CN109277197A - 一种高压静电除尘方法及设备 - Google Patents

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王鹏
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Abstract

本发明提供了一种高压静电除尘方法及设备，本发明将收集极设计成通透的结构，并颠覆性的通过高密度的阵列电晕放电所产生的高密度、高速离子风对收集极板的投射面进行全覆盖，以此来对粉尘进行清除。该设计方案不仅提高了除尘效率，同时还避免了高密度强电场会引起二次扬尘的缺陷，能够完全清除PM2.5以上的粉尘，同时还能对PM2.5以下的粉尘达到99.9％以上的清除率，使粉尘排放浓度达到0.1mg/m3以下，具有很强的实用性、显著的经济效益和社会效益。

Description

一种高压静电除尘方法及设备
技术领域
本发明涉及一种高压静电除尘方法及运用该方法进行除尘的设备，特别涉及一种高压静电去除含尘气体中的微细颗粒物的方法及运用该方法除去含尘气体中为细颗粒物的设备，属于高压静电除尘技术领域。
背景技术
随着大气污染的加剧以及社会经济的高速发展，国家出台了更为严苛的大气污染防治法，对含尘气体的排放制定了更高的标准。但是，现有除尘设备并不能满足对含尘气体中微细颗粒物(比如PM2.5)近零清除的要求，导致含尘气体中微细颗粒物的排放总量仍大大超过环境的自清除能力，导致雾霾的形势越来越严峻。因此，近零排放成为了社会对含尘气体净化技术的强烈要求。
大气雾霾的主要影响因素之一就是PM2.5。现行主流的除尘技术中，在用的高压静电除尘设备对PM10以上的颗粒物清除效率可以达到99.9％，但其中的PM2.5仍有近15％无法清除，目前常规电除尘器的排放浓度约为20～50mg/m3，排放浓度越低，投资越大，能耗越高；布袋除尘技术对2μm以上的粉尘清除效率可以达到99.9％，但由于本身除尘原理方法的局限，对于处于扩散效应区域的1μm以下的颗粒仍难以充分清除，且伴随着废旧布袋的二次污染，目前布袋除尘器排放浓度约为5～35mg/m3，排放浓度越低，投资越大，能耗越高；湿式电除尘电除尘技术可以达到5mg/m3以下的排放浓度，但通常仅适用于低进口浓度处理，且伴随着水的二次污染；电袋复合技术可以达到比布袋除尘较低的排放浓度，但其本身的原理局限依然无法克服，很难达到近零排放。因此，寻求一种高效经济清除PM2.5的技术成为必然。
发明内容
本发明针对现有电除尘技术的上述缺陷，提供一种除尘效果好、除尘效率高、投资更省的电除尘方法及设备，本发明设计新颖，颠覆了现有电除尘技术的惯性认知，具有突出的实用性和显著的经济价值。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种高压静电除尘方法，其具体步骤如下：
a、以在两个竖向发射极板中间设置一个竖向收集极板的形式布置发射极板和收集极板，组成除尘单元，每个除尘单元中的发射极板和收集极板相互平行；
b、根据排放要求指标设置电源电压、异极距及发射极板的针尖间距，通过高密度的阵列电晕放电，形成垂直并全覆盖收集极板投射面的高速离子风且离子风进入收集极空腔的流速仍在0.3m/s以上；
c、采用投射面为多孔隙通透板面的腔体式收集极板；在收集极板上，除投射面及颗粒物排放敞口外，其他部分均为封闭式结构；
d、将含尘气体以垂直于高速离子风的形式送至发射极板与收集极板之间，进入发射极板与收集极板之间的粉尘在经过高速离子风时被荷电，荷电后的粉尘在离子风的拽力、库仑力、电矩力的作用下到达收集极板，被吸附在收集极板的表面，或进入收集极板内腔发生团聚；附着在发射极板和收集极板上的粉尘通过分别设置于两者上的振动器振动脱落至灰斗中，在收集极板内腔团聚的粉尘受自身重力而掉落至灰斗中；
e、含尘气体顺次经过一至多个除尘单元，待粉尘除净后，排入大气，完成除尘。
优选的，高速离子风在进入收集极板的内腔后，其速度依然保持在0.3m/s以上。
