因此,带有粉尘的气体通过除尘装置时,可以通过静电吸附和物理吸附过程被除尘装置净化。
在外壳的内壁6上可以设置多个片状电极7,多个片状电极7之间互相绝缘,可以分散设置在外壳6的内壁上,如图1至图3中所示。电极7可以为长条形、方形、圆形、三角形和/或多边形片状电极。多个电极7可以形成电极阵列,相邻电极之间的间距可以为0.1mm-1cm。可以在装置中形成较为均匀和稳定的电场。
在图3所示的除尘装置中,在外壳6转动过程中,优选吸尘单元填充高度始终高于进气口3和出气口10,使气体必须通过外壳中的吸尘单元,气体中的灰尘可以被吸尘单元表面吸附。
外壳6的结构不限于上述的圆筒状结构,也可以为其他筒状结构外壳,如图3,外壳包括进气口3、出气口10,外壳6围绕转轴转动时,介质单元8与外壳内壁上的电极7(或者导电单元9)互相碰撞形成静电场。带有粉尘的气体从进气口3进入外壳,经过静电场的物理吸附或者静电吸附粉尘被去除,被净化的气体从出气口10流出除尘装置。外壳6可以为轴对称结构的筒状,转轴为外壳6的对称轴。所述转轴优选为水平转轴。筒状结构外壳的截面可以为圆环形、椭圆环形或者多边形。外壳6与转轴通过密封轴承4连接,实现外壳围绕转轴的转动。优选的,进气口和出气口分别设置在所述外壳两端的转轴处,如图3所示。
除尘装置还可以包括导气管5,如图4,导气管5从进气口3插入外壳6,可以在外壳6内的导气管5的管壁上设置有多个通孔,用于气体较容易的进入外壳6,通孔的直径小于介质单元和导电单元的尺寸。在其他实施例中,也可以在出气口10内插入上述的导气管,优选为在进气口3和出气口10均设置上述导气管。
在其他实施例中,还可以包括两个导气管,两个导气管分别从进气口3和出气口10插入外壳6,导气管的管壁上设置有多个通孔;所述导气管在外壳6内的长度小于外壳6长度的一半。
在本发明的实施例中,导气管可以沿着所述转轴方向设置。优选将导气管掩埋在吸尘单元中,使气体流动过程中必须经过吸尘单元的除尘作用。
使用时,进气口和出气口的延伸部分作为转轴,设置在支架1上的轴承2上,同外壳或整个除尘装置一同旋转;或者,进气口与出气口静止,通过密封轴承4与外壳连接,保证进气口、出气口与外壳之间的相对转动。
优选的,从进气口3插入的导气管和从出气口10插入的导气管端部之间的距离大于或等于吸尘单元在导气管上方的填充高度。吸尘单元的填充高度,在本发明中指在竖直方向上吸尘单元堆积占据的空间高度。
外壳还可以为平板状或者扁盒状,外壳的上下振动使所述介质单元与所述外壳上的电极互相碰撞形成静电场,在气体通过该静电场时除去其中的粉尘,实现除尘的目的。
介质单元8和导电单元9的形状可以为球形、椭球形或者多面体,可以为空心或者实心颗粒。介质单元8(或导电单元9)可以整体为均一材料,也可以为表面层包覆内核的核壳结构,例如为绝缘材料的表面层包覆陶瓷材料内核的核壳结构球作为介质单元。
介质单元8和导电单元9的粒径范围为0.5mm-10mm。介质单元8和导电单元9的直径可以一致也可以不一致,可以由不同直径相互混合。导电单元9与介质单元8的数量比例可以在0∶1-1∶1之间。
为了增加介质单元8与电极7的碰撞,吸尘单元(包括介质单元8和导电单元9)在外壳6中的填充不需要太满,特别对于筒状外壳,在外壳6转动过程中,吸尘单元的填充范围始终高于导气管5,就是将导气管5淹没在吸尘单元中。
本发明的除尘装置中不限定介质单元8表面和电极7必须是硬质材料,也可以选择柔性材料,材料的硬度并不影响二者之间的接触摩擦效果。
外壳6的材料可以为绝缘的高分子材料、胶木、陶瓷等所有绝缘,优选机械强度高的绝缘材料。
电极7、介质单元8和/或导电单元9的表面可以为进行过粗糙化处理的表面,例如表面进行纳米图形化处理,来增加表面积,从而提高除尘装置的物理吸附和静电吸附的效率。
本发明提供的除尘装置能够对气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤。可以用于工业粉尘气固分离装置及其系统,可以单独使用,也可以与其他除尘器串联使用,实现工业过程粉尘的达标排放。
参照图5、图6、图8和图9,本发明又一实施例提供了一种摩擦电除尘装置,该摩擦电除尘装置中,结构和功能与图1中所示装置相同的部分, 在这里不再复述。
