CN109046811A - 高速强离心静电除尘器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够去除工业气体中小于Pm2.5的微尘的高速强离心静电除尘器。该除尘器包括传动轴、支撑装置、传动轴安装座以及外筒和内筒；所述外筒上端设置有盖板，所述盖板上设置有出风口；所述外筒下端设置有进风口；所述内筒通过支撑装置安装在外筒内，且与外筒同轴；所述传动轴通过传动轴安装座安装在内筒内，且一端穿过盖板；所述内筒上设置有连通内筒的内腔与外筒内腔的通孔；所述出风口与内筒的内腔连通；所述传动轴下端由下至上依次设置轴流叶片以及至少两级以上离心盘，所述内筒上部设置有静电场；所述静电场位于离心盘上方；所述外筒底部设置有灰斗。采用该除尘器除尘效率较高、维护简便、成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种除尘器，尤其是一种高效节能的离心静电除尘器。
背景技术
工业气体在进行排放时，为了避免环境污染，必须达到排放标准。因此在排放前需要进行除尘去污处理；常用的工业气体的除尘器有旋风除尘器、静电除尘器和袋式除尘器。
旋风除尘器是除尘装置的一类。除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。
传统的旋风除尘器虽然具有以下优点1)结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方便，可用各种材料制造。2)压力损失中等，动力消耗小，除尘效率高，可达85％左右，高效的可达90％左右。3)适用于粉尘负荷变化大，高温、高压及腐蚀性的含尘气体，可以直接回收干粉尘。4)没有运动部件，运行管理简便。但是传统的旋风除尘器捕集<5μm颗粒的效率不高，一般只能作为预除尘用。
静电除尘器的工作原理是含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积。在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集。利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。
传统静电除尘器具有以下优点：1)初期除尘效率能达到99％，能捕集1um以下的细微粉尘。2)处理烟气量大，可用于高温、高压和高湿的场合，能连续运转，并能实现自动化。3)具有低阻的特点，电除尘器压力损失仅100～200Pa。但是仍然具有以下缺点：1)电耗与气体粉尘含量成正比，当粉尘含量高时，能源消耗就高。2)制造、安装和管理的技术水平要求较高。3)除尘效率受粉尘比电阻影响大，一般对比电阻小于104～105Ω·cm或大于1010～1011Ω·cm的粉尘,若不采取一定措施,除尘效率将受到影响。4)对初始浓度大于30g/cm3的含尘气体需设置预处理装置。5)不具备离线检修功能，一旦设备出现故障，或者带病运行，或者只能停炉检修。同时由于传统静电除尘器没有离心力的作用，在静电除尘器上需要安装振打装置，否则积尘就会严重影响除尘效果。
袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。
传统的袋式除尘器由于通过滤布对气体进行过滤，因此在工业气体进行除尘的过程中会受到较大的阻力，从而降低气压，需要外界对工业气体进行增压。同时袋式除尘器对工业气体中的Pm2.5左右的灰尘的去除效果较差；并且需要经常更换滤布，维护麻烦。
现有技术中还有一种离心式静电除尘器，如中国实用新型专利《离心式静电除尘器》公开号为CN2587518Y，该实用新型专利公开了一种离心式静电除尘器，将旋风式除尘装置和静电除尘装置合二为一,其形状为圆柱体,圆柱体中心设置组合阴极,壳体为阳极,含尘气体由圆柱体下部切向进入,含尘粒子在离心力和静电力的作用下被捕集,净化气体由圆柱体上部切向排出。
上述离心式静电除尘器由于将旋风式除尘器和静电除尘器二合一；将静电除尘器的阳极设置为壳体，在传动轴上设置组合阴极。虽然能够将工业气体中小于Pm5-10的微小粉尘去除，不需要增设预处理装置。但是实现除去工业气体中小于Pm2.5-10的微小粉尘功能的只是静电除尘装置，旋风式除尘相当于静电除尘装置的一个预处理装置。上述离心式静电除尘器的除尘原理和静电除尘器完全相同，只是改变了静电除尘器的电极的布置。
