CN104492604B - 一种湿式水膜电极电凝并器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种湿式水膜电极电凝并器，包括壳体、接地电极、高压极板与高压芒刺构成的高压电极以及高压交流电源，其特征在于所述接地电极包括接地极板和接地极板布水器，所述接地极板布水器包括给水管、倾斜式液体导流板、无缝钢管、接地极板固定槽、支撑板和底部支撑座；所述给水管分为两段，两段给水管一端通过无缝钢管连接成为一个整体，其中一段给水管的一端与水泵相连，给水管位于倾斜式液体导流板的上方且固定连接，紧挨倾斜式液体导流板的给水管段上设有圆孔；所述倾斜式液体导流板内侧与支撑板顶端固定连接，倾斜式液体导流板的倾斜角度为8-15°，且其上表面平铺一层吸水材料。
Description
技术领域
本发明主要涉及环保领域大气污染烟气除尘技术，具体涉及一种湿式水膜电极电凝并器。
背景技术
污染问题一直是人类面临的一个亟待解决的问题，近几年来，大气污染得到了人们的密切关注。随着污染问题越来越严重，人们己经开始关注可吸入颗粒物浓度PM10和超细颗粒物PM2.5对环境和人体健康的危害和影响。而这些微细粉尘，一大部分都来源于燃煤电厂煤粉炉废气的排放。如何能够有效的处理废气中的微细颗粒物，成为了环境工作者的一大任务。
凝并技术如今是国内外气溶胶界的一个研究热点。它是指微细粉尘通过物理或化学的途径互相接触而结合成较大颗粒的过程。微细粉尘凝并成较大颗粒后，更容易被除尘器捕集。而电凝并则通过增加微细粉尘的荷电能力，促进其以电泳方式到达飞灰颗粒表面的数量，从而增加粉尘间的凝并效应。目前对电凝并应用研究主要分为3个方面：异极性荷电粉尘的库伦凝并；同极性荷电粉尘在交变电场中的凝并；异极性荷电粉尘在交变电场中的凝并。其中，异极性荷电粉尘在交变电场中的凝并以其针对性强、性能优越、易于实施等诸多优点成为电凝并除尘技术的主要发展方向之一。
中国专利(公告号为CN203663651U、CN202590955U、CN203342941U和CN202942963U)公开了几种电凝并设备，其中公告号为CN203663651U和CN202590955U的专利主要对干式电凝并器进行设计，干式凝并在凝并过程中易产生反电晕和二次扬尘；而公告号为CN203342941U和CN202942963U的专利中则采用喷淋方式进行湿式电凝并器的设计，湿式喷淋电凝并器因有喷嘴存在，设计往往较为复杂，没有考虑到在接地极板上均匀布水，价格昂贵，实际应用可能性小。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种湿式水膜电极电凝并器。该电凝并器通过所设计布水器在接地极板之上布水，形成湿式水膜电极，可以有效的使通过凝并器烟气中的微细粉尘凝并，形成粒径较大的粉尘颗粒，便于现有后续电除尘器有效除尘，其结构简单，体积小，价格低廉，适于工业化推广应用等特点。该电凝并器可使粉尘凝并，再经后续静电除尘器净化除尘。
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是，设计一种湿式水膜电极电凝并器，包括壳体、接地电极、高压极板与高压芒刺构成的高压电极以及高压交流电源，其特征在于所述接地电极包括接地极板和接地极板布水器，所述接地极板布水器包括给水管、倾斜式液体导流板、无缝钢管、接地极板固定槽、支撑板和底部支撑座；所述给水管分为两段，两段给水管一端通过无缝钢管连接成为一个整体，其中一个给水管的一端与水泵相连，给水管位于倾斜式液体导流板的上方且固定连接，紧挨倾斜式液体导流板的给水管段上设有圆孔；所述倾斜式液体导流板内侧与支撑板顶端固定连接，倾斜式液体导流板的倾斜角度为8-15°，且其上表面平铺一层吸水材料；所述支撑板为矩形板，其数量为2个，支撑板侧面开有设计数量的紧定螺栓孔，所述接地极板为形状结构一致的两个矩形板，接地极板插入接地极板固定槽中，接地极板固定槽的尺寸与接地极板的尺寸相匹配，接地极板与支撑板侧面通过螺钉连接；所述高压极板位于两接地极板的中间位置，高压极板的形状尺寸与接地极板相同，且高压极板和两个接地极板相互平行，所述高压极板与高压交流电源连接，两个接地极板均与地连接，所述高压芒刺均匀分布在高压极板上。