图5为本发明该实施例提供的摩擦电除尘装置截面的结构示意图,摩擦电除尘装置的外壳为双层壳体结构,包括:支撑在前支架11和后支架11’上的外层壳体19,套设在外层壳体19内的内层壳体16,内层壳体16与外层壳体19之间留有空隙,以及设置在内层壳体16内的若干吸尘单元17,其中,外层壳体19和内层壳体16均为筒状结构,端部通过前挡板20和后挡板20’将外层壳体19和内层壳体16固定连接,并在前挡板20和后挡板20’设置进气口3和出气口10形成转动进气口和转动出气口,可以通过从进气口3和出气口10延伸的导气管结构将外层壳体19支撑在前支架11和后支架11’上,并在前支架11和后支架11’分别上设置前后支架轴承12和12’;外层壳体19为密封结构,内层壳体16上设置若干导气孔18,使气体能够穿过内层壳体16流动;内层壳体16的内壁为绝缘材料,在内层壳体16的内壁上设置电极7。为了将气体方便的接入气体除尘装置,可以在转动进气口和转动出气口上分别设置固定进气口14和固定出气口14’,转动进气口和固定进气口14之间通过前密封轴承13密封连接并且保证转动进气口可以转动,转动出气口和固定出气口14’之间通过后密封轴承13’密封连接并且保证转动出气口10可以转动。当内层壳体16和外层壳体19围绕前后支架轴承12和12’转动时,吸尘单元17与电极7互相碰撞形成静电场,气体通过所述静电场时被净化。
除尘装置还可以包括进气导气管15,其结构可参见图4所示的导气管进气导气管15从进气口3插入内层壳体16内,可以在内层壳体16内的进气导气管15的管壁上设置多个通孔,用于气体较容易的进入内层壳体16,通孔的直径小于吸尘单元17的尺寸。在其他实施例中,也可以在出气口10内插入上述的导气管作为出气导气管15’。
在其他实施例中,还可以包括两个导气管,两个导气管分别从进气口3和出气口10插入内层壳体16,导气管的管壁上设置有多个通孔;所述导气管在内层壳体16内的长度小于内层壳体16长度的一半。
在本发明的实施例中,导气管可以沿着内层壳体16转动的转轴方向设置。优选将导气管掩埋在吸尘单元17中,使气体流动过程中必须经过吸尘单元的除尘作用。
在除尘装置中未设置进气导气管和出气导气管的情况下,为了防止吸尘单元从内层壳体中漏出,可以在进气口和出气口分别设置滤网,滤网的网孔尺寸小于吸尘单元的尺寸。这属于本领域的常规技术,不作为对本发明保护范围的限制。
如图5和图6所示,当气流经固定进气口14和转动进气口进入进气导气管15以后,气流可以沿着导气管上的孔经吸尘单元颗粒之间的空隙向上、向下通过导气孔、向前穿过空隙等三种途径流动,图5和图6中箭头示意出了气流的流动的方向。进气导气管15的和内层壳体16的存在可以有效的起到气体分流作用,分流原理为:气流经过多个进气导气管的孔之后,流过颗粒状吸尘单元之间的缝隙,穿过绝缘内层壳体16的导气孔18后,再沿着内层壳体16和外层壳体19之间的空隙向另一端流动,然后再沿着绝缘内层壳体16另一端的导气孔18经过吸尘单元17和多孔的出气导气管15’后排出。
内层壳体16内的吸尘单元17的表面可以为单一物质的颗粒,例如球状的介质材料,也可以为具有两种不同的电负性的材料,即部分或者全部的吸尘单元表面的材料与电极7的材料具有不同的电负性,例如若干吸尘单元中可以包括若干介质单元和导电单元,其中介质单元表面的材料为介质材料,导电单元表面的材料为金属等导电材料。在其他实施例中还可以加入其他颗粒物或填充物。吸尘单元17之间、吸尘单元17与电极7之间互相碰撞,在表面形成电荷。
将介质单元与导电单元混合作为吸尘单元17,可以使吸尘单元17之间的正、负电场分布更加均匀,提高过滤效率。
以吸尘单元17中的介质单元表面的材料具有高电负性为例,说明除尘装置的工作原理。
图5的除尘装置中,内层壳体16和外层壳体为圆筒形,围绕水平设置的转轴转动时,由于重力作用,介质单元与电极7(或者导电单元)相互碰撞、摩擦,使介质单元表面产生大量的负电荷,导电单元表面及电极7上留下大量正电荷。因此,在介质单元和电极7之间、介质单元与导电单元之间形成很高的电场。
气体中的粉尘颗粒在形成过程中通常带有一定的电荷,因而总的颗粒 都表现出一定的带电性。当这些带电颗粒进入除尘装置以后,由于在介质单元和电极7之间、介质单元与导电单元之间形成很高的电场,因此,在电场作用下带正电颗粒将被壁上的电极7和导电单元吸附;带负电的颗粒被介质单元吸附。
另外,当含粉尘或颗粒物的气流通过除尘装置时,还存在物理吸附过程,气体中的粉尘颗粒与吸尘单元17(包括介质单元和导电单元)相互碰撞、散射,形成物理吸附。物理吸附机理包括惯性碰撞、拦截、布朗扩散、重力沉降等。
因此,带有粉尘的气体通过除尘装置时,可以通过静电吸附和物理吸附过程被除尘装置净化。
介质单元的表面与电极7(或导电单元)接触产生表面电荷,因此,只需要满足介质单元的表面材料与电极7(或导电单元9)的材料具有不同电负性的条件即可。当若干吸尘单元中包括两种不同的电负性单元时,具有两种不同电负性的介质颗粒的数量比例范围为0∶1-1∶1。例如导电单元和介质单元之间的数量比例范围为0∶1-1∶1。
介质单元表面的材料可以为绝缘体,介质单元表面材料的电负性高于电极材料的电负性或者低于电极材料的电负性。高电负性的材料可以为高分子(聚合物),如PTFE、FEP等,低电负性的材料如石英、玻璃、硅酸盐材料等。