因此上述离心式静电除尘器仅仅相当于将旋风式除尘器和静电除尘器组合起来使用；直接将静电除尘装置安装在旋风式除尘装置的上方。旋风式除尘装置只是对工业气体起到一个预处理作用；工业气体预处理完成后在静电除尘装置中完成除尘。旋风式除尘装置与静电除尘装置只是实现了自身的功能完全没有任何的协同作用，上述离心式静电除尘器只是旋风除尘器与静电除尘器的堆积组合。同时上述离心式静电除尘器上部的静电除尘装置没有离心力的作用，在静电除尘器上需要安装振打装置，否则积尘就会严重影响除尘效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够去除工业气体中小于Pm2.5的微尘，同时除尘效率较高、维护简便、成本较低的离心静电除尘器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过高速旋转的离心叶片，加大了含尘气体的离心作用，使90％-95％以上的气体中的粉尘除去，而后再经过带有静电的旋转阳极板，将吸附在阳极板上的微细粉尘通过离心力除去。高速强离心静电除尘器，包括传动轴、支撑装置、传动轴安装座以及两端均开口的外筒和内筒；所述外筒上端设置有盖板，所述盖板上设置有出风口；所述外筒下端沿外筒的外表面的切线方向设置有进风口；所述进风口具有的风向与外筒截面的同心圆相切；所述内筒通过支撑装置安装在外筒内，且与外筒同轴；所述传动轴安装座设置在内筒下端端面的中心位置；所述内筒一端延伸到盖板；另一端延伸到进风口下方；所述内筒上设置有连通内筒的内腔与外筒内腔的通孔；所述出风口与内筒的内腔连通；所述传动轴一端与传动轴安装座配合，另一端穿过盖板；所述传动轴与传动轴安装座配合的一端上设置有轴流叶片；所述传动轴上设置有至少两级以上的离心盘，所述离心盘位于离心轴流叶片的上方；所述内筒上部设置有静电场；所述静电场位于离心盘上方；所述外筒底部设置有灰斗；所述内筒以及外筒的内腔均与灰斗的内腔连通。
进一步的，所述在传动轴上设置有阳极板和在内筒上设有阴极板；所述阳极板和阴极板均位于离心盘的上方，且所述阳极板和阴极板由上至下交替分布；所述阳极板与相邻的阴极板之间形成静电场。
进一步的，所述通孔在内筒的外表面上沿圆周均匀分布，且由上至下均匀分布；所述阳极板与通孔对齐。
进一步的，所述支撑装置包括支撑板；所述支撑板安装在外筒内，所述支撑板上设置有拉杆，所述拉杆在支撑板上表面沿与支撑板上表面的中心同心的圆均匀分布；所述拉杆一端与支撑板连接，另一端与盖板连接；所述内筒一端位于支撑板上，另一端延伸到盖板。
进一步的，所述传动轴安装座通过支撑装置设置在内筒下端端面的中心位置；所述传动轴安装座安装在支撑板上。
进一步的，所述支撑板采用十字支撑板。
进一步的，所述离心盘具有锥度，所述锥度为tanβ，所述β＝15°。
进一步的，所述灰斗具有向下的锥度，所述锥度为cotα，所述α＝75°。
本发明的有益效果是：本发明所述的高速强离心静电除尘器在工作过程中：工业气体首先在传动轴带动离心盘转动产生强大离心力的作用下，利用多级离心盘逐级将工业气体中90％-95％以上的粉尘抛向离心静电除尘器的外筒壁，进入除尘仓；通过离心除尘后的气体继续自下而上的向上流动经过静电场，通过静电除尘；将工业气体中剩余的微细粉尘去除。因此本发明所述的离心静电除尘器工作效率高、能耗低，同时能够实现免维护运行，有效降低运行成本；由于采取立体布置，因此安装空间较小。
附图说明
图1是本发明实施例中离心静电除尘器的结构示意图；、
图2是图1中的A-A剖视图；
图3是发明实施例中离心盘的正视图；
图中标示：1-外筒，11-进风口，12-盖板，13-出风口，2-内筒，21-通孔，3-传动轴，41-阳极板，42-阴极线，5-离心盘，6-轴流叶片，7-传动轴安装座，8-支撑板，9-拉杆，10-灰斗。