与现有技术相比，本发明电凝并器采用芒刺板—湿式水膜芒刺板的极配形式，具有较高的电场强度和均匀性；接地极板可采用普通金属极板、碳纤维膜板、玻璃纤维膜板、树脂板、玻璃钢板或采用PVC、PE、PP等高分子化合物板或在其上进行平行刻槽后的高分子化合物板，使其壁面水流量更均匀，布水性能更好，能提高凝并效率，且价格低廉，结实耐用，化学稳定性好；采用接地布水器使接地极板上产生水膜，高压环境下有水汽粒子从水膜中逸出，与粉尘颗粒相互作用，大大加大了粉尘的碰撞效率，同时减轻了后续除尘器的负荷，凝并效果更好；同时，本发明电凝并器充分考虑到水膜电极在电凝并技术中的应用，还具有结构简单，体积小，材料易得，成本低的优点，更适于工业除尘应用。
附图说明
图1是本发明湿式水膜电极凝并器一种实施例的湿式水膜电极凝并器凝并区的结构示意图；
图2是本发明湿式水膜电极凝并器一种实施例的接地极板布水器42的结构示意图；
其中，1-进气口，2-出气口，3-壳体，4-接地电极，41-接地极板，42-接地极板布水器(布水器)，5-高压电极，51-高压极板，52-高压芒刺，6-高压交流电源，421-给水管，422-倾斜式液体导流板，423-无缝钢管，424-收尘极板固定槽，425-支撑板，426-底部支撑座，427-紧定螺栓孔。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步描述本发明。
本发明湿式水膜电极电凝并器(简称电凝并器，参见图1-2)包括壳体3、接地电极4、高压极板51与高压芒刺52构成的高压电极5以及高压交流电源6，所述接地电极4包括接地极板41和接地极板布水器42，所述接地极板布水器42(简称布水器，参见图2)包括给水管421、倾斜式液体导流板422、无缝钢管423、接地极板固定槽424、支撑板425和底部支撑座426；所述给水管421分为两段，两段给水管421的一端通过无缝钢管423连接成为一个整体，其中一段给水管421的一端与水泵相连，给水管421位于倾斜式液体导流板422的上方且固定连接，紧挨倾斜式液体导流板422的给水管段上设有圆孔；所述倾斜式液体导流板422内侧与支撑板425顶端固定连接，倾斜式液体导流板422的倾斜角度为8-15°，且其上表面平铺一层吸水材料；所述支撑板425为矩形板，其数量为2个，支撑板425侧面开有设计数量的紧定螺栓孔427，所述接地极板41为形状结构一致的两个矩形板，接地极板41插入接地极板固定槽424中，接地极板固定槽424的尺寸与接地极板41的尺寸相匹配，接地极板41与支撑板425侧面通过螺钉连接；所述高压极板51位于两接地极板41的中间位置，高压极板51的形状尺寸与接地极板41相同，且高压极板51和两个接地极板41相互平行，所述高压极板51与高压交流电源6连接，两个接地极板41均与地连接，所述高压芒刺52均匀分布在高压极板51上。
本发明的进一步特征在于所述给水管421的水流量为150-350L/h。
本发明的进一步特征在于所述高压芒刺52在高压极板51上的排列布置纵间距和横间距均相等，间距为20-120mm，所述高压芒刺52的长度为8-20mm，直径为1.5-4mm。
本发明的进一步特征在于所述高压交流电源6的输出电压为20-140kV，频率为5-120Hz。
本发明的进一步特征在于所述接地极板41采用金属极板、碳纤维膜板、玻璃纤维膜板、树脂板、玻璃钢板或高分子化合物板或采用平行刻槽后的高分子化合物板制成。
本发明的进一步特征在于所述接地极板41的外表面设有接地芒刺。
本发明的进一步特征在于接地芒刺与高压芒刺52交错排列布置；接地芒刺的长度为8-35mm，直径为2-5mm。