常用的导电材料均可以用于制作电极或者导电单元,优选采用金属或者合金材料,包括铝、铜、金和银中的一者或者多者的任意比例合金。
图8为除尘装置的进气导气管、内层壳体、吸尘单元、外层壳体组装在一起的立体结构示意图。
在内层壳体16内壁上可以设置多个片状电极7,多个电极7之间互相绝缘,可以分散设置在内层壳体16内壁上,如图5和6中所示。电极7可以为长条形、方形、圆形、三角形和/或多边形片状电极。多个电极7可以形成电极阵列,相邻电极之间的间距可以为0.1mm-1cm。可以在装置中形成较为均匀和稳定的电场。
图9为内层壳体以及内壁上设置电极阵列的示意图,内层壳体的作用是将吸尘单元限定在内层壳体中并进行转动。内层壳体16上的导气孔18 的形状和尺寸没有特别限定,导气孔18的形状可以为圆孔、方孔、长圆孔或缝隙结构,孔径或缝隙宽度小于吸尘单元的粒径。
在图5所示的除尘装置中,在内层壳体16转动过程中,优选吸尘单元填充高度始终高于进气口3和出气口10,使气体必须通过内层壳体16中的吸尘单元17,气体中的灰尘可以被吸尘单元表面吸附。
图5所示除尘装置的内层壳体16和外层壳体19均为筒状结构,通过两端设置的挡板连接,在其他实施例中,内层壳体和外层壳体之间还可以互相独立,参见图7,本发明再一实施例提供了一种摩擦电除尘装置,该摩擦电除尘装置中,结构和功能与图5中所示装置相同的部分,在这里不再复述。
内层壳体16和外层壳体19只要互相形成套层结构,在内层壳体16和外层壳体19之间留有一定的空隙供气体流动即可,可以内层壳体16与外层壳体19同步转动,也可以只有内层壳体16转动而外层壳体19固定不动。进气口3和出气口10需要穿过内层壳体和外层壳体,进气口和出气口与所述外层壳体固定,或者,进气口和出气口与内层壳体同步转动形成转动进气口和转动出气口。同样的,在转动进气口和转动出气口处也可以设置上述的固定进气口和固定出气口。
应当指出的是,本发明的所有实施例中均应当包含驱动内层壳体转动的驱动装置,在附图中未示出。内层壳体16和外层壳体19之间的连接关系和转动方式可以通过机械结构设计来实现。
内层壳体16和外层壳体19之间留有一定的空隙,该空隙尺寸的范围为在内层壳体16转动的转轴方向的截面中,内层壳体16与外层壳体19之间的空隙范围的面积不小于进气口3的面积,这样的设计,可以保证气流在装置中的阻力较小。
内层壳体16和外层壳体19的结构都可以为圆筒状结构,也可以为其他筒状结构外壳,可以为轴对称结构的筒状,转轴为内层壳体16的对称轴。所述转轴优选为水平转轴。筒状结构外壳的截面可以为圆环形、椭圆环形或者多边形。优选的,进气口和出气口分别设置在所述内层壳体两端的转轴处,如图5和图7所示。
使用时,进气口和出气口的延伸部分作为转轴,分别设置在前支架11 上的前支架轴承12和后支架11’上的后支架轴承12’上,同外层壳体或整个除尘装置一同旋转。
优选的,从进气口3插入的进气导气管15和从出气口10插入的出气导气管15’端部之间的距离大于等于吸尘单元在进气导气管15或出气导气管15’上方的填充高度。吸尘单元的填充高度,在本发明中指在竖直方向上吸尘单元堆积占据的空间高度。
吸尘单元17的形状可以为球形、椭球形或者多面体,可以为空心或者实心颗粒。吸尘单元17可以整体为均一材料,也可以为表面层包覆内核的核壳结构,例如为绝缘材料的表面层包覆陶瓷材料内核的核壳结构球作为吸尘单元中的介质单元。
吸尘单元17(可以包括介质单元和导电单元)的粒径范围为0.5mm-10mm,所有吸尘单元17的直径可以一致也可以不一致,可以由不同直径相互混合。
为了增加吸尘单元17与电极7的碰撞,吸尘单元(包括介质单元和导电单元)在内层壳体16中的填充不需要太满,特别对于筒状外壳,在内层壳体16转动过程中,吸尘单元的填充范围始终高于进气导气管15和出气导气管15’,就是将进气导气管和出气导气管淹没在吸尘单元中。
本发明的除尘装置中不限定吸尘单元17(特别是介质单元)表面和电极7必须是硬质材料,也可以选择柔性材料,材料的硬度并不影响二者之间的接触摩擦效果。
内层壳体16的材料可以为绝缘的高分子材料、胶木、陶瓷等所有绝缘,优选机械强度高的绝缘材料。外层壳体19采用的材料不做特别限定,具有一定强度的易于成型材料均可以。
电极7、吸尘单元17的表面可以为进行过粗糙化处理的表面,例如表面进行纳米图形化处理,来增加表面积,从而提高除尘装置的物理吸附和静电吸附的效率。
相应的,本发明还提供一种除尘系统,可以包括多个上述任一实施例的除尘装置,将多个除尘装置串联或者并联,气体依次通过多个所述除尘装置(多个除尘装置串联),或者,所述气体分为多个支路同时通过多个所述除尘装置(多个除尘装置并联)。