一种高压静电除尘设备，包括带进气口、出气口以及灰斗的箱体以及设置于箱体内的发射极板和收集极板，进气口和出气口分别设置于箱体左右两侧的中部，箱体内，进气口至出气口之间顺次布置有一至多个除尘单元组，每个除尘单元组均由从前至后顺次布置的多个除尘单元组成，相邻的除尘单元共用一个发射极板，每个除尘单元组具体是通过间隔布置发射极板和收集极板组成的，灰斗位于箱体底部，每个除尘单元组的底部均设置有一个灰斗；
发射极板上的阴极针呈高密度布置，能产生高密度的阵列电晕放电，形成垂直并全覆盖收集极板投射面的高速离子风；
收集极板为通透的腔体结构，收集极板前后两侧的投射面为网状、孔板状、条缝状等多孔隙通透板面，收集极板的左右侧及顶部为封闭结构，收集极的底部设置有颗粒物排放敞口，敞口对应着灰斗；
含尘气体从左侧进气口进入，以垂直于高速离子风的形式顺次经过多个除尘单元组进行除尘，最后从右侧排气口排出。
优选的，收集极板的内腔为单层空腔或多层空腔，多层空腔通过内置多孔隙通透板分隔而成，内置的多孔隙通透板与收集极板的投射面为平行关系。
优选的，进气口的内侧设有进口分布板，出气口的内侧设有槽形板。
优选的，射极板和收集极板的两侧分别设有振动器。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1.本发明所提供的收集极板为前后通透的结构，除其投射面及颗粒物排放敞口外，其他与含尘气体流直接接触的部分均为封闭式结构，其投射面两侧同时设置有强度相等方向相反的高密度、高速离子风，而含尘气体流与高速离子风相垂直，该发明将收集极内腔设置成一个相对静止的一个空间，该空间不受收集极板外离子风和含尘气体流的影响，进入该空间的粉尘极难再从投射面的孔隙窜出，只能吸附在收集极板内侧，或通过粉尘间的相互碰撞发生凝并、团聚，粒径变大，受重力而从敞口排出。本发明能够完全清除含尘气体中PM2.5以上的粉尘，同时还能对PM2.5以下的粉尘达到99.9％以上的清除率，使粉尘排放浓度达到0.1mg/m3以下，具有除尘效率高、除尘效率好、投资省的优点。
2.本发明将收集极设计成通透的腔体式结构，并颠覆性的通过高密度的阵列电晕放电所产生的高密度、高速离子风对收集极板的投射面进行全覆盖，该设计方案不仅提高了除尘效率，同时还避免了采用高密度、高强度离子风会引起二次扬尘的缺陷。
3.本发明颠覆性采用的高密度、高强度离子风对收集极板的投射面进行全覆盖，可对到达收集极板的粉尘进行强力压制，防止返混现象的出现。
4.本发明在收集极板和发射极板上均设置有振动器，可有效保证两者的清洁度，保证其对含尘气体中粉尘的清除能力。
附图说明
图1是本发明设备的结构示意图；
图2是本发明一个除尘单元的结构示意图；
图3是本发明发射极板的结构示意图；
图4是本发明收集极板的结构示意图。
图中：发射极板1，阴极针11，阴极条12，安置管13，发射极振动吊杆14，横杆15，收集极板2，多孔隙透面板21，封槽板22，收集极振动吊杆23，团聚粉尘24，离子风3，离子风透射面积31，振动器4，灰斗5，进气口6，进口分布板7，槽形板8，出气口9。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施例方式对本发明做进一步的详细描述(本发明中的方位词均是以图1作为参照的)。
一种高压静电除尘方法，其具体步骤如下：
a、以在两个竖向发射极板1中间设置一个竖向收集极板2的形式布置发射极板1和收集极板2，组成除尘单元，每个除尘单元中发射极板1和收集极板2相互平行；
b、根据排放要求指标设置电源电压、异极距及发射极板1上阴极针11的针尖间距，通过高密度的阵列电晕放电，形成垂直并全覆盖收集极板2投射面的高速离子风3；
c、采用投射面为多孔隙通透板面21的腔体式收集极板2，收集极板2上，除投射面及颗粒物排放敞口外，其他部分均为封闭式结构；
d、将含尘气体以垂直于高速离子风3的形式送至发射极板1与收集极板2之间，进入发射极板1与收集极板2之间的粉尘在经过高速离子风3时被荷电，荷电后的粉尘在离子风3的拽力、库仑力、电矩力的作用下到达收集极板2，被吸附在收集极板2的表面，或进入收集极板2内腔发生团聚；附着在发射极板1和收集极板2上的粉尘通过分别设置于两者上的振动器4振动脱落至灰斗5中，在收集极板2内腔团聚的粉尘受自身重力而掉落至灰斗5中；
