CN110721547A - 一种荷电喷雾装置及降尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种荷电喷雾装置及降尘系统，荷电喷雾装置包括圆柱形金属滤网结构、喷头、高压静电发生器和金属网电极板；圆柱形金属滤网结构的两端分别设有实心的圆形端面；金属网电极板安装在圆柱形金属滤网结构内的中心位置，金属网电极板与两端面平行，将圆柱形金属滤网结构分隔成对称的两部分；两端面上分别安装若干喷头，喷头与高压静电发生器连接，金属网电极板接地。本发明采用圆柱形金属滤网结构，实现对含尘气流的多次过滤，粉尘颗粒经圆柱形金属滤网结构的筒壁阻挡、过滤后，实现附壁收集，有效地减少了荷电液滴的夹带逃逸现象，荷电产生的均匀细水雾，可有效去除PM2.5等细颗粒物，以提高对于细颗粒物的去除效率。

Description

一种荷电喷雾装置及降尘系统

技术领域

本发明属于除尘领域，具体涉及一种荷电喷雾装置及降尘系统。

背景技术

我国是制造业大国，每年对于金属制品的需求量巨大，然而其制造过程不可避免地伴随着粉尘的产生。生产性粉尘不仅会造成环境污染、威胁作业人员健康，甚至还存在爆炸等安全隐患，其中空气动力学直径小于15μm的称为可吸入粉尘，可对人体造成严重危害，是诱导尘肺病的主要原因之一。目前，常见的工业除尘方式主要包括机械式、过滤式、湿式及静电式，其中以喷淋式为主的湿法除尘技术因能耗低、结构简单、适用范围广及可同时去除多种有害气体而广泛应用于煤矿开采、化工脱硫、金属抛光等现代工业生产中。然而传统湿法除尘设备仍然存在难以去除细颗粒物如PM_2.5、PM₁₀，且效率低等问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种荷电喷雾装置，采用圆柱形金属滤网结构，并使用金属网电极板将圆柱形金属滤网结构分隔成对称的两部分，圆柱形金属滤网结构两端面上分别安装若干喷头，粉尘颗粒经圆柱形金属滤网结构的筒壁阻挡、过滤后，实现附壁收集，有效地减少了荷电液滴的夹带逃逸现象，荷电产生的均匀细水雾，可有效去除PM_2.5等细颗粒物，以提高对于细颗粒物的去除效率。

本发明还提供一种具有所述荷电喷雾装置的降尘系统，可将荷电喷雾装置增设于现有除尘系统风道内，在装置内部营造荷电液滴弥散区域，对流经该区域的含尘气流作进一步净化，尤其是其中的细颗粒物，进一步保障作业人员健康及生产安全。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种荷电喷雾装置，荷电喷雾装置包括圆柱形金属滤网结构、喷头、高压静电发生器和金属网电极板；

所述圆柱形金属滤网结构的两端分别设有实心的圆形端面；所述金属网电极板安装在圆柱形金属滤网结构内的中心位置，金属网电极板与两端面平行，将圆柱形金属滤网结构分隔成对称的两部分；两端面上分别安装若干喷头，所述喷头与高压静电发生器连接，所述金属网电极板接地。

上述方案中，所述喷头的贯穿距离大于或等于喷头到金属网电极板间的距离。

上述方案中，所述喷头为气液双流体雾化喷头。

上述方案中，所述喷头的材质为金属。

上述方案中，所述圆柱形金属滤网结构的孔径为毫米级。

上述方案中，所述金属网电极板包括多层金属网，金属网电极板外形与圆柱形金属滤网结构的端面相同。

一种荷电喷雾降尘系统，包括所述的荷电喷雾装置。

上述方案中，还包括风道、风机和集水槽；

所述风道包括进口、竖直流道和出口；所述风机安装在竖直流道的一端，出口与竖直流道垂直布置，所述进口垂直位于竖直流道的另一端，且进口的孔径比竖直流道的小；所述荷电喷雾装置横向安装在竖直流道内，且荷电喷雾装置与竖直流道相垂直；所述集水槽位于竖直流道底部的下方，所述竖直流道的底部设有若干通孔。