本发明提供的除尘装置能够对气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤,同时对气流的阻力较小。可以用于工业粉尘气固分离装置及其系统,可以单独使用,也可以与其他除尘器串联使用,实现工业过程粉尘的达标排放。
以下将在上述实施例的基础上,给出本发明的最优实施例。需要说明的,该最优的实施例仅用于理解本发明,并不用于限制本发明的保护范围。并且,最优实施例中的特征,在无特别注明的情况下,均同时适用于方法实施例和装置实施例,在相同或不同实施例中出现的技术特征在不相互冲突的情况下可以组合使用。
综上所述,本发明提供的除尘装置能够对气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤,同时对气流的阻力较小。可以用于工业粉尘气固分离装置及其系统,可以单独使用,也可以与其他除尘器串联使用,实现工业过程粉尘的达标排放。
需要说明的是,上述对各元件的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状,本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换,例如:
(1)壳体还可以采用其他形式;
(2)吸尘单元还可以采用其他材料;
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (28)

  1. 一种摩擦电除尘装置,其特征在于,包括:壳体结构和设置在所述壳体结构内的若干吸尘单元,所述壳体结构内壁上设置有电极,所述吸尘单元与所述电极互相碰撞形成静电场,气体通过所述除尘装置被净化。
  2. 如权利要求1所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述吸尘单元中包括介质单元和若干导电单元,所述介质单元的外表面为绝缘体;所述导电单元的外表面为导电材料。
  3. 如权利要求2所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述导电单元与所述介质单元的数量比例范围为0∶1-1∶1。
  4. 如权利要求3所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述介质单元和/或导电单元为空心或者实心的球形、椭球形或者多面体,粒径范围为0.5mm-10mm。
  5. 如权利要求2-4任一项中所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述介质单元表面材料的电负性高于电极材料的电负性或者低于电极材料的电负性。
  6. 如权利要求2-5任一项中所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述电极、介质单元和/或导电单元的表面为进行粗糙化处理的表面。
  7. 如权利要求1-6任一项中所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述电极为长条形、方形、圆形、三角形或多边形的片状电极。
  8. 如权利要求1-7任一项中所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,多个互相绝缘的所述电极形成电极阵列,相邻电极之间的间距为0.1mm-1cm。
  9. 如权利要求1-8任一项中所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述壳体结构为筒状结构,包括进气口、出气口,所述壳体结构围绕转轴转动时,所述吸尘单元与所述电极互相碰撞形成静电场。
  10. 如权利要求9所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述筒状结构为轴对称结构的筒状,所述转轴为筒状结构的对称轴,所述转轴水平设置,所述进气口和出气口分别设置在所述筒状结构两端的转轴处。
  11. 如权利要求9所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,在所述壳体结构转动过程中,所述吸尘单元的填充高度始终高于所述进气口和出气口。
  12. 如权利要求9所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,还包括进气导气管和/或出气导气管,所述进气导气管和出气导气管分别从所述进气口和出气口插入所述壳体结构,所述进气导气管和出气导气管的管壁上设置有多个通孔;
    所述进气导气管和出气导气管在所述壳体结构内的长度均小于所述壳体结构长度的一半。
