CN107377220A - 一种除雾霾装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种除雾霾装置，该装置包括电源、电晕放电单元、臭氧处理单元以及风扇单元，电源产生直流正负极电压；电晕放电单元采用片板式电极，可通过电晕放电产生等离子体，使雾霾颗粒荷电且被吸附；绝缘护套用于防止导杆对放电产生的影响；臭氧处理单元通过催化剂分解电晕放电的副产物臭氧，风扇通过抽风的方式提高雾霾颗粒的吸附效率。本发明可以根据实际环境来调节放电电极之间的距离、放电电极的数量，以此来提高电晕放电的效率，更进一步提高雾霾颗粒的荷电效率以及吸附量。此外，本发明还增设臭氧处理单元，可避免电晕放电的副产物臭氧对环境可能造成的危害，做到绿色环保。

Description

一种除雾霾装置
技术领域
本发明属于低温等离子除尘领域，更具体地，涉及一种除雾霾装置。
背景技术
大气是人类赖以生存的最基本环境要素。近年来工业得到快速发展，但同时对其产生污染物缺乏科学的处理方式，使得大气污染情况日趋严重。特别是，近日频繁出现的雾霾天气，已经对人们的生活及健康造成严重影响。因此，有效消除大气污染物，减少雾霾天气的出现具有重要意义。
人们一直致力于通过各种技术手段以实现对雾霾颗粒的高效消除。在电晕放电消除雾霾的应用中，一般采用线线式、线筒式或线板式电极结构。但是线筒式和线板式电极结构在发生电晕放电时的电晕区域较小，仅存在电晕电极附近，即形成的等离子体活性空间小。同时其放电电流比较微弱，在略高的操作电压下易发生击穿而导致形成火花放电。现有的雾霾消除装置其正负极距离固定，一旦确定就无法更改，不能根据实际情况调整极板距离，导致除雾霾效果不好或者存在可能发生击穿的危险。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电晕放电等离子除雾霾装置，其目的在于解决现有的除雾霾装置由于电晕放电不均匀，击穿电压低而导致除雾霾效果不好的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种除雾霾装置，包括：电源和电晕放电单元；
电晕放电单元包括一个上绝缘板、一个下绝缘板、多个接地极板；
上绝缘板和下绝缘板相互平行，所有接地极板均位于上绝缘板和下绝缘板之间，两两接地极板相互平行；
两两接地极板之间设有多个导杆，且位于两两接地极板之间多个导杆平行于接地极板布置；
每个导杆上设有多个相互平行片状电极，两个相邻片状电极之间设有绝缘套管；各接地极板与电源接地极连接，各导杆与电源接地极负高压极连接；
每个片状电极与相邻接地极板发生电晕放电产生等离子，等离子体吸附雾霾颗粒，在片状电极与相邻接地极板之间电场作用下吸附雾霾颗粒等离子附着至接地极板之上；
绝缘套管用于避免两个相邻片状电极产生电场相互影响；上绝缘板和下绝缘板共同用于固定接地极板和导杆，同时用于实现电晕放电单元绝缘。
优选地，接地极板与电晕放电单元的入口端空气流向垂直，两个接地极板错开平行放置，形成S型通风道。
优选地，除雾霾装置还包括风扇单元，其入口端与电晕放电模块的出口端连接，用于提高流过电晕放电模块的空气速度。
优选地，除雾霾装置还包括臭氧处理单元，其入口端与电晕放电模块的出口端连接，其出口端与风扇单元的入口端连接，用于去除由电晕放电模块流出气流中臭氧。
优选地，接地极板表面和片状电极表面均进行抛光处理。
优选地，片状电极的四个角进行倒角处理。
优选地，臭氧处理单元中的臭氧分解催化剂呈蜂窝状，臭氧分解催化剂包括活性炭、MnO2、TiO2和CuO。
优选地，除雾霾装置还包括毛刷，安装于接地极板两端，用于清除吸附于接地极板上雾霾颗粒。
