專利名稱：微細粒子除塵器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于大氣污染治理環(huán)保設(shè)備，具體涉及一種用于工業(yè)煙塵治理，能高
效過濾微細粒子的除塵器設(shè)備。
背景技術(shù)：
冶金廠、化工廠、水泥廠、垃圾焚燒、電解鋁廠排放的煙塵中含有大量的微細粒子， 微細粒子進入人體，會造成氣管炎、心血管疾病、肺氣腫、哮喘等疾病。據(jù)研究微細粒子濃 度每增加10iig/m 人類的死亡率上升15%，其中心臟病死亡率會提高8% -18%。發(fā)展煙 塵除塵技術(shù)是循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的方向，捕集的微細顆粒物可以作為化工建材生產(chǎn)的原料，減 少微細顆粒物排放，有利于保護環(huán)境，有利于節(jié)能減排，降低對人體的危害?，F(xiàn)有除塵技術(shù) 主要有靜電除塵和袋式除塵。 靜電除塵技術(shù)原理冶金廠、化工廠、水泥廠、垃圾焚燒、電解鋁廠排放的含微細 粒子的煙塵進入靜電除塵區(qū)，在約10kv電壓下在陰極附近氣體發(fā)生電離，產(chǎn)生大量的負電 子，并且分布在電暈極附近形成電暈區(qū)。這些電子在電場作用下會向陽極(收塵極)運動。 在運動中和顆粒物發(fā)生碰撞，附著在顆粒物上。顆粒物上附著的電子數(shù)量和顆粒物的大小 成正比關(guān)系，顆粒物越大，其上附著的電子數(shù)目越多，在電場作用下顆粒物會被吸附到收塵 極。微細粒子由于直徑很小，與電子碰撞的幾率較小，所帶電荷較小，運動速度較快，不易電 場被吸附。經(jīng)過靜電區(qū)的煙塵中占85%以上的微顆粒被吸附到收塵極上。當灰塵積累到一 定程度時，采用濕式、聲波、振打等清灰方式將收塵極上積累的灰塵落入灰斗中。 袋式除塵技術(shù)原理含細顆粒煙塵進入到袋式除塵區(qū)，濾袋對灰塵進行以下幾個 方面作用(l)篩濾作用。過濾器的濾料網(wǎng)眼一般為5-50ym，粉塵粒徑大于網(wǎng)眼直徑或粉 塵沉積在濾料間的塵粒間空隙時，粉塵即被阻留。對于新織物濾料，由于纖維間的空隙遠大 于粉塵粒徑，所以篩濾作用很小。但當濾料表面沉積大量粉塵形成粉塵層后，篩濾作用顯著 增強。(2)慣性碰撞作用。 一般粒徑較大的粉塵主要依靠慣性碰撞作用捕集。當含塵氣流 接近濾料的纖維時，氣流將繞過纖維，而較大的粒子(大于lym)在慣性作用下偏離氣流流 線，繼續(xù)沿著原來的運動方向前進，撞擊到纖維上而被捕集，所有處于粉塵軌跡臨界線內(nèi)的 大塵粒均可到達纖維表面而被捕集。這種慣性碰撞作用，隨著粉塵粒徑及氣流流速的增大 而增強。因此，提高通過濾料的氣流流速，可提高慣性碰撞作用。(3)攔截作用。當含塵氣 流接近濾料纖維時，較細塵粒隨氣流一起繞流，若塵粒半徑大于塵粒中心到纖維邊緣的距 離時，塵粒即因與纖維接觸而被攔截。(4)擴散作用。對于小于lym的塵粒，特別是小于 0.2iim的亞微米粒子，在氣體分子的撞擊下脫離流線，象氣體分子一樣作布朗運動，如果在 運動過程中和纖維接觸，即可從氣流中分離出來。這種作用即稱為擴散作用，它隨流速的降 低、纖維和粉塵直徑的減小而增強。(5)靜電作用。許多纖維編織的濾料，當氣流經(jīng)過時，由 于摩擦會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，同時粉塵在輸送過程中也會由于摩擦和其它原因而帶電，這樣會 在濾料和塵粒之間形成一個電位差，當粉塵隨著氣流趨向濾料時，由于庫侖力作用促使粉 塵和濾料纖維碰撞并增強濾料對粉塵的吸附力而被捕集，提高捕集效率。
