WO2020083150A1 - 一种发动机尾气除尘系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种发动机尾气除尘系统和方法。上述发动机尾气除尘系统包括尾气除尘系统入口、尾气除尘系统出口、尾气电场装置。上述发动机尾气除尘系统除尘效果好,能够有效去除发动机尾气中的颗粒物。

Description

一种发动机尾气除尘系统和方法 技术领域
本发明属于环保领域,涉及一种发动机尾气除尘系统和方法。
背景技术
发动机尾气中有大量的颗粒物,故需要对发动机尾气中的颗粒物进行过滤。
现有技术中,通常通过柴油颗粒物过滤器(DPF)来进行颗粒物过滤。其中,DPF以燃烧方式工作,即利用积碳在多孔结构中充分堵塞后升温达到燃点后通过自然或者助燃的方式燃烧。具体地,DPF的工作原理如下:带有颗粒物的进气进入DPF的蜂窝状载体,颗粒物在蜂窝装载体中被拦截,当进气流出DPF时大部分的颗粒物已经被过滤掉。DPF的载体材料主要为堇青石、碳化硅、钛酸铝等,具体可根据实际情况进行选择使用。然而,上述方式存储以下缺陷:
(1)当DPF捕集到一定程度的颗粒物后就需要再生,否则发动机排气背压上升,工作状态恶化,严重影响性能及油耗,更有甚者为堵死DPF导致发动机无法工作。因此,DPF需要定期维护和添加催化剂。即使有定期维护,颗粒物的积聚限制了排气流,因此增加了背压,这会影响发动机性能和燃油消耗。
(2)DPF的除尘效果不稳定,无法满足发动机尾气处理的最新过滤要求。
静电除尘是一种气体除尘方法,通常在冶金、化学等工业领域中用以净化气体或回收有用尘粒。现有技术中,由于占用空间较大、系统结构复杂、除尘效果差(特别是,在高温或低温尾气中含有水滴的条件下,除尘效率显著降低)等问题,无法基于静电除尘对发动机进气颗粒物进行处理。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种发动机尾气除尘系统和方法,用于解决现有技术发动机尾气除尘系统需要定期维护及效果不稳定中至少一个问题。同时,本发明通过研究发现了现有电离除尘技术中存在的新问题,并通过一系列技术手段来解决,例如,当尾气温度或发动机温度低于一定温度时,发动机尾气中可能含有液体水,本发明在尾气电场装置前安装除水装置,脱除尾气中的液体水,提高电离除尘效果;在高温条件下,通过控制尾气电场装置阳极的集尘面积与阴极的放电面积比、阴极/阳极的长度、极间距以及设置辅助电场等,有效减少电场耦合,并使得尾气电场装置在高温冲击下仍具有高效率的集 尘能力。因此,本发明适合在苛刻条件下作业,并保证除尘效率,故从商业角度出发,本发明完全可适用于发动机。
本发明提供一种发动机尾气除尘系统和方法。所述发动机尾气除尘系统包括尾气除尘系统入口、尾气除尘系统出口、尾气电场装置。本发明的发动机尾气除尘系统除尘效果好,能够有效去除发动机尾气中的颗粒物。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供以下示例:
1.本发明提供的示例1:一种发动机排放处理系统。
2.本发明提供的示例2:包括上述示例1,包括尾气除尘系统,所述尾气除尘系统包括尾气除尘系统入口、尾气除尘系统出口、尾气电场装置。
3.本发明提供的示例3:包括上述示例2,其中,所述尾气电场装置包括尾气电场装置入口、尾气电场装置出口、尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极,所述尾气除尘电场阴极和所述尾气除尘电场阳极用于产生尾气电离除尘电场。
4.本发明提供的示例4:包括上述示例3,其中,所述尾气除尘电场阳极包括第一阳极部和第二阳极部,所述第一阳极部靠近尾气电场装置入口,第二阳极部靠近尾气电场装置出口,所述第一阳极部和所述第二阳极部之间设置有至少一个阴极支撑板。
5.本发明提供的示例5:包括上述示例4,其中,所述尾气电场装置还包括尾气绝缘机构,用于实现所述阴极支撑板和所述尾气除尘电场阳极之间的绝缘。
6.本发明提供的示例6:包括上述示例5,其中,所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极之间形成电场流道,所述尾气绝缘机构设置在所述电场流道外。
7.本发明提供的示例7:包括上述示例5或6,其中,所述尾气绝缘机构包括绝缘部和隔热部;所述绝缘部的材料采用陶瓷材料或玻璃材料。
8.本发明提供的示例8:包括上述示例7,其中,所述绝缘部为伞状串陶瓷柱、伞状串玻璃柱、柱状串陶瓷柱或柱状玻璃柱,伞内外或柱内外挂釉。
9.本发明提供的示例9:包括上述示例8,其中,伞状串陶瓷柱或伞状串玻璃柱的外缘与所述尾气除尘电场阳极的距离大于电场距离1.4倍,伞状串陶瓷柱或伞状串玻璃柱的伞突边间距总和大于伞状串陶瓷柱或伞状串玻璃柱的绝缘间距1.4倍,伞状串陶瓷柱或伞状串玻璃柱的伞边内深总长大于伞状串陶瓷柱或伞状串玻璃柱的绝缘距离1.4倍。
10.本发明提供的示例10:包括上述示例4至9中的任一项,其中,所述第一阳极部的长度是所述尾气除尘电场阳极长度的1/10至1/4、1/4至1/3、1/3至1/2、1/2至2/3、2/3至3/4,或3/4至9/10。
11.本发明提供的示例11:包括上述示例4至10中的任一项,其中,所述第一阳极部的长度是足够的长,以清除部分灰尘,减少积累在所述尾气绝缘机构和所述阴极支撑板上的灰尘,减少灰尘造成的电击穿。
12.本发明提供的示例12:包括上述示例4至11中的任一项,其中,所述第二阳极部包括积尘段和预留积尘段。
13.本发明提供的示例13:包括上述示例3至12中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阴极包括至少一根电极棒。
14.本发明提供的示例14:包括上述示例13,其中,所述电极棒的直径不大于3mm。
15.本发明提供的示例15:包括上述示例13或14,其中,所述电极棒的形状呈针状、多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状。
16.本发明提供的示例16:包括上述示例3至15中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极由中空的管束组成。
17.本发明提供的示例17:包括上述示例16,其中,所述尾气除尘电场阳极管束的中空的截面采用圆形或多边形。
18.本发明提供的示例18:包括上述示例17,其中,所述多边形为六边形。
19.本发明提供的示例19:包括上述示例16至18中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极的管束呈蜂窝状。
20.本发明提供的示例20:包括上述示例3至19中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阴极穿射于所述尾气除尘电场阳极内。
21.本发明提供的示例21:包括上述示例3至20中的任一项,其中,当电场积尘到一定程度时,所述尾气电场装置进行除碳黑处理。
22.本发明提供的示例22:包括上述示例21,其中,所述尾气电场装置检测电场电流来确定是否积尘到一定程度,需要进行除碳黑处理。
23.本发明提供的示例23:包括上述示例21或22,其中,所述尾气电场装置增高电场电压来进行除碳黑处理。
24.本发明提供的示例24:包括上述示例21或22,其中,所述尾气电场装置利用电场反电晕放电现象来进行除碳黑处理。
25.本发明提供的示例25:包括上述示例21或22,其中,所述尾气电场装置利用电场反电晕放电现象,增高电压,限制入注电流,使发生在阳极积碳位置的急剧放电产生等离子,所述等离子使碳黑有机成分深度氧化,高分子键断裂,形成小分子二氧化碳和水,来进行除 碳黑处理。
26.本发明提供的示例26:包括上述示例3至25中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极长度为10-90mm,所述尾气除尘电场阴极长度为10-90mm。
27.本发明提供的示例27:包括上述示例26,其中,当电场温度为200℃时,对应的集尘效率为99.9%。
28.本发明提供的示例28:包括上述示例26或27,其中,当电场温度为400℃时,对应的集尘效率为90%。
29.本发明提供的示例29:包括上述示例26至28中的任一项,其中,当电场温度为500℃时,对应的集尘效率为50%。
30.本发明提供的示例30:包括上述示例3至29中的任一项,其中,所述尾气电场装置还包括辅助电场单元,用于产生与所述尾气电离除尘电场不平行的辅助电场。
31.本发明提供的示例31:包括上述示例3至29中的任一项,其中,所述尾气电场装置还包括辅助电场单元,所述尾气电离除尘电场包括流道,所述辅助电场单元用于产生与所述流道不垂直的辅助电场。
32.本发明提供的示例32:包括上述示例30或31,其中,所述辅助电场单元包括第一电极,所述辅助电场单元的第一电极设置在或靠近所述尾气电离除尘电场的进口。
33.本发明提供的示例33:包括上述示例32,其中,所述第一电极为阴极。
34.本发明提供的示例34:包括上述示例32或33,其中,所述辅助电场单元的第一电极是所述尾气除尘电场阴极的延伸。
35.本发明提供的示例35:包括上述示例34,其中,所述辅助电场单元的第一电极与所述尾气除尘电场阳极具有夹角α,且0°<α≤125°、或45°≤α≤125°、或60°≤α≤100°、或α=90°。
36.本发明提供的示例36:包括上述示例30至35中的任一项,其中,所述辅助电场单元包括第二电极,所述辅助电场单元的第二电极设置在或靠近所述尾气电离除尘电场的出口。
37.本发明提供的示例37:包括上述示例36,其中,所述第二电极为阳极。
38.本发明提供的示例38:包括上述示例36或37,其中,所述辅助电场单元的第二电极是所述尾气除尘电场阳极的延伸。
39.本发明提供的示例39:包括上述示例38,其中,所述辅助电场单元的第二电极与所述尾气除尘电场阴极具有夹角α,且0°<α≤125°、或45°≤α≤125°、或60°≤α≤100°、或α=90°。
40.本发明提供的示例40:包括上述示例30至33、36和37中的任一项,其中,所述辅助电场的电极与所述尾气电离除尘电场的电极独立设置。
41.本发明提供的示例41:包括上述示例3至40中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为1.667:1-1680:1。
42.本发明提供的示例42:包括上述示例3至40中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为6.67:1-56.67:1。
43.本发明提供的示例43:包括上述示例3至42中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阴极直径为1-3毫米,所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为2.5-139.9毫米;所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为1.667:1-1680:1
44.本发明提供的示例44:包括上述示例3至42中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极的极间距小于150mm。
45.本发明提供的示例45:包括上述示例3至42中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为2.5-139.9mm。
46.本发明提供的示例46:包括上述示例3至42中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为5-100mm。
47.本发明提供的示例47:包括上述示例3至46中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极长度为10-180mm。
48.本发明提供的示例48:包括上述示例3至46中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极长度为60-180mm。
49.本发明提供的示例49:包括上述示例3至48中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阴极长度为30-180mm。
50.本发明提供的示例50:包括上述示例3至48中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阴极长度为54-176mm。
51.本发明提供的示例51:包括上述示例41至50中的任一项,其中,当运行时,所述尾气电离除尘电场的耦合次数≤3。
52.本发明提供的示例52:包括上述示例30至50中的任一项,其中,当运行时,所述尾气电离除尘电场的耦合次数≤3。
53.本发明提供的示例53:包括上述示例3至52中的任一项,其中,所述尾气电离除尘电场电压的取值范围为1kv-50kv。
54.本发明提供的示例54:包括上述示例3至53中的任一项,其中,所述尾气电场装置还包括若干连接壳体,串联电场级通过所述连接壳体连接。
55.本发明提供的示例55:包括上述示例54,其中,相邻的电场级的距离大于所述极间距的1.4倍。
56.本发明提供的示例56:包括上述示例3至55中的任一项,其中,所述尾气电场装置还包括尾气前置电极,所述尾气前置电极在所述尾气电场装置入口与所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成的尾气电离除尘电场之间。
57.本发明提供的示例57:包括上述示例56,其中,所述尾气前置电极呈点状、线状、网状、孔板状、板状、针棒状、球笼状、盒状、管状、物质自然形态、或物质加工形态。
58.本发明提供的示例58:包括上述示例56或57,其中,所述尾气前置电极上设有尾气通孔。
59.本发明提供的示例59:包括上述示例58,其中,所述尾气通孔呈多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形。
60.本发明提供的示例60:包括上述示例58或59,其中,所述尾气通孔的大小为0.1-3毫米。
61.本发明提供的示例61:包括上述示例56至60中的任一项,其中,所述尾气前置电极为固体、液体、气体分子团、或等离子体中的一种或多种形态的组合。
62.本发明提供的示例62:包括上述示例56至61中的任一项,其中,所述尾气前置电极为导电混合态物质、生物体自然混合导电物质、或物体人工加工形成导电物质。
63.本发明提供的示例63:包括上述示例56至62中的任一项,其中,所述尾气前置电极为304钢或石墨。
64.本发明提供的示例64:包括上述示例56至62中的任一项,其中,所述尾气前置电极为含离子导电液体。
65.本发明提供的示例65:包括上述示例56至64中的任一项,其中,在工作时,在带污染物的气体进入所述尾气除尘电场阴极、尾气除尘电场阳极形成的尾气电离除尘电场之前,且带污染物的气体通过所述尾气前置电极时,所述尾气前置电极使气体中的污染物带电。
66.本发明提供的示例66:包括上述示例65,其中,当带污染物的气体进入所述尾气电离除尘电场时,所述尾气除尘电场阳极给带电的污染物施加吸引力,使污染物向所述尾气除尘电场阳极移动,直至污染物附着在所述尾气除尘电场阳极上。
67.本发明提供的示例67:包括上述示例65或66,其中,所述尾气前置电极将电子导入污染物,电子在位于所述尾气前置电极和所述尾气除尘电场阳极之间的污染物之间进行传递,使更多污染物带电。
68.本发明提供的示例68:包括上述示例64至66中的任一项,其中,所述尾气前置电极和所述尾气除尘电场阳极之间通过污染物传导电子、并形成电流。
69.本发明提供的示例69:包括上述示例65至68中的任一项,其中,所述尾气前置电极通过与污染物接触的方式使污染物带电。
70.本发明提供的示例70:包括上述示例65至69中的任一项,其中,所述尾气前置电极通过能量波动的方式使污染物带电。
71.本发明提供的示例71:包括上述示例65至70中的任一项,其中,所述尾气前置电极上设有尾气通孔。
72.本发明提供的示例72:包括上述示例56至71中的任一项,其中,所述尾气前置电极呈线状,所述尾气除尘电场阳极呈面状。
73.本发明提供的示例73:包括上述示例56至72中的任一项,其中,所述尾气前置电极垂直于所述尾气除尘电场阳极。
74.本发明提供的示例74:包括上述示例56至73中的任一项,其中,所述尾气前置电极与所述尾气除尘电场阳极相平行。
75.本发明提供的示例75:包括上述示例56至74中的任一项,其中,所述尾气前置电极呈曲线状或圆弧状。
76.本发明提供的示例76:包括上述示例56至75中的任一项,其中,所述尾气前置电极采用金属丝网。
77.本发明提供的示例77:包括上述示例56至76中的任一项,其中,所述尾气前置电极与所述尾气除尘电场阳极之间的电压不同于所述尾气除尘电场阴极与所述尾气除尘电场阳极之间的电压。
78.本发明提供的示例78:包括上述示例56至77中的任一项,其中,所述尾气前置电极与所述尾气除尘电场阳极之间的电压小于起始起晕电压。
79.本发明提供的示例79:包括上述示例56至78中的任一项,其中,所述尾气前置电极与所述尾气除尘电场阳极之间的电压为0.1kv-2kv/mm。
80.本发明提供的示例80:包括上述示例56至79中的任一项,其中,所述尾气电场装置包括尾气流道,所述尾气前置电极位于所述尾气流道中;所述尾气前置电极的截面面积与尾气流道的截面面积比为99%-10%、或90-10%、或80-20%、或70-30%、或60-40%、或50%。
81.本发明提供的示例81:包括上述示例3至80中的任一项,其中,所述尾气电场装置包括尾气驻极体元件。
82.本发明提供的示例82:包括上述示例81,其中,所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极接通电源时,所述尾气驻极体元件在所述尾气电离除尘电场中。
83.本发明提供的示例83:包括上述示例81或82,其中,所述尾气驻极体元件靠近所述尾气电场装置出口,或者,所述尾气驻极体元件设于所述尾气电场装置出口。
84.本发明提供的示例84:包括上述示例81至83中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成尾气流道,所述尾气驻极体元件设于所述尾气流道中。
85.本发明提供的示例85:包括上述示例84,其中,所述尾气流道包括尾气流道出口,所述尾气驻极体元件靠近所述尾气流道出口,或者,所述尾气驻极体元件设于所述尾气流道出口。
86.本发明提供的示例86:包括上述示例84或85,其中,所述尾气驻极体元件于所述尾气流道中的横截面占尾气流道横截面5%-100%。
87.本发明提供的示例87:包括上述示例86,其中,所述尾气驻极体元件于所述尾气流道中的横截面占尾气流道横截面10%-90%、20%-80%、或40%-60%。
88.本发明提供的示例88:包括上述示例81至87中的任一项,其中,所述尾气电离除尘电场给所述尾气驻极体元件充电。
89.本发明提供的示例89:包括上述示例81至88中的任一项,其中,所述尾气驻极体元件具有多孔结构。
90.本发明提供的示例90:包括上述示例81至89中的任一项,其中,所述尾气驻极体元件为织品。
91.本发明提供的示例91:包括上述示例81至90中的任一项,其中,所述尾气除尘电场阳极内部为管状,所述尾气驻极体元件外部为管状,所述尾气驻极体元件外部套设于所述尾气除尘电场阳极内部。
92.本发明提供的示例92:包括上述示例81至91中的任一项,其中,所述尾气驻极体元件与所述尾气除尘电场阳极为可拆卸式连接。
93.本发明提供的示例93:包括上述示例81至92中的任一项,其中,所述尾气驻极体元件的材料包括具有驻极性能的无机化合物。
94.本发明提供的示例94:包括上述示例93,其中,所述无机化合物选自含氧化合物、含氮化合物或玻璃纤维中的一种或多种组合。
95.本发明提供的示例95:包括上述示例94,其中,所述含氧化合物选自金属基氧化物、含氧复合物、含氧的无机杂多酸盐中的一种或多种组合。
96.本发明提供的示例96:包括上述示例95,其中,所述金属基氧化物选自氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化钡、氧化钽、氧化硅、氧化铅、氧化锡中的一种或多种组合。
97.本发明提供的示例97:包括上述示例95,其中,所述金属基氧化物为氧化铝。
98.本发明提供的示例98:包括上述示例95,其中,所述含氧复合物选自钛锆复合氧化物或钛钡复合氧化物中的一种或多种组合。
99.本发明提供的示例99:包括上述示例95,其中,所述含氧的无机杂多酸盐选自钛酸锆、锆钛酸铅或钛酸钡中的一种或多种组合。
100.本发明提供的示例100:包括上述示例94,其中,所述含氮化合物为氮化硅。
101.本发明提供的示例101:包括上述示例81至100中的任一项,其中,所述尾气驻极体元件的材料包括具有驻极性能的有机化合物。
102.本发明提供的示例102:包括上述示例101,其中,所述有机化合物选自氟聚合物、聚碳酸酯、PP、PE、PVC、天然蜡、树脂、松香中的一种或多种组合。
103.本发明提供的示例103:包括上述示例102,其中,所述氟聚合物选自聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或多种组合。
104.本发明提供的示例104:包括上述示例102,其中,所述氟聚合物为聚四氟乙烯。
105.本发明提供的示例105:包括上述示例2至104中的任一项,其中,还包括尾气均风装置。
106.本发明提供的示例106:包括上述示例105,其中,所述尾气均风装置在所述尾气除尘系统入口与所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成的尾气电离除尘电场之间,当所述尾气除尘电场阳极为四方体时,所述尾气均风装置包括:设置于所述尾气除尘电场阳极一侧边的进气管和设置于另一侧边的出气管;其中,所述进气管与所述出气管相对立。
107.本发明提供的示例107:包括上述示例105,其中,所述尾气均风装置在所述尾气除尘系统入口与所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成的尾气电离除尘电场之间,当所述尾气除尘电场阳极为圆柱体时,所述尾气均风装置由若干可旋转的均风叶片组成。
108.本发明提供的示例108:包括上述示例105,其中,所述尾气均风装置第一文氏板均风机构和设置于所述尾气除尘电场阳极的出气端的第二文氏板均风机构,所述第一文氏板均风机构上开设有正面进气,所述第二文氏板均风机构上开设有出气孔,所述进气孔与所述出气孔错位排布,且正面进气侧面出气,形成旋风结构.