进一步的，所述荷电喷雾装置可拆卸的安装在竖直流道内。

进一步的，所述荷电喷雾装置的喷头喷淋方向与含尘气流方向的角度为90°-120°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用圆柱形金属滤网结构，实现对含尘气流的多次过滤，并使用金属网电极板将圆柱形金属滤网结构分隔成对称的两部分，圆柱形金属滤网结构两端面上分别安装若干喷头，粉尘颗粒经圆柱形金属滤网结构的筒壁阻挡、过滤后，实现附壁收集，有效地减少了荷电液滴的夹带逃逸现象，荷电产生的均匀细水雾，可有效去除PM_2.5等细颗粒物，以提高对于细颗粒物的去除效率。本发明具有所述荷电喷雾装置的降尘系统，可将荷电喷雾装置增设于现有除尘系统风道内，在装置内部营造荷电液滴弥散区域，对流经该区域的含尘气流作进一步净化，尤其是其中的细颗粒物，进一步保障作业人员健康及生产安全。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施方式的除尘系统结构示意图；

图2是本发明一实施方式的喷头布置方案；

图3是本发明一实施方式的荷电喷雾装置；

图4是本发明一实施方式的荷电液滴对不同粒径粉尘吸附能力的对比图。

图中：1.风机；2.出口；3.荷电喷雾装置；4.进口；5.集水槽；6.外圈滤网；7.荷电喷雾区； 8.喷头；9.高压静电发生器；10.金属网电极板；11.荷电液滴；12.单核荷电液滴；13.粉尘颗粒； 14.多核荷电液滴；15.端面；16.竖直流道。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1所示为本发明所述荷电喷雾装置的一种实施方式，所述荷电喷雾装置3包括圆柱形金属滤网结构6、喷头8、高压静电发生器9和金属网电极板10。所述圆柱形金属滤网结构6 的两端分别设有实心绝缘材质的圆形端面15；所述金属网电极板10安装在圆柱形金属滤网结构6内的中心位置，金属网电极板10与两端面15平行，将圆柱形金属滤网结构6分隔成对称的两部分；两端面15上分别安装若干喷头8，喷淋方向相对，所述喷头8与高压静电发生器9连接，实现接触式荷电，所述金属网电极板10接地，优选的，所述高压静电发生器9 可产生0–20kV的负高压，与喷头8直接接触，通过液滴弥散区域与接地的金属网电极板10 形成回路，接触式荷电产生的均匀细水雾，可有效去除PM_2.5等细颗粒物。本发明中所述圆柱形金属滤网结构6的滤网筒壁有效地减少了荷电液滴的夹带逃逸现象。喷雾量及荷电量均设置为可调节，以满足不同工况粉尘粒径、粉尘量需求。

所述喷头8的材质为金属，以实现喷雾的接触式荷电。根据本实施例，优选的，所述喷头8的贯穿距离大于或等于喷头到金属网电极板10间的距离，所述喷头8的总喷幅范围较好地覆盖端面15的圆形截面；根据本实施例，优选的，所述喷头8为气液双流体雾化喷头，保证了喷雾荷电的稳定性，气液双流体雾化喷头配合接触式荷电方式可产生足够细小的喷雾，对于粉尘的捕集效率高，且气液双流体雾化喷头由于高速气流作用，可在高湿环境下保证水雾荷电效果。

如图2所示，若干所述喷头8在端面15上的布置方案可作均匀或阵列排布，以满足不同工况要求。所述喷头在两端面15的布置方案依据荷电喷雾装置3尺寸、喷雾贯穿距、喷幅范围等进行调整，均匀或阵列布置。所述高压静电发生器9的电压值根据喷雾量及喷头8布置方案进行调整。喷头8布置方案直接决定喷雾在荷电喷雾装置内的弥散情况。实际运行过程中，为适应不同工况，提高设备的实际应用范围，可调整喷头8布置方案，使得荷电液滴能够更均匀地充满荷电喷雾区域。其中图2a为三喷头布置方案，其喷幅范围约为圆柱截面的三分之一，对于喷幅更窄的喷头，则需要继续增加喷头数量如图2b，以保证喷雾能够很好地充满圆柱荷电喷雾腔内部。

