專利名稱：微粒聚合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
微粒聚合裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微粒聚合裝置，屬于大氣污染治理中的煙氣除塵領(lǐng)域，可 應(yīng)用于煙氣除塵裝置新建設(shè)備或老設(shè)備的提效改造上。它安裝于電除塵器或布 袋除塵器等污染控制設(shè)備的進(jìn)氣煙道上，可將微細(xì)粉塵聚合成大的顆粒，提高 其后的除塵器捕集效率。技術(shù)背景
工業(yè)生產(chǎn)排放的煙氣中常含有大量的可吸入顆粒物(空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑
小于10Mm的細(xì)微顆粒，稱PMIO)?？晌腩w粒物(PM10)在環(huán)境空氣中可停留 幾天甚至數(shù)周之久，不僅是造成空氣污染、降低大氣能見度的主要因素，而且 是危害人類健康的殺手?？晌腩w粒物被人體吸入后，會累積在呼吸系統(tǒng)中， 引發(fā)多種疾病。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)PM10與冠心病、心肌梗死、高血壓和中 風(fēng)(卒中)的發(fā)生及死亡的增加密切相關(guān)。越細(xì)小的顆粒物進(jìn)入呼吸道的部位 越深，對人體的危害越大。粒徑小于2Mm的顆粒物甚至可以直達(dá)肺部，進(jìn)入肺 泡，直接參與血液循環(huán)，損傷肺部組織，引起一系列病變。
無論是在發(fā)達(dá)國家還是在發(fā)展中國家，都不同程度地存在著人體暴露于可 吸入顆粒物的健康風(fēng)險(xiǎn)。2005年《世界衛(wèi)生組織空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》第一次為PM確 定了指導(dǎo)值，規(guī)定PM10年均值為20Pg/m3， PM2.5年均值為10Pg/m3。全世界的 環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)都在日益重視控制可吸入顆粒物的排放。
目前在除塵領(lǐng)域較為常用的靜電除塵器對粒徑大于10Pm的顆粒的捕集效果 較好，效率通常可達(dá)99. 9%，而對PMIO，特別是粒徑為0. 5Mni 2JLim的細(xì)微顆粒 捕集效果卻很差， 一般低于90%,最壞時(shí)甚至低于50%，如要提高效率則需增加電場數(shù)量或降低風(fēng)速；布袋除塵器處理可吸入顆粒時(shí)也需降低過濾速度，這些 均導(dǎo)致既增加成本又增加占地面積，對布袋除塵器而言，還會增大氣體阻力， 增加能源消耗。
為解決以上問題，多家公司和研究機(jī)構(gòu)提出了在除塵器前使細(xì)微顆粒聚合 的預(yù)處理方法。這種方法不同于上世紀(jì)70 80年代的預(yù)荷電技術(shù)。聚合是氣體 中的懸浮顆粒在相互接觸過程中發(fā)生聚結(jié)的現(xiàn)象。但是，目前的微粒聚合裝置 中都是采用相等直徑的擾流柱，擾流效果差，粒子凝并效果較差。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種擾流效 果更好的微粒聚合裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型專利提出了一種微粒聚合裝置，包括殼體、 供電電源、雙極放電區(qū)、流動(dòng)聚合區(qū)，所述雙極放電區(qū)內(nèi)設(shè)置有若干低壓板， 兩相鄰低壓板之間設(shè)置正放電極構(gòu)成正放電通道或者設(shè)置負(fù)放電極構(gòu)成負(fù)放電 通道，所述正放電通道與負(fù)放電通道間隔布置，所述流動(dòng)聚合區(qū)內(nèi)設(shè)有擾流柱， 所述擾流柱沿高度方向具有不同直徑。