109.本发明提供的示例109:包括上述示例2至108中的任一项,其中,还包括补氧装置,用于在所述尾气电离除尘电场之前添加包括氧气的气体。
110.本发明提供的示例110:包括上述示例109,其中,所述补氧装置通过单纯增氧、通入外界空气、通入压缩空气和/或通入臭氧的方式添加氧气。
111.本发明提供的示例111:包括上述示例109或110,其中,至少根据尾气颗粒含量决定补氧量。
112.本发明提供的示例112:包括上述示例2至111中的任一项,其中,还包括除水装置,用于在所述尾气电场装置入口之前去除液体水。
113.本发明提供的示例113:包括上述示例112,其中,当尾气温度或发动机温度低于一定温度时,所述除水装置脱除尾气中的液体水。
114.本发明提供的示例114:包括上述示例113,其中,所述一定温度在90℃以上、100℃以下。
115.本发明提供的示例115:包括上述示例113,其中,所述一定温度在80℃以上、90℃以下。
116.本发明提供的示例116:包括上述示例113,其中,所述一定温度为80℃以下。
117.本发明提供的示例117:包括上述示例112至116,其中,所述除水装置为电凝装置。
118.本发明提供的示例118:包括上述示例2至117中的任一项,其中,还包括尾气降温装置,用于在所述尾气电场装置入口之前降低尾气温度。
119.本发明提供的示例119:包括上述示例118,其中,所述尾气降温装置包括换热单元,用于与发动机的尾气进行热交换,以将换热单元中液态的换热介质加热成气态的换热介质。
120.本发明提供的示例120:包括上述示例119,其中,所述换热单元包括:
尾气通过腔,与发动机的排气管路相连通,所述尾气通过腔用于供发动机的尾气通过;
介质气化腔,所述介质气化腔用于将液态换热介质与尾气发生热交换后转化成气态。
121.本发明提供的示例121:包括上述示例119或120,其中,还包括动力产生单元,所述动力产生单元用于将换热介质的热能和/或尾气的热能转换为机械能。
122.本发明提供的示例122:包括上述示例121,其中,所述动力产生单元包括涡扇。
123.本发明提供的示例123:包括上述示例122,其中,所述涡扇包括:
涡扇轴;
介质腔涡扇组件,安装在涡扇轴上,且所述介质腔涡扇组件位于介质气化腔中。
124.本发明提供的示例124:包括上述示例123,其中,所述介质腔涡扇组件包括介质腔导流扇和介质腔动力扇。
125.本发明提供的示例125:包括上述示例122至124中的任一项,其中,所述涡扇包括:
尾气腔涡扇组件,安装在涡扇轴上,且所述尾气腔涡扇组件位于尾气通过腔中。
126.本发明提供的示例126:包括上述示例125,其中,所述尾气腔涡扇组件包括尾气腔导流扇和尾气腔动力扇。
127.本发明提供的示例127:包括上述示例121至126中的任一项,其中,所述尾气降温装置还包括发电单元,所述发电单元用于将动力产生单元产生的机械能转换为电能。
128.本发明提供的示例128:包括上述示例127,其中,所述发电单元包括发电机定子和发电机转子,所述发电机转子与动力产生单元的涡扇轴相连接。
129.本发明提供的示例:包括上述示例127或128,其中,所述发电单元包括电池组件。
130.本发明提供的示例130:包括上述示例127至129中的任一项,其中,所述发电单元包括发电机调控组件,所述发电机调控组件用于调节发电机的电动转矩。
131.本发明提供的示例131:包括上述示例121至130中的任一项,其中,所述尾气降温装置还包括介质传输单元,所述介质传输单元连接于换热单元和动力产生单元之间。
132.本发明提供的示例132:包括上述示例131,其中,所述介质传输单元包括反推涵道。
133.本发明提供的示例133:包括上述示例131,其中,所述介质传输单元包括承压管路。
134.本发明提供的示例134:包括上述示例127至133中的任一项,其中,所述尾气降温装置还包括耦合单元,所述耦合单元电性连接于动力产生单元和发电单元之间。
135.本发明提供的示例135:包括上述示例134,其中,所述耦合单元包括电磁耦合器。
136.本发明提供的示例136:包括上述示例119至135中的任一项,其中,所述尾气降温装置还包括保温管路,所述保温管路连接于发动机的尾气管路和换热单元之间。
137.本发明提供的示例137:包括上述示例118至136中的任一项,其中,所述尾气降温装置包括风机,所述风机将空气通入所述尾气电场装置入口之前,对尾气起到降温的作用。
138.本发明提供的示例138:包括上述示例137,其中,通入的空气是尾气的50%至300%。
139.本发明提供的示例139:包括上述示例137,其中,通入的空气是尾气的100%至180%。
140.本发明提供的示例140:包括上述示例137,其中,通入的空气是尾气的120%至150%。
141.本发明提供的示例141:包括上述示例120,其中,所述补氧装置包括风机,所述风机将空气通入所述尾气电场装置入口之前,对尾气起到降温的作用。
142.本发明提供的示例142:包括上述示例141,其中,通入的空气是尾气的50%至300%。
143.本发明提供的示例143:包括上述示例141,其中,通入的空气是尾气的100%至180%。
144.本发明提供的示例144:包括上述示例141,其中,通入的空气是尾气的120%至150%。
145.本发明提供的示例145:包括上述示例1至144中的任一项,其中,还包括发动机。
146.本发明提供的示例146:一种发动机尾气电场除炭黑方法,包括以下步骤:
使含尘气体通过尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极产生的电离除尘电场;
电场积尘时,进行清理炭黑处理。
147.本发明提供的示例147:包括示例146的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,利用电场反电晕放电现象完成清理炭黑处理。
148.本发明提供的示例148:包括示例146的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,利用电场反电晕放电现象,增高电压,限制入注电流,完成清理炭黑处理。
149.本发明提供的示例149:包括示例146的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,利用电场反电晕放电现象,增高电压,限制入注电流,使发生在阳极积尘位置的急剧放电产生等离子,所述等离子使清理炭黑有机成分深度氧化,高分子键断裂,形成小分子二氧化碳和水,完成清理炭黑处理。
150.本发明提供的示例150:包括示例146至149任一项的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,当所述电场装置检测到电场电流增加到一个给定值,所述电场装置进行清尘处理。
151.本发明提供的示例151:包括示例146至150任一项的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,所述除尘电场阴极包括至少一根电极棒。
152.本发明提供的示例152:包括示例151的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,所述电极棒的直径不大于3mm。
153.本发明提供的示例153:包括示例151或152的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,所述电极棒的形状呈针状、多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状。
154.本发明提供的示例154:包括示例146至153任一项的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,所述除尘电场阳极由中空的管束组成。
155.本发明提供的示例155:包括示例154的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,所述阳极管束的中空的截面采用圆形或多边形。
156.本发明提供的示例156:包括示例155的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,所述多边形为六边形。
157.本发明提供的示例157:包括示例154至156任一项的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,所述除尘电场阳极的管束呈蜂窝状。
158.本发明提供的示例158:包括示例146至157任一项的发动机尾气电场除炭黑方法,其中,所述除尘电场阴极穿射于所述除尘电场阳极内。
159.本发明提供的示例159:包括示例146至158任一项的发动机尾气电场除炭黑方法, 其中,当检测到的电场电流增加到一个给定值时,进行清理炭黑处理。
160.本发明提供的示例160:一种减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,包括以下步骤:
选择尾气除尘电场阳极参数或/和尾气除尘电场阴极参数以减少电场耦合次数。
161.本发明提供的示例161:包括示例160的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极的集尘面积与尾气除尘电场阴极的放电面积的比。
162.本发明提供的示例162:包括示例161的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为1.667:1-1680:1。
163.本发明提供的示例163:包括示例161的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为6.67:1-56.67:1。
164.本发明提供的示例164:包括示例160至163任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阴极直径为1-3毫米,所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为2.5-139.9毫米;所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为1.667:1-1680:1。
165.本发明提供的示例165:包括示例160至164任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极的极间距小于150mm。
166.本发明提供的示例166:包括示例160至164任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为2.5-139.9mm。
167.本发明提供的示例167:包括示例160至164任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为5-100mm。
168.本发明提供的示例168:包括示例160至167任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极长度为10-180mm。
169.本发明提供的示例169:包括示例160至167任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极长度为60-180mm。
170.本发明提供的示例170:包括示例160至169任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阴极长度为30-180mm。
171.本发明提供的示例171:包括示例160至169任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合 的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阴极长度为54-176mm。
172.本发明提供的示例172:包括示例160至171任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阴极包括至少一根电极棒。
173.本发明提供的示例173:包括示例172的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述电极棒的直径不大于3mm。
174.本发明提供的示例174:包括示例172或173的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述电极棒的形状呈针状、多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状。
175.本发明提供的示例175:包括示例160至174任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极由中空的管束组成。
176.本发明提供的示例176:包括示例175的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述阳极管束的中空的截面采用圆形或多边形。
177.本发明提供的示例177:包括示例176的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述多边形为六边形。
178.本发明提供的示例178:包括示例175至177任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阳极的管束呈蜂窝状。
179.本发明提供的示例179:包括示例160至178任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择所述尾气除尘电场阴极穿射于所述尾气除尘电场阳极内。
180.本发明提供的示例180:包括示例160至179任一项的减少发动机尾气除尘电场耦合的方法,其中,包括选择的所述尾气除尘电场阳极或/和尾气除尘电场阴极尺寸使电场耦合次数≤3。
181.本发明提供的示例181:一种发动机尾气除尘方法,包括以下步骤:尾气温度低于100℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
182.本发明提供的示例182:包括示例181的发动机尾气除尘方法,其中,尾气温度≥100℃时,对尾气进行电离除尘。
183.本发明提供的示例183:包括示例181或182的发动机尾气除尘方法,其中,尾气温度≤90℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
184.本发明提供的示例184:包括示例181或182的发动机尾气除尘方法,其中,尾气温度≤80℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
185.本发明提供的示例185:包括示例181或182的发动机尾气除尘方法,其中,尾气温度≤70℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
186.本发明提供的示例186:包括示例181或182的发动机尾气除尘方法,其中,采用电凝除雾方法脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
187.本发明提供的示例187:一种发动机尾气除尘方法,包括以下步骤:在尾气电离除尘电场之前添加包括氧气的气体,进行电离除尘。
188.本发明提供的示例188:包括示例187的发动机尾气除尘方法,其中,通过单纯增氧、通入外界空气、通入压缩空气和/或通入臭氧的方式添加氧气。
189.本发明提供的示例189:包括示例187或188的发动机尾气除尘方法,其中,至少根据尾气颗粒含量决定补氧量。
190.本发明提供的示例190:一种发动机尾气除尘方法,包括如下步骤:
1)利用尾气电离除尘电场吸附尾气中的颗粒物;
2)利用尾气电离除尘电场给尾气驻极体元件充电。
191.本发明提供的示例191:包括示例190的发动机尾气除尘方法,其中,所述尾气驻极体元件靠近尾气电场装置出口,或者,所述尾气驻极体元件设于尾气电场装置出口。
192.本发明提供的示例192:包括示例190的发动机尾气除尘方法,其中,所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成尾气流道,所述尾气驻极体元件设于所述尾气流道中。
193.本发明提供的示例193:包括示例192的发动机尾气除尘方法,其中,所述尾气流道包括尾气流道出口,所述尾气驻极体元件靠近所述尾气流道出口,或者,所述尾气驻极体元件设于所述尾气流道出口。
194.本发明提供的示例194:包括示例187至193任一项的发动机尾气除尘方法,其中,当尾气电离除尘电场无上电驱动电压时,利用充电的尾气驻极体元件吸附尾气中的颗粒物。
195.本发明提供的示例195:包括示例193的发动机尾气除尘方法,其中,在充电的尾气驻极体元件吸附一定的尾气中的颗粒物后,将其替换为新的尾气驻极体元件。
196.本发明提供的示例196:包括示例195的发动机尾气除尘方法,其中,替换为新的尾气驻极体元件后重新启动尾气电离除尘电场吸附尾气中的颗粒物,并给新的尾气驻极体元件充电。
197.本发明提供的示例197:包括示例190至196任一项的发动机尾气除尘方法,其中,所述尾气驻极体元件的材料包括具有驻极性能的无机化合物。
198.本发明提供的示例198:包括示例197的发动机尾气除尘方法,其中,所述无机化合物选自含氧化合物、含氮化合物或玻璃纤维中的一种或多种组合。
199.本发明提供的示例199:包括示例198的发动机尾气除尘方法,其中,所述含氧化合 物选自金属基氧化物、含氧复合物、含氧的无机杂多酸盐中的一种或多种组合。
200.本发明提供的示例200:包括示例199的发动机尾气除尘方法,其中,所述金属基氧化物选自氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化钡、氧化钽、氧化硅、氧化铅、氧化锡中的一种或多种组合。
201.本发明提供的示例201:包括示例199的发动机尾气除尘方法,其中,所述金属基氧化物为氧化铝。
202.本发明提供的示例202:包括示例199的发动机尾气除尘方法,其中,所述含氧复合物选自钛锆复合氧化物或钛钡复合氧化物中的一种或多种组合。
203.本发明提供的示例203:包括示例199的发动机尾气除尘方法,其中,所述含氧的无机杂多酸盐选自钛酸锆、锆钛酸铅或钛酸钡中的一种或多种组合。
204.本发明提供的示例204:包括示例198的发动机尾气除尘方法,其中,所述含氮化合物为氮化硅。
205.本发明提供的示例205:包括示例190至196任一项的发动机尾气除尘方法,其中,所述尾气驻极体元件的材料包括具有驻极性能的有机化合物。
206.本发明提供的示例206:包括示例205的发动机尾气除尘方法,其中,所述有机化合物选自氟聚合物、聚碳酸酯、PP、PE、PVC、天然蜡、树脂、松香中的一种或多种组合。
207.本发明提供的示例207:包括示例206的发动机尾气除尘方法,其中,所述氟聚合物选自聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或多种组合。
208.本发明提供的示例208:包括示例206的发动机尾气除尘方法,其中,所述氟聚合物为聚四氟乙烯。
附图说明
图1显示为本发明发动机尾气除尘系统中尾气处理装置于一实施例中的立体结构示意图。
图2显示为本发明发动机尾气除尘系统中尾气处理装置呈伞状的尾气绝缘机构于一实施例中的结构示意图。
图3A显示为本发明发动机尾气除尘系统中尾气处理装置的尾气均风装置的一种实施结构图。
图3B显示为本发明发动机尾气除尘系统中尾气处理装置的尾气均风装置的另一种实施结构图。
图3C显示为本发明发动机尾气除尘系统中尾气处理装置的尾气均风装置的又一种实施结构图。
图4显示为本发明是实施例2尾气电场装置的示意图一。
图5显示为本发明实施例3尾气电场装置的示意图二。
图6显示为本发明图5的尾气电场装置的俯视图。
图7显示为实施例3尾气驻极体元件于尾气流道中的横截面占尾气流道横截面的示意图。
图8显示为本发明实施例5发动机尾气除尘系统的示意图。
图9显示为本发明实施例6发动机尾气除尘系统的示意图。
图10为电场发生单元结构示意图。
图11为图10电场发生单元的A-A视图。
图12为标注长度和角度的图10电场发生单元的A-A视图。
图13为两个电场级的电场装置结构示意图。
图14为本发明实施例18中电场装置的结构示意图。
图15为本发明实施例20中电场装置的结构示意图。
图16为本发明实施例21中电场装置的结构示意图。
图17为本发明中实施例23中发动机尾气除尘系统的结构示意图。
图18为本发明实施例23中叶轮涵道的结构示意图。
图19为本发明实施例24中电凝装置的结构示意图。
图20为本发明实施例24中电凝装置的左视图。
图21为本发明实施例24中电凝装置的立体图。
图22为本发明实施例25中电凝装置的结构示意图。
图23为本发明实施例25中电凝装置的俯视图。
图24为本发明实施例26中电凝装置的结构示意图。
图25为本发明实施例27中电凝装置的结构示意图。
图26为本发明实施例28中电凝装置的结构示意图。
图27为本发明实施例29中电凝装置的结构示意图。
图28为本发明实施例30中电凝装置的结构示意图。
图29为本发明实施例31中电凝装置的结构示意图。
图30为本发明实施例32中电凝装置的结构示意图。
图31为本发明实施例33中电凝装置的结构示意图。
图32为本发明实施例34中电凝装置的结构示意图。
图33为本发明实施例35中电凝装置的结构示意图。
图34为本发明实施例36中电凝装置的结构示意图。
图35为本发明实施例37中电凝装置的结构示意图。
图36为本发明实施例38中发动机尾气除尘系统的结构示意图。
图37为本发明实施例39中发动机尾气除尘系统的结构示意图。
图38为本发明实施例40中发动机尾气除尘系统的结构示意图。
图39为本发明实施例41中发动机尾气除尘系统的结构示意图。
图40为本发明实施例42中发动机尾气除尘系统的结构示意图。
图41为本发明实施例43中发动机尾气除尘系统的结构示意图。
图42为本发明实施例44中发动机尾气除尘系统的结构示意图。
图43为本发明实施例45中尾气电场装置的结构示意图。
图44为本发明实施例46中尾气降温装置的结构示意图。
图45为本发明实施例47中尾气降温装置的结构示意图。
图46为本发明实施例48中尾气降温装置的结构示意图。
图47为本发明实施例48中换热单元的结构示意图。
图48为本发明实施例49中尾气降温装置的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明发动机尾气除尘系统与发动机的出口相连通。发动机排放的尾气将流经发动机尾气除尘系统。
于本发明一实施例中,所述发动机尾气除尘系统还包括除水装置,用于在尾气电场装置入口之前去除液体水。
于本发明一实施例中,当尾气温度或发动机温度低于一定温度时,发动机尾气中可能含 有液体水,所述除水装置脱除尾气中的液体水。
于本发明一实施例中,所述一定温度在90℃以上、100℃以下。
于本发明一实施例中,所述一定温度在80℃以上、90℃以下。
于本发明一实施例中,所述一定温度为80℃以下。
于本发明一实施例中,所述除水装置为电凝装置。
本领域技术人员没有认识到如下技术问题:在尾气或发动机温度低时,尾气中会有液体水,吸附在尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极上,造成尾气电离除尘电场放电不均匀、打火,而本申请的发明人发现此问题,并提出发动机尾气除尘系统设置除水装置,用于在尾气电场装置入口之前去除液体水,液体水具有导电性,会缩短电离距离,导致尾气电离除尘电场放电不均匀,易导致电极击穿。所述除水装置在发动机冷启动时,在尾气进入尾气电场装置入口之前脱除尾气中的水珠即液体水,从而减少尾气中的水珠即液体水,减少尾气电离除尘电场放电不均匀及尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极击穿,从而提高电离除尘效率,取得预料不到的技术效果。所述除水装置没有特别的限制,现有技术中能实现去除尾气中的液体水都适用本发明。
于本发明一实施例中,所述发动机尾气除尘系统还包括补氧装置,用于在尾气电离除尘电场之前添加包括氧气的气体,比如空气。
于本发明一实施例中,所述补氧装置通过单纯增氧、通入外界空气、通入压缩空气和/或通入臭氧的方式添加氧气。
于本发明一实施例中,至少根据尾气颗粒含量决定补氧量。本领域技术人员没有认识到如下技术问题:在某些情况下,尾气会没有足够的氧气产生足够的氧离子,造成除尘效果不好,即,本领域技术人员没有认识到发动机尾气中的氧气可能不足以支持有效电离,而本申请的发明人发现此问题,并提出本发明发动机尾气除尘系统:包括补氧装置,可以通过单纯增氧、通入外界空气、通入压缩空气和/或通入臭氧的方式添加氧气,提高进入尾气电离除尘电场尾气含氧量,从而当尾气流经尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间的尾气电离除尘电场时,增加电离的氧气,使得尾气中更多的粉尘荷电,进而在尾气除尘电场阳极的作用下将更多的荷电的粉尘收集起来,使得尾气电场装置的除尘效率更高,有利于尾气电离除尘电场收集尾气颗粒物,取得预料不到的技术效果,同时还取得新的技术效果:能起到降温的作用,增加电力系统效率,而且,补氧也会提高尾气电离除尘电场臭氧含量,有利于提高尾气电离除尘电场对尾气中有机物进行净化、自洁、脱硝等处理的效率。
于本发明一实施例中尾气除尘系统可包括尾气均风装置。该尾气均风装置设置在尾气电 场装置之前,能使进入尾气电场装置的气流均匀通过。