本发明湿式水膜电极电凝并器工作原理和过程是：含有微细粉尘的烟气经进气口1进入电凝并器，电凝并器的高压电场由高压交流电源6供给，在高压芒刺52的尖端附近形成电晕，进行电晕放电，同时连接水泵的布水器42对两侧的接地极板41进行布水，使接地极板41表面形成均匀水膜，接地极板41上的水膜在高压电场的作用下水的蒸发速度大大增加，水汽粒子逸出，与通道内的粉尘相互碰撞并粘附，粉尘在交变电场中被荷以异极性电荷，在交变电场力作用下进行往复运动，逐步凝并成粒径较大的粉尘，凝并后的粗颗粒粉尘随烟气经出气口2排出，进入到后续的静电除尘器中；由于凝并后的粗颗粒粉尘体积大，易于被后续的静电除尘器所捕集并去除，另一方面，水膜接地极板41可吸收部分粉尘，在一定程度上减小了后续静电除尘器的负荷。
本发明布水器42的工作原理为：水源通过给水泵进入给水管421，给水管421沿倾斜式液体导流板422段下方钻有细小圆孔，圆孔尺寸经实验优化以保证适当的供水量，水源经圆孔流出至倾斜式液体导流板422上，倾斜式液体导流板422为有一定倾斜角度的平板，平板上铺有吸水材料，当水源流至倾斜式液体导流板422时会被海绵吸收至海绵饱和后缓慢留下，在接地极板41上形成水膜。
本发明电凝并器可以是独立的产品，也可以作为一个部件配装于静电除尘器中。因此本发明电凝并器特别有利于传统静电除尘设备的升级改造。换言之，本发明也涉及一种静电除尘器，其特征在于该除尘器配装有本发明所述的湿式水膜电极电凝并器。
本发明为保证不同厚度的接地极板41能够牢固的固定在接地极板固定槽424内，在每侧支撑板425上开有5-11个紧定螺栓孔427，通过松紧螺钉使接地极板41在接地极板固定槽424内稳固不动，其中紧定螺栓孔427的数量与接地极板41的尺寸及种类有关，一般优选紧定螺栓孔427的数量为7个。布水器42主体除无缝钢管423外全部采用PVC材料制作，绝缘性能好，且各个尖端做打磨处理防止尖端放电。
本发明电凝并器采用芒刺板—湿式水膜芒刺板的极配形式，具有较高的电场强度和均匀性；接地极板可采用普通金属极板，制作简单，材料广泛，亦可采用碳纤维膜或玻璃纤维膜或玻璃钢，壁面水流量更均匀，布水性能好，能提高凝并效率，亦可采用PVC、PE、PP等高分子化合物板并在其上进行平行刻槽，价格低廉，结实耐用，化学稳定性好；电凝并器运行过程中，高压芒刺产生电荷电晕，使粉尘荷电，在交变电场作用下，荷电粉尘做往复运动，粉尘之间通过碰撞产生凝并现象；高压环境可使水加快蒸发速度，通过布水器在接地极板上产生水膜，水汽粒子从水膜内逸出，使通道内有水汽粒子的存在，粉尘可与水汽粒子接触并相互粘附，大大加大了颗粒之间的碰撞机会，进一步增加了粉尘的碰撞效率；此外水膜电极还可使部分大颗粒粉尘溶于水后被去除，减轻了后续除尘器的负荷；荷电粉尘凝并后，体积和表面积增大，还可进行再次荷电，电量增加，因此凝并效果良好；同时，本发明电凝并器充分考虑到水膜电极在电凝并技术中的应用，还具有结构简单，体积小，材料易得，成本低的优点，比较适合投入工业除尘应用。
本发明未述及之处适用于现有技术。
以下是本发明的具体实施例。所述实施例仅用于具体描述本发明，并不限制本申请权利要求的保护范围。
实施例1
设计一个电凝并器。电凝并器由壳体3，对称设置于壳体3内的两个接地极板41，与接地极板41相互固定的布水器42，一个高压电极5组成，高压电极5设置在对称的上下两个接地电极41之间，且高压极板51与接地极板41之间的异极距相等；高压极板51与高压交流电源6的高压极相连接，2个接地极板41均接地；电场由高压交流电源6供给；接地极板上的布水器42与水泵相连，布水器42上的支撑板425侧面设有7个紧定螺栓孔427。
该电凝并器的具体结构参数设计为：壳体3为长方体，轴向开进气口1和出气口2，高压极板51和接地极板41的尺寸均为960×1025mm，接地极板材料选择碳纤维膜板，高压极板51和接地极板41的间距为200mm，高压芒刺51的长度为12mm，高压芒刺52的直径为2mm，高压芒刺52的纵、横间距均为50mm，高压交流电源6的额定输出电压为35kV，频率为10Hz。
经实验，在烟气的进口风速为1.8m/s，给粉浓度为2.00g/m3，进水流量为250L/h的条件下，凝并前后烟气中粒径小于7.0μm的粉尘体积占有率变化为3.4；粒径小于2.5μm的粉尘体积占有率变化为2.3。
实施例2
该电凝并器的结构组成同实施例1。但在接地极板上设有接地芒刺，具体结构参数设计为：
