CN108772197A - 多元微重力百叶折流复合电除尘器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多元微重力百叶折流复合电除尘器，包括方形壳体，壳体两端设有进气口和出气口，壳体内设置有多行积尘极，积尘极包括积尘框架和通透型积尘板，积尘板轴向均布设置在积尘框架内，相邻二个积尘极之间、外侧积尘极与对应侧壳体内壁之间形成气流通道，在位于奇数序列气流通道进气端和偶数序列气流通道出气端分别设置挡板，且在各气流通道内轴向均匀设置电晕极，电晕极由极柱和固设在极柱上的极针构成；所述积尘板为连续W型结构，由多个叶片通过定位销连接固定组成，叶片均等间距设置；所述叶片倾斜角度为95°‑105°，相邻两叶片间距为25‑35mm，叶片宽度为45‑55mm。通过本发明提供的技术方案，可以大大遏制二次扬尘，起到更好的除尘效果。
Description
技术领域
本发明涉及环保除尘技术领域，尤其涉及一种改进的、满足国家烟尘达标排放环保要求的 多元微重力百叶折流复合电除尘器。
背景技术
电除尘器自1908年由美国克雷特尔发表了他的第一个专利，并用于塞尔拜冶炼厂电除尘成 功回收了很难处理的硫酸雾，到目前为止已经有100多年的历史，已经是一个相当成熟的产业。 对待高灰分、高比电阻等收集比较困难的粉尘，通常会选择多电场、大比集尘面积的电除尘器。 从理论上讲，电除尘器的除尘效率是非常高的，从安德鲁-多维奇方程式可以看出，当驱进速 度ω和电场风速v确定以后，其除尘效率η和沉淀极板A成正比，所以在工艺设计时为了满足其 除尘效率的要求，不惜提高制造成本，把电除尘器的比收尘面积设计的非常之高。将目前的三 个电场都改为四个电场或五个电场甚至六个电场，虽然大大提高了比收尘面积，但制造成本直 线上升，这也是目前国内外最普遍的提高电除尘器除尘效率的方法。因为其存在的弊端，致使 在许多工程设计时放弃了电除尘器，而采用耗能高的袋式除尘设备。
另外一个提高电除尘器的效率的通用途径就是提高电场强度，其实就是提高驱进速度，如 何提高电场强是一个非常简单的问题，我们都知道电场强度，从公式中我们方便得到，提高供 电电压V，就可以提高电场强度。虽然降低异极距离r也可以提高电场强度，但是异极距离r我 们却无法降低，相反我们还要提高r的距离，否则我们无法保证起晕电压，电晕无法形成。这 也是目前我们电除尘器的同极间距从200mm到250mm到300mm到350mm到400mm到450 mm的由来，目前国外有的采用90kv～110kv供电，其同极间距为500mm～550mm。使用以 上方案使得电除尘器体积越来越大，电绝缘强度要求越来越高，成本不断攀升，但其除尘效率 没有本质的提高。
通过安德鲁-多维奇方程式可以肯定，电除尘器效率是可以无限提高的(只要有沉淀极面 积做保证)。但是我们忽略了一个现实问题，就是现场我们发现第一排灰斗的粉尘占整个除尘 器的90％，那么从理论上讲第一电场除尘效率就是90％，可以算出三电场是其总除尘效率m＝ 99.9％。但是现实并非如此，通常是三电场总除尘效率小于99.9％，充分说明第二、第三电场 除尘效率达不到90％。但是我们在第二、第三电场往往会提高供电电压，增加电场强度，那为 什么后面电场除尘效率反而更低？分析发现造成这一现象的可能原因是，粉尘到达第二、第三 电场后，大的颗粒几乎处理干净，预留的都是细小粉尘。这样就存在一个问题：细小粉尘产生 的吸附力小(虽然我们增加了电场强度，但捕捉距离也增加了，吸附力增加不够明显)，粉尘 在风力作用下直接流向排风口而外排，并非我们理解的粉尘荷电后向阳极移动后被捕捉。还有 一部分细微粉尘被阳极板吸附通过震打后向下掉落，但由于粉尘细小，又被电场水平方向的气 流带走。这就是电除尘器形成二次扬尘的成因。因此，如何解决以上两种现象并大幅提高电除 尘的除尘效率成为亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种可减小占地面积，缩小整体体积，有效遏制二次扬 尘，降低制造成本和运行成本的多元微重力百叶折流复合电除尘器。