于本发明一实施例中尾气电场装置的尾气除尘电场阳极可为立方体,尾气均风装置可包括位于阴极支撑板一侧边的进气管、及位于阴极支撑板另一侧边的出气管,阴极支撑板位于尾气除尘电场阳极的进气端;其中,安装进气管的侧边与安装出气管的侧边相对立。尾气均风装置能使进入尾气电场装置的尾气均匀通过静电场。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极可为圆柱体,尾气均风装置在所述尾气除尘系统入口与所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成的尾气电离除尘电场之间、且尾气均风装置包括若干围绕尾气电场装置入口中心旋转的均风叶片。尾气均风装置能够使各种变化的进气量均匀通过尾气除尘电场阳极产生的电场,同时,能够保持尾气除尘电场阳极内部温度恒定,氧气充足。尾气均风装置能使进入尾气电场装置的尾气均匀通过静电场。
于本发明一实施例中尾气均风装置包括设置于尾气除尘电场阳极的进气端的进风板和设置于尾气除尘电场阳极出气端的出风板,进风板上开设有进气孔,出风板上开设有出气孔,进气孔与出气孔错位排布,且正面进气、侧面出气,形成旋风结构。尾气均风装置能使进入尾气电场装置的尾气均匀通过静电场。
于本发明一实施例中尾气除尘系统可包括尾气除尘系统入口、尾气除尘系统出口和尾气电场装置,且于本发明一实施例中尾气电场装置可包括尾气电场装置入口、尾气电场装置出口、及位于尾气电场装置入口和尾气电场装置出口之间的尾气前置电极,当发动机排放的尾气由尾气电场装置入口流经尾气前置电极时,尾气中的颗粒物等将带电。
于本发明一实施例中尾气电场装置包括尾气前置电极,该尾气前置电极在尾气电场装置入口与尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极形成的尾气电离除尘电场之间。当气体由尾气电场装置入口流经尾气前置电极时,气体中的颗粒物等将带电。
于本发明一实施例中尾气前置电极的形状可以为点状、线状、网状、孔板状、板状、针棒状、球笼状、盒状、管状、物质自然形态、或物质加工形态。当尾气前置电极为有孔结构时,尾气前置电极上设有一个或多个尾气通孔。于本发明一实施例中尾气通孔的形状可以为多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形。于本发明一实施例中尾气通孔的轮廓大小可以为0.1~3mm、0.1~0.2mm、0.2~0.5mm、0.5~1mm、1~1.2mm、1.2~1.5mm、1.5~2mm、2~2.5mm、2.5~2.8mm、或2.8~3mm。
于本发明一实施例中尾气前置电极的形态可以为固体、液体、气体分子团、等离子体、导电混合态物质、生物体自然混合导电物质、或物体人工加工形成导电物质中的一种或多种形态的组合。当尾气前置电极为固体时,可采用固态金属,比如304钢,或其它固态的导体、 比如石墨等。当尾气前置电极为液体时,可以是含离子导电液体。
在工作时,在带污染物的气体进入尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极形成的尾气电离除尘电场之前,且带污染物的气体通过尾气前置电极时,尾气前置电极使气体中的污染物带电。当带污染物的气体进入尾气电离除尘电场时,尾气除尘电场阳极给带电的污染物施加吸引力,使污染物向尾气除尘电场阳极移动,直至污染物附着在尾气除尘电场阳极上。
于本发明一实施例中尾气前置电极将电子导入污染物,电子在位于尾气前置电极和尾气除尘电场阳极之间的污染物之间进行传递,使更多污染物带电。尾气前置电极和尾气除尘电场阳极之间通过污染物传导电子、并形成电流。
于本发明一实施例中尾气前置电极通过与污染物接触的方式使污染物带电。于本发明一实施例中尾气前置电极通过能量波动的方式使污染物带电。于本发明一实施例中尾气前置电极通过与污染物接触的方式将电子转移到污染物上,并使污染物带电。于本发明一实施例中尾气前置电极通过能量波动的方式将电子转移到污染物上,并使污染物带电。
于本发明一实施例中尾气前置电极呈线状,尾气除尘电场阳极呈面状。于本发明一实施例中尾气前置电极垂直于尾气除尘电场阳极。于本发明一实施例中尾气前置电极与尾气除尘电场阳极相平行。于本发明一实施例中尾气前置电极呈曲线状或圆弧状。于本发明一实施例中尾气前置电极采用金属丝网。于本发明一实施例中尾气前置电极与尾气除尘电场阳极之间的电压不同于尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间的电压。于本发明一实施例中尾气前置电极与尾气除尘电场阳极之间的电压小于起始起晕电压。起始起晕电压为尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间的电压的最小值。于本发明一实施例中尾气前置电极与尾气除尘电场阳极之间的电压可以为0.1-2kv/mm。
于本发明一实施例中尾气电场装置包括尾气流道,尾气前置电极位于尾气流道中。于本发明一实施例中尾气前置电极的截面面积与尾气流道的截面面积比为99%~10%、或90~10%、或80~20%、或70~30%、或60~40%、或50%。尾气前置电极的截面面积是指尾气前置电极沿截面上实体部分的面积之和。于本发明一实施例中尾气前置电极带负电势。
于本发明一实施例中当尾气通过尾气电场装置入口流入尾气流道中,尾气中导电性较强的金属粉尘、雾滴、或气溶胶等污染物在与尾气前置电极相接触时,或与尾气前置电极的距离达到一定范围时会直接带负电,随后,全部污染物随气流进入尾气电离除尘电场,尾气除尘电场阳极给已带负电的金属粉尘、雾滴、或气溶胶等施加吸引力,使已带负电的污染物向尾气除尘电场阳极移动,直至该部分污染物附着在尾气除尘电场阳极上,实现将该部分污染物收集起来,同时,尾气除尘电场阳极与尾气除尘电场阴极之间形成的尾气电离除尘电场通 过电离气体中的氧获得氧离子,且带负电荷的氧离子在与普通粉尘结合后,使普通粉尘带负电荷,尾气除尘电场阳极给该部分带负电荷的粉尘等污染物施加吸引力,使粉尘等污染物向尾气除尘电场阳极移动,直至该部分污染物附着在尾气除尘电场阳极上,实现将该部分普通粉尘等污染物也收集起来,从而将尾气中导电性较强和导电性较弱的污染物均收集起来,并使得尾气除尘电场阳极能收集尾气中污染物的种类更广泛,且收集能力更强,收集效率更高。
于本发明一实施例中尾气电场装置入口与发动机的出口相连通。
于本发明一实施例中尾气电场装置可包括尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极,尾气除尘电场阴极与尾气除尘电场阳极之间形成电离除尘电场。尾气进入电离除尘电场,尾气中的氧离子将被电离,并形成大量带有电荷的氧离子,氧离子与尾气中粉尘等颗粒物结合,使得颗粒物荷电,尾气除尘电场阳极给带负电荷的颗粒物施加吸附力,使得颗粒物被吸附在尾气除尘电场阳极上,以清除掉尾气中的颗粒物。
尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间具有第二级流道,该第二级流道也称作除尘流道,并供尾气流通,且第二级流道具有电离除尘电场。于本发明一实施例中第二级流道与第一级流道连通,尾气由尾气电场装置入口依次进入第一级流道和第二级流道后,再由尾气电场装置出口排出。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阴极包括若干根阴极丝。阴极丝的直径可为0.1mm-20mm,该尺寸参数根据应用场合及积尘要求做调整。于本发明一实施例中阴极丝的直径不大于3mm。于本发明一实施例中阴极丝使用容易放电的金属丝或合金丝,耐温且能支撑自身重量,电化学稳定。于本发明一实施例中阴极丝的材质选用钛。阴极丝的具体形状根据尾气除尘电场阳极的形状调整,例如,若尾气除尘电场阳极的积尘面是平面,则阴极丝的截面呈圆形;若尾气除尘电场阳极的积尘面是圆弧面,阴极丝需要设计成多面形。阴极丝的长度根据尾气除尘电场阳极进行调整。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阴极包括若干阴极棒。于本发明一实施例中阴极棒的直径不大于3mm。于本发明一实施例中阴极棒使用容易放电的金属棒或合金棒。阴极棒的形状可以为针状、多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状等。阴极棒的形状可以根据尾气除尘电场阳极的形状进行调整,例如,若尾气除尘电场阳极的积尘面是平面,则阴极棒的截面需要设计成圆形;若尾气除尘电场阳极的积尘面是圆弧面,则阴极棒需要设计成多面形。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阴极穿设于尾气除尘电场阳极内。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极包括一个或多个并行设置的中空阳极管。当中空阳极管有多个时,全部中空阳极管构成蜂窝状的尾气除尘电场阳极。于本发明一实施例中中 空阳极管的截面可呈圆形或多边形。若中空阳极管的截面呈圆形,尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间能形成均匀电场,中空阳极管的内壁不容易积尘。若中空阳极管的截面为三边形时,中空阳极管的内壁上可以形成3个积尘面,3个远角容尘角,此种结构的中空阳极管的容尘率最高。若中空阳极管的截面为四边形,可以获得4个积尘面,4个容尘角,但拼组结构不稳定。若中空阳极管的截面为六边形,可以形成6个积尘面,6个容尘角,积尘面和容尘率达到平衡。若中空阳极管的截面呈更多边形时,可以获得更多的积尘边,但损失容尘率。于本发明一实施例中中空阳极管的管内切圆直径取值范围为5mm-400mm。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阴极安装在阴极支撑板上,阴极支撑板与尾气除尘电场阳极通过尾气绝缘机构相连接。于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极包括第三阳极部和第四阳极部,即所述第三阳极部靠近除尘装置入口,第四阳极部靠近除尘装置出口。阴极支撑板和尾气绝缘机构在第三阳极部和第四阳极部之间,即尾气绝缘机构安装在电离电场中间、或尾气除尘电场阴极中间,可以对尾气除尘电场阴极起到良好的支撑作用,并对尾气除尘电场阴极起到相对于尾气除尘电场阳极的固定作用,使尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间保持设定的距离。而现有技术中,阴极的支撑点在阴极的端点,难以保持阴极和阳极之间的距离。于本发明一实施例中尾气绝缘机构设置在除尘流道外、即第二级流道外,以防止或减少尾气中的灰尘等聚集在尾气绝缘机构上,导致尾气绝缘机构击穿或导电。
于本发明一实施例中尾气绝缘机构采用耐高压陶瓷绝缘子,对尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间进行绝缘。尾气除尘电场阳极也称作一种外壳。
于本发明一实施例中第三阳极部在气体流动方向上位于阴极支撑板和尾气绝缘机构之前,第三阳极部能够除去尾气中的水,防止水进入尾气绝缘机构,造成尾气绝缘机构短路、打火。另外,第三阳级部能够除去尾气中相当一部分的灰尘,当尾气通过尾气绝缘机构时,相当一部分的灰尘已被消除,减少灰尘造成尾气绝缘机构短路的可能性。于本发明一实施例中尾气绝缘机构包括绝缘瓷柱。第三阳极部的设计,主要是为了保护绝缘瓷柱不被气体中颗粒物等污染,一旦气体污染绝缘瓷柱将会造成尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极导通,从而使尾气除尘电场阳极的积尘功能失效,故第三阳极部的设计,能有效减少绝缘瓷柱被污染,提高产品的使用时间。在尾气流经第二级流道过程中,第三阳极部和尾气除尘电场阴极先接触具有污染性的气体,尾气绝缘机构后接触气体,达到先除尘后经过尾气绝缘机构的目的,减少对尾气绝缘机构造成的污染,延长清洁维护周期,对应电极使用后绝缘支撑。于本发明一实施例中,所述第三阳极部的长度是足够的长,以清除部分灰尘,减少积累在所述尾气绝缘机构和所述阴极支撑板上的灰尘,减少灰尘造成的电击穿。于本发明一实施例中第三阳极部 长度占尾气除尘电场阳极总长度的1/10至1/4、1/4至1/3、1/3至1/2、1/2至2/3、2/3至3/4,或3/4至9/10。
于本发明一实施例中第四阳极部在尾气流动方向上位于阴极支撑板和尾气绝缘机构之后。第四阳极部包括积尘段和预留积尘段。其中,积尘段利用静电吸附尾气中的颗粒物,该积尘段是为了增加积尘面积,延长尾气电场装置的使用时间。预留积尘段能为积尘段提供失效保护。预留积尘段是为了在满足设计除尘要求的前提下,进一步提高积尘面积。预留积尘段作为补充前段积尘使用。于本发明一实施例中预留积尘段和第三阳极部可使用不同的电源。
于本发明一实施例中由于尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间存在极高电位差,为了防止尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极导通,尾气绝缘机构设置在尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间的第二级流道之外。因此,尾气绝缘机构外悬于尾气除尘电场阳极的外侧。于本发明一实施例中尾气绝缘机构可采用非导体耐温材料,比如陶瓷、玻璃等。于本发明一实施例中,完全密闭无空气的材料绝缘要求绝缘隔离厚度>0.3mm/kv;空气绝缘要求>1.4mm/kv。可根据尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间的极间距的1.4倍设置绝缘距离。于本发明一实施例中尾气绝缘机构使用陶瓷,表面上釉;不能使用胶粘或有机材料填充连接,耐温大于350摄氏度。
于本发明一实施例中尾气绝缘机构包括绝缘部和隔热部。为了使尾气绝缘机构具有抗污功能,绝缘部的材料采用陶瓷材料或玻璃材料。于本发明一实施例中绝缘部可为伞状串陶瓷柱或玻璃柱,伞内外挂釉。伞状串陶瓷柱或玻璃柱的外缘与尾气除尘电场阳极的距离大于电场距离的1.4倍、即大于极间距的1.4倍。伞状串陶瓷柱或玻璃柱的伞突边间距总和大于伞状串陶瓷柱的绝缘间距的1.4倍。伞状串陶瓷柱或玻璃柱的伞边内深总长大于伞状串陶瓷柱的绝缘距离1.4倍。绝缘部还可为柱状串陶瓷柱或玻璃柱,柱内外挂釉。于本发明一实施例中绝缘部还可呈塔状。
于本发明一实施例中,绝缘部内设置加热棒,当绝缘部周围温度接近露点时,加热棒启动并进行加热。由于使用中绝缘部的内外存在温差,绝缘部的内外、外部容易产生凝露。绝缘部的外表面可能自发或被气体加热产生高温,需要必要的隔离防护,防烫伤。隔热部包括位于第二绝缘部外部的防护围挡板、脱硝净化反应腔。于本发明一实施例中绝缘部的尾部需要凝露位置同样需要隔热,防止环境以及散热高温加热凝露组件。
于本发明一实施例中尾气电场装置的电源的引出线使用伞状串陶瓷柱或玻璃柱过墙式连接,墙内使用弹性碰头连接阴极支撑板,墙外使用密闭绝缘防护接线帽插拔连接,引出线过墙导体与墙绝缘距离大于伞状串陶瓷柱或玻璃柱的陶瓷绝缘距离。于本发明一实施例中高压 部分取消引线,直接安装在端头上,确保安全,高压模块整体外绝缘使用ip68防护,使用介质换热散热。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间采用非对称结构。在对称电场中极性粒子受到一个相同大小而方向相反的作用力,极性粒子在电场中往复运动;在非对称电场中,极性粒子受到两个大小不同的作用力,极性粒子向作用力大的方向移动,可以避免产生耦合。
本发明的尾气电场装置的尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间形成电离除尘电场。为了减少所述电离除尘电场的电场耦合,于本发明一实施例中,减少电场耦合的方法包括如下步骤:选择尾气除尘电场阳极的集尘面积与尾气除尘电场阴极的放电面积的比,使电场耦合次数≤3。于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极的集尘面积与尾气除尘电场阴极的放电面积的比可以为:1.667:1-1680:1;3.334:1-113.34:1;6.67:1-56.67:1;13.34:1-28.33:1。该实施例选择相对大面积的尾气除尘电场阳极的集尘面积和相对极小的尾气除尘电场阴极的放电面积,具体选择上述面积比,可以减少尾气除尘电场阴极的放电面积,减小吸力,扩大尾气除尘电场阳极的集尘面积,扩大吸力,即尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极间产生不对称的电极吸力,使荷电后粉尘落入尾气除尘电场阳极的集尘表面,虽极性改变但无法再被尾气除尘电场阴极吸走,减少电场耦合,实现电场耦合次数≤3。即在电场极间距小于150mm时电场耦合次数≤3,电场能耗低,能够减少电场对气溶胶、水雾、油雾、松散光滑颗粒物的耦合消耗,节省电场电能30~50%。集尘面积是指尾气除尘电场阳极工作面的面积,比如,若尾气除尘电场阳极呈中空的正六边形管状,集尘面积即为中空的正六边形管状的内表面积,集尘面积也称作积尘面积。放电面积指尾气除尘电场阴极工作面的面积,比如,若尾气除尘电场阴极呈棒状,放电面积即为棒状的外表面积。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极的长度可以为10~180mm、10~20mm、20~30mm、60~180mm、30~40mm、40~50mm、50~60mm、60~70mm、70~80mm、80~90mm、90~100mm、100~110mm、110~120mm、120~130mm、130~140mm、140~150mm、150~160mm、160~170mm、170~180mm、60mm、180mm、10mm或30mm。尾气除尘电场阳极的长度是指尾气除尘电场阳极工作面的一端至另一端的最小长度。尾气除尘电场阳极选择此种长度,可以有效减少电场耦合。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极的长度可以为10~90mm、15~20mm、20~25mm、25~30mm、30~35mm、35~40mm、40~45mm、45~50mm、50~55mm、55~60mm、60~65mm、65~70mm、70~75mm、75~80mm、80~85mm或85~90mm,此种长度的设计可以使尾气除尘 电场阳极及尾气电场装置具有耐高温特性,并使得尾气电场装置在高温冲击下具有高效率的集尘能力。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阴极的长度可以为30~180mm、54~176mm、30~40mm、40~50mm、50~54mm、54~60mm、60~70mm、70~80mm、80~90mm、90~100mm、100~110mm、110~120mm、120~130mm、130~140mm、140~150mm、150~160mm、160~170mm、170~176mm、170~180mm、54mm、180mm、或30mm。尾气除尘电场阴极的长度是指尾气除尘电场阴极工作面的一端至另一端的最小长度。尾气除尘电场阴极选择此种长度,可以有效减少电场耦合。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阴极的长度可以为10~90mm、15~20mm、20~25mm、25~30mm、30~35mm、35~40mm、40~45mm、45~50mm、50~55mm、55~60mm、60~65mm、65~70mm、70~75mm、75~80mm、80~85mm或85~90mm,此种长度的设计可以使尾气除尘电场阴极及尾气电场装置具有耐高温特性,并使得尾气电场装置在高温冲击下具有高效率的集尘能力。其中,当电场温度为200℃时,对应的集尘效率为99.9%;电场温度为400℃时,对应的集尘效率为90%;当电场温度为500℃时,对应的集尘效率为50%。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间的距离可以为5~30mm、2.5~139.9mm、9.9~139.9mm、2.5~9.9mm、9.9~20mm、20~30mm、30~40mm、40~50mm、50~60mm、60~70mm、70~80mm、80~90mm、90~100mm、100~110mm、110~120mm、120~130mm、130~139.9mm、9.9mm、139.9mm、或2.5mm。尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间的距离也称作极间距。极间距具体是指尾气除尘电场阳极、尾气除尘电场阴极工作面之间的最小垂直距离。此种极间距的选择可以有效减少电场耦合,并使尾气电场装置具有耐高温特性。
于本发明一实施例中,所述尾气除尘电场阴极直径为1-3毫米,所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为2.5-139.9毫米;所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为1.667:1-1680:1。
鉴于电离除尘的特有性能,电离除尘可适用去除气体中的颗粒物,例如可用于去除发动机尾气中的颗粒物。但是,经过许多大学、研究机构、企业的多年的研究,现有电场除尘装置仍然不适合在车辆中使用。首先,现有技术中的电场除尘装置体积过于庞大而较难安装在车辆中。其次,重要的是,现有技术中电场除尘装置只能去除约70%的颗粒物,不能满足许多国家的排放标准。
本发明的发明人研究发现,现有技术中电场除尘装置的缺点是由电场耦合引起的。本发明通过减小电场耦合次数,可以显著减小电场除尘装置的尺寸(即体积)。比如,本发明提供的电离除尘装置的尺寸约为现有电离除尘装置尺寸的五分之一。原因是,为了获得可接受 的颗粒去除率,现有电离除尘装置中将气体流速设为1m/s左右,而本发明在将气体流速提高到6m/s的情况下,仍能获得较高的颗粒去除率。当处理一给定流量的气体时,随着气体速度的提高,电场除尘装置的尺寸可以减小。
另外,本发明可以显著提高颗粒去除效率。例如,在气体流速为1m/s左右时,现有技术电场除尘装置可以去除发动机排气中大约70%的颗粒物,但是本发明可以去除大约99%的颗粒物,即使在气体流速为6m/s时。因此,本发明可以满足最新的排放标准。
由于发明人发现了电场耦合的作用,并且找到了减少电场耦合次数的方法,本发明获得了上述预料不到的结果。所以,本发明可以用来制造适用于车辆的电场除尘装置。
尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间的电离除尘电场也称作第三电场。于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间还形成有与第三电场不平行的第四电场。于本发明另一实施例中,所述第四电场与所述电离除尘电场的流道不垂直。第四电场也称作辅助电场,可以通过一个或两个第二辅助电极形成。当第四电场由一个第二辅助电极形成时,该第二辅助电极可以放在电离电场的进口或出口,该第二辅助电极可以带负电势、或正电势。其中,当所述第二辅助电极为阴极时,设置在或靠近所述电离除尘电场的进口;所述第二辅助电极与所述尾气除尘电场阳极具有夹角α,且0°<α≤125°、或45°≤α≤125°、或60°≤α≤100°、或α=90°。当所述第二辅助电极为阳极时,设置在或靠近所述电离除尘电场的出口;所述第二辅助电极与所述尾气除尘电场阴极具有夹角α,且0°<α≤125°、或45°≤α≤125°、或60°≤α≤100°、或α=90°。当第四电场由两个第二辅助电极形成时,其中一个第二辅助电极可以带负电势,另一个第二辅助电极可以带正电势;一个第二辅助电极可以放在电离除尘电场的进口,另一个第二辅助电极放在电离除尘电场的出口。另外,第二辅助电极可以是尾气除尘电场阴极或尾气除尘电场阳极的一部分,即第二辅助电极可以是由尾气除尘电场阴极或尾气除尘电场阳极的延伸段构成,此时尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极的长度不一样。第二辅助电极也可以是一个单独的电极,也就是说第二辅助电极可以不是尾气除尘电场阴极或尾气除尘电场阳极的一部分,此时,第四电场的电压和第三电场的电压不一样,可以根据工作状况单独地控制。
第四电场能给尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间带负电荷的氧离子流施加朝向电离电场的出口的力,使得尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间带负电荷的氧离子流具有向出口的移动速度。在尾气流入电离电场,并向电离电场的出口方向流动过程中,带负电荷的氧离子也在向尾气除尘电场阳极且向电离电场的出口方向移动,且带负电荷的氧离子在向尾气除尘电场阳极且向电离电场的出口移动过程中将与尾气中的颗粒物等相结合,由于 氧离子具有向出口的移动速度,氧离子在与颗粒物相结合时,两者间不会产生较强的碰撞,从而避免因较强碰撞而造成较大的能量消耗,保证氧离子易于与颗粒物相结合,并使得气体中的颗粒物的荷电效率更高,进而在尾气除尘电场阳极的作用下,能将更多的颗粒物收集起来,保证尾气电场装置的除尘效率更高。尾气电场装置对顺离子流方向进入电场的颗粒物的收集率比对逆离子流方向进入电场的颗粒物的收集率提高近一倍,从而提高电场的积尘效率,减少电场电耗。另外,现有技术中集尘电场的除尘效率较低的主要原因也是粉尘进入电场方向与电场内离子流方向相反或垂直交叉,从而导致粉尘与离子流相互冲撞剧烈并产生较大能量消耗,同时也影响荷电效率,进而使现有技术中电场集尘效率下降,且能耗增加。尾气电场装置在收集气体中的粉尘时,气体及粉尘顺离子流方向进入电场,粉尘荷电充分,电场消耗小;单极电场集尘效率会达到99.99%。当尾气及粉尘逆离子流方向进入电场,粉尘荷电不充分,电场电耗也会增加,集尘效率会在40%-75%。于本发明一实施例中尾气电场装置形成的离子流有利于无动力风扇流体输送、增氧、或热量交换等。