壳体3为长方体，轴向开进气口1和出气口2，高压极板51和接地极板41的尺寸均为450×800mm，接地极板材料选择金属板，高压极板51和接地极板41的间距为200mm，高压芒刺51的长度均为20mm，接地极板41上设有接地芒刺，接地芒刺的长度为20mm，高压芒刺52和接地芒刺的直径均为3mm，高压芒刺52的纵、横间距均为30mm，接地芒刺的纵、横间距均为30mm，高压交流电源6的额定输出电压为35kV，频率为10Hz。
经实验，在烟气的进口风速为1.8m/s，给粉浓度为2.00g/m3，进水流量为250L/h的条件下，凝并前后烟气中粒径小于7.0μm的粉尘体积占有率变化为3.5；粒径小于2.5μm的粉尘体积占有率变化为2。
实施例3
该电凝并器的结构组成同实施例1。但具体结构参数设计为：
壳体3为长方体，轴向开进气口1和出气口2，高压极板51和接地极板41的尺寸均为600×960mm，接地极板材料选择PVC板并平行刻槽，刻槽尺寸为槽深6mm、槽宽3mm、槽间距2mm，高压极板51和接地极板41的间距为200mm，高压芒刺51的长度为20mm，高压芒刺52的直径为4mm，高压芒刺52的纵、横间距均为50mm，高压交流电源6的额定输出电压为35kV，频率为10Hz。
经实验，在烟气的进口风速为1.8m/s，给粉浓度为2.00g/m3，进水流量为250L/h的条件下，凝并前后烟气中粒径小于7.0μm的粉尘体积占有率变化为3.1；粒径小于2.5μm的粉尘体积占有率变化为2.2。
Claims (10)
1.一种湿式水膜电极电凝并器，包括壳体、接地电极、高压极板与高压芒刺构成的高压电极以及高压交流电源，其特征在于所述接地电极包括接地极板和接地极板布水器，所述接地极板布水器包括给水管、倾斜式液体导流板、无缝钢管、接地极板固定槽、支撑板和底部支撑座；所述给水管分为两段，两段给水管一端通过无缝钢管连接成为一个整体，其中一段给水管的一端与水泵相连，给水管位于倾斜式液体导流板的上方且固定连接，紧挨倾斜式液体导流板的给水管段上设有圆孔；所述倾斜式液体导流板内侧与支撑板顶端固定连接，倾斜式液体导流板的倾斜角度为8-15°，且其上表面平铺一层吸水材料；所述支撑板为矩形板，其数量为2个，支撑板侧面开有设计数量的紧定螺栓孔，所述接地极板为形状结构一致的两个矩形板，接地极板插入接地极板固定槽中，接地极板固定槽的尺寸与接地极板的尺寸相匹配，接地极板与支撑板侧面通过螺钉连接；所述高压极板位于两接地极板的中间位置，高压极板的形状尺寸与接地极板相同，且高压极板和两个接地极板相互平行，所述高压极板与高压交流电源连接，两个接地极板均与地连接，所述高压芒刺均匀分布在高压极板上。
2.根据权利要求1所述的湿式水膜电极电凝并器，其特征在于所述给水管的水流量为150-350L/h。
3.根据权利要求1所述的湿式水膜电极电凝并器，其特征在于所述高压芒刺在高压极板上的排列布置纵间距和横间距均相等，间距为20-120mm，所述高压芒刺的长度为8-20mm，直径为1.5-4mm。
4.根据权利要求1所述的湿式水膜电极电凝并器，其特征在于高压交流电源的输出电压为20-140kV，频率为5-120Hz。
5.根据权利要求1所述的湿式水膜电极电凝并器，其特征在于所述接地极板采用金属极板、碳纤维膜板、玻璃纤维膜板、树脂板或玻璃钢板制成。
6.根据权利要求1所述的湿式水膜电极电凝并器，其特征在于所述接地极板采用高分子化合物板制成。
7.根据权利要求1所述的湿式水膜电极电凝并器，其特征在于所述接地极板采用平行刻槽后的高分子化合物板制成。
8.根据权利要求1-7任一所述的湿式水膜电极电凝并器，其特征在于所述接地极板的外表面设有接地芒刺。
9.根据权利要求8所述的湿式水膜电极电凝并器，其特征在于接地芒刺与高压芒刺交错排列布置，接地芒刺的长度为8-35mm，直径为2-5mm。
10.一种静电除尘器，其特征在于该除尘器配装有权利要求9所述的湿式水膜电极电凝并器。
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