3[0005] 電袋復(fù)合式除塵器是在靜電除塵和袋式除塵基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一種新的除塵設(shè) 備，國外已經(jīng)有很多的應(yīng)用。國內(nèi)也有多家單位采用了這種復(fù)合式除塵技術(shù)，內(nèi)蒙古華電烏 達熱電有限公司華電烏達熱電廠在480t/h循環(huán)流化床鍋爐上開發(fā)應(yīng)用的電袋復(fù)合式除塵 器；西安熱工研究院有限公司劉練波等研究開發(fā)出燃煤電廠靜電布袋復(fù)合除塵器及一套氣 流分布試驗臺；天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院林宏等開發(fā)的電-袋除塵器；福建龍凈環(huán)保股份 有限公司生產(chǎn)的龍凈FE型電袋復(fù)合式除塵器等。 但是由于這些電袋復(fù)合除塵器采用二級過濾方式，對于微細粒子的過濾效率有 限， 一部分的微細粒子還會透過濾袋逃逸出去，這部分粉塵盡管占有的質(zhì)量比很小，但是粒 子體積很小，數(shù)目仍然很大，對人的危害很大，需要進行進一步的過濾，而且一旦濾袋出現(xiàn) 破損，很容易出現(xiàn)環(huán)境污染事故。

實用新型內(nèi)容為了解決二級過濾方式的電袋復(fù)合除塵器存在的微細粒子透過濾袋逃逸的問題，
本實用新型提供一種三級過濾方式的微細粒子除塵器。 具體的改進技術(shù)方案如下 微細粒子除塵器包括依次連通的靜電除塵機構(gòu)、濾袋除塵機構(gòu)、引風機和煙囪，所 述濾袋除塵機構(gòu)包括均布排列的濾袋5。 所述濾袋除塵機構(gòu)的出口與引風機的進口之間，設(shè)有湍流渦旋機構(gòu)，所述湍流渦 旋機構(gòu)包括湍流渦旋室、煙塵入口管8和煙塵出口管12 ; 所述湍流渦旋室為橫截面為倒等腰梯形的斗狀，其一側(cè)上部連接著煙塵入口管8 的大端口 ，所述煙塵入口管為水平方向的喇叭管，其小端口連通著濾袋除塵機構(gòu)的出口 ，其 大端口內(nèi)軸向均布設(shè)有兩塊以上的導(dǎo)風板9，所述導(dǎo)風板9向下傾斜，與水平面之間的夾角 為40-50度；湍流渦旋室另一側(cè)上部連接著向上延伸的擋板10e，所述擋板10e外側(cè)連接著 垂直向上延伸的煙塵出口管12 ;所述煙塵入口管8與煙塵出口管12之間呈直角；湍流渦旋 室的底部連接著灰斗室ll，湍流渦旋室與灰斗室11之間設(shè)有灰門10c。 橫截面為倒等腰梯形斗狀的湍流渦旋室包括左連接板10b、灰門10c、右連接板 10d，右連接板10d的上部連接著擋板10e，擋板10e向上延伸至與煙塵入口管中部相對應(yīng)； 左連接板10b與灰門10c之間的夾角為120-145度，灰門10c和右連接板10d之間的夾角 為120-145度；右連接板10d與擋板10e之間的夾角為70-100度；擋板10e外側(cè)與煙塵出 口管的下端10g連接處之間的夾角為80-110度；湍流渦旋室的深度為煙塵入口管平均直徑 的二分之一，其寬度為煙塵入口管平均直徑的三分之二 ；煙塵入口管的下部伸入湍流渦旋 室內(nèi)，其伸入的長度為湍流渦旋室寬度的1/10。 煙塵入口管8為方形管，其長度約為直徑的3-3. 5倍，其內(nèi)的導(dǎo)風板9位于距入口 三分之二處。 濾袋5的材料為陽極或陰極纖維材料。 本實用新型除塵器工作時，含微細粒子的煙塵進入靜電除塵區(qū)，在約10kv電壓下 在陰極附近氣體發(fā)生電離，產(chǎn)生大量的負電子，并且分布在電暈極附近形成電暈區(qū)。這些電 子在電場作用下會向陽極(收塵極)運動。在運動中和顆粒物發(fā)生碰撞，附著在顆粒物上。 顆粒物上附著的電子數(shù)量和顆粒物的大小成正比關(guān)系，顆粒物越大，其上附著的電子數(shù)目越多，在電場作用下顆粒物會被吸附到收塵極。