根据本实施例，优选的，所述圆柱形金属滤网结构6的孔径为毫米级，既能保证一定的气通量，同时又能减少雾化液滴的夹带逃逸现象。

根据本实施例，优选的，所述金属网电极板10包括多层金属网，金属网电极板10外形与圆柱形金属滤网结构6的端面15相同。

图1所示的荷电液滴11带有一定量的负电荷，粒径分布较为均匀，且较好地弥散于圆柱腔体内部；所述粉尘颗粒13由于静电感应，带上了一定量的正电荷，更加倾向于与带异种电荷的喷雾液滴相互作用；所述单核荷电液滴12和多核荷电液滴14在荷电喷雾装置3内大量存在，一部分在重力作用下自然下降，另一部分随气流向上运动经上部圆柱形金属滤网结构 6阻挡、过滤后，实现附壁收集。

图3所示为本发明所述荷电喷雾降尘系统的一种实施方式，包括所述的荷电喷雾装置3。

根据本实施例，优选的，所述荷电喷雾降尘系统还包括风道、风机1和集水槽5；所述风道包括进口4、竖直流道16和出口2；在系统内形成可将含尘气流从进口4输运至出口2的风送流场。

所述风机1安装在竖直流道16的一端，出口2与竖直流道16垂直布置，所述进口4垂直位于竖直流道16的另一端，所述进口4可通过管道连接至粉尘源；所述荷电喷雾装置3横向安装在竖直流道16内，且荷电喷雾装置3与竖直流道16相垂直，其轴线与来流呈90°。所述荷电喷雾装置3位于竖直流道16内靠近出口2处，优选为竖直流道16高度的1/3处。所述荷电喷雾装置3的直径与竖直通道16的宽度相等，荷电喷雾装置3的长度与竖直通道16 的长度相等，使得气流进入竖直流道16后都能通过荷电喷雾装置3进行除尘。所述竖直流道 16只有一个进口4和出口2是开放的，其余都是封闭的，密封性良好，风送流场有助于实现对粉尘颗粒的高效输运，可大幅节约能耗。

所述竖直流道16的底部设有若干通孔，所述通孔为微孔；所述集水槽5位于竖直流道 16底部的下方，用于收集含尘废水。

所述进口4的孔径比竖直流道16的小，含尘气流在风机1作用下由下方进口4进入竖直流道16内部，由于进口4与竖直通道16垂直，且流经进口4后，通道截面逐渐扩大，来流速度产生了一定的衰减。所述荷电喷雾装置3的存在带来了一定的压力损失，且大量雾化液滴在系统内部壁面以及荷电喷雾装置3的圆柱形金属滤网结构6形成了液膜，对于惯性主导的大粒径颗粒具有较好的捕集作用。细颗粒物如PM_2.5则随着气流继续向上运动经过圆柱形金属滤网结构6下部初步过滤进入荷电喷雾装置3的腔体内，高压静电发生器9直接连接喷头8，金属网电极板10保持接地，通过荷电喷雾区7在二者间形成回路。通过接触式荷电方式，在圆柱腔体内制造了大量的荷电微小液滴，由于喷淋方向跟含尘气流方向成90-120°，使得荷电液滴与细颗粒物在该区域内得以充分混合，混合程度及相互作用时间直接影响颗粒物的去除效率，经过该区域的多重过滤后仅微量颗粒物继续向上流动从出口2逃逸。二者相互作用后所形成的含尘液滴质量不断增加，在重力作用下克服所受曳力，撞击到圆柱形金属滤网结构6下部的滤网，并最终从系统底部流出，落入集水槽5。