e、含尘气体顺次经过一至多个除尘单元，待粉尘除净后，排入大气，完成除尘。
作为优选的技术方案，高速离子风3在进入收集极板2的内腔后，其速度依然保持在0.3m/s以上。
结合图1至图4，一种高压静电除尘设备，包括带进气口6、出气口9以及灰斗5的箱体以及设置于箱体内的发射极板1和收集极板2。进气口6和出气口9分别设置于箱体左右两侧的中部。箱体内，进气口6至出气口9之间顺次布置有一至多个除尘单元组，每个除尘单元组均由从前至后顺次布置的多个除尘单元组成，相邻的除尘单元共用一个发射极板1，每个除尘单元组具体是通过间隔布置发射极板1和收集极板2组成的。灰斗5位于箱体底部，每个除尘单元组的底部均对应设置有一个灰斗5。发射极板1上的阴极针11呈高密度布置，能产生高密度的阵列电晕放电，形成垂直并全覆盖收集极板2投射面的高速离子风3。收集极板2为通透的腔体结构，收集极板2前后两侧的投射面为网状、孔板状、条缝状等多孔隙通透板21，收集极板2左右侧及顶部为封闭结构，收集极2的底部设置有颗粒物排放敞口，敞口对应着灰斗5。含尘气体从左侧进气口6进入，以垂直于高速离子风的形式顺次经过多个除尘单元组进行除尘，最后从右侧排气口9排出。该设备具有除尘效率高、除尘效果好、结构简单、成本低、使用寿命长的优点。
作为优选的技术方案，收集极板2的内腔为单层空腔或多层空腔，多层空腔通过内置多孔隙通透板21分隔而成，内置的多孔隙通透板与收集极板2的投射面相平行。收集极板2是竖向的，其前后两侧的投射面也是竖向布置的，其内部腔体为竖向布置的扁平状矩形腔体。竖向布置的腔体利于粉尘的掉落回收，多层竖向腔体则利于粉尘的减速吸附。
作为优选的技术方案，进气口6的内侧设有可将含尘气体均匀导入除尘单元组的进口分布板7，出气口9的内侧设有槽形板8，以吸收电荷。
作为优选的技术方案，发射极板1和收集极板2的两侧分别设有起动的振动器4，气动振动器的采用有利于缩小除尘设备的外部尺寸，使设备整体布局显得更加紧凑和美观。
实施例1：
结合图1至图4，一种高压静电除尘设备，包括带进气口6、出气口9以及灰斗5的箱体以及设置于箱体内的发射极板1和收集极板2。进气口6和出气口9分别设置于箱体左右两侧的中部，进气口6的内侧设有进口分布板7，出气口9的内侧设有槽形板8。箱体内，进气口6至出气口9之间顺次布置有多个除尘单元组，每个除尘单元组均由从前至后间隔布置并相互平行的竖向发射极板1和竖向收集极板2组成，每个除尘单元组中的发射极板1都比收集极板2多一个。灰斗5位于箱体底部，每个除尘单元组的下方均对应设置有一个灰斗5。发射极板1由阴极针11、阴极条12、安置管13、发射极振动吊杆14和横杆15组成，发射极板1上的阴极针11呈高密度布置，能同时向前后两侧产生高密度的阵列电晕放电，形成垂直并全覆盖收集极板2投射面的高速离子风3，发射极板振动吊杆14上设有气动的振动器4。收集极板2由多孔隙透面板21、封槽板22、收集极振动吊杆23组成，收集极板2为通透的腔体结构，收集极板2前后两侧的投射面为网状的多孔隙通透板21，收集极板2左右侧通过收集极振动吊杆23封闭，顶部采用封槽板22封闭，收集极2的底部设置有颗粒物排放敞口，敞口对应着灰斗5。
除尘原理为：含尘气体从进气口6进入，经分布板7均匀分流，进入发射极板1与收集极板2之间。通过调整电源电压、异极距(发射极板1与收集极板2之间的距离)及发射极板1电晕发射点的密度，使离子风3的高速区域对收集极板2的投射面形成全覆盖。含尘气体中的粉尘在进入电流体特征的离子风束3的区域时，粉尘被快速荷电，并受离子风束3的拽力、库仑力、电矩力的作用，快速移动到收集极板2。到达收集极板2的粉尘，大部分吸附在收集极板2的外表面，一小部分被反弹并小幅扩散，还有一小部分直接从孔隙进入收集极板2内腔。受收集极板2表面阻挡，反弹扩散的粉尘在高密度、高速离子风3的拽力、库仑力、电矩力的作用下，迅速被压回到收集极板2表面或内腔，抑或随气体流进入下一个离子风束或除尘单元。进入收集极板2内腔的荷电粉尘在经多孔隙通透板的减速后，与内腔中先期进入并失去电荷的粉尘发生碰撞、凝并、团聚，粒径变大，受重力而沉积落入灰斗5中(收集极板2的内腔不受含尘气流的影响，其前后两通透侧又同时设置有强度相等且方向相反的高密度高速离子风3，属于一个相对静止的区域，进入该区域的粉尘极难再从多孔隙通透板窜出，只能通过相互间的碰撞发生凝并、团聚，粒径变大，受重力而沉积落入灰斗5中)。随气流进入下一离子风3或除尘单元的粉尘重复上述过程，直至气流中的粉尘含量达到排放标准，最后将达到排放标准的气体排入大气。