注：图1中实线上的箭头方向是指气流的流向，虚线上的箭头方向是指粉尘的流向；图2中实线上的箭头方向是指进风口进入的工业气体的流向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1-3所示，本发明所述的高速强离心静电除尘器，包括传动轴3、支撑装置、传动轴安装座7以及两端均开口的外筒1和内筒2。所述外筒1上端设置有盖板12，所述盖板12上设置有出风口13；所述外筒1下端沿外筒1的外表面的切线方向设置有进风口11。所述进风口11具有的风向与外筒1截面的同心圆相切。所述内筒2通过支撑装置安装在外筒1内，且与外筒1同轴；所述传动轴安装座7设置在内筒2下端端面的中心位置；所述内筒2一端延伸到盖板2，另一端延伸到进风口11下方；所述内筒2上设置有连通内筒2的内腔与外筒1内腔的通孔21；所述出风口13与内筒2的内腔连通。所述传动轴3一端与传动轴安装座7配合，另一端穿过盖板12；所述传动轴3与传动轴安装座7配合的一端上设置有轴流叶片6。所述传动轴3上设置有至少两级离心盘5，所述离心盘5位于离心轴流叶片6的上方。所述内筒2上部设置有静电场；所述静电场位于离心盘5上方所述外筒1底部设置有灰斗10；所述内筒2以及外筒1的内腔均与灰斗10的内腔连通。
如图2所示，所述外筒1下端沿外筒1的外表面的切线方向设置有进风口11；所述进风口11具有的风向与外筒1截面的同心圆相切；从而可以保证从进风口11进入到外筒1内腔的工业气体，形成涡流。
由于外筒1和内筒2两端均为开口，因此如图1和图2所示，所述传动轴安装座7设置在内筒2下端端面的中心位置是指传动轴安装座7位于内筒2在内筒2下端所在平面竖直方向上的投影的中心。同时由于内筒2和外筒1同轴，传动轴3一端与传动轴安装座7配合，因此能够保证传动轴3、内筒2和外筒1同轴。
如图1所示，所述传动轴3上设置有至少两级以上离心盘5中每级离心盘5是指每层离心盘5。设置至少两级以上离心盘5能够使得离心盘5提供足够的离心力。
上述高速强离心静电除尘器在工作的过程中主要包括以下两个除尘阶段：
1)离心除尘
工业气体由进风口11进入到外筒1内，由于外筒1内安装有内筒2；因此内筒2与外筒1之间的空腔形成除尘仓；由于工业气体由外筒1的切向方向进入外筒1内，工业气体在除尘仓内形成涡流，因此在离心力和重力的作用下，工业气体中的大部分Pm5-10左右的灰尘以及较大的粉尘抛向外筒1的内壁，并且沿螺旋方式向下沉降。同时传动轴3穿过盖板12的一端与外界驱动装置连接，驱动装置驱动传动轴3转动，传动轴3转动带动轴流叶片6转动，轴流叶片6将工业气体由内筒2的底部吸入到内筒2内，使得内筒2内形成向上的气流；工业气体在内筒2内向上流动的过程中，由于传动轴3带动离心盘5转动，工业气体在经过多级离心盘5后，逐级将工业气体中Pm5-10左右的灰尘抛向内筒2的内壁，并由内壁2上的通孔21进入到除尘仓中；在除尘仓中在重力的作用下沉降。从而经过离心除尘将工业气体中90％-95％以上的大于Pm2.5-10的灰尘去除。
2)静电除尘
工业气体经过离心除尘后，继续由下而上的流动，由于在所述内筒2上部设置有静电场；所述静电场位于离心盘5上方。因此工业气体经过离心盘5去除掉90％-95％以上大于Pm5-10的灰尘后，在离心盘5上方经过静电场时被进一步的除尘。通过静电场对工业气体进行静电除尘，由于静电除尘初期除尘效率能达到99％以上，能捕集1um以下的细微粉尘；且处理工业气体量大，具有低阻的特点，静电除尘器压力损失仅100～200Pa；因此工业气体在经过静电除尘后能够去除掉工业气体中小于Pm2.5-10的灰尘。最终除尘后的工业气体由出风口13排出。
所述高速强离心静电除尘器的最大优点是工业气体首先在强大离心力的作用下，利用多级离心盘5逐级将工业气体中90％-95％以上的粉尘抛向内筒2的筒壁，进入除尘仓，即内筒2与外筒1之间的腔体。然而传统旋风除尘器利用自身的流速离心除尘，其离心力较小因此无法将工业气体中90％以上的粉尘去除。
通过离心除尘后的气体在轴流叶片6的作用下，在内筒2内继续自下而上的向上流动，又经过静电场，将工业气体中剩余的微细粉尘高效去除。在整个除尘过程中，由于没有除尘布袋和除尘和的排气压力,自下而上流动的工业气体在整个除尘过程中几乎没有阻力通过离心静电除尘器，所以离心静电除尘器工作效率高、整个运行过程十分节能，同时除尘效果也产生了质的变化，经过离心静电节能高效除尘器除尘后的工业气体含尘量可以降至10mg/m3左右。