优选地，上绝缘板和下绝缘板上均开有导向槽，接地极板的两端设有销，导杆的两端设有销，接地极板上端的销与上绝缘板的导向槽配合，接地极板下端的销与下绝缘板的导向槽配合，导杆上端的销与上绝缘板的导向槽配合，导杆下端的销与下绝缘板的导向槽配合，调节片状电极与接地极板的间距。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本装置所使用的片状电极和板状电极结构，电压升高后，电晕放电开始从电极圆弧处出现，电压继续升高，电晕放电占满电极边缘，由电极边缘延伸出的流注通道形成了明亮的蓝色幕状放电区，空间电荷积累造成合场改变使得片状电极放电更均匀。进而可以使片状电极和接地极板之间的电场更加均匀，从而减少电极击穿的发生。
(2)本装置所设计的阵列型片状电极，形状经过优化设计，可产生更多的具有高能量密度的等离子体，最终达到雾霾颗粒被等离子体高效荷电的目的。此外，本装置还在两个相邻片状电极和片状电极之间的螺杆上装有绝缘护套，以减少导杆对放电产生的干扰。
(3)本装置可以根据实际情况需要调整片状电极和接地极板、片状电极与片状电极之间的距离，从而达到根据起晕电压和击穿电压适当调节放电效率，进一步达到控制吸附效率的目的。
(4)本装置设计“S”型通道，以加长雾霾颗粒气体通过等离子体区域的有效长度，提高雾霾颗粒荷电的效率。
(5)本装置还配置有臭氧处理单元，避免本装置电晕放电生成的副产物臭氧对大气和人体造成的伤害。
附图说明
图1为本发明提供的除雾霾装置的结构示意图；
图2为本发明提供的除雾霾装置中电晕放电单元的结构示意图；
图3为本发明提供的除雾霾装置中电晕放电单元的侧视图；
其中：1电晕放电装置，2臭氧处理单元，3风扇，4电源，5上环氧板，6下环氧板，7接地极板，8高压端螺杆，9片状电极，10绝缘护套，11清理毛刷。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明提供的除雾霾装置第一实施例的结构示意图，除雾霾装置包括电源4、电晕放电单元1、臭氧处理单元2、风扇单元3。电源4用于为电晕放电单元1提供负高压，电晕放电单元用于产生电晕放电，产生等离子，吸附空气中雾霾颗粒。臭氧处理单元2中的臭氧分解催化剂是以活性炭、MnO2、TiO2、CuO为主要成分的蜂窝状催化剂，其目的在于实现对电晕放电的副产物臭氧的有效分解，去除由电晕放电单元2流出空气中臭氧，以避免电晕放电的副产物臭氧对空气和人体可能造成的伤害。风扇单元3的安装目的在于对本装置进行抽气，提高电晕放电单元2中空气流速，以保证本装置消除雾霾的效率。
图2为本发明提供的除雾霾装置中电晕放电单元1的结构示意图；电晕放电单元1包括上绝缘板5、下绝缘板6、多个接地极板7、多个导杆8、多个片状电极9、多个绝缘护套10、清理毛刷11。
其中，上绝缘板5和下绝缘板6平行布置，上绝缘板5和下绝缘板6均为正方形的固定环氧板，其尺寸为380×380mm；电源4的高压端接线安装在上环氧板上方，电源4的接地端接线安装在下环氧板下方。上下环氧板用于固定接地极板和高压端螺杆，同时保证装置绝缘。电源4为直流电源，其可以产生±0～20kV的直流电压。
接地极板7位于上绝缘板5和下绝缘板6之间，且两两接地极板7之间平行，在下绝缘板的上方设有铜排，铜排一端面与接地极板7靠近上绝缘板5的端面连接，用于使每个接地极板7靠近上绝缘板5的端面相互并行连接，铜排的另一端面引出点与电源4的接地连接，接地极板7为矩形，其尺寸为380×300mm；其材料为不锈钢，经抛光处理保证极板的光滑，减少因极板表面粗糙而对放电电场造成的干扰。接地极板7与电晕放电单元入口端空气流向垂直，两个接地极板错开平行放置，形成S型通风道。
两两平行的接地极板7之间设有多个相互平行导杆8，且位于两两接地极板之间多个导杆8平行于接地极板布置，在下绝缘板的上方设有铜排，铜排一端面与导杆8靠近下绝缘板5的端面连接，用于使导杆8靠近下绝缘板5的端面相互并行连接，铜排的另一端面的引出点与电源的负高压极连接，导杆8为螺杆，其长度为380mm；片状电极9安装在螺杆上，同时相邻两片片状电极之间安装有绝缘护套10；每根螺杆最多可以安装17片片状电极。