随着,尾气除尘电场阳极持续收集尾气中的颗粒物等,颗粒物等在尾气除尘电场阳极上堆积并形成碳黑,且碳黑厚度不断增加,使极间距减小。于本发明一实施例中,待检测到电场电流增加,利用电场反电晕放电现象,配合增高电压,限制入注电流,使发生在积碳位置急剧放电产生大量等离子,这些低温等离子使碳黑中有机成分深度氧化,高分子键断裂,形成小分子二氧化碳和水,完成碳黑清洁。由于空气中的氧气同时参与电离,形成臭氧,臭氧分子团同时扑捉沉积的油污分子团,加速油污分子中碳氢键断裂,使部分油分子碳化,以达到尾气挥发份净化目的。另外,碳黑清洁是利用等离子体来达到常规清洗方法无法达到的效果。等离子体是物质的一种状态,也叫做物质的第四态,并不属于常见的固、液、气三态。对气体施加足够的能量使之离化便成为等离子状态。等离子体的“活性”组分包括:离子、电子、原子、活性基团、激发态的核素(亚稳态)、光子等。于本发明一实施例中,当电场积尘时,所述尾气电场装置检测电场电流,采用以下任一方式实现碳黑清洁:
(1)当电场电流增加到一个给定值,所述尾气电场装置增高电场电压。
(2)当电场电流增加到一个给定值,所述尾气电场装置利用电场反电晕放电现象完成碳黑清洁。
(3)当电场电流增加到一个给定值,所述尾气电场装置利用电场反电晕放电现象,增高电压,限制入注电流,完成碳黑清洁。
(4)当电场电流增加到一个给定值,所述尾气电场装置利用电场反电晕放电现象,增高电压,限制入注电流,使发生在阳极积碳位置的急剧放电产生等离子,所述等离子使碳黑有 机成分深度氧化,高分子键断裂,形成小分子二氧化碳和水,完成碳黑清洁。
于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极分别与电源的两个电极电性连接。加载在尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极上的电压需选择适当的电压等级,具体选择何种电压等级取决于尾气电场装置的体积、耐温、容尘率等。例如,电压从1kv至50kv;设计时首先考虑耐温条件,极间距与温度的参数:1MM<30度,积尘面积大于0.1平方/千立方米/小时,电场长度大于单管内切圆的5倍,控制电场气流流速小于9米/秒。于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极由第二中空阳极管构成、并呈蜂窝状。第二中空阳极管端口的形状可以为圆形或多边形。于本发明一实施例中第二中空阳极管的管内切圆取值范围在5-400mm,对应电压在0.1-120kv之间,第二中空阳极管对应电流在0.1-30A之间;不同的内切圆对应不同的电晕电压,约为1KV/1MM。
于本发明一实施例中尾气电场装置包括第二电场级,该第二电场级包括若干个第二电场发生单元,第二电场发生单元可以有一个或多个。第二电场发生单元也称作第二集尘单元,第二集尘单元包括上述尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极,第二集尘单元有一个或多个。第二电场级有多个时,能有效提高尾气电场装置的集尘效率。同一第二电场级中,各尾气除尘电场阳极为相同极性,各尾气除尘电场阴极为相同极性。且第二电场级有多个时,各第二电场级之间串联。于本发明一实施例中尾气电场装置还包括若干个连接壳体,串联第二电场级通过连接壳体连接;相邻两级的第二电场级的距离大于极间距的1.4倍。
于本发明一实施例中用电场充电驻极体材料。尾气电场装置有故障时,充电驻极体材料会用来除尘。
于本发明一实施例中,所述尾气电场装置包括尾气驻极体元件。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件设于所述尾气除尘电场阳极内。
于本发明一实施例中,所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极接通电源时,所述尾气驻极体元件在所述尾气电离除尘电场中。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件靠近尾气电场装置出口,或者,所述尾气驻极体元件设于尾气电场装置出口。
于本发明一实施例中,所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成尾气流道,所述尾气驻极体元件设于所述尾气流道中。
于本发明一实施例中,所述尾气流道包括尾气流道出口,所述尾气驻极体元件靠近所述尾气流道出口,或者,所述尾气驻极体元件设于所述尾气流道出口。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件于所述尾气流道中的横截面占尾气流道横截 面5%~100%。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件于所述尾气流道中的横截面占尾气流道横截面10%-90%、20%-80%、或40%-60%。
于本发明一实施例中,所述尾气电离除尘电场给所述尾气驻极体元件充电。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件具有多孔结构。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件为织品。
于本发明一实施例中,所述尾气除尘电场阳极内部为管状,所述尾气驻极体元件外部为管状,所述尾气驻极体元件外部套设于所述尾气除尘电场阳极内部。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件与所述尾气除尘电场阳极为可拆卸式连接。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件的材料包括具有驻极性能的无机化合物。所述驻极性能是指尾气驻极体元件在外接电源充电后带有电荷,并在完全脱离电源的条件下,依然保持有一定的电荷,从而作为电极起到电场电极作用的能力。
于本发明一实施例中,所述无机化合物选自含氧化合物、含氮化合物或玻璃纤维中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述含氧化合物选自金属基氧化物、含氧复合物、含氧的无机杂多酸盐中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述金属基氧化物选自氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化钡、氧化钽、氧化硅、氧化铅、氧化锡中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述金属基氧化物为氧化铝。
于本发明一实施例中,所述含氧复合物选自钛锆复合氧化物或钛钡复合氧化物中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述含氧的无机杂多酸盐选自钛酸锆、锆钛酸铅或钛酸钡中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述含氮化合物为氮化硅。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件的材料包括具有驻极性能的有机化合物。所述驻极性能是指尾气驻极体元件在外接电源充电后带有电荷,并在完全脱离电源的条件下,依然保持有一定的电荷,从而作为电极起到电场电极作用的能力。
于本发明一实施例中,所述有机化合物选自氟聚合物、聚碳酸酯、PP、PE、PVC、天然蜡、树脂、松香中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述氟聚合物选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(Teflon-FEP)、 可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述氟聚合物为聚四氟乙烯。
在上电驱动电压条件下产生尾气电离除尘电场,利用尾气电离除尘电场电离部分待处理物,吸附尾气中的颗粒物,同时向尾气驻极体元件进行充电,当尾气电场装置出现故障时即无上电驱动电压时,充电的尾气驻极体元件产生电场,利用充电的尾气驻极体元件产生的电场吸附尾气中的颗粒物,即在尾气电离除尘电场出现故障情况下仍然可以进行颗粒物的吸附。
一种尾气除尘方法,包括以下步骤:尾气温度低于100℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
于本发明一实施例中,尾气温度≥100℃时,对尾气进行电离除尘。
于本发明一实施例中,尾气温度≤90℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
于本发明一实施例中,尾气温度≤80℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
于本发明一实施例中,尾气温度≤70℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
于本发明一实施例中,采用电凝除雾方法脱除尾气中的液体水,然后电离除尘。
一种尾气除尘方法,包括以下步骤:在尾气电离除尘电场之前添加包括氧气的气体,进行电离除尘。
于本发明一实施例中,通过单纯增氧、通入外界空气、通入压缩空气和/或通入臭氧的方式添加氧气。
于本发明一实施例中,至少根据尾气颗粒含量决定补氧量。
对于尾气系统,于本发明一实施例中,本发明提供一种电场除尘方法,包括以下步骤:
使含尘气体通过除尘电场阳极和除尘电场阴极产生的电离除尘电场;
电场积尘时,进行清尘处理。
于本发明一实施例中,当检测到的电场电流增加到一个给定值时,进行清尘处理。
于本发明一实施例中,当电场积尘时,通过以下任一方式进行灰尘清洁:
(1)利用电场反电晕放电现象完成清尘处理。
(2)利用电场反电晕放电现象,增高电压,限制入注电流,完成清尘处理。
(3)利用电场反电晕放电现象,增高电压,限制入注电流,使发生在阳极积尘位置的急剧放电产生等离子,所述等离子使灰尘有机成分深度氧化,高分子键断裂,形成小分子二氧化碳和水,完成清尘处理。
优选地,所述灰尘为炭黑。
于本发明一实施例中,所述除尘电场阴极包括若干根阴极丝。阴极丝的直径可为 0.1mm-20mm,该尺寸参数根据应用场合及积尘要求做调整。于本发明一实施例中阴极丝的直径不大于3mm。于本发明一实施例中阴极丝使用容易放电的金属丝或合金丝,耐温且能支撑自身重量,电化学稳定。于本发明一实施例中阴极丝的材质选用钛。阴极丝的具体形状根据除尘电场阳极的形状调整,例如,若除尘电场阳极的积尘面是平面,则阴极丝的截面呈圆形;若除尘电场阳极的积尘面是圆弧面,阴极丝需要设计成多面形。阴极丝的长度根据除尘电场阳极进行调整。
于本发明一实施例中,所述除尘电场阴极包括若干阴极棒。于本发明一实施例中,所述阴极棒的直径不大于3mm。于本发明一实施例中阴极棒使用容易放电的金属棒或合金棒。阴极棒的形状可以为针状、多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状等。阴极棒的形状可以根据除尘电场阳极的形状进行调整,例如,若除尘电场阳极的积尘面是平面,则阴极棒的截面需要设计成圆形;若除尘电场阳极的积尘面是圆弧面,则阴极棒需要设计成多面形。
于本发明一实施例中,除尘电场阴极穿设于除尘电场阳极内。
于本发明一实施例中,除尘电场阳极包括一个或多个并行设置的中空阳极管。当中空阳极管有多个时,全部中空阳极管构成蜂窝状的除尘电场阳极。于本发明一实施例中,中空阳极管的截面可呈圆形或多边形。若中空阳极管的截面呈圆形,除尘电场阳极和除尘电场阴极之间能形成均匀电场,中空阳极管的内壁不容易积尘。若中空阳极管的截面为三边形时,中空阳极管的内壁上可以形成3个积尘面,3个远角容尘角,此种结构的中空阳极管的容尘率最高。若中空阳极管的截面为四边形,可以获得4个积尘面,4个容尘角,但拼组结构不稳定。若中空阳极管的截面为六边形,可以形成6个积尘面,6个容尘角,积尘面和容尘率达到平衡。若中空阳极管的截面呈更多边形时,可以获得更多的积尘边,但损失容尘率。于本发明一实施例中,中空阳极管的管内切圆直径取值范围为5mm-400mm。
对于尾气系统,于一实施例中,本发明提供一种减少尾气除尘电场耦合的方法,包括以下步骤:
使尾气通过尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极产生的尾气电离除尘电场;
选择所述尾气除尘电场阳极或/和尾气除尘电场阴极。
于本发明一实施例中,选择的所述尾气除尘电场阳极或/和尾气除尘电场阴极尺寸使电场耦合次数≤3。
具体地,选择所述尾气除尘电场阳极的集尘面积与尾气除尘电场阴极的放电面积的比。优选地,选择所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为1.667:1-1680:1。
更为优选地,选择所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与尾气所述除尘电场阴极的放电面积的比为6.67:1-56.67:1。
于本发明一实施例中,所述尾气除尘电场阴极直径为1-3毫米,所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为2.5-139.9毫米;所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为1.667:1-1680:1。
优选地,选择所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极的极间距小于150mm。
优选地,选择所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为2.5~139.9mm。更为优选地,选择所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为5.0~100mm。
优选地,选择所述尾气除尘电场阳极长度为10~180mm。更为优选地,选择所述尾气除尘电场阳极长度为60~180mm。
优选地,选择所述尾气除尘电场阴极长度为30~180mm。更为优选地,选择所述尾气除尘电场阴极长度为54~176mm。
于本发明一实施例中,所述尾气除尘电场阴极包括若干根阴极丝。阴极丝的直径可为0.1mm-20mm,该尺寸参数根据应用场合及积尘要求做调整。于本发明一实施例中阴极丝的直径不大于3mm。于本发明一实施例中阴极丝使用容易放电的金属丝或合金丝,耐温且能支撑自身重量,电化学稳定。于本发明一实施例中阴极丝的材质选用钛。阴极丝的具体形状根据除尘电场阳极的形状调整,例如,若尾气除尘电场阳极的积尘面是平面,则阴极丝的截面呈圆形;若尾气除尘电场阳极的积尘面是圆弧面,阴极丝需要设计成多面形。阴极丝的长度根据除尘电场阳极进行调整。
于本发明一实施例中,所述尾气除尘电场阴极包括若干阴极棒。于本发明一实施例中,所述阴极棒的直径不大于3mm。于本发明一实施例中阴极棒使用容易放电的金属棒或合金棒。阴极棒的形状可以为针状、多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状等。阴极棒的形状可以根据除尘电场阳极的形状进行调整,例如,若尾气除尘电场阳极的积尘面是平面,则阴极棒的截面需要设计成圆形;若尾气除尘电场阳极的积尘面是圆弧面,则阴极棒需要设计成多面形。
于本发明一实施例中,尾气除尘电场阴极穿设于尾气除尘电场阳极内。
于本发明一实施例中,尾气除尘电场阳极包括一个或多个并行设置的中空阳极管。当中空阳极管有多个时,全部中空阳极管构成蜂窝状的除尘电场阳极。于本发明一实施例中,中空阳极管的截面可呈圆形或多边形。若中空阳极管的截面呈圆形,尾气除尘电场阳极和尾气除尘电场阴极之间能形成均匀电场,中空阳极管的内壁不容易积尘。若中空阳极管的截面为三边形时,中空阳极管的内壁上可以形成3个积尘面,3个远角容尘角,此种结构的中空阳 极管的容尘率最高。若中空阳极管的截面为四边形,可以获得4个积尘面,4个容尘角,但拼组结构不稳定。若中空阳极管的截面为六边形,可以形成6个积尘面,6个容尘角,积尘面和容尘率达到平衡。若中空阳极管的截面呈更多边形时,可以获得更多的积尘边,但损失容尘率。于本发明一实施例中,中空阳极管的管内切圆直径取值范围为5mm-400mm。
一种尾气除尘方法,包括如下步骤:
1)利用尾气电离除尘电场吸附尾气中的颗粒物;
2)利用尾气电离除尘电场给尾气驻极体元件充电。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件靠近尾气电场装置出口,或者,所述尾气驻极体元件设于尾气电场装置出口。
于本发明一实施例中,所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成尾气流道,所述尾气驻极体元件设于所述尾气流道中。
于本发明一实施例中,所述尾气流道包括尾气流道出口,所述尾气驻极体元件靠近所述尾气流道出口,或者,所述尾气驻极体元件设于所述尾气流道出口。
于本发明一实施例中,当尾气电离除尘电场无上电驱动电压时,利用充电的尾气驻极体元件吸附尾气中的颗粒物。
于本发明一实施例中,在充电的尾气驻极体元件吸附一定的尾气中的颗粒物后,将其替换为新的尾气驻极体元件。
于本发明一实施例中,替换为新的尾气驻极体元件后重新启动尾气电离除尘电场吸附尾气中的颗粒物,并给新的尾气驻极体元件充电。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件的材料包括具有驻极性能的无机化合物。所述驻极性能是指尾气驻极体元件在外接电源充电后带有电荷,并在完全脱离电源的条件下,依然保持有一定的电荷,从而作为电极起到电场电极作用的能力。
于本发明一实施例中,所述无机化合物选自含氧化合物、含氮化合物或玻璃纤维中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述含氧化合物选自金属基氧化物、含氧复合物、含氧的无机杂多酸盐中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述金属基氧化物选自氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化钡、氧化钽、氧化硅、氧化铅、氧化锡中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述金属基氧化物为氧化铝。
于本发明一实施例中,所述含氧复合物选自钛锆复合氧化物或钛钡复合氧化物中的一种 或多种组合。
于本发明一实施例中,所述含氧的无机杂多酸盐选自钛酸锆、锆钛酸铅或钛酸钡中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述含氮化合物为氮化硅。
于本发明一实施例中,所述尾气驻极体元件的材料包括具有驻极性能的有机化合物。所述驻极性能是指尾气驻极体元件在外接电源充电后带有电荷,并在完全脱离电源的条件下,依然保持有一定的电荷,从而作为电极起到电场电极作用的能力。
于本发明一实施例中,所述有机化合物选自氟聚合物、聚碳酸酯、PP、PE、PVC、天然蜡、树脂、松香中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述氟聚合物选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(Teflon-FEP)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中,所述氟聚合物为聚四氟乙烯。
于本发明一实施例中提供一种电凝装置,包括:电凝流道、位于电凝流道中的第一电极、及第二电极。当尾气流经电凝流道中的第一电极时,尾气中水雾、即水雾将带电,第二电极给带电的水雾施加吸引力,水雾向第二电极移动,直至水雾附着在第二电极上,从而实现对尾气中水雾的去除。该电凝装置也称作电凝除雾装置。
于本发明一实施例中第一电极可为固体、液体、气体分子团、等离子体、导电混合态物质、生物体自然混合导电物质、或物体人工加工形成导电物质中的一种或多种形态的组合。当第一电极为固体时,第一电极可采用固态金属、比如304钢,或其它固态的导体、比如石墨等;当第一电极为液体时,第一电极可以是含离子导电液体。
于本发明一实施例中第一电极的形状可以呈点状、线状、网状、孔板状、板状、针棒状、球笼状、盒状、管状、自然形态物质、或加工形态物质等。当第一电极呈板状、球笼状、盒状或管状时,第一电极可以是无孔结构,也可以是有孔结构。当第一电极为有孔结构时,第一电极上可以设有一个或多个前通孔。于本发明一实施例中前通孔的形状可以是多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形等。于本发明一实施例中前通孔的孔径大小可以为10~100mm、10~20mm、20~30mm、30~40mm、40~50mm、50~60mm、60~70mm、70~80mm、80~90mm、或90~100mm。另外,在其它实施例中第一电极还可以是其它形状。
于本发明一实施例中第二电极的形状可以呈多层网状、网状、孔板状、管状、桶状、球笼状、盒状、板状、颗粒堆积层状、折弯板状、或面板状。当第二电极呈板状、球笼状、盒状或管状时,第二电极也可以是无孔结构,或有孔结构。当第二电极为有孔结构时,第二电 极上可以设有一个或多个后通孔。于本发明一实施例中后通孔的形状可以是多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形等。后通孔的孔径大小可以为10~100mm、10~20mm、20~30mm、30~40mm、40~50mm、50~60mm、60~70mm、70~80mm、80~90mm、或90~100mm。
于本发明一实施例中第二电极由导电物质制成。于本发明一实施例中第二电极的表面具有导电物质。
于本发明一实施例中第一电极与第二电极之间具有电凝电场,该电凝电场可以是点面电场、线面电场、网面电场、点桶电场、线桶电场、或网桶电场中的一种或多种电场的组合。比如:第一电极呈针状或线状,第二电极呈面状,且第一电极垂直或平行于第二电极,从而形成线面电场;或第一电极呈网状,第二电极呈面状,第一电极平行于第二电极,从而形成网面电场;或第一电极呈点状,并通过金属丝或金属针进行固定,第二电极呈桶状,第一电极位于第二电极的几何对称中心处,从而形成点桶电场;或第一电极呈线状,并通过金属丝或金属针进行固定,第二电极呈桶状,第一电极位于第二电极的几何对称轴上,从而形成线桶电场;或第一电极呈网状,并通过金属丝或金属针进行固定,第二电极呈桶状,第一电极位于第二电极的几何对称中心处,从而形成网桶电场。当第二电极呈面状时,具体可以是平面状、曲面状、或球面状。当第一电极呈线状时,具体可以是直线状、曲线状、或圆圈状。第一电极还可以是圆弧状。当第一电极呈网状时,具体可以是平面的、球面的或其它几何面状,也可以是矩形,或不规则形状。第一电极也可以呈点状,且可以是直径很小的真实点,也可以是一个小球,还可以是一个网状球。当第二电极呈桶状时,第二电极还可以进一步演化成各种盒状。第一电极也可作相应变化,形成电极和电凝电场层套。
于本发明一实施例中第一电极呈线状,第二电极呈面状。于本发明一实施例中第一电极垂直于第二电极。于本发明一实施例中第一电极和第二电极相平行。于本发明一实施例中第一电极和第二电极均呈面状,且第一电极和第二电极相平行。于本发明一实施例中第一电极采用金属丝网。于本发明一实施例中第一电极呈平面状或球面状。于本发明一实施例中第二电极呈曲面状或球面状。于本发明一实施例中第一电极呈点状、线状、或网状,第二电极呈桶状,第一电极位于第二电极的内部,且第一电极位于第二电极的中心对称轴上。
于本发明一实施例中第一电极与电源的一个电极电性连接;第二电极与电源的另一个电极电性连接。于本发明一实施例中第一电极具体与电源的阴极电性连接,第二电极具体与电源的阳极电性连接。