根据本实施例，优选的，所述荷电喷雾装置3可拆卸的安装在竖直流道16内。所述荷电喷雾装置3为独立单元，且与外界绝缘，保证了整个系统的安全性。

根据本实施例，优选的，所述荷电喷雾装置3的喷头8喷淋方向与含尘气流方向的角度为90°～120°。

所述荷电喷雾降尘系统，能高效去除PM_2.5，其工作过程包括以下步骤：

步骤1)、开启风机1，使得在相对封闭的系统内产生用于输送粉尘颗粒的风送流场；

步骤2)、打开喷头8和高压静电发生器9，根据工况确定喷头具体布置方案，确保荷电喷雾能在圆柱形金属滤网结构6的圆柱腔内较好地弥散。

步骤3)、含尘气流在风送流场作用下进入荷电喷雾装置3内，由于荷电喷雾液滴11的存在，装置内的流场受到干扰，纵向速度锐减，离散相运动变得复杂，静电力及惯性力作用下，含尘气流在此区域内与荷电喷雾充分相互作用，不断地凝聚成核，并在重力作用下落入系统底部，最终流经系统底部微孔从而被集水槽5收集。

步骤4)、流场作用下，少量颗粒物及液滴继续向上运动撞击到圆柱形金属滤网结构6上部滤网的内壁面，在圆柱形金属滤网结构6壁上形成液膜，实现对颗粒物的进一步捕集。

步骤5)、经过滤后的洁净气流从系统上方出口2排出。

本发明特别适用于可吸入性粉尘等细颗粒物的去除，通过接触式荷电方式，在气相流道内营造出一个荷电喷雾区域，电场力作用下，荷电液滴对细颗粒主动捕集，从而实现除尘。

图4所示，研究了所述荷电喷雾装置所产生的的荷电液滴对于不同粒径颗粒物的吸附能力。对比发现，该荷电液滴较传统非荷电液滴对于颗粒物的吸附面积比明显提升，且该趋势对于PM_2.5、PM₁₀等细颗粒物效果更加显著，最高可使吸附效率提升近7倍。在本系统内，结合风送流场作用，荷电液滴与含尘气流充分相互作用，从而保证了该荷电喷雾系统高效的除尘效率。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种荷电喷雾装置，其特征在于，荷电喷雾装置(3)包括圆柱形金属滤网结构(6)、喷头(8)、高压静电发生器(9)和金属网电极板(10)；

所述圆柱形金属滤网结构(6)的两端分别设有实心的圆形端面(15)；所述金属网电极板(10)安装在圆柱形金属滤网结构(6)内的中心位置，金属网电极板(10)与两端面(15)平行，将圆柱形金属滤网结构(6)分隔成对称的两部分；两端面(15)上分别安装若干喷头(8)，所述喷头(8)与高压静电发生器(9)连接，所述金属网电极板(10)接地。

2.根据权利要求1所述的荷电喷雾装置，其特征在于，所述喷头(8)的贯穿距离大于或等于喷头到金属网电极板(10)间的距离。

3.根据权利要求1所述的荷电喷雾装置，其特征在于，所述喷头(8)为气液双流体雾化喷头。

4.根据权利要求1所述的荷电喷雾装置，其特征在于，所述喷头(8)的材质为金属。

5.根据权利要求1所述的荷电喷雾装置，其特征在于，所述圆柱形金属滤网结构(6)的孔径为毫米级。

6.根据权利要求1所述的荷电喷雾装置，其特征在于，所述金属网电极板(10)包括多层金属网，金属网电极板(10)外形与圆柱形金属滤网结构(6)的端面(15)相同。

7.一种荷电喷雾降尘系统，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的荷电喷雾装置(3)。

8.根据权利要求7所述的荷电喷雾降尘系统，其特征在于，还包括风道、风机(1)和集水槽(5)；

所述风道包括进口(4)、竖直流道(16)和出口(2)；所述风机(1)安装在竖直流道(16)的一端，出口(2)与竖直流道(16)垂直布置，所述进口(4)垂直位于竖直流道(16)的另一端，且进口(4)的孔径比竖直流道(16)的小；所述荷电喷雾装置(3)横向安装在竖直流道(16)内，且荷电喷雾装置(3)与竖直流道(16)相垂直；所述集水槽(5)位于竖直流道(16)底部的下方，所述竖直流道(16)的底部设有若干通孔。

9.根据权利要求8所述的荷电喷雾降尘系统，其特征在于，所述荷电喷雾装置(3)可拆卸的安装在竖直流道(16)内。

10.根据权利要求8所述的荷电喷雾降尘系统，其特征在于，所述荷电喷雾装置(3)的喷头(8)喷淋方向与含尘气流方向的角度为90°-120°。

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