上绝缘板5和下绝缘板6上均开有导向槽，接地极板的两端设有销，导杆的两端设有销，接地极板上端的销与上绝缘板的导向槽配合，接地极板下端的销与下绝缘板的导向槽配合，导杆上端的销与上绝缘板的导向槽配合，导杆下端的销与下绝缘板的导向槽配合，调节片状电极与接地极板的间距。
每个导杆8上设有多个相互平行片状电极9，片状电极9为矩形，其尺寸为10×30mm；其材料为不锈钢，经抛光处理保证极板的光滑，以减少因极板表面粗糙而对放电电场造成的干扰；片状电极的四个角经过倒角处理，可有效减低电场的不均匀程度以可靠实现电晕放电，减少间隙击穿的发生。
绝缘护套10高度为20mm，安装在相邻片状电极之间，用于避免两个相邻片状电极产生电场相互影响。
清理毛刷11安装在接地极板两侧，其长度为300mm；其目的在于可对接地极板吸附的雾霾颗粒进行清除。
本发明提供的除雾霾装置工作原理为，为在片状电极与接地极板之间施加直流高电压，使片状电极发生电晕放电，气体电离，生成自由电子和正离子。在片状电极附近的电晕区内正离子立即被电晕极(假定带负电)吸引过去而失去电荷，自由电子和随即形成的负离子则因受电场力的驱使向接地极板(正极)移动，并充满到两极间的绝大部分空间。含雾霾颗粒气流通过电场空间时，自由电子、负离子与雾霾颗粒碰撞并附着其上，便实现了雾霾颗粒的荷电。荷电颗粒在电场中受库仑力的作用被驱往接地极板，经过一定时间后到达接地极板表面，放出所带电荷而沉集其上。
本发明提供的除雾霾装置中，片状电极与接地极板的距离可调，可根据起晕电压的数值来适当调节高压片状电极与接地极板之间的间距。同时，在对放电功率要求不大或输出电压不大的情况下，可以通过改变高压片状电极与接地极板之间距，降低起晕电压，发生电晕放电，产生等离子体，达到消除雾霾的效果。若需要加强放电功率，调大高压片状电极与接地极板之间距和直流电源电压即可。
本发明提供的除雾霾装置第二实施例包括电源4、电晕放电单元1、臭氧处理单元2、风扇单元3，风扇单元3的出口与电晕放电单元1的进口连接，电晕放电单元1的出口与臭氧处理单元2的进口连接，电晕放电单元的结构同除雾霾装置第一实施例中存在如下区别，接地极板与风道平行，且接地极板未错开放置，风扇单元3向电晕放电单元2吹气。本发明提供的除雾霾装置即可以工作于抽气状态，也可以工作于吹气状态。
实施例一
雾霾消除装置包含1电晕放电装置，2臭氧处理单元，3风扇，4电源，5上环氧板，6下环氧板，7接地极板，8高压端螺杆，9片状电极，10绝缘护套，11清理毛刷。调整片状电极与接地极板之间的间距为35mm，每个高压端螺杆设置17片片状电极，每排高压端螺杆设置3根装有片状电极和绝缘护套的高压端螺杆，电源电压为18kV，风扇送风速度为0.6m/s。设置装置所处的空气中PM1为359，PM2.5为821，PM10为1075。该雾霾消除装置工作6分钟后，监测空气中PM1为33，PM2.5为48，PM10为59。该装置在18kV电压、片板距离为35mm、放电时间为5分钟电压条件下对PM1的清除效率为90.8％，PM2.5的清除效率为94.2％，PM10的清除效率为94.5％。
实施例二
雾霾消除装置包含1电晕放电装置，2臭氧处理单元，3风扇，4电源，5上环氧板，6下环氧板，7接地极板，8高压端螺杆，9片状电极，10绝缘护套，11清理毛刷。调整片状电极与接地极板之间的间距为25mm，每个高压端螺杆设置17片片状电极，每排高压端螺杆设置3根装有片状电极和绝缘护套的高压端螺杆，电源电压为10kV，风扇送风速度为0.8m/s。设置装置所处的空气中PM1为381，PM2.5为848，PM10为1107。该雾霾消除装置工作20分钟后，监测空气中PM1为35，PM2.5为49，PM10为60。该装置在10kV电压、片板距离为25mm、放电时间为20分钟电压条件下对PM1的清除效率为90.8％，PM2.5的清除效率为94.2％，PM10的清除效率为94.6％。