同时,于本发明一些实施例中电凝装置的第一电极可以具有正电势或负电势;当第一电极具有正电势时,第二电极具有负电势;当第一电极具有负电势时,第二电极具有正电势, 第一电极和第二电极均与电源电性连接,具体地第一电极和第二电极可分别与电源的正负极电性连接。该电源的电压称作上电驱动电压,上电驱动电压大小的选择与环境温度、介质温度等有关。例如,电源的上电驱动电压范围可以为5~50KV、10~50KV、5~10KV、10~20KV、20~30KV、30~40KV、或40~50KV,从生物电至空间雾霾治理用电。电源可以是直流电源或交流电源,其上电驱动电压的波形可以是直流波形、正弦波、或调制波形。直流电源作为吸附的基本应用;正弦波作为移动使用,如正弦波的上电驱动电压作用于第一电极和第二电极之间,所产生的电凝电场将驱动电凝电场中带电的粒子、如雾滴等向第二电极移动;斜波作为拉动使用,根据拉动力度需要调制波形,如非对称电凝电场的两端边缘处,对其中的介质所产生的拉力具有明显的方向性,以驱动电凝电场中的介质沿该方向移动。当电源采用交流电源时,其变频脉冲的范围可以为0.1Hz~5GHz、0.1Hz~1Hz、0.5Hz~10Hz、5Hz~100Hz、50Hz~1KHz、1KHz~100KHz、50KHz~1MHz、1MHz~100MHz、50MHz~1GHz、500MHz~2GHz、或1GHz~5GHz,适用生物体至污染物颗粒的吸附。第一电极可作为导线,在与水雾接触时,直接将正负电子导入水雾,此时水雾本身可作为电极。第一电极可通过能量波动的方法使电子转移到水雾或电极上,这样第一电极就可以不接触水雾。水雾在由第一电极向第二电极移动过程中,将重复得到电子和失去电子;与此同时,大量电子在位于第一电极和第二电极之间的多个水雾之间进行传递,使更多雾滴带电,并最终到达第二电极,从而形成电流,该电流也称作上电驱动电流。上电驱动电流的大小与环境温度、介质温度、电子量、被吸附物质量、逃逸量有关。比如,随电子量增加,可移动的粒子、如雾滴增加,由移动的带电粒子形成的电流会随之增加。单位时间内被吸附的带电物质、如雾滴越多,电流越大。逃逸的雾滴只是带了电,但并未到达第二电极,也就是说未形成有效的电中和,从而在相同的条件下,逃逸的雾滴越多,电流越小。相同的条件下,环境温度越高,气体粒子和雾滴速度越快,其自身的动能也就越高,其自身与第一电极和第二电极碰撞机率就会越大,也越不易被第二电极吸附住,从而产生逃逸,但由于其逃逸是发生在电中和之后,且可能是发生了反复多次的电中和之后,从而相应的增加了电子传导速度,电流也就相应增加。同时,由于环境温度越高,气体分子、雾滴等的动量越高,且越不易被第二电极吸附,即使第二电极吸附后,再次从第二电极逃逸、即电中和之后逃逸的机率也越大,因此在第一电极与第二电极的间距不变的情况下,需要增加上述上电驱动电压,该上电驱动电压的极限为达到空气击穿的效果。另外,介质温度的影响基本与环境温度的影响相当。介质温度越低,需激发介质、如雾滴带电的能量小,且其自身所具有的动能也越小,在同样的电凝电场力作用下,越容易被吸附到第二电极上,从而形成的电流较大。电凝装置对冷态的水雾吸附效果更好。而随介质、如雾滴 的浓度增加,带电的介质在与第二电极碰撞之前已与其它介质产生电子传递的机率越大,从而形成有效电中和的机会也会越大,形成的电流也相应地会越大;所以当介质浓度越高时,形成的电流越大。上电驱动电压与介质温度的关系与上电驱动电压与环境温度的关系基本相同。
于本发明一实施例中与第一电极和第二电极相连接的电源的上电驱动电压可小于起始起晕电压。该起始起晕电压为能使第一电极和第二电极之间产生放电并电离气体的最小电压值。对于不同的气体、及不同的工作环境等,起始起晕电压的大小可能会不相同。但对于本领域技术人员来说,针对确定的气体、及工作环境,所对应的起始起晕电压是确定的。于本发明一实施例中电源的上电驱动电压具体可为0.1-2kv/mm。电源的上电驱动电压小于空气电晕起晕电压。
于本发明一实施例中第一电极和第二电极均沿左右方向延伸,第一电极的左端位于第二电极的左端的左方。
于本发明一实施例中第二电极有两个,第一电极位于两个第二电极之间。
第一电极与第二电极之间的距离可根据两者间的上电驱动电压大小、水雾的流速、以及水雾的带电能力等进行设置。比如,第一电极和第二电极的间距可以为5~50mm、5~10mm、10~20mm、20~30mm、30~40mm、或40~50mm。第一电极和第二电极的间距越大,需要的上电驱动电压越高,以形成足够强大的电凝电场,用于驱动带电的介质快速移向第二电极,以免介质逃逸。同样的条件下,第一电极和第二电极的间距越大,顺着气流方向,越靠近中心位置,物质流速越快;越靠近第二电极的物质的流速越慢;而垂直于气流方向,带电介质粒子、如雾粒,随第一电极和第二电极的间距增加,在没有发生碰撞的情况下,被电凝电场加速的时间越长,因此,物质在接近第二电极之前沿垂直方向的移动速度越大。在同样的条件下,如果上电驱动电压不变,随距离增加,电凝电场强度不断减小,电凝电场中介质带电的能力也就越弱。
第一电极和第二电极构成吸附单元。吸附单元可以有一个或多个,具体数量依据实际需要来确定。在一种实施例中,吸附单元有一个。在另一种实施例中吸附单元有多个,以利用多个吸附单元吸附更多的水雾,从而提高收集水雾的效率。当吸附单元有多个时,全部吸附单元的分布形式可以根据需要灵活进行调整;全部吸附单元可以是相同的,也可以是不同的。比如,全部吸附单元可沿左右方向、前后方向、斜向或螺旋方向中的一个方向或多个方向进行分布,以满足不同风量的要求。全部吸附单元可以呈矩形阵列分布,也可以呈金字塔状分布。上述各种形状的第一电极和第二电极可以自由组合形成吸附单元。例如,线状的第一电 极插入管状的第二电极形成吸附单元,再与线状的第一电极组合,形成新的吸附单元,此时两个线状的第一电极可电连接;新的吸附单元再在左右方向、上下方向、斜向或螺旋方向中的一个方向或多个方向进行分布。再例如,线状的第一电极插入管状的第二电极形成吸附单元,此吸附单元在左右方向、上下方向、斜向或螺旋方向中的一个方向或多个方向进行分布,形成新的吸附单元,该新的吸附单元再与上述各种形状的第一电极进行组合,以形成新的吸附单元。吸附单元中的第一电极和第二电极之间的距离可以任意调整,以适应不同的工作电压和吸附对象的要求。不同的吸附单元之间可以进行组合。不同的吸附单元可以使用同一电源,也可以使用不同的电源。当使用不同的电源时,各电源的上电驱动电压可以是相同的,也可以是不同的。另外,本电凝装置也可以有多个,且全部电凝装置可以沿左右方向、上下方向、螺旋方向或斜向中的一个方向或多个方向进行分布。
于本发明一实施例中电凝装置还包括电凝壳体,该电凝壳体包括电凝进口、电凝出口及电凝流道,电凝流道的两端分别与电凝进口和电凝出口相连通。于本发明一实施例中电凝进口呈圆形,且电凝进口的直径为300~1000mm、或500mm。于本发明一实施例中电凝出口呈圆形,且电凝出口的直径为300~1000mm、或500mm。于本发明一实施例中电凝壳体包括由电凝进口至电凝出口方向依次分布的第一壳体部、第二壳体部、及第三壳体部,电凝进口位于第一壳体部的一端,电凝出口位于第三壳体部的一端。于本发明一实施例中第一壳体部的轮廓大小由电凝进口至电凝出口方向逐渐增大。于本发明一实施例中第一壳体部呈直管状。于本发明一实施例中第二壳体部呈直管状,且第一电极和第二电极安装在第二壳体部中。于本发明一实施例中第三壳体部的轮廓大小由电凝进口至电凝出口方向逐渐减小。于本发明一实施例中第一壳体部、第二壳体部、及第三壳体部的截面均呈矩形。于本发明一实施例中电凝壳体的材质为不锈钢、铝合金、铁合金、布、海绵、分子筛、活性炭、泡沫铁、或泡沫碳化硅。于本发明一实施例中第一电极通过电凝绝缘件与电凝壳体相连接。于本发明一实施例中电凝绝缘件的材质为绝缘云母。于本发明一实施例中电凝绝缘件呈柱状、或塔状。于本发明一实施例中第一电极上设有呈圆柱形的前连接部,且前连接部与电凝绝缘件固接。于本发明一实施例中第二电极上设有呈圆柱形的后连接部,且后连接部与电凝绝缘件固接。
于本发明一实施例中第一电极位于电凝流道中。于本发明一实施例中第一电极的截面面积与电凝流道的截面面积比为99%~10%、或90~10%、或80~20%、或70~30%、或60~40%、或50%。第一电极的截面面积是指第一电极沿截面上实体部分的面积之和。
在收集水雾过程中,水雾由电凝进口进入电凝壳体,并朝向电凝出口处移动;在水雾朝向电凝出口移动过程中,水雾将经过第一电极,并带电;第二电极将带电的水雾吸附住,以 将水雾收集在第二电极上。本发明利用电凝壳体引导尾气及水雾流经第一电极,以利用第一电极使水雾带电,并利用第二电极收集水雾,从而有效降低由电凝出口处流出的水雾。于本发明一些实施例中电凝壳体的材质可以是金属、非金属、导体、非导体、水、各类导电液体、各类多孔材料、或各类泡沫材料等。当电凝壳体的材质为金属时,其材质具体可以是不锈钢、或铝合金等。当电凝壳体的材质是非金属时,其材质具体可以是布、或海绵等。当电凝壳体的材质是导体时,其材质具体可以是铁合金等。当电凝壳体的材质是非导体时,其表面形成水层水即成为电极,如吸水后的沙层。当电凝壳体的材质为水和各类导电液体时,电凝壳体是静止或流动的。当电凝壳体的材质为各类多孔材料时,其材质具体可以是分子筛或活性炭。当电凝壳体的材质为各类泡沫材料时,其材质具体可以是泡沫铁、泡沫碳化硅等。在一种实施例中第一电极通过电凝绝缘件与电凝壳体固接,电凝绝缘件的材质可以为绝缘云母。同时,在一种实施例中第二电极直接与电凝壳体电连接,此种连接方式使得电凝壳体可以与第二电极具有相同的电势,这样电凝壳体也能吸附带电的水雾,电凝壳体也构成一种第二电极。电凝壳体中设有上述电凝流道,第一电极安装在电凝流道中。
当水雾附着在第二电极后,将形成凝露。于本发明一些实施例中第二电极可沿上下方向延伸,这样堆积在第二电极上的凝露达到一定重量时,将在重力的作用下沿第二电极向下流动,并最终汇集在设定位置或装置中,从而实现对附着在第二电极上的水雾的回收。本电凝装置可用于制冷除雾。另外,也可以采用外加电凝电场的方式对附着在第二电极上的物质进行收集。对第二电极上的物质收集方向既可以同气流相同,也可以与气流方向不同。在具体实施时,因为是要充分利用重力作用,使第二电极上的水滴或水层尽快流入收集槽中的;同时会尽量利用气流方向及其作用力,来加速第二电极上水流的速度。因此会根据不同的安装条件,以及绝缘的方便性、经济性和可行性等,尽量达到上述目的,不拘束于特定的方向。
另外,当前已有的静电场荷电理论是利用电晕放电,电离氧气,产生大量的负氧离子,负氧离子和粉尘接触,粉尘荷电,荷电后的粉尘被异极吸附。但当遇到水雾等低比电阻物质时,现有的电场吸附作用几乎没有。因低比电阻物质在得电后容易失电,当移动中的负氧离子使低比电阻物质荷电后,低比电阻物质又将很快失电,而负氧离子只移动一次,导致如含水雾等低比电阻物质失电后难以再带电,或此种带电方式大大降低了低比电阻物质带电的几率,使得低比电阻物质整体处于不带电状态,这样异极就难以对低比电阻物质持续施加吸附力,最终导致现有的电场对水雾等低比电阻物质的吸附效率极低。上述电凝装置及电凝方法,不是采用荷电方式让水雾带电,而是直接将电子传递给水雾使其带电,在某个雾滴带电又失电后,新的电子将快速由第一电极、并通过其它雾滴传递到该失电的雾滴上,使得雾滴失电 后又能快速得电,大大增加了雾滴带电几率,如次重复,使得雾滴整体处于得电状态,并使得第二电极能持续给雾滴施加吸引力,直至吸附住雾滴,从而保证本电凝装置对水雾的收集效率更高。本发明采用的上述使雾滴带电的方法,不需要使用电晕线、电晕极、或电晕板等,简化了本电凝装置的整体结构,降低了本电凝装置的制造成本。同时,本发明采用上述上电方式,也使得第一电极上的大量电子,将通过雾滴传递给第二电极,并形成电流。当流经本电凝装置的水雾的浓度越大时,第一电极上的电子更容易通过水雾传递给第二电极,更多的电子将在雾滴间传递,使得第一电极和第二电极之间形成的电流更大,并使得雾滴的带电几率更高,且使本电凝装置对水雾的收集效率更高。
于本发明一实施例中提供一种电凝除雾方法,包括如下步骤:
使带水雾的气体流经第一电极;
当带水雾的气体流经第一电极时,第一电极使气体中的水雾带电,第二电极给带电的水雾施加吸引力,使水雾向第二电极移动,直至水雾附着在第二电极上。
于本发明一实施例中第一电极将电子导入水雾,电子在位于第一电极和第二电极之间的雾滴之间进行传递,使更多雾滴带电。
于本发明一实施例中第一电极和第二电极之间通过水雾传导电子、并形成电流。
于本发明一实施例中第一电极通过与水雾接触的方式使水雾带电。
于本发明一实施例中第一电极通过能量波动的方式使水雾带电。
于本发明一实施例中附着在第二电极上的水雾形成水滴,第二电极上的水滴流入收集槽中。
于本发明一实施例中第二电极上的水滴在重力作用下流入收集槽。
于本发明一实施例中气体流动时,将吹动水滴流入收集槽中。
于本发明一实施例中使水雾流经第一电极;当水雾流经第一电极时,第一电极使水雾带电,第二电极给带电的水雾施加吸引力,使水雾向第二电极移动,直至水雾附着在第二电极上。
于本发明一实施例中第一电极将电子导入水雾,电子在位于第一电极和第二电极之间的雾滴之间进行传递,使更多雾滴带电。
于本发明一实施例中第一电极和第二电极之间通过水雾传导电子、并形成电流。
于本发明一实施例中第一电极通过与水雾接触的方式使水雾带电。
于本发明一实施例中第一电极通过能量波动的方式使水雾带电。
于本发明一实施例中附着在第二电极上的水雾形成水滴,第二电极上的水滴流入收集槽 中。
于本发明一实施例中第二电极上的水滴在重力作用下流入收集槽。
于本发明一实施例中气体流动时,将吹动水滴流入收集槽中。
实施例1
本实施例所述发动机尾气除尘系统包括尾气处理装置,所述尾气处理装置用于处理欲排入大气中的废气。
请参阅图1,显示为尾气处理装置于一实施例中的结构示意图。如图1所示,所述尾气处理装置102包括尾气电场装置1021、尾气绝缘机构1022、尾气均风装置、除水装置及补氧装置。
所述尾气电场装置1021包括尾气除尘电场阳极10211和设置于尾气除尘电场阳极10211内的尾气除尘电场阴极10212,尾气除尘电场阳极10211与尾气除尘电场阴极10212之间形成非对称静电场,其中,待含有颗粒物的气体通过所述排气口进入所述尾气电场装置1021后,由于所述尾气除尘电场阴极10212放电,电离所述气体,以使所述颗粒物获得负电荷,向所述尾气除尘电场阳极10211移动,并沉积在所述尾气除尘电场阴极10212上。
具体地,所述尾气除尘电场阴极10212的内部由呈蜂窝状、且中空的阳极管束组组成,阳极管束的端口的形状为六边形。
所述尾气除尘电场阴极10212包括若干根电极棒,其一一对应地穿设所述阳极管束组中的每一阳极管束,其中,所述电极棒的形状呈针状、多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状。
在本实施例中,所述尾气除尘电场阴极10212的进气端低于所述尾气除尘电场阳极10211的进气端,且所述尾气除尘电场阴极10212的出气端与所述尾气除尘电场阳极10211的出气端齐平,以使所述尾气电场装置1021内部形成加速电场。
气道外悬的所述尾气绝缘机构1022包括绝缘部和隔热部。所述绝缘部的材料采用陶瓷材料或玻璃材料。所述绝缘部为伞状串陶瓷柱,伞内外挂釉。请参阅图2,显示为呈伞状的尾气绝缘机构于一实施例中的结构示意图。
如图1所示,于本发明一实施例中尾气除尘电场阴极安装在阴极支撑板10213上,阴极支撑板10213与尾气除尘电场阳极10211通过尾气绝缘机构1022相连接。于本发明一实施例中尾气除尘电场阳极10211包括第三阳极部102112和第四阳极部102111,即所述第三阳极部102112靠近除尘装置入口,第四阳极部102111靠近除尘装置出口。阴极支撑板10213和尾气绝缘机构1022在第三阳极部102112和第四阳极部102111之间,即尾气绝缘机构1022安装在电离电场中间、或尾气除尘电场阴极10212中间,可以对尾气除尘电场阴极10212起 到良好的支撑作用,并对尾气除尘电场阴极10212起到相对于尾气除尘电场阳极10211的固定作用,使尾气除尘电场阴极10212和尾气除尘电场阳极10211之间保持设定的距离。
所述尾气均风装置1023设置于所述尾气电场装置1021的进气端处的。请参阅图3A、图3B及图3C,显示为尾气均风装置的三种实施结构图。
如图3A所示,当所述尾气除尘电场阳极10211的外型呈圆柱体时,所述尾气均风装置1023为位于进气口处、且由若干围绕所述进风口中心旋转的均风叶片10231组成。所述尾气均风装置1023能够使发动机在各种转速下变化的进气量均匀通过所述尾气除尘电场阳极产生的电场。同时能够保持所述尾气除尘电场阳极内部温度恒定,氧气充足。
如图3B所示,当所述尾气除尘电场阳极10211的外型呈立方体时,所述尾气均风装置包括:
设置于位于所述尾气除尘电场阳极一侧边的进气管10232;及
设置于所述除尘电场阳极另一侧边的出气管10233;其中,安装进气管10232的侧边与安装出气管10233的另一侧边相对立。
如图3C所示,所述尾气均风装置还可以包括设置于所述尾气除尘电场阳极的进气端的第二文氏板均风机构10234和设置于所述尾气除尘电场阳极的出气端的第三文氏板均风机构10235(第三文氏板均风机构俯视时呈折型),所述第三文氏板均风机构上开设与进气孔,所述第三文氏板均风机构上开设有出气孔,所述进气孔与所述出气孔错位排布,且正面进气侧面出气,形成旋风结构。
所述除水装置用于在尾气电场装置入口之前去除液体水,当尾气温度低于100℃时,所述除水装置脱除尾气中的液体水,所述除水装置207为电凝除雾装置。所述电凝除雾装置可采用下述实施例24至实施例37的电凝装置。如:设置于所述尾气电场装置1021内的除水装置包括作为第一电极的导电网板,所述导电网板用于在上电后,将电子传导给水(低比电阻物质)。用于吸附带电的水的第二电极于本实施例中为所述尾气电场装置的尾气除尘电场阳极10211。
所述尾气滤水机构的第一电极设置于所述进气口,所述第一电极为一带有负电势导电网板。同时,本实施例的第二电极设置于所述进气装置内呈面网状,且第二电极带有正电势,该第二电极也称作收集极。本实施例中第二电极具体呈平面网状,且第一电极平行于第二电极。本实施例中第一电极和第二电极之间形成网面电场。另外,第一电极由金属丝制成的网状结构,该第一电极由金属丝网构成。本实施例中第二电极的面积大于第一电极的面积。
所述补氧装置用于在尾气电离除尘电场之前添加包括氧气的气体,所述补氧装置可以通 过单纯增氧、通入外界空气、通入压缩空气和/或通入臭氧的方式添加氧气,根据尾气颗粒含量决定补氧量。所述补氧装置可采用下述实施例23的补氧装置。
实施例2
如图4所示的尾气电场装置,包括尾气除尘电场阳极10141、尾气除尘电场阴极10142和尾气驻极体元件205,所述尾气除尘电场阳极10141和所述尾气除尘电场阴极10142接通电源时形成尾气电离除尘电场,所述尾气驻极体元件205设于所述尾气电离除尘电场中,图4中箭头方向为待处理物流动方向。所述尾气驻极体元件设于尾气电场装置出口。所述尾气电离除尘电场给所述尾气驻极体元件充电。所述尾气驻极体元件具有多孔结构,所述尾气驻极体元件的材料为氧化铝。所述尾气除尘电场阳极内部为管状,所述尾气驻极体元件外部为管状,所述尾气驻极体元件外部套设于所述尾气除尘电场阳极内部。所述尾气驻极体元件与所述尾气除尘电场阳极为可拆卸式连接。
一种尾气除尘方法,包括如下步骤:
a)利用尾气电离除尘电场吸附尾气中的颗粒物;
b)利用尾气电离除尘电场给尾气驻极体元件充电。
其中,所述尾气驻极体元件设于尾气电场装置出口;所述尾气驻极体元件的材料为氧化铝;当尾气电离除尘电场无上电驱动电压时,利用充电的尾气驻极体元件吸附尾气中的颗粒物;在充电的尾气驻极体元件吸附一定的尾气中的颗粒物后,将其替换为新的尾气驻极体元件;替换为新的尾气驻极体元件后重新启动尾气电离除尘电场吸附尾气中的颗粒物,并给新的尾气驻极体元件充电。
将上述尾气电场装置和静电除尘的方法用于处理机动车启动后的尾气,利用尾气电离除尘电场吸附机动车启动后的尾气中的颗粒物,同时利用该尾气电离除尘电场给尾气驻极体元件充电。当尾气电离除尘电场无上电驱动电压(即故障)时,利用充电的尾气驻极体元件吸附尾气中的颗粒物,可达到50%以上的净化效率。
实施例3
如图5和图6所示的尾气电场装置,包括尾气除尘电场阳极10141、尾气除尘电场阴极10142和尾气驻极体元件205,所述尾气除尘电场阳极10141和所述尾气除尘电场阴极10142形成尾气流道292,所述尾气驻极体元件205设于所述尾气流道292中,图5中箭头方向为待处理物流动方向。所述尾气流道292包括尾气流道出口,所述尾气驻极体元件205靠近所述尾气流道出口。所述尾气驻极体元件于所述尾气流道中的横截面占尾气流道横截面10%, 如图7所示,即为S2/(S1+S2)*100%,其中S2第一横截面面积为所述尾气驻极体元件于所述尾气流道中的横截面面积,S1第一横截面面积和S2第二横截面面积的和为尾气流道横截面面积,S1第一横截面面积不包括尾气除尘电场阴极10142的横截面面积。所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极接通电源时形成尾气电离除尘电场。所述尾气电离除尘电场给所述尾气驻极体元件充电。所述尾气驻极体元件具有多孔结构,所述尾气驻极体元件的材料为聚四氟乙烯。所述尾气除尘电场阳极内部为管状,所述尾气驻极体元件外部为管状,所述尾气驻极体元件外部套设于所述尾气除尘电场阳极内部。所述尾气驻极体元件与所述尾气除尘电场阳极为可拆卸式连接。
一种尾气除尘方法,包括如下步骤:
1)利用尾气电离除尘电场吸附尾气中的颗粒物;
2)利用尾气电离除尘电场给尾气驻极体元件充电。
其中,所述尾气驻极体元件靠近所述尾气流道出口;所述尾气驻极体元件的材料为聚四氟乙烯;当尾气电离除尘电场无上电驱动电压时,利用充电的尾气驻极体元件吸附尾气中的颗粒物;在充电的尾气驻极体元件吸附一定的尾气中的颗粒物后,将其替换为新的尾气驻极体元件;替换为新的尾气驻极体元件后重新启动尾气电离除尘电场吸附尾气中的颗粒物,并给新的尾气驻极体元件充电。
将上述尾气电场装置和静电除尘的方法用于处理机动车启动后的尾气,利用尾气电离除尘电场吸附机动车启动后的尾气中的颗粒物,同时利用该尾气电离除尘电场给尾气驻极体元件充电。当尾气电离除尘电场无上电驱动电压(即故障)时,利用充电的尾气驻极体元件吸附尾气中的颗粒物,可达到30%以上的净化效率。
实施例4
如图8所示,所述发动机尾气除尘系统包括除水装置207和尾气电场装置。所述尾气电场装置包括尾气除尘电场阳极10211和尾气除尘电场阴极10212,所述尾气除尘电场阳极10211和所述尾气除尘电场阴极10212用于产生尾气电离除尘电场。所述除水装置207用于在尾气电场装置入口之前去除液体水,当尾气温度低于100℃时,所述除水装置脱除尾气中的液体水,所述除水装置207为电凝装置,图中箭头方向为尾气流动方向。
一种尾气除尘方法,包括以下步骤:尾气温度低于100℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘,其中采用电凝除雾方法脱除尾气中的液体水,所述尾气为汽油发动机冷启动时的尾气,减少尾气中的水珠即液体水,减少尾气电离除尘电场放电不均匀及尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极击穿,提高电离除尘效率,电离除尘效率为99.9%以上,未脱除尾气 中的液体水的除尘方法的电离除尘效率为70%以下。因此,尾气温度低于100℃时,脱除尾气中的液体水,然后电离除尘,减少尾气中的水珠即液体水,减少尾气电离除尘电场放电不均匀及尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极击穿,提高电离除尘效率。
实施例5
如图9所示,所述发动机尾气除尘系统包括补氧装置208和尾气电场装置。所述尾气电场装置包括尾气除尘电场阳极10211和尾气除尘电场阴极10212,所述尾气除尘电场阳极10211和所述尾气除尘电场阴极10212用于产生尾气电离除尘电场。所述补氧装置208用于在尾气电离除尘电场之前添加包括氧气的气体,所述补氧装置208通过通入外界空气的方式添加氧气,根据尾气颗粒含量决定补氧量。图中箭头方向为补氧装置添加包括氧气的气体流动方向。
一种尾气除尘方法,包括以下步骤:在尾气电离除尘电场之前添加包括氧气的气体,进行电离除尘,通过通入外界空气方式添加氧气,根据尾气颗粒含量决定补氧量。
本发明发动机尾气除尘系统:包括补氧装置,可以通过单纯增氧、通入外界空气、通入压缩空气和/或通入臭氧的方式添加氧气,提高进入尾气电离除尘电场尾气含氧量,从而当尾气流经尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间的尾气电离除尘电场时,增加电离的氧气,使得尾气中更多的粉尘荷电,进而在尾气除尘电场阳极的作用下将更多的荷电的粉尘收集起来,使得尾气电场装置的除尘效率更高,有利于尾气电离除尘电场收集尾气颗粒物,同时还能起到降温的作用,增加电力系统效率,而且,补氧也会提高尾气电离除尘电场臭氧含量,有利于提高尾气电离除尘电场对尾气中有机物进行净化、自洁、脱硝等处理的效率。
实施例6
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于形成尾气电离除尘电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
如图10、图11和图12所示,本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051 中。
减少电场耦合的方法,包括如下步骤:选择尾气除尘电场阳极4051的集尘面积与尾气除尘电场阴极4052的放电面积的比为6.67:1,尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为9.9mm,尾气除尘电场阳极4051长度为60mm,尾气除尘电场阴极4052长度为54mm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端之间具有夹角α,且α=118°,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,实现电场耦合次数≤3,能够减少电场对气溶胶、水雾、油雾、松散光滑颗粒物的耦合消耗,节省电场电能30~50%。
本实施例中尾气电场装置包括由多个上述电场发生单元构成的电场级,所述电场级有多个,以利用多个集尘单元有效提高本尾气电场装置的集尘效率。同一电场级中,各尾气电离除尘电场阳极为相同极性,各尾气电离除尘电场阴极为相同极性。
多个电场级中各电场级之间串联,串联电场级通过连接壳体连接,相邻两级的电场级的距离大于极间距的1.4倍。如图13所示,所述电场级为两级即第一级电场4053和第二级电场4054,第一级电场4053和第二级电场4054通过连接壳体4055串联连接。。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘,也可以是其它需处理的杂质,如气溶胶、水雾、油雾等。
本实施例中上述气体是发动机排出的尾气。
实施例7