微細粒子由于直徑很小，和電子發(fā)生碰撞的 幾率很小，大部分不能帶電，呈中性。經(jīng)過靜電區(qū)的煙塵中占質(zhì)量比85%以上的微顆粒被吸 附到收塵極上。當灰塵積累到一定程度時，采用濕式、聲波、振打等清灰方式將收塵極上積 累的灰塵落入灰斗中。 從靜電區(qū)出來的煙塵中較大的顆粒物已經(jīng)被大部分的過濾。含細顆粒煙塵進入到 袋式除塵區(qū)，濾濾袋對灰塵進行以下幾個方面作用(l)篩濾作用。過濾器的濾料網(wǎng)眼一般 為5-50iim，粉塵粒徑大于網(wǎng)眼直徑或粉塵沉積在濾料間的塵粒間空隙時，粉塵即被阻留。 對于新織物濾料，由于纖維間的空隙遠大于粉塵粒徑，所以篩濾作用很小。但當濾料表面沉 積大量粉塵形成粉塵層后，篩濾作用顯著增強。(2)慣性碰撞作用。 一般粒徑較大的粉塵主 要依靠慣性碰撞作用捕集。當含塵氣流接近濾料的纖維時，氣流將繞過纖維，而較大的粒子 (大于lpm)在慣性作用下偏離氣流流線，繼續(xù)沿著原來的運動方向前進，撞擊到纖維上而 被捕集，所有處于粉塵軌跡臨界線內(nèi)的大塵粒均可到達纖維表面而被捕集。這種慣性碰撞 作用，隨著粉塵粒徑及氣流流速的增大而增強。因此，提高通過濾料的氣流流速，可提高慣 性碰撞作用。(3)攔截作用。當含塵氣流接近濾料纖維時，較細塵粒隨氣流一起繞流，若塵 粒半徑大于塵粒中心到纖維邊緣的距離時，塵粒即因與纖維接觸而被攔截。(4)擴散作用。 對于小于1 P m的塵粒，特別是小于0. 2 ii m的亞微米粒子，在氣體分子的撞擊下脫離流線， 象氣體分子一樣作布朗運動，如果在運動過程中和纖維接觸，即可從氣流中分離出來。這種 作用即稱為擴散作用，它隨流速的降低、纖維和粉塵直徑的減小而增強。(5)靜電作用。許 多纖維編織的濾料，當氣流經(jīng)過時，由于摩擦會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，同時粉塵在輸送過程中也會 由于摩擦和其它原因而帶電，這樣會在濾料和塵粒之間形成一個電位差，當粉塵隨著氣流 趨向濾料時，由于庫侖力作用促使粉塵和濾料纖維碰撞并增強濾料對粉塵的吸附力而被捕 集，提高捕集效率。 在上述過濾基礎(chǔ)上，本實用新型袋式除塵區(qū)的濾袋為陽極或陰極材料纖維材料制 成，能夠吸附帶負電或正電的灰塵。如陽極纖維本身是帶正電的，一方面可以吸附在靜電區(qū) 帶有少量負電荷而未被過濾的顆粒物。普通的濾袋與氣體摩擦產(chǎn)生靜電的吸附作用，而本 實用新型的濾袋所用材料是陽極或陰極纖維，其本身是帶正電或負電，其對粉塵的吸附力 比普通濾袋與氣體摩擦產(chǎn)生的吸附作用要大的多，故對粉塵捕集率也會提高。經(jīng)過袋式除 塵區(qū)后的粉塵99. 99%會被過濾掉。但是微細粒子過濾效率仍然小于99. 95%，透過濾袋逃 逸出去微細粒子盡管所占質(zhì)量比很小，但是由于粒子體積小，數(shù)目仍然很大，對人的危害依 然很大，需要進行進一步的過濾。 本實用新型提出采用湍流結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)微細顆粒物的進一步的過濾，一方面提高微 細粒子的捕集率；另一方面，大顆粒物在該結(jié)構(gòu)中也會產(chǎn)生沉降。如果濾袋一旦破損，將會 產(chǎn)生污染事故，該結(jié)構(gòu)可以降低污染事故造成的危害。 湍流結(jié)構(gòu)的微細粒子過濾原理早在1950年富克斯在《氣溶膠力學(xué)》中就有了描 述，氣溶膠粒子在湍流渦旋氣體中的運動中產(chǎn)生擴散沉淀，并同實驗證明了湍流對于微細 顆粒物的沉淀。2000年美國Paul A.Baron，Klaus Welleke在《氣溶膠測量原理、技術(shù)及應(yīng) 用》(張燦譯，第二版，P119)中也描述了在管道湍流氣流中可觀測到三個粒子沉積區(qū)域，有 一個區(qū)域是湍流擴散區(qū)，在該區(qū)域中粒子通過布朗運動由層流下層轉(zhuǎn)移到管壁中，可以發(fā) 現(xiàn)該區(qū)域中主要是微細粒子。