作為優(yōu)選，所述擾流柱整體呈柱狀結(jié)構(gòu)，在柱狀結(jié)構(gòu)上間隔分布有若干凸 出部形成高度方向的不同直徑。
作為優(yōu)選，所述殼體上開有高壓線進(jìn)口，所述供電電源的輸出線通過高壓 線進(jìn)口連接到正放電極和負(fù)放電極。
作為優(yōu)選，所述每個(gè)正放電通道和負(fù)放電通道上均設(shè)有一組懸吊絕緣子。
作為優(yōu)選，所有正放電極之間采用一道或多道連桿連接，所有負(fù)放電極之 間也采用一道或多道連桿連接，連桿采用絕緣支撐固定在殼體上。
本實(shí)用新型專利的有益效果本實(shí)用新型采用沿高度方向具有不同直徑的 擾流柱，產(chǎn)生卡爾曼渦街與湍流引起的三維擾流效應(yīng)，提高了擾流效果，從而提高了粒子的凝并效果，大大降低了后續(xù)電除塵器的細(xì)微粉塵排放量。

圖1是本實(shí)用新型微粒聚合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型微粒聚合裝置的橫向剖視圖； 圖3為本實(shí)用新型微粒聚合裝置的縱向剖視圖； 圖4是本實(shí)用新型微粒聚合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本實(shí)用新型中非均勻布置的放電極的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本實(shí)用新型中擾流柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參閱圖1、 2、 3、 4、 5、 6,微粒聚合器，包括殼體1、供電電源、雙極放 電區(qū)2、流動(dòng)聚合區(qū)3，所述雙極放電區(qū)2內(nèi)設(shè)置有若干低壓板8，兩相鄰低壓 板8之間設(shè)置正放電極5構(gòu)成正放電通道Ll或者設(shè)置負(fù)放電極6構(gòu)成負(fù)放電通 道L2，所述正放電通道L1與負(fù)放電通道L2間隔布置，所述正放電通道L1的寬 度略大于負(fù)放電通道L2的寬度；所述流動(dòng)聚合區(qū)3內(nèi)設(shè)有擾流柱12，所述擾流 柱12采用導(dǎo)線11與正放電極5或負(fù)放電極6連接；與正放電極5連接的擾流 柱12為正擾流柱，與負(fù)放電極6連接的擾流柱12為負(fù)擾流柱，所述正擾流柱 與負(fù)擾流柱前后交錯(cuò)分布；所述正放電極5和負(fù)放電極6為非均勻布置；擾流 柱12沿高度方向具有不同直徑。所述正放電極5和負(fù)放電極6的非均勻布置為 多根大曲率半徑電暈線13之間間隔配置一根較大直徑圓管14作輔助電極。所 述大曲率半徑電暈線采用圓形線、針刺線、角鋼芒刺線、管狀芒刺線、鋸齒線 中的任意一種。所述殼體1上開有高壓線進(jìn)口 4，所述供電電源的輸出線通過高 壓線進(jìn)口 4連接到正放電極5和負(fù)放電極6。所述每個(gè)正放電通道Ll和負(fù)放電 通道L2上均設(shè)有一組懸吊絕緣子7。所有正放電極5之間采用一道或多道連桿 9連接，所有負(fù)放電極6之間也采用一道或多道連桿9連接，連桿9采用絕緣支撐10固定在殼體1上。殼體l為頂部或側(cè)面可拆卸的結(jié)構(gòu)，利于內(nèi)件更換。雙 極放電區(qū)2內(nèi)設(shè)正負(fù)相間的平行通道，氣流中的塵粒通過正負(fù)通道時(shí)分別獲得 正、負(fù)電荷。