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于形成尾气电离除尘电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中。
减少电场耦合的方法,包括如下步骤:选择尾气除尘电场阳极4051的集尘面积与尾气除尘电场阴极4052的放电面积的比为1680:1,尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为139.9mm,尾气除尘电场阳极4051长度为180mm,尾气除尘电场阴极4052长度为180mm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端齐平,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,实现电场耦合次数≤3,能够减少电场对气溶胶、水雾、油雾、松散光滑颗粒物的耦合消耗,节省电场电能20~40%。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘,也可以是其它需处理的杂质,如气溶胶、水雾、油雾等。
本实施例中上述气体是发动机排出的尾气。
实施例8
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于形成尾气电离除尘电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中。
减少电场耦合的方法,包括如下步骤:选择尾气除尘电场阳极4051的集尘面积与尾气除尘电场阴极4052的放电面积的比为1.667:1,尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为2.4mm,尾气除尘电场阳极4051长度为30mm,尾气除尘电场阴极4052长度为30mm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴 极4052的近出口端齐平,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,实现电场耦合次数≤3,能够减少电场对气溶胶、水雾、油雾、松散光滑颗粒物的耦合消耗,节省电场电能10~30%。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘,也可以是其它需处理的杂质,如气溶胶、水雾、油雾等。
本实施例中上述气体是发动机排出的尾气。
实施例9
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于形成尾气电离除尘电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
如图10、图11和图12所示,本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中,尾气除尘电场阳极4051的集尘面积与尾气除尘电场阴极4052的放电面积的比为6.67:1,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为9.9mm,尾气除尘电场阳极4051长度为60mm,尾气除尘电场阴极4052长度为54mm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端之间具有夹角α,且α=118°,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场发生单元的集尘效率更高,典型尾气颗粒pm0.23集尘效率为99.99%。
本实施例中尾气电场装置包括由多个上述电场发生单元构成的电场级,所述电场级有多个,以利用多个集尘单元有效提高本尾气电场装置的集尘效率。同一电场级中,各尾气除尘电场阳极为相同极性,各尾气除尘电场阴极为相同极性。
多个电场级中各电场级之间串联,串联电场级通过连接壳体连接,相邻两级的电场级的距离大于极间距的1.4倍。如图13所示,所述电场级为两级即第一级电场4053和第二级电 场4054,第一级电场4053和第二级电场4054通过连接壳体4055串联连接。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘,也可以是其它需处理的杂质,如气溶胶、水雾、油雾等。
本实施例中上述气体是发动机排出的尾气。
实施例10
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于发生电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中,尾气除尘电场阳极4051的集尘面积与尾气除尘电场阴极4052的放电面积的比为1680:1,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为139.9mm,尾气除尘电场阳极4051长度为180mm,尾气除尘电场阴极4052长度为180mm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端齐平,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场装置的集尘效率更高,典型尾气颗粒pm0.23集尘效率为99.99%。
本实施例中尾气电场装置包括由多个上述电场发生单元构成的电场级,所述电场级有多个,以利用多个集尘单元有效提高本尾气电场装置的集尘效率。同一电场级中,各尾气除尘电场阳极为相同极性,各尾气除尘电场阴极为相同极性。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘,也可以是其它需处理的杂质,如气溶胶、水雾、油雾等。
本实施例中上述气体为发动机排出的尾气。
实施例11
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于发生电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中,尾气除尘电场阳极4051的集尘面积与尾气除尘电场阴极4052的放电面积的比为1.667:1,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为2.4mm。尾气除尘电场阳极4051长度为30mm,尾气除尘电场阴极4052长度为30mm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端齐平,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场装置的集尘效率更高,典型尾气颗粒pm0.23集尘效率为99.99%。
本实施例中尾气除尘电场阳极4051及尾气除尘电场阴极4052构成集尘单元,且该集尘单元有多个,以利用多个集尘单元有效提高本尾气电场装置的集尘效率。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘,也可以是其它需处理的杂质,如气溶胶、水雾、油雾等。
本实施例中上述气体为发动机排出的尾气。
实施例12
本实施例中发动机尾气除尘系统,包括上述实施例9、实施例10或实施例11中的尾气电场装置。由发动机排出的尾气需先流经该尾气电场装置,以利用该尾气电场装置有效地将气体中的粉尘等污染物清除掉;随后,经处理后的气体再排放至大气,以降低发动机尾气对大气造成的影响。
实施例13
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于形成尾气电离除尘电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中,尾气除尘电场阳极4051长度为5cm,尾气除尘电场阴极4052长度为5cm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端齐平,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为9.9mm,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,使得其耐高温冲击,而且能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场发生单元的集尘效率更高。电场温度为200℃对应的集尘效率为99.9%;电场温度为400℃对应的集尘效率为90%;电场温度为500℃对应的集尘效率为50%。
本实施例中尾气电场装置包括由多个上述电场发生单元构成的电场级,所述电场级有多个,以利用多个集尘单元有效提高本电场装置的集尘效率。同一电场级中,各尾气除尘电场阳极为相同极性,各尾气除尘电场阴极为相同极性。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘。
本实施例中上述气体为发动机排出的尾气。
实施例14
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于发生电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中,尾气除尘电场阳极4051长度为9cm,尾气除尘电场阴极4052长度为9cm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端齐平,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为139.9mm,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,使得其耐高温冲击,而且能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场发生单元的集尘效率更高。电场温度为200℃对应的集尘效率为99.9%;电场温度为400℃对应的集尘效率为90%;电场温度为500℃对应的集尘效率为50%。
本实施例中尾气电场装置包括由多个上述电场发生单元构成的电场级,所述电场级有多个,以利用多个集尘单元有效提高本电场装置的集尘效率。同一电场级中,各存储电场阳极为相同极性,各尾气除尘电场阴极为相同极性。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘。
本实施例中上述气体为发动机排出的尾气。
实施例15
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于发生电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中,尾气除尘电场阳极4051长度为1cm,尾气除尘电场阴极4052长度为1cm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流 体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端齐平,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为2.4mm,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,使得其耐高温冲击,而且能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场发生单元的集尘效率更高。电场温度为200℃对应的集尘效率为99.9%;电场温度为400℃对应的集尘效率为90%;电场温度为500℃对应的集尘效率为50%。
本实施例中尾气电场装置包括由多个上述电场发生单元构成的电场级,所述电场级有多个,以利用多个集尘单元有效提高本电场装置的集尘效率。同一电场级中,各尾气除尘电场阳极为相同极性,各尾气除尘电场阴极为相同极性。
多个电场级中各电场级之间串联,串联电场级通过连接壳体连接,相邻两级的电场级的距离大于极间距的1.4倍。所述电场级为两级即第一级电场和第二级电场,第一级电场和第二级电场通过连接壳体串联连接。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘。
本实施例中上述气体为发动机排出的尾气。
实施例16
本实施例中电场发生单元应用于尾气电场装置,如图10所示,包括用于发生电场的尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与电源的两个电极电性连接,所述电源为直流电源,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052分别与直流电源的阳极和阴极电性连接。本实施例中尾气除尘电场阳极4051具有正电势,尾气除尘电场阴极4052具有负电势。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。
如图10和图11所示,本实施例中尾气除尘电场阳极4051呈中空的正六边形管状,尾气除尘电场阴极4052呈棒状,尾气除尘电场阴极4052穿设在尾气除尘电场阳极4051中,尾气除尘电场阳极4051长度为3cm,尾气除尘电场阴极4052长度为2cm,所述尾气除尘电场阳极4051包括尾气流体通道,所述尾气流体通道包括进口端与出口端,所述尾气除尘电场阴极4052置于所述尾气流体通道中,所述尾气除尘电场阴极4052沿尾气除尘电场阳极尾气流体通道的方向延伸,尾气除尘电场阳极4051的进口端与尾气除尘电场阴极4052的近进口端齐平,尾气除尘电场阳极4051的出口端与尾气除尘电场阴极4052的近出口端之间具有夹角α, 且α=90°,所述尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的极间距为20mm,进而在尾气除尘电场阳极4051和尾气除尘电场阴极4052的作用下,使得其耐高温冲击,而且能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场发生单元的集尘效率更高。电场温度为200℃对应的集尘效率为99.9%;电场温度为400℃对应的集尘效率为90%;电场温度为500℃对应的集尘效率为50%。
本实施例中尾气电场装置包括由多个上述电场发生单元构成的电场级,所述电场级有多个,以利用多个集尘单元有效提高本电场装置的集尘效率。同一电场级中,各集尘极为相同极性,各放电极为相同极性。
多个电场级中各电场级之间串联,串联电场级通过连接壳体连接,相邻两级的电场级的距离大于极间距的1.4倍。如图13所示,所述电场级为两级即第一级电场和第二级电场,第一级电场和第二级电场通过连接壳体串联连接。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘。
本实施例中上述气体为发动机排出的尾气。
实施例17
本实施例中发动机发动机尾气除尘系统,包括上述实施例13、实施例14、实施例15或实施例16中的尾气电场装置。由发动机排出的尾气需先流经该尾气电场装置,以利用该尾气电场装置有效地将尾气中的粉尘等污染物清除掉;随后,经处理后的气体再排放至大气,以降低发动机尾气对大气造成的影响。
实施例18
本实施例中电场装置应用于发动机尾气除尘系统,包括除尘电场阴极5081和除尘电场阳极5082分别与直流电源的阴极和阳极电性连接,辅助电极5083与直流电源的阳极电性连接。本实施例中除尘电场阴极5081具有负电势,除尘电场阳极5082和辅助电极5083均具有正电势。
同时,如图14所示,本实施例中辅助电极5083与除尘电场阳极5082固接。在除尘电场阳极5082与直流电源的阳极电性连接后,也实现了辅助电极5083与直流电源的阳极电性连接,且辅助电极5083与除尘电场阳极5082具有相同的正电势。
如图14所示,本实施例中辅助电极5083可沿前后方向延伸,即辅助电极5083的长度方向可与除尘电场阳极5082的长度方向相同。
如图14所示,本实施例中除尘电场阳极5082呈管状,除尘电场阴极5081呈棒状,除尘 电场阴极5081穿设在除尘电场阳极5082中。同时本实施例中上述辅助电极5083也呈管状,辅助电极5083与除尘电场阳极5082构成阳极管5084。阳极管5084的前端与除尘电场阴极5081齐平,阳极管5084的后端向后超出了除尘电场阴极5081的后端,该阳极管5084相比于除尘电场阴极5081向后超出的部分为上述辅助电极5083。即本实施例中除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081的长度相同,除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081在前后方向上位置相对;辅助电极5083位于除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081的后方。这样,辅助电极5083与除尘电场阴极5081之间形成辅助电场,该辅助电场给除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081之间带负电荷的氧离子流施加向后的力,使得除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081间带负电荷的氧离子流具有向后的移动速度。当含有待处理物质的气体由前向后流入阳极管5084,带负电荷的氧离子在向除尘电场阳极5082且向后移动过程中将与待处理物质相结合,由于氧离子具有向后的移动速度,氧离子在与待处理物质相结合时,两者间不会产生较强的碰撞,从而避免因较强碰撞而造成较大的能量消耗,使得氧离子易于与待处理物质相结合,并使得气体中待处理物质的荷电效率更高,进而在除尘电场阳极5082及阳极管5084的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场装置的除尘效率更高。
另外,如图14所示,本实施例中阳极管5084的后端与除尘电场阴极5081的后端之间具有夹角α,且0°<α≤125°、或45°≤α≤125°、或60°≤α≤100°、或α=90°。
本实施例中除尘电场阳极5082、辅助电极5083、及除尘电场阴极5081构成除尘单元,且该除尘单元有多个,以利用多个除尘单元有效提高本电场装置的除尘效率。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘,也可以是其它需处理的杂质。
本实施例中上述气体可以是欲进入发动机的气体,或发动机排出的气体。
本实施例中直流电源具体可为直流高压电源。上述除尘电场阴极5081和除尘电场阳极5082之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场是一种静电场。在无上述辅助电极5083的情况下,除尘电场阴极5081和除尘电场阳极5082之间电场中离子流沿垂直于电极方向,且在两电极间折返流动,并导致离子在电极间来回折返消耗。为此,本实施例利用辅助电极5083使电极相对位置错开,形成除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081间相对不平衡,这个不平衡会使电场中离子流发生偏转。本电场装置利用辅助电极5083形成能使离子流具有方向性的电场。本实施例中上述电场装置也称作一种有加速方向电场装置。本电场装置对顺离子流方向进入电场的颗粒物的收集率比对逆离子流方向进入电场的颗粒物的收集率提高近一倍,从而提高电场积尘效率,减少电场电耗。另外,现有技术中集尘电场的除尘效率较低的主要原因也是粉尘进入电场方向与电场内离子流方向相反或垂直交叉,从而导致粉尘与离 子流相互冲撞剧烈并产生较大能量消耗,同时也影响荷电效率,进而使现有技术中电场集尘效率下降,且能耗增加。
本实施例中电场装置在用于收集气体中的粉尘时,气体及粉尘顺离子流方向进入电场,粉尘荷电充分,电场消耗小;单极电场集尘效率会达到99.99%。当气体及粉尘逆离子流方向进入电场,粉尘荷电不充分,电场电耗也会增加,集尘效率会在40%-75%。另外,本实施例中电场装置形成的离子流有利于无动力风扇流体输送、增氧、热量交换等。
实施例19
本实施例中电场装置应用于发动机尾气除尘系统,包括除尘电场阴极和除尘电场阳极分别与直流电源的阴极和阳极电性连接,辅助电极与直流电源的阴极电性连接。本实施例中辅助电极和除尘电场阴极均具有负电势,除尘电场阳极具有正电势。
本实施例中辅助电极可与除尘电场阴极固接。这样,在实现除尘电场阴极与直流电源的阴极电性连接后,也实现了辅助电极与直流电源的阴极电性连接。同时,本实施例中辅助电极沿前后方向延伸。
本实施例中除尘电场阳极呈管状,除尘电场阴极呈棒状,除尘电场阴极穿设在除尘电场阳极中。同时本实施例中上述辅助电极也棒状,且辅助电极和除尘电场阴极构成阴极棒。该阴极棒的前端向前超出除尘电场阳极的前端,该阴极棒与除尘电场阳极相比向前超出的部分为上述辅助电极。即本实施例中除尘电场阳极和除尘电场阴极的长度相同,除尘电场阳极和除尘电场阴极在前后方向上位置相对;辅助电极位于除尘电场阳极和除尘电场阴极的前方。这样,辅助电极与除尘电场阳极之间形成辅助电场,该辅助电场给除尘电场阳极和除尘电场阴极之间带负电荷的氧离子流施加向后的力,使得除尘电场阳极和除尘电场阴极间带负电荷的氧离子流具有向后的移动速度。当含有待处理物质的气体由前向后流入管状的除尘电场阳极,带负电荷的氧离子在向除尘电场阳极且向后移动过程中将与待处理物质相结合,由于氧离子具有向后的移动速度,氧离子在与待处理物质相结合时,两者间不会产生较强的碰撞,从而避免因较强碰撞而造成较大的能量消耗,使得氧离子易于与待处理物质相结合,并使得气体中待处理物质的荷电效率更高,进而在除尘电场阳极作用下,能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场装置的除尘效率更高。
本实施例中除尘电场阳极、辅助电极、及除尘电场阴极构成除尘单元,且该除尘单元有多个,以利用多个除尘单元有效提高本电场装置的除尘效率。
本实施例中上述待处理物质可以是呈颗粒状的粉尘,也可以是其它需处理的杂质。
实施例20
如图15所示,本实施例中电场装置应用于发动机尾气除尘系统,辅助电极5083沿左右方向延伸。本实施例中辅助电极5083的长度方向与除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081的长度方向不同。且辅助电极5083具体可与除尘电场阳极5082相垂直。
本实施例中除尘电场阴极5081和除尘电场阳极5082分别与直流电源的阴极和阳极电性连接,辅助电极5083与直流电源的阳极电性连接。本实施例中除尘电场阴极5081具有负电势,除尘电场阳极5082和辅助电极5083均具有正电势。
如图15所示,本实施例中除尘电场阴极5081和除尘电场阳极5082在前后方向上位置相对,辅助电极5083位于除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081的后方。这样,辅助电极5083与除尘电场阴极5081之间形成辅助电场,该辅助电场给除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081之间带负电荷的氧离子流施加向后的力,使得除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081间带负电荷的氧离子流具有向后的移动速度。当含有待处理物质的气体由前向后流入除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081之间的电场,带负电荷的氧离子在向除尘电场阳极5082且向后移动过程中将与待处理物质相结合,由于氧离子具有向后的移动速度,氧离子在与待处理物质相结合时,两者间不会产生较强的碰撞,从而避免因较强碰撞而造成较大的能量消耗,使得氧离子易于与待处理物质相结合,并使得气体中待处理物质的荷电效率更高,进而在除尘电场阳极5082的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场装置的除尘效率更高。
实施例21
如图16所示,本实施例中电场装置应用于发动机尾气除尘系统,辅助电极5083沿左右方向延伸。本实施例中辅助电极5083的长度方向与除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081的长度方向不同。且辅助电极5083具体可与除尘电场阴极5081相垂直。
本实施例中除尘电场阴极5081和除尘电场阳极5082分别与直流电源的阴极和阳极电性连接,辅助电极5083与直流电源的阴极电性连接。本实施例中除尘电场阴极5081和辅助电极5083均具有负电势,除尘电场阳极5082具有正电势。
如图16所示,本实施例中除尘电场阴极5081和除尘电场阳极5082在前后方向上位置相对,辅助电极5083位于除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081的前方。这样,辅助电极5083与除尘电场阳极5082之间形成辅助电场,该辅助电场给除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081之间带负电荷的氧离子流施加向后的力,使得除尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081间带负电荷的氧离子流具有向后的移动速度。当含有待处理物质的气体由前向后流入除 尘电场阳极5082和除尘电场阴极5081之间的电场,带负电荷的氧离子在向除尘电场阳极5082且向后移动过程中将与待处理物质相结合,由于氧离子具有向后的移动速度,氧离子在与待处理物质相结合时,两者间不会产生较强的碰撞,从而避免因较强碰撞而造成较大的能量消耗,使得氧离子易于与待处理物质相结合,并使得气体中待处理物质的荷电效率更高,进而在除尘电场阳极5082的作用下,能将更多的待处理物质收集起来,保证本电场装置的除尘效率更高。