5[0020] 本實用新型提出在較高風速情況下采用氣流分布產(chǎn)生湍流渦旋結(jié)構(gòu)，利用湍流渦 旋對微細粒子產(chǎn)生擴散和碰撞機理，導(dǎo)致微細粒子沉降，從而實現(xiàn)微細粒子過濾。湍流除塵 的另外一個作用是，而當濾袋破損時，煙塵中泄漏的大顆粒由于重力作用而產(chǎn)生沉淀，減小 了濾袋破損造成的污染事故危害。當含有較細顆粒物的煙塵進入一個如圖2所示的管道， 經(jīng)過分流板后，氣體在分流板作用下在湍流室產(chǎn)生湍流，較細顆粒物則由于分流板的作用， 前進方向發(fā)生改變，進入湍流室與渦旋結(jié)構(gòu)發(fā)生擴散和碰撞，并且在這種渦旋結(jié)構(gòu)中加速 沉淀和凝聚，從而使煙塵中的較細顆粒物被進一步清除。 現(xiàn)有的電袋復(fù)合除塵器微細粒子過濾效率為99.95%以下，使用本實用新型的湍 流渦旋結(jié)構(gòu)和陽極纖維或陰極纖維濾袋后過濾效率可達99.99%以上。在使用濾料網(wǎng)眼 5ym孔徑的濾袋和除塵器本體阻力小于1000Pa情況下(其它條件相同)，現(xiàn)有電袋復(fù)合除 塵器的出口濃度在20mg/Nm3以上，而使用本實用新型后可以小于15mg/Nm3。另外當濾袋出 現(xiàn)破損時，煙塵中泄漏的大顆粒在湍流渦旋區(qū)也會由于重力作用而產(chǎn)生沉淀，減小了濾袋 破損造成的污染事故危害。 總之，本實用新型和現(xiàn)有的電袋復(fù)合除塵器相比，進一步提高了微細粒子的捕集 效率，同時可減少濾袋破損造成的事故率?；厥瘴⒓氼w粒物不僅可以降低對人體健康的危 害，還可以作為建材和化工的原料，對發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和實現(xiàn)節(jié)能減排都有積極的促進作用。 目前只有定性的實驗結(jié)果，還沒有定量的測量數(shù)據(jù)。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2為湍流渦旋機構(gòu)示意圖， 圖3為圖2的A-A剖視圖， 圖4為圖2的B-B剖視圖， 圖5為圖2的C-C剖視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。
實施例 參見圖l，微細粒子除塵器包括依次連通的煙塵入口 1、靜電除塵機構(gòu)、濾袋除塵 機構(gòu)、引風機13和煙囪14。煙塵入口 1內(nèi)設(shè)有勻流板2 ;靜電除塵機構(gòu)內(nèi)均布設(shè)有收塵板 3，其底部設(shè)有靜電除塵灰斗4 ;濾袋除塵機構(gòu)包括均布排列的濾袋5，濾袋5的材料為陽極 或陰極纖維，濾袋除塵機構(gòu)頂部設(shè)有反向脈沖清灰閥6，其底部設(shè)有灰斗7 ;在濾袋除塵機 構(gòu)的出口與引風機的進口之間設(shè)有湍流渦旋機構(gòu)，該湍流渦旋機構(gòu)包括湍流渦旋室、煙塵 入口管8和煙塵出口管12。 參見圖2，湍流渦旋室10為橫截面為倒等腰梯形的斗狀，其一側(cè)上部連接著煙塵 入口管8的大端口 ，煙塵入口管為水平方向的方形管喇叭管，其長度約為直徑的3-3. 5倍， 其內(nèi)的導(dǎo)風板9位于距入口三分之二處；其小端口連通著濾袋除塵機構(gòu)的出口 ，其大端口 內(nèi)軸向均布設(shè)有兩塊以上的導(dǎo)風板9，導(dǎo)風板9向下傾斜，與水平面之間的夾角為40-50度。 