正放電通道L1的寬度略大于負(fù)放電通道L2的寬度。正、負(fù)電暈電極的擊 穿電壓不同，負(fù)電暈電極的擊穿電壓比正電暈電極的要高，將正放電通道加寬， 可以獲取較高的平均電場強(qiáng)度。因此采用寬度略大于負(fù)放電通道L2的正放電通 道L1。
本發(fā)明的粒子同時(shí)依靠兩種機(jī)制使粉塵聚合， 一種是庫倫力作用下的靜電 聚合，另一種是粘滯力和慣性力作用下的介質(zhì)流動(dòng)聚合。由于靜電力隨距離的 加大而迅速減小，因此要使小顆粒盡可能地接近帶相反極性的大顆粒。將擾流 柱通電以使大、小顆粒在靜電斥力的作用下最大程度地靠近、聚合，且在到達(dá) 除塵器前不易脫離。在流動(dòng)聚合區(qū)3內(nèi)，在靜電異極吸引、同極斥力、紊動(dòng)渦 旋和湍流的四重作用下，正極性通道荷正電的小顆粒與從相鄰負(fù)極性通道流出 的荷負(fù)電的大顆粒聚合，負(fù)極性通道荷負(fù)電的小顆粒與從相鄰正極性通道流出 的荷正電的大顆粒聚合。集異距雙極靜電聚合和介質(zhì)流動(dòng)聚合為一體的聚合設(shè) 備使細(xì)微粉塵與較大粉塵結(jié)合增粗，從而提高后續(xù)除塵器的效率。較之利用單 一機(jī)制的聚合裝置本發(fā)明前進(jìn)了 一大步。
正擾流柱與負(fù)擾流柱前后交錯(cuò)分布能夠保證相互之間的絕緣距離，并且更 加有利于粉塵的混合凝聚。
同極性粉塵原則上講由于粒子間存有斥力而不利于粒子的聚合。而實(shí)際上 煙氣中的細(xì)微粉塵顆粒都屬于高分散系，且形狀不一，在相同的荷電條件下， 粒子的荷電量不一樣。即使粒子的荷電量一樣，電荷在粒子表面的分布也不一 定一樣。因此，當(dāng)同極性粉塵粒子密切接近時(shí)，就會感應(yīng)出符號相反的電荷， 使引力大于斥力而聚合。因此，采用非均勻布置的放電電極加大了同極性粉塵接觸的幾率，增強(qiáng)了同性粉塵的聚合。非均勻布置的放電電極的其中部分為大 曲率半徑電暈線，可為圓形線、針刺線、角鋼芒刺線、管狀芒刺線、鋸齒線中 的任意一種。采用較大曲率半徑的電暈線，在保證起始電暈電壓不過高的前提 下可獲得較高電壓，并可彌補(bǔ)小曲率半徑電暈線易于磨損的缺陷。
優(yōu)選采用高頻脈沖電源，以提高電暈放電沿整個(gè)聚合器斷面的均勻度和粒 子荷電量，改善聚合效果。高頻脈沖電源的優(yōu)點(diǎn)如下(1)體積小，重量輕。(2) 釆用脈沖供電，粉塵在供電脈沖時(shí)充上較多的電荷，脈沖消失期間所獲得的電 荷有所釋放，因此粉塵層不會因積累電荷形成高場強(qiáng)而造成有害的反電暈；(3) 脈沖電源中限流電阻小，因此更加節(jié)能；(4)脈沖電源的輸出特性，自身就有 抑制電弧迅速發(fā)展的特點(diǎn)。由于IGBT開關(guān)響應(yīng)速度極快， 一旦發(fā)現(xiàn)火花放電就 立即關(guān)斷電源，然后重新恢復(fù)供電，這些步驟在幾十微妙內(nèi)就能完成。因此可 以加強(qiáng)對火花放電的控制。
流動(dòng)聚合區(qū)3內(nèi)的特種擾流柱12沿高度方向具有不同直徑，含塵氣流遇到 擾流柱12能夠產(chǎn)生卡爾曼渦街與湍流引起的三維擾流效應(yīng)，增加大小顆粒的碰 撞聚合。
在具體實(shí)施中，優(yōu)選采用2臺供電電源， 一臺為正極性， 一臺為負(fù)極性， 電壓等級根據(jù)不同極距可選用60kV-80kV，通常的電壓等級為72kV，通常的正 負(fù)極距平均值為250mm，電流等級為5mA-10mA。電源采用高頻脈沖電源。正放 電通道Ll比負(fù)放電通道L2寬約10%。通道內(nèi)為非均勻放置的正放電極5和負(fù)放 電極6，即幾根針刺線13后布置一根較大直徑的圓管14作為輔助電極。裝置的 接地電阻小于0.5歐姆。