实施例三
雾霾消除装置包含1电晕放电装置，2臭氧处理单元，3风扇，4电源，5上环氧板，6下环氧板，7接地极板，8高压端螺杆，9片状电极，10绝缘护套，11清理毛刷。调整片状电极与接地极板之间的间距为20mm，每个高压端螺杆设置17片片状电极，每排高压端螺杆设置3根装有片状电极和绝缘护套的高压端螺杆，电源电压为10kV，风扇送风速度为0.6m/s。设置装置所处的空气中，PM1为373，PM2.5为836，PM10为1153。该雾霾消除装置工作24分钟后，监测空气中PM1为28，PM2.5为39，PM10为49。该装置在10kV电压、片板距离为20mm、放电时间为24分钟的条件下对PM1的清除效率为92.5％，PM2.5的清除效率为95.3％，PM10的清除效率为95.7％。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种除雾霾装置，其特征在于，包括：电源(4)和电晕放电单元(1)；
所述电晕放电单元(1)包括一个上绝缘板、一个下绝缘板以及多个接地极板；
所述上绝缘板和所述下绝缘板相互平行，所有所述接地极板均位于所述上绝缘板和所述下绝缘板之间，两两所述接地极板相互平行；
两两所述接地极板之间设有多个导杆，且位于两两所述接地极板之间多个所述导杆平行于所述接地极板布置；
每个所述导杆上设有多个相互平行片状电极，两个相邻所述片状电极之间设有绝缘套管；各个所述接地极板与所述电源(4)接地极连接，各个所述导杆与所述电源(4)接地极负高压极连接；
每个所述片状电极与相邻所述接地极板发生电晕放电产生等离子，等离子体吸附雾霾颗粒，在所述片状电极与相邻所述接地极板之间电场作用下吸附雾霾颗粒等离子附着至所述接地极板之上；
所述绝缘套管用于避免两个相邻所述片状电极产生电场相互影响；所述上绝缘板和所述下绝缘板共同用于固定所述接地极板和所述导杆，同时用于实现电晕放电单元绝缘。
2.如权利要求1所述的除雾霾装置，其特征在于，所述接地极板与电晕放电单元的入口端空气流向垂直，两个所述接地极板错开平行放置，形成S型通风道。
3.如权利要求2所述的除雾霾装置，其特征在于，所述除雾霾装置还包括风扇单元(4)，其入口端与所述电晕放电模块(2)的出口端连接，用于提高流过所述电晕放电模块(2)的空气速度。
4.如权利要求3所述的除雾霾装置，其特征在于，所述除雾霾装置还包括臭氧处理单元(3)，其入口端与所述电晕放电模块(2)的出口端连接，其出口端与所述风扇单元(4)的入口端连接，用于去除由所述电晕放电模块(3)流出气流中臭氧。
5.如权利要求3所述的除雾霾装置，其特征在于，所述臭氧处理单元(3)中的臭氧分解催化剂呈蜂窝状，臭氧分解催化剂包括活性炭、MnO2、TiO2和CuO。
6.如权利要求1至4任一项所述的除雾霾装置，其特征在于，所述接地极板表面和所述片状电极表面均进行抛光处理。
7.如权利要求1至4任一项所述的除雾霾装置，其特征在于，所述片状电极的四个角进行倒角处理。
8.如权利要求1至4任一项所述的除雾霾装置，其特征在于，除雾霾装置还包括毛刷，安装于所述接地极板两端，用于清除吸附于所述接地极板上雾霾颗粒。
9.如权利要求1至4任一项所述的除雾霾装置，其特征在于，所述上绝缘板和所述下绝缘板上均开有导向槽，所述接地极板的两端设有销，所述导杆的两端设有销；
所述接地极板上端的销与所述上绝缘板的导向槽配合，所述接地极板下端的销与所述下绝缘板的导向槽配合，所述导杆上端的销与所述上绝缘板的导向槽配合，所述导杆下端的销与所述下绝缘板的导向槽配合，用于调节片状电极与接地极板的间距。
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