本发明提供的技术方案如下：一种多元微重力百叶折流复合电除尘器，包括方形壳体，壳 体两端设有进气口和出气口，其特征在于：壳体内设置有多行积尘极，所述积尘极包括积尘框 架和通透型积尘板，所述积尘板轴向均布设置在积尘框架内，相邻二个积尘极之间、外侧积尘 极与对应侧壳体内壁之间形成气流通道，在位于奇数序列气流通道进气端和偶数序列气流通道 出气端分别设置挡板，且在各气流通道内轴向均匀设置电晕极，所述电晕极由极柱和固设在极 柱上的极针构成；
所述积尘板为连续W型结构，由多个叶片通过定位销连接固定组成，所述叶片均等间距 设置；
所述叶片倾斜角度为95°-105°，相邻两叶片间距为25-35mm，叶片宽度为45-55mm，叶片长度为430-530mm。
优选地，所述叶片倾斜角度为95°，相邻两叶片间距为25mm，叶片宽度为45mm，叶片长度为430mm。
优选地，所述叶片倾斜角度为105°，相邻两叶片间距为35mm，叶片宽度为55mm，叶片长度为530mm。
最优选地，所述叶片倾斜角度为100°，相邻两叶片间距为30mm，叶片宽度为50mm，叶片长度为480mm。
优选地，所述积尘极吊挂在箱体内壁，将其中一挡板接通电源阳极，使全部积尘极接通电 源阳极。
优选地，各电晕极通过阴极线连接。
优选地，每根极针均处于悬挂状态。
优选地，所述气流通道的宽度为380-420mm。
优选的，所述气流通道的宽度为380mm
优选的，所述气流通道的宽度为420mm。
最优选地，所述气流通道的宽度为400mm。
优选地，所述叶片材料为金属。
优选地，所述电除尘器工作电压为72KV-90KV。
与现有技术相对比，本发明至少具有下述有益效果：
(1)减排达标：本发明提供的多元微重力百叶折流复合电除尘器大幅提高了除尘效率， 一般只要运用一～二个电场就可使出口排放粉尘浓度稳定控制在30mg/Nm3以下，运用三～四 个电场甚至可以达到20mg/m3以下，除尘减排达标效果显著。普通电除尘无法从根本上解决 高比电阻粉尘捕集和二次扬尘遏制两大难题，即使运用五～七个电场一般也只能达到50-80 mg/m3左右的效果，难以满足最新的排放标准。
(2)省电节能：布袋除尘器运行阻力大(1500-2000Pa)，需配置大功率引风机，电耗大。 普通电除尘器运行阻力虽小，但电场级数多，使得能耗和电除尘的本体占地面积大大增加。本 发明提供的多元微重力百叶折流复合电除尘器只应用在一～二个电场即可达标；即使是同等排 放指标下，其总功耗也可比普通电除尘器低；可见，多元微重力百叶折流复合电除尘器有着常 规除尘器难以比拟的节电优势。
(3)适用高比电阻粉尘：普通电除尘器电场中烟尘流向都与阳极板、阴极排平行，效果 被风力大大削弱，导致其无法有效捕集荷电困难的高比电阻粉尘。吸附电场中烟尘流向与尘粒 趋极方向(即吸附力F方向)完全一致，风力与吸附力同向叠加在尘粒上，使尘粒垂直流向并 穿过“通透性阳极板”，吸附力F趋向于无穷大，使难以荷电的高比电阻粉尘也能完全被阳极板 捕集。