煙氣通過聚合裝置空間的氣速一般為10m/s左右，不宜過低，否則容易造 成底部積灰，可在殼體1內(nèi)壁涂絕緣涂料作為避免積灰的輔助措施。煙氣通過 電場的理論氣速與前后煙道基本相同， 一般為12m/s-15m/s左右。整個(gè)聚合器的長度一般不超過5m。
流動(dòng)聚合區(qū)3內(nèi)，正負(fù)極性的擾流柱12交錯(cuò)排列， 一組放電通道對應(yīng)一個(gè) 三維擾流柱。產(chǎn)生的紊動(dòng)渦旋應(yīng)滿足這樣的條件能最大程度地增加大小顆粒 間的碰撞和相互作用，同時(shí)不抵消靜電引力和斥力對聚合的作用，據(jù)此確定紊 動(dòng)渦旋的最佳尺寸。
上述實(shí)施例是對本實(shí)用新型的說明，不是對本實(shí)用新型的限定，任何對本 實(shí)用新型簡單變換后的方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.微粒聚合裝置，其特征在于包括殼體、供電電源、雙極放電區(qū)、流動(dòng)聚合區(qū)，所述雙極放電區(qū)內(nèi)設(shè)置有若干低壓板，兩相鄰低壓板之間設(shè)置正放電極構(gòu)成正放電通道或者設(shè)置負(fù)放電極構(gòu)成負(fù)放電通道，所述正放電通道與負(fù)放電通道間隔布置，所述流動(dòng)聚合區(qū)內(nèi)設(shè)有擾流柱，所述擾流柱沿高度方向具有不同直徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的微粒聚合裝置，其特征在于所述擾流柱整體呈柱狀結(jié) 構(gòu)，在柱狀結(jié)構(gòu)上間隔分布有若干凸出部形成高度方向的不同直徑。
3. 如權(quán)利要求1所述的微粒聚合裝置，其特征在于所述殼體上開有高壓線進(jìn) 口 ，所述供電電源的輸出線通過高壓線進(jìn)口連接到正放電極和負(fù)放電極。
4. 如權(quán)利要求1所述的微粒聚合裝置，其特征在于所述每個(gè)正放電通道和負(fù) 放電通道上均設(shè)有一組懸吊絕緣子。
5. 如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的微粒聚合裝置，其特征在于所有正放 電極之間采用一道或多道連桿連接，所有負(fù)放電極之間也采用一道或多道連 桿連接，連桿采用絕緣支撐固定在殼體上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微粒聚合裝置，安裝于污染控制設(shè)備前端，包括殼體、供電電源、雙極放電區(qū)、流動(dòng)聚合區(qū)，所述雙極放電區(qū)內(nèi)設(shè)置有若干低壓板，兩相鄰低壓板之間設(shè)置正放電極構(gòu)成正放電通道或者設(shè)置負(fù)放電極構(gòu)成負(fù)放電通道，所述正放電通道與負(fù)放電通道間隔布置，所述流動(dòng)聚合區(qū)內(nèi)設(shè)有擾流柱，所述擾流柱沿高度方向具有不同直徑。本實(shí)用新型采用沿高度方向具有不同直徑的擾流柱，產(chǎn)生卡爾曼渦街與湍流引起的三維擾流效應(yīng)，提高了擾流效果，從而提高了粒子的凝并效果，大大降低了后續(xù)電除塵器的細(xì)微粉塵排放量。
文檔編號B01D51/02GK201384986SQ20092011493
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者徐小峰, 潘民興, 王賢明, 酈建國, 峰 郭, 陳招妹 申請人:浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>