实施例22
本实施例中发动机发动机尾气除尘系统,包括上述实施例18、19、20、或21中的电场装置。由发动机排出的尾气需先流经该电场装置,以利用该电场装置有效地将气体中的粉尘等污染物清除掉;随后,经处理后的气体再排放至大气,以降低发动机尾气对大气造成的影响。本实施例中发动机排气装置也称作尾气处理装置,除尘电场阴极5081也称作尾气除尘电场阴极,除尘电场阳极5082也称作尾气除尘电场阳极。
实施例23
本实施例提供一种尾气电场装置,包括尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极。尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极分别与直流电源的两个电极电性连接,尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间具有尾气电离除尘电场,尾气电场装置还包括补氧装置。补氧装置用于在所述尾气电离除尘电场之前向尾气中添加包括氧气的气体。补氧装置可通过单纯增氧、通入外界空气、通入压缩空气和/或通入臭氧的方式添加氧气。本实施例中尾气电场装置,利用补氧装置向尾气中补充氧气,以提高气体含氧量,从而当尾气流经尾气电离除尘电场时,使得气体中更多的粉尘荷电,进而在尾气除尘电场阳极的作用下将更多的荷电的粉尘收集起来,使得本尾气电场装置的除尘效率更高。
本实施例中至少根据尾气颗粒含量决定补氧量。
本实施例中尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极分别与直流电源的阴极和阳极电性连接,使得尾气除尘电场阳极具有正电势、尾气除尘电场阴极具有负电势。同时,本实施例中直流电源具体可为高压直流电源。本实施例中尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间形成的电场具体可称作一种静电场。
本实施例中尾气电场装置适用于低氧环境中,该尾气电场装置也称作一种适用于低氧环境的电场装置。本实施例中补氧装置包括风机,以利用风机将外界的空气及氧气补入尾气中,让进入电场的尾气中氧的浓度得以提高,从而提高尾气中粉尘等颗粒物的荷电几率,进而提 高电场及本尾气电场装置对氧浓度较低的尾气中粉尘等物质的收集效率。另外,风机向尾气中补入的空气也能作为冷却风,对尾气起到降温的作用。本实施例中风机将空气通入尾气中,并在尾气电场装置入口之前,对尾气起到降温的作用。通入的空气可以是尾气的50%至300%、或100%至180%、或120%至150%。
本实施例中尾气电离除尘电场及尾气电场装置具体可用于收集燃油发动机尾气或燃烧炉尾气中的粉尘等颗粒物,即上述气体具体可为燃油发动机尾气或燃烧炉尾气。本实施例利用补氧装置向尾气中补入新风或单纯增氧,以提高尾气的含氧量,就能提升尾气电离除尘电场收集尾气中颗粒物以及气溶胶态物质的效率。同时,还能对尾气起到降温的作用,从而更有利于电场收集尾气中的颗粒物。
本实施例也可通过补氧装置向尾气中通入压缩空气、或臭氧等方式实现尾气增氧;同时调整前级发动机或锅炉等设备的燃烧情况,使产生的尾气含氧量稳定,从而满足电场荷电及集尘需要。
本实施例中补氧装置具体可包括正压风机和管道。尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极构成电场组件,且上述尾气除尘电场阴极也称作一种电晕极。高压直流电源和电源线构成电源组件。本实施例利用补氧装置将空气中的氧气补充到尾气中,使粉尘充荷电,避免尾气因氧含量波动引发电场效率波动。同时,补氧也会提高电场臭氧含量,有利于提高电场对尾气中有机物进行净化、自洁、脱硝等处理的效率。
本实施例中尾气电场装置也称作一种除尘器。上述尾气除尘电场阴极和尾气除尘电场阳极之间具有除尘通道,该除尘通道中形成上述尾气电离除尘电场。如图17和图18所示,本尾气电场装置还包括与除尘通道相通的叶轮涵道3091、与叶轮涵道3091相通的尾气通道3092、及与叶轮涵道3091相通的增氧涵道3093。叶轮涵道3091中安装有叶轮3094,该叶轮3094构成上述风机,即上述补氧装置包括叶轮3094。增氧涵道3093位于尾气通道3092的外围,增氧涵道3093也称作外涵道。增氧涵道3093的一端设有空气进口30931,尾气通道3092的一端设有尾气进口30921,且该尾气进口30921与燃油发动机或燃烧炉的排气口相通。这样,发动机或燃烧炉等排放的尾气将通过尾气进口30921及尾气通道3092进入叶轮涵道3091,并推动叶轮涵道3091中的叶轮3094旋转,同时起到对尾气降温的作用,且叶轮3094旋转时将外界的空气由空气进口30931吸入增氧涵道3093及叶轮涵道3091,从而使空气混入尾气中,达到对尾气增氧降温的目的;补入氧气的尾气再经叶轮涵道3091流经除尘通道,进而利用电场对增氧后的尾气进行除尘,且使得除尘效率更高。本实施例中上述叶轮涵道3091及叶轮3094构成涡扇。
实施例24
如图19至图21所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
同时,如图19所示,本实施例中电凝装置还包括具有电凝进口3031和电凝出口3032的电凝壳体303,第一电极301和第二电极302均安装在电凝壳体303中。且第一电极301通过电凝绝缘件304与电凝壳体303的内壁固接,第二电极302直接与电凝壳体303固接。本实施例中电凝绝缘件304呈柱状,又称作绝缘柱。在另一种实施例中电凝绝缘件304还可以呈塔状等。本电凝绝缘件304主要是防污染防漏电。本实施例中第一电极301和第二电极302均呈网状,且两者均于电凝进口3031和电凝出口3032之间。第一电极301具有负电势,第二电极302具有正电势。同时,本实施例中电凝壳体303与第二电极302具有相同的电势,该电凝壳体303同样对带电的物质具有吸附作用。本实施例中电凝壳体中设有电凝流道3036,第一电极301和第二电极302均安装在电凝流道3036中,且第一电极301的截面面积与电凝流道3036的截面面积比为99%~10%、或90~10%、或80~20%、或70~30%、或60~40%、或50%。
如图19所示,本实施例中电凝装置的工作原理如下:尾气由电凝进口3031流入电凝壳体303,并经电凝出口3032流出;在此过程中,尾气将流经第一电极301,当尾气中的水雾与第一电极301接触时,或与第一电极301的距离达到一定值时,第一电极301将电子传递给水雾,水雾带电,第二电极302给带电的水雾施加吸引力,水雾向第二电极302移动,并附着在第二电极302上;由于水雾具有易带且易失电特性,某个带电的雾滴在向第二电极302移动过程中又将失电,此时其它带电的雾滴又将快速将电子传递给该失电的雾滴,如此重复,雾滴处于持续带电状态,第二电极302就能持续给雾滴施加吸附力,并使得雾滴附着在第二电极302,从而实现对水雾的去除。本实施例中上述第一电极301和第二电极302构成吸附单元。
如图21所示,本实施例中第一电极301上设有3个前连接部3011,3个前连接部3011分别通过3个电凝绝缘件304与电凝壳体303的内壁上的3个连接部固接,此种连接形式能有效增强第一电极301与电凝壳体303间的连接强度。本实施例中前连接部3011呈圆柱形,在其它实施例中前连接部3011还可以呈塔状等。本实施例中电凝绝缘件304呈圆柱状,在其它实施例中电凝绝缘件304还可以呈塔状等。本实施例中后连接部呈圆柱状,在其它实施例中电凝绝缘件304还可以呈塔状等。如图19所示,本实施例中电凝壳体303包括由电凝进口 3031至电凝出口3032方向依次分布的第一壳体部3033、第二壳体部3034、及第三壳体部3035。电凝进口3031位于第一壳体部3033的一端,电凝出口3032位于第三壳体部3035的一端。第一壳体部3033的轮廓大小由电凝进口3031至电凝出口3032方向逐渐增大,第三壳体部3035的轮廓大小由电凝进口3031至电凝出口3032方向逐渐减小。本实施例中第二壳体部3034的截面呈矩形。本实施例中电凝壳体303采用上述结构设计,使尾气在电凝进口3031处达到一定的入口流速,更主要能使气流分布更加均匀,进而使尾气中的介质、如雾滴更容易在第一电极301的激发作用下带电。同时本电凝壳体303封装更加方便,减少材料用量,并节省空间,可以用管道连接,且还有利用于绝缘的考虑。任何可达到上述效果的电凝壳体303均可以接受。
本实施例中电凝进口3031和电凝出口3032均呈圆形,电凝进口3031也可称作进气口,电凝出口3032也可称作出气口。本实施例中电凝进口3031的直径为300mm~1000mm,具体为500mm。同时,本实施例中电凝进口3031的直径为300mm~1000mm,具体为500mm。
实施例25
如图22和图23所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
如图22和图23所示,本实施例中第一电极301有两个,两个第一电极301均呈网状且呈球笼状。本实施例中第二电极302有一个,该第二电极302呈网状且呈球笼状。第二电极302位于两个第一电极301之间。同时,如图33所示,本实施例中电凝装置还包括具有电凝进口3031和电凝出口3032的电凝壳体303,第一电极301和第二电极302均安装在电凝壳体303中。且第一电极301通过电凝绝缘件304与电凝壳体303的内壁固接,第二电极302直接与电凝壳体303固接。本实施例中电凝绝缘件304呈柱状,又称作绝缘柱。本实施例中第一电极301具有负电势,第二电极302具有正电势。同时,本实施例中电凝壳体303与第二电极302具有相同的电势,该电凝壳体303同样对带电的物质具有吸附作用。
如图22所示,本实施例中电凝装置的工作原理如下:尾气由电凝进口3031流入电凝壳体303,并经电凝出口3032流出;在此过程中,尾气将先流经其中一个第一电极301,当尾气中水雾与该第一电极301接触时,或与该第一电极301的距离达到一定值时,第一电极301将电子传递给水雾,部分水雾带电,第二电极302给带电的水雾施加吸引力,水雾向第二电极302移动,并附着在第二电极302上;另有一部分水雾未被吸附在第二电极302上,该部分水雾继续向电凝出口3032方向流动,当该部分水雾与另一个第一电极301接触时,或与另 一个第一电极301的距离达到一定值时,该部分水雾将带电,电凝壳体303给该部分带电的水雾施加吸附力,使得该部分带电的水雾附着在电凝壳体303的内壁上,从而大大减少了尾气中水雾。另外,本实施例中电凝进口3031和电凝出口3032均呈圆形,电凝进口3031也可称作进气口,电凝出口3032也可称作出气口。
实施例26
如图24所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈针状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈面状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第二电极302具体呈平面状,且第一电极301垂直于第二电极302。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成线面电场。
实施例27
如图25所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈线状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈面状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第二电极302具体呈平面状,且第一电极301平行于第二电极302。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成线面电场。
实施例28
如图26所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈网状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈面状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第二电极302具体呈平面状,且第一电极301平行于第二电极302。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成网面电场。另外,本实施例中第一电极301由金属丝制成的网状结 构,该第一电极301由金属丝网构成。本实施例中第二电极302的面积大于第一电极301的面积。
实施例29
如图27所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈点状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈桶状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第一电极301通过金属线或金属针进行固定。且本实施例中第一电极301位于桶状的第二电极302的几何对称中心处。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成点桶电场。
实施例30
如图28所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈线状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈桶状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第一电极301通过金属线或金属针进行固定。且本实施例中第一电极301位于桶状的第二电极302的几何对称轴上。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成线桶电场。
实施例31
如图29所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈网状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈桶状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第一电极301通过金属线或金属针进行固定。且本实施例中第一电极301位于桶状的第二电极302的几何对称中心处。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成网桶电凝电场。
实施例32
如图30所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第二电极302有两个,且第一电极301位于两个第二电极302之间,第一电极301沿左右方向方向上的长度大于第二电极302沿左右方向上的长度,有第一电极301的左端位于第二电极302的左方。第一电极301的左端与第二电极302的左端形成沿斜向延伸的电力线。本实施例中第一电极301与第二电极302之间形成非对称电凝电场。在使用时,水雾(低比电阻物质)、如雾滴由左进入两个第二电极302之间。部分雾滴带电后,由第一电极301的左端沿斜向向第二电极302的左端移动,从而对雾滴形成拉动作用。
实施例33
如图31所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿水平方向分布。本实施例中全部吸附单元3010具体沿左右方向分布。
实施例34
如图32所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿上下方向分布。
实施例35
如图33所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿斜向分布。
实施例36
如图34所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿螺旋方向分布。
实施例37
如图35所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给水雾;当电子被传导给水雾时,水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿左右方向、上下方向和斜向分布。
实施例38
如图36所示,本实施例提供一种发动机尾气除尘系统,包括上述电凝装置30100和文氏板3051。本实施例中电凝装置30100与文氏板3051组合使用。
实施例39
如图37所示,本实施例提供一种发动机尾气除尘系统,包括上述电凝装置30100、电晕装置3054和文氏板3051,其中电凝装置30100位于电晕装置3054和文氏板3051之间。
实施例40
如图38所示,本实施例提供一种发动机尾气除尘系统,包括上述电凝装置30100、离心装置3056和文氏板3051,其中电凝装置30100位于离心装置3056和文氏板3051之间。
实施例41
如图39所示,本实施例提供一种发动机尾气除尘系统,包括上述电凝装置30100、电晕装置3054、文氏板3051、及分子筛3057,其中文氏板3051和电凝装置30100位于电晕装置3054和分子筛3057之间。
实施例42
如图40所示,本实施例提供一种发动机尾气除尘系统,包括上述电凝装置30100、电晕装置3054和电磁装置3058,其中电凝装置30100位于电晕装置3054和电磁装置3058之间。
实施例43
如图41所示,本实施例提供一种发动机发动机尾气除尘系统,包括上述电凝装置30100、电晕装置3054和辐照装置3059,其中辐照装置3059位于电晕装置3054和电凝装置30100之间。
实施例44
如图42所示,本实施例提供一种发动机发动机尾气除尘系统,包括上述电凝装置30100、电晕装置3054和湿电除尘装置3061,其中湿电除尘装置3061位于电晕装置3054和电凝装置30100之间。
实施例45
如图43所示,本实施例提供一种尾气电场装置,包括依次相通的尾气电场装置入口3085、尾气流道3086、电场流道3087、及尾气电场装置出口3088,尾气流道3086中安装有尾气前置电极3083,尾气前置电极3083的截面面积与尾气流道3086的截面面积比为99%~10%,尾气电场装置还包括尾气除尘电场阴极3081和尾气除尘电场阳极3082,电场流道3087位于尾气除尘电场阴极3081和尾气除尘电场阳极3082之间。本发明尾气电场装置的工作原理为:含污染物的气体通过尾气电场装置入口3085进入尾气流道3086,安装在尾气流道3086中的尾气前置电极3083将电子传导给部分污染物,部分污染物带电,当污染物由尾气流道3086进入电场流道3087后,尾气除尘电场阳极3082给已带电的污染物施加吸引力,带电的污染物向尾气除尘电场阳极3082移动,直至该部分污染物附着在尾气除尘电场阳极3082上,同时,电场流道3087中尾气除尘电场阴极3081和尾气除尘电场阳极3082之间形成尾气电离除尘电场,该尾气电离除尘电场将使另一部分未带电的污染物带电,这样另一部分污染物在带电后同样会受到尾气除尘电场阳极3082施加的吸引力,并最终附着在尾气除尘电场阳极3082,从而利用上述尾气电场装置使污染物带电效率更高,带电更充分,进而保证尾气除尘电场阳极3082能收集更多的污染物,并保证本发明尾气电场装置对污染物的收集效率更高。
尾气前置电极3083的截面面积是指尾气前置电极3083沿截面上实体部分的面积之和。另外,尾气前置电极3083的截面面积与尾气流道3086的截面面积比可以为99%~10%、或 90~10%、或80~20%、或70~30%、或60~40%、或50%。
如图43所示,本实施例中尾气前置电极3083和尾气除尘电场阴极3081均与直流电源的阴极电性连接,尾气除尘电场阳极3082与直流电源的阳极电性连接。本实施例中尾气前置电极3083和尾气除尘电场阴极3081均具有负电势,尾气除尘电场阳极3082具有正电势。
如图43所示,本实施例中尾气前置电极3083具体可呈网状。这样,当气体流经尾气流道3086时,利用尾气前置电极3083呈网状的结构特点,便于气体及污染物流过尾气前置电极3083,并使气体中污染物与尾气前置电极3083接触更加充分,从而使尾气前置电极3083能将电子传导给更多的污染物,并使污染物的带电效率更高。
如图43所示,本实施例中尾气除尘电场阳极3082呈管状,尾气除尘电场阴极3081呈棒状,尾气除尘电场阴极3081穿设在尾气除尘电场阳极3082中。本实施例中尾气除尘电场阳极3082和尾气除尘电场阴极3081呈非对称结构。当气体流入尾气除尘电场阴极3081和尾气除尘电场阳极3082之间形的电离电场将使污染物带电,且在尾气除尘电场阳极3082施加的吸引力作用下,将带电的污染物收集在尾气除尘电场阳极3082的内壁上。
另外,如图43所示,本实施例中尾气除尘电场阳极3082和尾气除尘电场阴极3081均沿前后方向延伸,尾气除尘电场阳极3082的前端沿前后方向上位于尾气除尘电场阴极3081的前端的前方。且如图43所示,尾气除尘电场阳极3082的后端沿前后方向上位于尾气除尘电场阴极3081的后端的后方。本实施例中尾气除尘电场阳极3082沿前后方向上的长度更长,使得位于尾气除尘电场阳极3082内壁上的吸附面面积更大,从而对带有负电势的污染物的吸引力更大,并能收集更多的污染物。
如图43所示,本实施例中尾气除尘电场阴极3081和尾气除尘电场阳极3082构成电离单元,电离单元有多个,以利用多个电离单元收集更多的污染物,并使得本尾气电场装置对污染物的收集能力更强,且收集效率更高。
本实施例中上述污染物包括导电性较弱的普通粉尘等、及导电性较强的金属粉尘、雾滴、气溶胶等。本实施例中尾气电场装置,对气体中导电性较弱的普通粉尘,及导电性较强的污染物的收集过程为:当气体通过尾气电场装置入口3085流入尾气流道3086中,气体中导电性较强的金属粉尘、雾滴、或气溶胶等污染物在与尾气前置电极3083相接触时,或与尾气前置电极3083的距离达到一定范围时会直接带负电,随后,全部污染物随气流进入电场流道3087,尾气除尘电场阳极3082给已带负电的金属粉尘、雾滴、或气溶胶等施加吸引力,并将该部分污染物收集起来,同时,尾气除尘电场阳极3082与尾气除尘电场阴极3081形成电离电场,该电离电场通过电离气体中的氧获得氧离子,且带负电荷的氧离子在与普通粉尘结合 后,使普通粉尘带负电荷,尾气除尘电场阳极3082给该部分带负电荷的粉尘施加吸引力,并将该部分污染物收集起来,从而将气体中导电性较强和导电性较弱的污染物均收集起来,并使得本尾气电场装置所能收集物质的种类更广泛,且收集能力更强。
本实施例中上述尾气除尘电场阴极3081也称作电晕荷电电极。上述直流电源具体为直流高压电源。尾气前置电极3083和尾气除尘电场阳极3082之间通入直流高压,形成导电回路;尾气除尘电场阴极3081和尾气除尘电场阳极3082之间通入直流高压,形成电离放电电晕电场。本实施例中尾气前置电极3083为密集分布的导体。当容易带电的粉尘经过尾气前置电极3083时,尾气前置电极3083直接将电子给粉尘,粉尘带电,随后被异极的尾气除尘电场阳极3082吸附;同时未带电的粉尘经过尾气除尘电场阴极3081和尾气除尘电场阳极3082形成的电离区,电离区形成的电离氧会把电子荷电给粉尘,这样粉尘继续带电,并被异极的尾气除尘电场阳极3082吸附。
本实施例中尾气电场装置能形成两种及两种以上的上电方式。比如,在气体中氧气充足情况下,可利用尾气除尘电场阴极3081和尾气除尘电场阳极3082之间形成的电离放电电晕电场,电离氧,来使污染物荷电,再利用尾气除尘电场阳极3082收集污染物;而在气体中氧气含量过低、或无氧状态、或污染物为导电尘雾等时,利用尾气前置电极3083直接使污染物上电,让污染物充分带电后被尾气除尘电场阳极3082吸附。本尾气电场装置让电场可以收集各类粉尘同时,也可以应用在各种含氧量尾气环境中,扩大了集尘电场治理粉尘应用范围,提高了集尘效率。本实施例采用上述两种带电方式的电场,可以同时收集容易荷电的高阻值粉尘以及容易上电的低阻值金属粉尘、气溶胶、液雾等。两种上电方式同时使用,电场适用范围扩大。
实施例46
本实施例中发动机尾气除尘系统包括尾气降温装置,用于在尾气电场装置入口之前降低尾气温度。本实施例中尾气降温装置可与尾气电场装置入口相连通。
如图44所示,本实施例提供一种尾气降温装置,包括:
换热单元3071,用于与发动机的尾气进行热交换,以将换热单元3071中液态的换热介质加热成气态的换热介质。
本实施例中换热单元3071可以包括:
尾气通过腔,与发动机的排气管路相连通,该尾气通过腔用于供发动机的尾气通过;
介质气化腔,介质气化腔用于将液态换热介质与尾气发生热交换后转化成气态的换热介质。
本实施例中介质气化腔中具有液态的换热介质,液态的换热介质与尾气通过腔中的尾气发生热交换后会转化成气态的换热介质。尾气通过腔实现对汽车尾气的收集。本实施例中介质气化腔和尾气通过腔的长度方向可以相同,即介质气化腔的轴线与尾气通过腔的轴线相重合。本实施例中介质气化腔可以位于尾气通过腔内,或位于尾气通过腔外部。这样,当汽车尾气流过尾气通过腔时,汽车尾气携带的热量将传递给对介质气化腔内的液体,将液体加热到沸点以上,液体汽化为高温高压的蒸气等气态介质,该蒸气将在介质气化腔中流动。本实施例中介质气化腔具体可全包覆或除其前端外的部分包覆在尾气通过腔的内外侧。
本实施例中尾气降温装置还包括动力产生单元3072,该动力产生单元3072用于将换热介质的热能和/或尾气的热能转换为机械能。