(4)消除二次扬尘：普通电除尘因烟气流速大，振打后飘散的粉尘又会被风力带出电场 外，造成二次扬尘。本发明提供的多元微重力百叶折流复合电除尘器设计的“百叶折流”格栅结 构，百叶板采用W型结构，等间距倾斜固定布置，这样烟气就会形成折流，巧妙地大幅增加 了烟气的流通截面积，降低了流经收尘极的烟气流速，遏制了振打时容易产生的二次扬尘。并 且极板格栅中飘落的粉尘绝对不可能逆向返回到进来的通道中，由于本发明中的百叶板采用W 型迷宫结构，粉尘由气流带入后受趋进速度及迷宫结构，所以不可能逆向返回到进来的通道中。 即使粉尘要飘入出去的通道中，也会被两侧奇数通道中的电晕电场继续遏制，无法飘出电场。 因此，本发明提供的电除尘器有效解决了二次扬尘这个普遍存在于普通电除尘器中的重大难 题。
(5)耐高温：普通电除尘器通道的垂直平面方向的框架，在高温下易变为柔性体，下垂 产生挠度，此时阴阳极会互相吸近，导致阴阳极间距变小，电场电压骤降，影响除尘效率。吸 附电除尘器中，每根吸附极线均处于悬挂状态，温度越高其越平直，运行时间越长越平整，极 间距始终不受影响，从而保证除尘器持久稳定运行。
(6)特效振打清灰：普通电除尘器阳极板采用整体平板结构，质量大，振打力衰减严重； 法向及切向刚度大，极板振幅小、振动频率低，振打效果不佳；大平面吸尘产生的粘附力大， 粉尘层不易破碎，不易清灰。多元微重力百叶折流复合电除尘器阳极板采用百叶折流状极板组 合而成，极板单体质量小，振打力传递性好；极板成片块状，振打时其振辐大、振频高；极板 的条块分割使得粉尘粘附力小、易破碎，清灰效果极佳。另外，气体流经极板时速度小于0.2m/s， 落灰效率高。
(7)运行维修费用低：多元微重力百叶折流复合电除尘器运行时省电节能效果非常显著， 并且无需使用滤袋等昂贵的周期性更换部件，使其运行维护费用较常规除尘设备大大降低，可 节省可观的检修开支。
(8)适合老电除尘增效改造：多元微重力百叶折流复合电除尘器不但可直接应用于新设 计的电除尘器选型中，而且也可极其方便地应用于老电除尘器的增效改造。改造时只需对阳极 系统作必要变动，其它包括壳体、振打、电源等在内的一切结构都可保持不变，并只要改动 1-2个电场就可使排放废气稳定达标。
(9)应用领域广：本发明提供的多元微重力百叶折流复合电除尘器突破了普通电除尘器 高比电阻粉尘难捕集、二次扬尘难克服的局限性，在电场同等空间内能布置大于常规电场两倍 的极板面积，除尘效率高，工况适应性强(耐高温高湿、高负压)，可广泛应用于电力、钢厂、 建材、冶金、造纸、化工、垃圾焚烧等行业的各类烟尘净化。
附图说明
图1是本发明提供的电除尘器流通示意图；
图2是本发明提供的电除尘器流通示意图局部放大图；
图3是本发明提供的电除尘器内部通道结构图；
图4是本发明提供的电除尘器中烟尘流通截面示意图；
图5是本发明提供的W型百叶折流积尘板实物照片；
图6是本发明提供的W型百叶折流积尘板结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的改进后的除尘器电场进口通道奇数部分为封闭状态，偶数通道 为开通状态，电场出气端则相反，气流进入通道后向两侧通透型极板流动，气流顺着粉尘迁移 方向扩散到微分凝聚电场，随后进入隔壁通道再流出电场末端。
常规电除尘器的烟气在电场中流动方向是与阳极板和阴极板平行前进的。若同极距400 mm，那么粉尘颗粒与阳极板之间的水平距离r＝200mm。
如图2所示，本发明提供的电除尘器中，带电粉尘向阳极移动的方向和气流方向保持一致， 故带电粉尘必须经过多元微重力折流凝聚极板，当本发明中设置的极板缝隙为30mm时，根 据吸附定律可知，吸附力和距离的平方成反比，两个点电荷之间的作用力跟它们的电量乘积成 正比，因此粉尘流经阳极板时最远距离只有15mm，这种迁移力的增量是惊人的。由于近20 倍扩散效应(速度从2m/s降至0.11m/s)，收尘区周围的气体几乎趋于静止，烟尘是层流状 态，此时10um以上的粉尘基本上会被捕捉到微分极板上或是自然沉降。