上述高速强离心静电除尘器通过内筒2和外筒1将外筒1的内腔分成两个空间，使得工业气体中粉尘的涡流与上升气流从空间上进行分开；避免上升气流带走涡流沉降的微小粉尘。同时在轴流叶片6的上方设置多级离心盘5，增大离心力，因此能够实现将工业气体中90％-95％以上的粉尘抛向内筒2的筒壁进入除尘仓，从而有效地提高了除尘效率。
因此上述离心静电除尘器具有以下优点：
A、除尘效果大幅度得到提升，从而使得工业企业工业气体在生产过程中排出的粉尘数量大幅度减少，有效改善了空气质量和我们赖以生存的环境。具统计资料分析，工业气体对Pm2.5的贡献率一般可以达到40-60％左右；因此减少了工业气体中粉尘的排放量，从而能够有效的降低对环境的污染。
B、能耗低，节能能够达到60％-70％以上，所以可以使企业有效降低除尘器的运行成本。如，一个年产1000万吨的钢铁企业，除尘器的装机容量一般在6-8万千瓦左右，按照节电60％计算，每小时可以节电.3.6-4.8万千瓦，每年工作时间按8000小时计算，每年可以节电2.8-3.8亿度电，每度电按照0.5元计算，每年可以节约用电成本2亿元左右。
C、高速强离心静电节能高效除尘器由于没有布袋和振打部件和装置，使用过程中基本上可以实现免维护运行，运行成本也可以得到有效降低。
D、高速强离心静电节能高效除尘器由于是立体布置所以其占地面积比传统除尘器小3-5倍。
由于本发明所述的高速强离心静电除尘器具有上述优点，因此本发明所述的高速强离心静电除尘器对传统的除尘器产业进行了有效升级，使除尘器这个传统产业重新焕发出新的发展动力；同时可以考虑制造微型高速强离心静电节能高效除尘器，安装在汽车尾气的消音器上，这样可以有效去除尾气中的Pm2.5尘埃,以待解决和改善空气的雾霾现象。生产小型高速强离心静电节能高效除尘器，可以进行每一个家庭，使家庭内的空气质量得到净化。
综上所述，本发明所述的高速强离心静电除尘器能够去除工业气体中小于Pm2.5的微尘，工作效率高、能耗低，同时能够实现免维护运行，有效降低运行成本；由于采取立体布置，因此安装空间较小。
所述静电场可以由多种方式形成，譬如在内筒2的上部设置阳极板、阴极板，为了能够使得静电场具有离心力，所述传动轴3上设置有阳极板41和阴极板42，为了方便为阴极板提供高压静电，可以将阴极板设置在内筒2；所述阳极板41和阴极线42均位于离心盘5的上方，且所述阳极板41和阴极线42由上至下交替分布；所述阳极板41与相邻的阴极板42之间形成静电场。
在除尘的过程中，工业气体进行了离心除尘后，经过上述静电场，在静电场的作用下，微小粉尘附着到阳极板41上，由于阳极板41设置在传动轴3上，因此阳极板41将会跟随传动轴转动，从而使得阳极板41上的附着的粉尘产生离心力，因此在离心力的作用下抛向内筒2的内壁，并且通过内壁上的通孔进入到除尘仓中。从而解决了静电除尘装置没有离心力需要在静电除尘器上安装振打装置的问题；使得静电除尘在除尘的过程中有效的将粉尘从阳极上去除，保证了静电除尘的除尘效果和除尘效率。
为了便于吸附在阳极上的粉尘能够在离心力的作用下抛出内筒2进入到内筒2与外筒1之间的除尘仓。所述通孔21在内筒1的外表面上沿圆周均匀分布，且由上至下均匀分布；所述阳极板4与通孔21对齐。所述阳极板4与通孔21对齐是指阳极板4上的粉尘在离心力的作用下沿径向抛出后能够通过通孔21。
所述支撑装置的主要作用是对内筒2起到支撑作用，将内筒2固定在外筒1内。所述支撑装置可以采用在内筒2与外筒1的内壁之间设置支撑杆，从而将内筒2支撑在外筒1的内腔中。为了便于内筒2的安装和拆卸，优选的如图2所示，所述支撑装置包括支撑板8；所述支撑板8安装在外筒1内，所述支撑板8上设置有拉杆9，所述拉杆9在支撑板8上表面沿与支撑板8上表面的中心同心的圆均匀分布；所述拉杆9一端与支撑板8连接，另一端与盖板12连接；所述内筒2一端位于支撑板8上，另一端延伸到盖板12。通过上述支撑装置能够使得内筒2被夹紧在支撑板8和盖板2之间，同时使得内筒2与盖板12形成一体；因此便于内筒2的安装和拆卸。