本实施例中尾气降温装置还包括发电单元3073,该发电单元3073用于将动力产生单元3072产生的机械能转换为电能。
本实施例中尾气降温装置的工作原理为:换热单元3071与发动机的尾气进行热交换,以将换热单元3071中的液态的换热介质加热成气态的换热介质;动力产生单元3072将换热介质的热能或尾气的热能转换机械能;发电单元3073将动力产生单元3072产生的机械能转换为电能,从而实现利用发动机的尾气进行发电,避免尾气携带的热量及压力被浪费掉;且换热单元3071在与尾气进行热交换时,还能起到对尾气散热、降温的作用,以便于能采用其它尾气净化装置等对尾气进行处理,并提高后续对尾气处理的效率。
本实施例中换热介质可以为水、甲醇、乙醇、油、或烷等。上述换热介质为能因温度而相变的物质,同时在相变过程其体积及压力也产生相应的变化。
本实施例中换热单元3071也称作换热器。本实施例中换热单元3071可采用管式换热设备。换热单元3071的设计考虑因素包括承压、减少体积、及增加换热面积等。
如图44所示,本实施例中尾气降温装置还可以包括连接于换热单元3071与动力产生单元3072之间的介质传输单元3074。介质气化腔中形成的蒸气等气态介质通过介质传输单元3074作用于动力产生单元3072。介质传输单元3074包括承压管路。
本实施例中动力产生单元3072包括涡扇。该涡扇能将蒸气或尾气等气态介质产生的压力转换成动能。且涡扇包括涡扇轴、及至少一组固定在涡扇轴上的涡扇组件。涡扇组件包括导流扇和动力扇。当蒸气的压力作用于涡扇组件时,涡扇轴将随涡扇组件一起转动,从而将蒸气的压力转换成动能。当动力产生单元3072包括涡扇时,发动机尾气的压力也可作用于涡扇上,以带动涡扇转动。这样,蒸气的压力和尾气产生的压力可交替地、无缝切换作用于涡扇上。当涡扇以第一方向转动时,发电单元3073将动能转换为电能,实现余热发电;当产生的 电能反过来带动涡扇转动,且涡扇以第二方向转动时,发电单元3073将电能转换为排气阻力,为发动机提供排气阻力,当安装于发动机上的排气制动装置起作用,产生发动机制动高温高压尾气时,涡扇将这种制动能转换为电能,实现发动机排气制动和制动发电。本实施例可通过高速涡扇抽气产生恒定排气负压,减少了发动机的排气阻力,实现发动机助动。且当动力产生单元3072包括涡扇时,动力产生单元3072还包括涡扇调节模块,该涡扇调节模块利用发动机排气压力峰值推动涡扇产生转动惯量,进一步延时产生尾气负压,推动发动机吸气、降低使发动机排气阻力,提升发动机功率。
本实施例中尾气降温装置可应用于燃油发动机,如柴油发动机、或汽油发动机。本实施例中尾气降温装置还可应用于燃气发动机。具体地,本尾气降温装置用于车辆的柴油发动机上,即上述尾气通过腔与柴油发动机的排气口相连通。
发电单元3073包括发电机定子和发电机转子,发电机转子与动力产生单元3072的涡扇轴相连接。这样,发电机转子将随涡扇轴的转动而转动,从而与发电机定子共同作用实现发电。本实施例中发电单元3073可采用可变负荷发电机,或使用直流发电机将转矩变换为电能。同时,本发电单元3073可通过调整励磁绕组电流,调整发电量匹配尾气热量的变化;以适应车辆上坡、下坡、重载、轻载等尾气温度变化。本实施例中发电单元3073还可以包括电池组件,以利用该电池组件储存电能,即实现对发出的电暂时缓存。本实施例中电池组件中储存的电可供换热器动力扇、水泵、制冷压缩机以及车辆中其它电器使用。
如图44所示,本实施例中尾气降温装置还可以包括耦合单元3075,该耦合单元3075电性连接于动力产生单元3072和发电单元3073之间,发电单元3073通过该耦合单元3075与动力产生单元3072同轴耦合。本实施例中耦合单元3075包括电磁耦合器。
本实施例中发电单元3073还可以包括发电机调控组件,该发电机调控组件用于调节发电机的电动转矩,产生排气负压以改变发动机强制制动力大小,产生排气背压以提高余热转换效率。具体地,发电机调控组件通过调节发电励磁或发电电流,能够改变发电功输出,从而调节汽车尾气排放阻力,实现发动机做功、排气背压、排气负压平衡,提高发电机效率。
本实施例中尾气降温装置还可以包括保温管路,该保温管路连接于发动机的排气管路和换热单元3071之间。具体地,保温管路的两端分别与发动机系统的排气口和尾气通过腔相连通,以利用该保温管路来维持尾气的高温,并将尾气引入尾气通过腔中。
本实施例中尾气降温装置还可以包括风机,该风机将空气通入尾气中,并在尾气电场装置入口之前,对尾气起到降温的作用。通入的空气可以是尾气的50%至300%、或100%至180%、或120%至150%。
本实施例中尾气降温装置可以协助发动机系统实现发动机排气余热的回收再利用,有助于减少发动机排放温室气体,也助于减少燃油发动机排放有害气体,减少了污染物的排放,并使燃油发动机排放更环保。
尾气降温装置的进气可以用来净化空气,当本发明发动机尾气除尘系统处理过的尾气的颗粒含量的比空气还要少。
实施例47
如图45所示,本实施例在上述实施例46的基础上,其换热单元3071还可以包括介质循环回路3076;该介质循环回路3076的两端分别与介质气化腔的前后两端相连通,并形成封闭式的气液循环回路;介质循环回路3076上安装有冷凝器30761,冷凝器30761用于将气态的换热介质冷凝为液态的换热介质。介质循环回路3076通过动力产生单元3072与介质气化腔相连通。本实施例中介质循环回路3076的一端用于收集蒸气等气态换热介质,并将蒸气冷凝为液态的换热介质、即液体,另一端用于将液态的换热介质注入到介质气化腔中,以重新生成蒸气,从而实现了换热介质的循环回收利用。本实施例中介质循环回路3076包括蒸气回路30762,该蒸气回路30762与介质气化腔的后端相连通。另外,本实施例中上述冷凝器30761还通过介质传输单元3074与动力产生单元3072相连通。本实施例中气液循环回路与尾气通过腔不相通。
本实施例中冷凝器30761可采用风冷散热器等散热设备,具体可采用承压翘片风冷散热器。当车辆行驶时,冷凝器30761通过自然风强行散热,无自然风时,可使用电扇对冷凝器30761进行散热。具体地,介质气化腔中形成的蒸气等气态介质在作用于动力产生单元3072后将进行泄压,并流入介质循环回路3076及风冷散热器,蒸气的温度随着散热器的散热而降低,并继续冷凝为液体。
如图45所示,本实施例中介质循环回路3076的一端可以设有增压模块30763,该增压模块30763用于将冷凝后的换热介质进行加压,以推动冷凝后的换热介质流入介质气化腔。本实施例中增压模块30763包括循环水泵或高压泵,液态的换热介质在循环水泵的叶轮推动下实现增压,并通过补水管道被挤压、进入介质气化腔中,以在介质气化腔中继续进行加热、并汽化。另外,涡扇转动时可替代循环水泵或高压泵,此时液体在涡扇余压的推动下,通过补水管道被挤压进介质气化腔中,继续被加热汽化。
如图45所示,本实施例中介质循环回路3076还可以包括设置在冷凝器30761和增压模块30763之间的储液模块30764,该储液模块30764用于存储经过冷凝器30761冷凝后液态的换热介质。上述增压模块30763位于储液模块30764和介质气化腔之间的一输送管路上, 储液模块30764中的液体经增压模块30763增压后注入介质气化腔。本实施例中介质循环回路3076还包括液体调节模块30765,该液体调节模块30765设置于储液模块30764与介质气化腔之间,具体设置在位于储液模块30764与介质气化腔之间的另一输送管路上。上述液体调节模块30765用于调节向介质气化腔回流液体的量。当汽车尾气的温度持续高于液态换热介质的沸点温度时,液体调节模块30765将储液模块30764中的液体注入介质气化腔。本实施例中介质循环回路3076还包括设置于储液模块30764与介质气化腔之间的加注模块30766,该加注模块30766具体与上述增压模块30763和液体调节模块30765相通。本实施例中加注模块30766可包括喷嘴307661。喷嘴307661位于介质循环回路3076的一端,且喷嘴307661设置在介质气化腔的前端内,以通过该喷嘴307661向介质气化腔内注入液体。上述增压模块30763将储液模块30764中的液体加压后,经加注模块30766的喷嘴307661注入介质气化腔中。上述储液模块30764中的液体也可经液体调节模块30765注入加注模块30766,并经加注模块30766的喷嘴307661注入介质气化腔中。上述输送管路也称作热介质管道。
本实施例中尾气降温装置具体应于一台13升柴油发动机上,上述尾气通过腔具体与该柴油发动机的排气口相连通,发动机排放的尾气温度为650摄氏度,流量约4000立方米/小时,尾气热量约80千瓦左右。本实施例具体采用水作为介质气化腔中的换热介质,并采用涡扇为动力产生单元3072。本尾气降温装置可以回收15千瓦电能,可以用于驱动车载电器;同时,加上循环水泵的直接效能回收利用,可回收40千瓦尾气热能。本实施例中尾气降温装置既可以提高燃油经济性,还可以把尾气温度降低到露点以下,以有利于需要低温环境的湿电除尘的进行。
综上所述,本尾气降温装置可应用于柴油、汽油、燃气发动机节能减排领域,是发动机效率提升、节省燃料技术、提高发动机经济性的创新技术。本尾气降温装置能够帮助汽车省油、提高燃油经济性;也能使发动机废热得到回收利用,实现能源高效利用。
实施例48
如图46和图47所示,本实施例中上述实施例47的基础上,其动力产生单元3072具体采用涡扇。同时,本实施例中涡扇包括涡扇轴30721和介质腔涡扇组件30722,介质腔涡扇组件30722安装在涡扇轴30721上,且介质腔涡扇组件30722位于介质气化腔30711中,具体可位于介质气化腔30711中的后端处。
本实施例中介质腔涡扇组件30722包括介质腔导流扇307221和介质腔动力扇307222。
本实施例中涡扇包括尾气腔涡扇组件30723,安装在涡扇轴30721上,且尾气腔涡扇组件30723位于尾气通过腔30712中。
本实施例中尾气腔涡扇组件30723包括尾气腔导流扇307231和尾气腔动力扇307232。
本实施例中尾气通过腔30712位于介质气化腔30711中,即介质气化腔30711套设在尾气通过腔30712的外侧。本实施例中介质气化腔30711具体可全包覆或除其前端外的部分包覆在尾气通过腔30712的外侧。介质气化腔30711中形成的蒸气等气态介质流过介质腔涡扇组件30722,在蒸气压力的作用下推动介质腔涡扇组件30722及涡扇轴30721运转。介质腔导流扇307221具体设置在介质气化腔30711的后端处,蒸气等气态介质流经介质腔导流扇307221时,推动介质腔导流扇307221运转,并在该介质腔导流扇307221的作用下,蒸气按设定的路径流动至介质腔动力扇307222;介质腔动力扇307222设置在介质气化腔30711的后端处,具体位于介质腔导流扇307221的后方,流过介质腔导流扇307221的蒸气流动至介质腔动力扇307222,并推动介质腔动力扇307222及涡扇轴30721运转。本实施例中介质腔动力扇307222又称作第一级动力扇。尾气腔涡扇组件30723设置在介质腔涡扇组件30722的后方或前方,与介质腔涡扇组件30722同轴运转。尾气腔导流扇307231设置在尾气通过腔30712中,尾气流经尾气通过腔30712时,推动尾气腔导流扇307231运转,并在该尾气腔导流扇307231的作用下,尾气按设定的路径流动至尾气腔动力扇307232。尾气腔动力扇307232设置在尾气通过腔30712中,具体位于尾气腔导流扇307231的后方,流过尾气腔导流扇307231的尾气流动至尾气腔动力扇307232,且在尾气压力作用下推动尾气腔动力扇307232及涡扇轴30721运转,最后尾气经尾气腔动力扇307232及尾气通过腔30712排出。本实施例中尾气腔动力扇307232又称作第二级动力扇。
如图46所示,本实施例中发电单元3073包括发电机定子30731和发电机转子30732。另外,本实施例中上述发电单元3073也设置在尾气通过腔30712外部,并与涡扇同轴连接,即发电机转子30732与涡扇轴30721相连接,这样发电机转子30732将随涡扇轴30721的转动而转动。
本实施例中动力产生单元3072正是采用涡扇,使得蒸气和尾气能够快速移动,节省了体积和重量,满足汽车尾气能量转换的需求。当本实施例中涡扇以第一方向转动时,发电单元3073将涡扇轴30721的动能转换为电能,从而实现余热发电;当涡扇以第二方向转动时,发电单元3073将电能转换为排气阻力,为发动机提供排气阻力,当安装于发动机上的排气制动装置起作用,产生发动机制动高温高压尾气时,涡扇将这种制动能转换为电能,实现发动机排气制动和制动发电。具体地,涡扇产生的动能可以用于发电,从而实现汽车余热发电;所产生的电能反过来带动涡扇转动,为发动机提供排气负压,从而就实现发动机排气制动和制动发电,极大地提升了发动机的效率。
如图46和图47所示,本实施例中尾气通过腔30712全部设置在介质气化腔30711内,从而实现汽车尾气收集。本实施例中介质气化腔30711与尾气通过腔30712的横向轴向相重合。
本实施例中动力产生单元3072还包括涡扇转动负压调节模块,该涡扇转动负压调节模块利用发动机排气压力峰值推动涡扇产生转动惯量,进一步延时产生尾气负压,推动发动机吸气、降低使发动机排气阻力,提升发动机功率。
如图46所示,本实施例中发电单元3073包括电池组件30733,以利用该电池组件30733储存电能,即实现对发出的电暂时缓存。本实施例中电池组件30733中储存的电可供换热器动力扇、水泵、制冷压缩机以及车辆中其它电器使用。
本实施例中尾气降温装置能够利用汽车尾气的余热进行发电,同时兼顾了体积和重量的要求,且热能转换效率高,换热介质可循环利用,极大地提升了能源利用率,绿色环保,实用性强。
在初始状态下,发动机排放的尾气推动尾气腔动力扇307232旋转,实现尾气压力直接换能;由尾气腔动力扇307232和涡扇轴30721的转动惯量,实现尾气排气瞬时负压;发电机调控组件3078通过调节发电励磁或发电电流,能够改变发电功输出,从而调节汽车尾气排放阻力,适应发动机做功工况。
当采用汽车尾气余热发电时,且汽车尾气温度连续高于200摄氏度时,向介质气化腔30711注入水,水吸收尾气的热量形成高温高压的蒸气,同时产生蒸气动力,继续加速推动介质腔动力扇307222,使介质腔动力扇307222和尾气腔动力扇307232转动更快,力矩更大。通过调节发动电流或励磁电流平衡发动机做功和排气背压平衡;通过调节向介质气化腔30711注入的水量,适应排气温度变化,从而恒定排气温度。
当汽车制动发电时,发动机压气通过尾气腔动力扇307232,并推动尾气腔动力扇307232转动,从而将压力转变为发电机旋转动力,通过调节发电电流或励磁电流,改变阻力大小,实现发动机制动和制动力缓释。
当汽车电动制动时,发动机压气通过尾气腔动力扇307232,推动尾气腔动力扇307232正向转动,开启电动机,输出反向转动力矩,通过涡扇轴30721传递到介质腔动力扇307222和尾气腔动力扇307232上,形成强烈反推阻力,将能耗转变为腔体热量,同时使发动机制动力增加,强制制动。
介质传输单元3074包括反推涵道。当蒸气制动时,连续压气制动蓄积热量通过蒸气,产生更大推力,并通过反推涵道,将蒸气输出到介质腔动力扇307222上,强制介质腔动力扇 307222和尾气腔动力扇307232反转,实现制动发动同时进行。
实施例49
如图48所示,本实施例在上述实施例48的基础上,其介质气化腔30711位于尾气通过腔30712中;且介质腔涡扇组件30722位于介质气化腔30711中,并具体位于介质气化腔30711的后端处;尾气腔涡扇组件30723位于尾气通过腔30712中,并具体位于尾气通过腔30712的后端处。介质腔涡扇组件30722和尾气腔涡扇组件30723均安装在涡扇轴30721上。本实施例中尾气腔涡扇组件30723位于介质腔涡扇组件30722的后方。这样,流经尾气通过腔30712的汽车尾气将直接作用于尾气腔涡扇组件30723,以带动尾气腔涡扇组件30723及涡扇轴30721转动;同时,当汽车尾气流经尾气通过腔30712时,将与介质气化腔30711中的液体进行换热,并使介质气化腔30711中的液体形成蒸气,该蒸气的压力作用于介质腔涡扇组件30722,以带动介质腔涡扇组件30722及涡扇轴30721转动,从而进一步加快推动涡扇轴30721转动;涡扇轴30721转动时将带动与其相连接的发电机转子30732一起转动,进而利用发电单元3073实现发电。另外,介质气化腔30711中的蒸气在向后流经介质腔涡扇组件30722后,将流入介质循环回路3076,并经介质循环回路3076中的冷凝器30761冷凝为液体后,再重新注入介质气化腔30711,以实现换热介质的循环回收利用。尾气通过腔30712中的汽车尾气在流经尾气腔涡扇组件30723后排放至大气。
另外,本实施例中介质气化腔30711的侧壁上设有弯折段307111,该弯折段307111能有效增加介质气化腔30711与尾气通过腔30712的接触面积,即换热面积。本实施例中弯折段307111的截面呈锯齿状。
实施例50
为提高发动机热效率,需要把发动机尾气热能和背压回收换能,达到高效率,特别是混动车辆,既要燃油直接带动发电机,也要尾热高效转换为电能,这样燃油热效率可以提高15%-20%。对于混动车辆来说,在节省燃油同时可以为电池组件充更多的电,燃油转换为电能的效率可以达到70%以上。
具体地,在混动车辆燃油发动机的排气口,安装上述实施例48或实施例49中尾气降温装置,开启燃油发动机,发动机尾气进入尾气通过腔30712,在尾气背压作用下,经尾气腔导流扇307231调整方向,直接推动尾气腔动力扇307232旋转,从而在涡扇轴30721上产生旋转扭矩。由于存在转动惯量介质腔动力扇307222和尾气腔动力扇307232继续旋转时,将产生抽气,使发动机排气处于瞬时负压,这样,发动机排气阻力极低,有利于发动机继续排 气并做功。同样燃油供给和输出负载情况下,提升发动机转速3%-5%左右。
发动机排气温度会因为翘片导热集聚在介质气化腔30711,当集聚温度大于水的沸点温度时,将水注入介质气化腔30711,水瞬间汽化,体积急剧膨胀,通过介质腔导流扇导向,推动介质腔动力扇307222及涡扇轴30721进一步加速旋转,产生更大的转动惯量和转矩。继续提升发动机转速,而燃油并没有增加,负载也没有减轻,获得的额外转速提升10%-15%。在转速因回收背压和温度提升同时,发动机动力输出将增加,根据排气温度差异,提高功率输出13%-20%左右,对于提高燃油经济性、减少发动机体积来说,非常有帮助。
实施例51
本实施例将实施例48或实施例49中的尾气降温装置应用于一台13升柴油发动机上,该柴油发动机尾气温度为650摄氏度,流量约4000立方米/小时,尾气热量约80千瓦左右。同时,本实施例使用水为换热介质,本尾气降温装置可以回收20千瓦电能,可以用于驱动车载电器。因此,本实施例中尾气降温装置既可以提高燃油经济性,还可以把尾气温度降低到露点以下,有利于需要低温环境的静电除尘及湿电除尘的实施;同时实现了发动机变扭连续高效制动和强制连续制动。
具体地,本实施例的尾气降温装置直接连接在一台13升柴油发动机的排气口,并通过在本尾气降温装置的出口、即上述尾气通过腔30712的出口连接尾气电场装置和尾气湿电除尘,就能够实现尾热发电、尾气降温、发动机制动、除尘、脱硝等。本实施例中尾气降温装置安装在尾气电场装置的前方。
其中,本实施例使用3寸的介质腔动力扇307222和尾气腔动力扇307232,并使用10kw高速直流发电电动机,电池组件采用48v300ah动力电池组,使用发电电动手动切换开关。初始状态时,发动机怠速运转,转速小于750转,发动机输出功率10%左右,通过发动机排气推动尾气腔动力扇307232旋转,转速在2000转左右,实现尾气压力直接换能;尾气腔动力扇307232以及涡扇轴30721的转动惯量使尾气排气瞬时负压;由于尾气腔动力扇307232转动,在排气管道内产生瞬时负压-80kp左右,通过调节发电电流,改变发电功输出,从而调节尾气排放阻力,适应发动机做功工况,获得发电功率0.1-1.2kw。
当带负载30%时,发动机转速上升到1300转,尾气温度连续高于300摄氏度,向介质气化腔30711注入水,尾气温度下降到200摄氏度,产生大量高温高压蒸气,吸收尾气温度同时产生蒸气动力,由于介质腔导流扇和喷口限制,喷到介质腔动力扇上的蒸气压力继续加速推动介质腔动力扇转动,使介质腔动力扇及涡扇轴转动更快,力矩更大,带动发电机高速大扭矩旋转,通过调节发动电流或励磁电流平衡发动做功和排气背压平衡,获得发电量1kw-3kw, 通过调节注入水量,适应排气温度变化,达到恒定排气温度目的,从而获得连续排气温度150摄氏度。低温排气有利于后续尾气电场装置回收颗粒物,达到环保目的。
当发动机停止供油时,通过涡扇轴30721拖动发动机压气,发动机压气通过排气管路到达尾气腔动力扇307232,推动尾气腔动力扇307232,将压力转变为涡扇轴30721旋转动力,在涡扇轴30721上同时安装的发电机,通过调节发电电流,改变通过涡扇的排气量,从而改变排气阻力大小,实现发动机制动和制动力缓释,可以获得3-10kw左右的制动力,同时回收1-5kw的发电量。
当发电机切换到电动制动模式时,发电机瞬间变成电动机,等于驾驶员快速踏下制动踏板。这时发动机压气通过尾气腔动力扇307232,推动尾气腔动力扇307232正向转动。开启电动机,输出反向转动力矩,通过涡扇轴30721传递到介质腔动力扇307222和尾气腔动力扇307232上,形成强烈反推阻力,进一步增加制动效果。大量压气做功将能耗转变为高温气体,使腔体热量蓄积,同时使发动机制动力增加,强制制动。强制制动功率15-30kw。这种制动可以间歇发电,发电功率3-5kw左右。
当使用电动反推制动同时间歇发电时,突然需要紧急制动,可以停止发电,将制动热量产生蒸气用于制动,连续压气制动蓄积热量传递给介质气化腔中的水,介质气化腔中产生的蒸气通过反推涵道,输出到介质腔动力扇307222上,且蒸气反推介质腔动力扇307222,强制介质腔动力扇307222和尾气腔动力扇307232反转,实现强制制动,可产生制动功率30kw以上。
综上所述,本发明的尾气降温装置能够基于汽车尾气实现余热发电,且热能转换效率高,换热介质可循环利用;能够应用于柴油发动机、汽油发动机和燃气发动机等的节能减排领域,使发动机废热得到回收利用,从而提高发动机的经济性;通过高速涡扇抽气产生恒定排气负压,减少了发动机的排气阻力,提了高发动机效率。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

  1. 一种发动机尾气除尘系统,其特征在于,包括尾气除尘系统入口、尾气除尘系统出口、尾气电场装置;尾气均风装置。
  2. 根据权利要求1所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,所述尾气均风装置在所述尾气除尘系统入口与所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成的尾气电离除尘电场之间,当所述尾气除尘电场阳极为四方体时,所述尾气均风装置包括:设置于所述尾气除尘电场阳极一侧边的进气管和设置于另一侧边的出气管;其中,所述进气管与所述出气管相对立。
  3. 根据权利要求1所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,所述尾气均风装置在所述尾气除尘系统入口与所述尾气除尘电场阳极和所述尾气除尘电场阴极形成的尾气电离除尘电场之间,当所述尾气除尘电场阳极为圆柱体时,所述尾气均风装置由若干可旋转的均风叶片组成。
  4. 根据权利要求1所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,所述尾气均风装置第一文氏板均风机构和设置于所述尾气除尘电场阳极的出气端的第二文氏板均风机构,所述第一文氏板均风机构上开设有进气孔,所述第二文氏板均风机构上开设有出气孔,所述进气孔与所述出气孔错位排布,且正面进气侧面出气,形成旋风结构.
  5. 根据权利要求1至4任一项所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,所述尾气除尘电场阳极长度为10-90mm,所述尾气除尘电场阴极长度为10-90mm。
  6. 根据权利要求5所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,当电场温度为200℃时,对应的集尘效率为99.9%。
  7. 根据权利要求5所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,当电场温度为400℃时,对应的集尘效率为90%。
  8. 根据权利要求5所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,当电场温度为500℃时,对应的集尘效率为50%。
  9. 根据权利要求1至8任一项所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为6.67:1-56.67:1。
  10. 根据权利要求1至9任一项所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,所述尾气除尘电场阴极直径为1-3毫米,所述尾气除尘电场阳极与所述尾气除尘电场阴极的极间距为2.5-139.9毫米;所述尾气除尘电场阳极的积尘面积与所述尾气除尘电场阴极的放电面积的比为1.667:1-1680:1。
  11. 根据权利要求1至10任一项所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,当运行时, 所述尾气电离除尘电场的耦合次数≤3。
  12. 根据权利要求1至11任一项所述的发动机尾气除尘系统,其特征在于,还包括发动机。
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