对于10um以下的的超细粉尘，超细颗粒及高比电阻粉尘可以形成空间叠加电场，即所谓 的反电晕。严重时高压电源只有电压无电流输出，收尘效率成倍下降。微分凝聚电场中，电晕 极的BS芒刺线与折流凝聚极板侧形成荷电区的针对性放电，放电强度大幅度提高。由于结构 上的改变，原先400mm的通道变成了荷电凝聚区，两边阳极板转化为气流扩散及粉尘捕捉区； 由于风力转化成了扩散力，导致荷电区风速比传统除尘器高了一倍，恰好适合超细粉尘荷电凝 聚，粉尘凝聚“变粗”后，捕捉就不是问题了。在捕捉区，近20倍扩散效应，风速从2m/s降至 0.11m/s。在高压电源作用下(电压由除尘器规格决定，不是定数，一般72KV-90KV)，粗 化后的粉尘附于极板上变得“酥脆”，便于于振打成块状脱落，减少扬尘。由于该区域风速极低 振打扬尘少，即使有少量粉尘飘起来也被反面电场压住并回到极板上，理论上二次扬尘微乎其 微。
如图3-4所示，例如在一段时间t内，以速度v1流入通道的烟尘总体积为V1，以速度v2 流出通道的烟尘总体积为V2，可知V1应该等于V2，所以V1＝v1t×S1＝v2t×S2＝V2，假设通道 的长、宽、高分别为4m、0.4m、10m，流入通道的初始速度为2m/s，可知流经积尘极的烟 尘流速v2＝v1S1/S2＝4×2/80＝0.1m/s)。
多元微重力百叶折流复合电除尘器原理：本发明提供的多元微重力百叶折流复合电除尘器 从静电学的基础理论应用上进行了突破，最大限度地增大吸附力F，并在有限的电场长度内大 幅度增加其收尘表面积和减低烟气通过电场的流速，以此有效捕集各类性质粉尘和彻底遏制二 次扬尘大幅提高电除尘器的除尘效率。
电除尘技术源自静电学基础理论吸附定律F1.2＝(k×q1q2)/r2。电除尘发明一百多年以来， 基本都以增大q1、q2荷电量来提高其除尘效率，而未能在减小两电荷之间距离r上有根本性 的突破。
吸附力(F1,2)的大小与二个点电荷(q1、q2)之间的距离r的平方成反比，与(q1、q2) 的乘积成正比。
本发明中使用“多元百叶折流阳极板”替代“传统板式阳极板”，多元百叶折流阳极板为通透 型，传统板式阳极板为屏蔽型。同等单位空间内布置，百叶折流阳极板布置面积比传统板式阳 极板面积多1/3。
电场中奇数通道进口端封闭，出口端开通；偶数通道进口端开通，出口端封闭；烟尘进入 电场后，顺着气体流向的改变垂直通过两侧通透型阳极板，迫使荷电尘粒无限趋近阳极板(r 趋于0)，使得吸附力F趋向极大，最终有效捕集粉尘。
图5为本发明提供的W型百叶折流积尘板实物照片。
本发明提供的的多元微重力百叶折流复合电除尘器对提高细微粉尘的捕集和解决电除尘 器的二次扬尘非常有效；既能捕捉粉尘又可将超微细粉尘凝聚变“粗”。几乎彻底解决了电除尘 现实难题。
实施例1
本实施例提供一种多元微重力百叶折流复合电除尘器，包括方形壳体，壳体两端设有进气 口和出气口，壳体内设置有多行积尘极。该积尘极包括积尘框架和通透型积尘板，积尘板轴向 均布设置在积尘框架内，相邻二个积尘极之间、外侧积尘极与对应侧壳体内壁之间形成气流通 道，在位于奇数序列气流通道进气端和偶数序列气流通道出气端分别设置挡板，气流通道的宽 度为400mm，且在各气流通道内轴向均匀设置电晕极，电晕极由极柱和固设在极柱上的极针 构成，各电晕极通过阴极线连接，每根极针均处于悬挂状态。积尘极吊挂在箱体内壁，将其中 一挡板接通电源阳极，使全部积尘极接通电源阳极。
图6为本实施例中使用的W型百叶折流积尘板结构图，图中可以看出，该积尘板为连续 W型结构，由多个叶片通过定位销连接固定组成，每个叶片均等间距设置，叶片倾斜角度为 100°，相邻两叶片间距为30mm，叶片宽度为50mm，叶片长度为480mm。
由于传统电除尘器的阳极板叶片多为C型或S型结构，其集尘效果远低于本发明提供的 积尘板。