吸附在收集极2表面的粉尘通过振动器4的振动而落入灰斗5中，振打过程中产生的振动二次扬尘，受高密度、高速离子风束3的拽力、库仑力、电矩力的作用可以快速被吸附在收集极2的外表面或内表面，可有效缓解振动二次扬尘的影响，使含尘含尘气体经过净化后，以近零的浓度经槽形板8、出气口9排向大气。
以下表格为具体实验数据：
以上内容是结合具体实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的简单替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高压静电除尘方法，其具体步骤如下：
a、以在两个竖向发射极板(1)中间设置一个竖向收集极板(2)的形式布置发射极板(1)和收集极板(2)，组成除尘单元，每个除尘单元中的发射极板(1)和收集极板(2)相互平行；
b、根据排放要求指标设置电源电压、异极距及发射极板(1)的针尖间距，通过高密度的阵列电晕放电，形成垂直并全覆盖收集极板(2)投射面的高速离子风(3)；
c、采用投射面为多孔隙通透板面(21)的腔体式收集极板(2)，所述的收集极板(2)上，除投射面及颗粒物排放敞口外，其他部分均为封闭式结构；
d、将含尘气体以垂直于高速离子风(3)的形式送至发射极板(1)与收集极板(2)之间，进入发射极板(1)与收集极板(2)之间的粉尘在经过高速离子风(3)时被荷电，荷电后的粉尘在离子风(3)的拽力、库仑力、电矩力的作用下到达收集极板(2)，被吸附在收集极板(2)的表面，或进入收集极板(2)内腔发生团聚；附着在发射极板(1)和收集极板(2)上的粉尘通过分别设置于两者上的振动器(4)振动脱落至灰斗(5)中，在收集极板(2)内腔团聚的粉尘受自身重力而掉落至灰斗(5)中；
e、含尘气体顺次经过一至多个除尘单元，待粉尘除净后，排入大气，完成除尘。
2.根据权利要求1所述的一种高压静电除尘方法，其特征在于：所述的高速离子风(3)在进入收集极板(2)的内腔后，其速度依然保持在0.3m/s以上。
3.一种运用权利要求1或2所述方法进行除尘的设备，包括带进气口(6)、出气口(9)以及灰斗(5)的箱体以及设置于箱体内的发射极板(1)和收集极板(2)，所述的进气口(6)和出气口(9)分别设置于箱体左右两侧的中部，所述的箱体内，进气口(6)至出气口(9)之间顺次布置有一至多个除尘单元组，每个除尘单元组均由从前至后顺次布置的多个除尘单元组成，相邻的除尘单元共用一个发射极板(1)，每个除尘单元组具体是通过间隔布置发射极板(1)和收集极板(2)组成的，所述的灰斗(5)位于箱体底部，每个除尘单元组的下方均设置有一个灰斗(5)；其特征在于：
所述发射极板(1)上的阴极针(11)呈高密度布置，能产生高密度的阵列电晕放电，形成垂直并全覆盖收集极板(2)投射面的高速离子风(3)；
所述的收集极板(2)为通透的腔体结构，所述收集极板(2)前后两侧的投射面为网状或孔板状或条缝状等多种孔隙通透板(21)，所述收集极板(2)的左右侧及顶部为封闭结构，所述收集极(2)的底部设置有颗粒物排放敞口，所述的敞口对应着灰斗(5)。
4.根据权利要求3所述的一种除尘设备，其特征在于：所述收集极板(2)的内腔为单层空腔或多层空腔，所述的多层空腔通过平行内置多孔隙通透板分隔而成。
5.根据权利要求3所述的一种除尘设备，其特征在于：所述进气口(6)的内侧设有进口分布板(7)，所述出气口(9)的内侧设有槽形板(8)。
6.根据权利要求3所述的一种除尘设备，其特征在于：所述发射极板(1)和收集极板(2)的两侧分别设有振动器(4)。
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