所述传动轴安装座7也可以通过在内筒2的内腔与传动轴安装座7之间设置支撑杆将其支撑在内筒2的端面中心。为了简化结构同时便于安装和拆卸；进一步的如图2所示，所述传动轴安装座7通过支撑装置设置在内筒2下端端面的中心位置；所述传动轴安装座7安装在支撑板8上。将传动轴安装座7安装在支撑板8上因此不需要重新设置支撑传动轴安装座7的支撑装置，从而有利于简化结构，降低制造成本。
所述支撑板8可以采用直板、三叉板等，为了使得结构简单的同时保证结构的稳定性，优选的所述支撑板8采用十字支撑板。
所述离心盘5的主要作用是通过跟随传动轴3转动提供离心力。为了减小离心盘5对工业气体气流的阻力；进一步的，所述离心盘5具有锥度，所述锥度为tanβ，所述β＝15°。
由于灰斗的尺寸会对离心静电除尘器的除尘效果造成影响，由于离心静电除尘器在对工业气体进行除尘的过程中气流方向为外筒1与内筒2之间的腔体内气流与粉尘螺旋向下，在内筒2的内腔内气流向上。在灰斗10处，由于灰斗10内没有轴流叶片6，因此无法在灰斗10的中心位置形成上升气流，因此通过将灰斗10设置成锥度，使得外筒1与内筒2之间的螺旋向下气流进入到灰斗10时受到横截面积变小的影响，挤压从而在灰斗10中心形成一个反升气流。为了避免反升气流过大，同时保证正常的灰尘颗粒能够从灰斗10底部排出；优选的，所述灰斗10具有向下的锥度，所述锥度为cotα，所述α＝75°。
Claims (8)
1.高速强离心静电除尘器，其特征在于:包括传动轴(3)、支撑装置、传动轴安装座(7)以及两端均开口的外筒(1)和内筒(2)；
所述外筒(1)上端设置有盖板(12)，所述盖板(12)上设置有出风口(13)；所述外筒(1)下端沿外筒(1)的外表面的切线方向设置有进风口(11)；所述进风口(11)具有的风向与外筒(1)截面的同心圆相切；
所述内筒(2)通过支撑装置安装在外筒(1)内，且与外筒(1)同轴；所述传动轴安装座(7)设置在内筒(2)下端端面的中心位置；所述内筒(2)一端延伸到盖板(2)；另一端延伸到进风口(11)下方；所述内筒(2)上设置有连通内筒(2)的内腔与外筒(1)内腔的通孔(21)；所述出风口(13)与内筒(2)的内腔连通；
所述传动轴(3)一端与传动轴安装座(7)配合，另一端穿过盖板(12)；所述传动轴(3)与传动轴安装座(7)配合的一端上设置有轴流叶片(6)；所述传动轴(3)上设置有至少两级离心盘(5)，所述离心盘(5)位于离心轴流叶片(6)的上方；所述内筒(2)上部设置有静电场；所述静电场位于离心盘(5)上方；
所述外筒(1)底部设置有灰斗(10)；所述内筒(2)以及外筒(1)的内腔均匀与灰斗(10)的内腔连通。
2.如权利要求1所述的高速强离心静电除尘器，其特征在于：所述传动轴(3)上设置有阳极板(41)和阴极板(42)；所述阳极板(41)和阴极板(42)均位于离心盘(5)的上方，且所述阳极板(41)和阴极板(42)由上至下交替分布；所述阳极板(41)与相邻的阴极板(42)之间形成静电场。
3.如权利要求2所述的高速强离心静电除尘器，其特征在于：所述通孔(21)在内筒(1)的外表面上沿圆周均匀分布，且由上至下均匀分布；所述阳极板(41)与通孔(21)对齐。
4.如权利要求1所述的高速强离心静电除尘器，其特征在于：所述支撑装置包括支撑板(8)；所述支撑板(8)安装在外筒(1)内，所述支撑板(8)上设置有拉杆(9)，所述拉杆(9)在支撑板(8)上表面沿与支撑板(8)上表面的中心同心的圆均匀分布；所述拉杆(9)一端与支撑板(8)连接，另一端与盖板(12)连接；所述内筒(2)一端位于支撑板(8)上，另一端延伸到盖板(12)。
5.如权利要求4所述的高速强离心静电除尘器，其特征在于：所述传动轴安装座(7)通过支撑装置设置在内筒(2)下端端面的中心位置；所述传动轴安装座(7)安装在支撑板(8)上。
6.如权利要求5所述的高速强离心静电除尘器，其特征在于：所述支撑板(8)采用十字支撑板。
7.如权利要求1至6任意一项权利要求所述的高速强离心静电除尘器，其特征在于：所述离心盘(5)具有锥度，所述锥度为tanβ，所述β＝15°。
8.如权利要求1至6任意一项权利要求所述的高速强离心静电除尘器，其特征在于：所述灰斗(10)具有向下的锥度，所述锥度为cotα，所述α＝75°。
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