本发明通过上述结构和设计，使得积尘板为通透型结构，通过对叶片的倾斜角度和相邻叶 片的间距设计，使烟气形成折流，巧妙地大幅增加了烟气的流通截面积15-20倍，有效降低了 流经收尘极的烟气流速(只有0～0.2m/s)，使荷电后的烟尘粒子与极板平面获得最近接触， 吸附力提高百倍以上，遏制了振打时容易产生的二次扬尘。并且极板格栅中飘落的粉尘绝对不 可能逆向返回到进来的通道中，因百叶板采用W型迷宫结构，粉尘由气流带入后受趋进速度 及迷宫结构，所以不可能逆向返回到进来的通道中。即使粉尘要飘入出去的通道中，也会被两 侧奇数通道中的电晕电场继续遏制，无法飘出电场。因此，多元微重力百叶折流复合电除尘器 有效解决了二次扬尘这个普遍存在于普通电除尘器中的重大难题。
本实施例为最优实施例。
实施例2
本实施例提供一种多元微重力百叶折流复合电除尘器，电除尘器结构和实施例1相同，区 别仅在于，本实施例中气流通道的宽度为380mm，叶片倾斜角度为95°，相邻两叶片间距为 25mm，叶片宽度为45mm，叶片长度为430mm。
本实施例提供的电除尘器能有效降低二次扬尘，起到更好的除尘效果。
实施例3
本实施例提供一种多元微重力百叶折流复合电除尘器，电除尘器结构和实施例1相同，区 别仅在于，本实施例中气流通道的宽度为420mm，叶片倾斜角度为105°，相邻两叶片间距 为35mm，叶片宽度为55mm，叶片长度为530mm。
本实施例提供的电除尘器同样能降低二次扬尘，起到更好的除尘效果。
上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不 是用以限制本发明的保护范围，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离 本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多元微重力百叶折流复合电除尘器，包括方形壳体，壳体两端设有进气口和出气口，其特征在于：壳体内设置有多行积尘极，所述积尘极包括积尘框架和通透型积尘板，所述积尘板轴向均布设置在积尘框架内，相邻二个积尘极之间、外侧积尘极与对应侧壳体内壁之间形成气流通道，在位于奇数序列气流通道进气端和偶数序列气流通道出气端分别设置挡板，且在各气流通道内轴向均匀设置电晕极，所述电晕极由极柱和固设在极柱上的极针构成；
所述积尘板为连续W型结构，由多个叶片通过定位销连接固定组成，所述叶片均等间距设置；
所述叶片倾斜角度为95°-105°，相邻两叶片间距为25-35mm，叶片宽度为45-55mm，叶片长度为430-530mm。
2.如权利要求1所述的多元微重力百叶折流复合电除尘器，其特征在于：所述积尘极吊挂在箱体内壁，将其中一挡板接通电源阳极，使全部积尘极接通电源阳极。
3.如权利要求1所述的多元微重力百叶折流复合电除尘器，其特征在于：各电晕极通过阴极线连接。
4.如权利要求1所述的多元微重力百叶折流复合电除尘器，其特征在于：每根极针均处于悬挂状态。
5.如权利要求1所述的多元微重力百叶折流复合电除尘器，其特征在于：所述气流通道的宽度为380-420mm。
6.如权利要求1所述的多元微重力百叶折流复合电除尘器，其特征在于：所述叶片材料为金属。
7.如权利要求1所述的多元微重力百叶折流复合电除尘器，其特征在于：所述电除尘器工作电压为72KV-90KV。
8.如权利要求1所述的多元微重力百叶折流复合电除尘器，其特征在于：所述叶片倾斜角度为100°，相邻两叶片间距为30mm，叶片宽度为50mm，叶片长度为480mm。
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