  13. 如权利要求12所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述进气导气管和出气导气管的端部之间的距离大于或等于所述吸尘单元在所述导气管上方的填充高度。
  14. 如权利要求12所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述进气导气管和/或出气导气管沿着所述转轴方向设置,在壳体结构转动过程中,所述进气导气管和/或出气导气管淹没在吸尘单元中。
  15. 如权利要求1所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述壳体结构采用绝缘材料。
  16. 如权利要求1-8任一项中所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述壳体结构为平板状或者扁盒状,所述壳体结构的上下振动使所述吸尘单元与所述电极互相碰撞形成静电场。
  17. 如权利要求1-15任一项中所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述壳体结构包括容纳所述吸尘单元的外壳,其中,
    所述外壳为筒状结构外壳,所述电极设置在外壳内壁上。
  18. 如权利要求1-15任一项中所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述壳体结构包括套层结构的外层壳体和内层壳体,其中,外层壳体为密封结构,内层壳体上设置有若干导气孔,所述电极设置在内层壳体内壁上;
    进气口和出气口通过外层壳体连通至内层壳体;
    若干吸尘单元设置在所述内层壳体内;
    所述内层壳体转动使所述吸尘单元与所述电极互相碰撞形成静电场,从进气口进入的气体依次通过所述除尘单元、所述内层壳体与外层壳体之间的空隙、除尘单元和出气口。
  19. 如权利要求18所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,在所述内层壳体转动的转轴方向的截面中,所述内层壳体与外层壳体之间空隙范围 的面积不小于进气口的面积。
  20. 如权利要求18所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,进气口和出气口与所述外层壳体固定;
    或者,进气口和出气口与所述内层壳体同步转动形成转动进气口和转动出气口。
  21. 如权利要求20所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述内层壳体与外层壳体同步旋转。
  22. 如权利要求21所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述外层壳体和内层壳体均为筒状结构,端部通过前挡板和后挡板将所述外层壳体和内层壳体固定连接,并在所述前挡板和后挡板设置所述进气口和出气口,形成所述转动进气口和转动出气口。
  23. 如权利要求20所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述内层壳体旋转,所述外层壳体静止不动,所述进气口和出气口穿过所述内层壳体和外层壳体。
  24. 如权利要求20所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,在所述转动进气口和转动出气口上分别设置固定进气口和固定出气口,所述转动进气口和固定进气口之间通过前密封轴承密封连接并且保证转动进气口可以转动,所述转动出气口和固定出气口之间通过后密封轴承密封连接并且保证转动出气口可以转动。
  25. 如权利要求18所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,所述导气孔的形状为圆孔、方孔、长圆孔或缝隙结构,孔径或缝隙宽度小于吸尘单元的粒径。
  26. 如权利要求20所述的摩擦电除尘装置,其特征在于,还包括前支架、前支架轴承、后支架和后支架轴承,所述转动进气口和转动出气口的延伸部分作为转轴,分别设置在所述前支架轴承和后支架轴承上,实现所述内层壳体的转动。
  27. 一种除尘系统,其特征在于,包括多个权利要求1-26中任一项所述的除尘装置,所述气体依次通过多个所述除尘装置,或者,所述气体分为多个支路同时通过多个所述除尘装置。
  28. 一种摩擦电除尘方法,其特征在于,采用权利要求1-26中任一项 所述的除尘装置,所述吸尘单元和所述电极互相碰撞形成静电场,气体通过所述除尘装置被净化。
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