參見圖3、圖4和圖5，橫截面為倒等腰梯形斗狀的湍流渦旋室IO包括左連接板10b、灰門10c、右連接板10d，右連接板lOd的上部連接著擋板10e，擋板lOe的上端10f向上延伸至 與煙塵入口管8中部相對應(yīng)；左連接板10b與灰門10c之間的夾角為120度(夾角范圍為 120-145度)，灰門10c和右連接板10d之間的夾角為120度(夾角范圍為120-145度)；右 連接板lOd與擋板lOe之間的夾角為80度(夾角范圍為70-100度)；擋板lOe外側(cè)與煙 塵出口管的下端10g連接處之間的夾角為90度(夾角范圍為80-110度)；湍流渦旋室的 深度為煙塵入口管平均直徑的二分之一，其寬度為煙塵入口管平均直徑的三分之二。煙塵 入口管的下端lOa伸入湍流渦旋室內(nèi)，其伸入的長度為湍流渦旋室寬度的1/10。煙塵入口 管8與煙塵出口管12之間呈直角；湍流渦旋室的底部連接著灰斗室11，湍流渦旋室10與 灰斗室11之間安裝有灰門10c。 從冶金廠、水泥廠、建材廠、化工廠、垃圾焚燒等廠鍋爐窯爐出來的煙塵，在引風機 13作用下，風速大于0. 3m/s的煙塵進入微細粒子煙塵入口 1 ，經(jīng)過勻流板2勻化作用，再進 入靜電除塵A區(qū)，其中的收塵板3用來吸附灰塵。當積累到一定時間，第一級工作狀態(tài)從工 作切換到清灰，灰塵落入靜電除塵灰斗4，清灰結(jié)束回到工作狀態(tài)。經(jīng)過第一級處理的煙塵， 大部分顆粒物被過濾，進入到第二級袋式除塵B區(qū)，灰塵被阻擋在的陽極或陰極纖維濾袋5 的表面。當灰塵積累到一定程度，設(shè)置在靜電入口和袋式過濾出口的壓力差到達設(shè)定閾值， 第二級工作狀態(tài)由工作切換到清灰狀態(tài)，灰塵落入灰斗7，清灰結(jié)束后返回到工作狀態(tài)。 經(jīng)過第二級處理的含有較細顆粒物的煙塵進入煙塵入口管8，經(jīng)過導(dǎo)風板9，使氣 流發(fā)生向下偏轉(zhuǎn)，進入湍流渦旋室IO，微細顆粒物在湍流渦旋室10內(nèi)與湍流渦旋結(jié)構(gòu)相互 作用，產(chǎn)生擴散和碰撞促使微細粒子向低流速區(qū)域沉淀，從而使煙塵中的較細顆粒物從煙 塵中被分離出來，灰塵落入灰斗室11。經(jīng)過第三級處理后的凈氣經(jīng)過煙塵出口管12，由引 風機13經(jīng)煙囪14排放到大氣中。
權(quán)利要求微細粒子除塵器，包括依次連通的靜電除塵機構(gòu)、濾袋除塵機構(gòu)、引風機和煙囪，所述濾袋除塵機構(gòu)包括均布排列的濾袋(5)，其特征在于所述濾袋除塵機構(gòu)的出口與引風機的進口之間，設(shè)有湍流渦旋機構(gòu)，所述湍流渦旋機構(gòu)包括湍流渦旋室、煙塵入口管(8)和煙塵出口管(12)；所述湍流渦旋室為橫截面為倒等腰梯形的斗狀，其一側(cè)上部連接著煙塵入口管(8)的大端口，所述煙塵入口管為水平方向的喇叭管，其小端口連通著濾袋除塵機構(gòu)的出口，其大端口內(nèi)軸向均布設(shè)有兩塊以上的導(dǎo)風板(9)，所述導(dǎo)風板(9)向下傾斜，與水平面之間的夾角為40-50度；湍流渦旋室另一側(cè)上部連接著向上延伸的擋板(10e)，所述擋板(10e)外側(cè)連接著垂直向上延伸的煙塵出口管(12)；所述煙塵入口管(8)與煙塵出口管(12)之間呈直角；湍流渦旋室的底部連接著灰斗室(11)，湍流渦旋室與灰斗室(11)之間設(shè)有灰門(10c)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細粒子除塵器，其特征在于所述橫截面為倒等腰梯形斗 狀的湍流渦旋室包括左連接板(10b)、灰門(10c)、右連接板(10d)，右連接板(10d)的上部 連接著擋板(10e)，擋板(10e)向上延伸至與煙塵入口管中部相對應(yīng)；左連接板(10b)與灰 門(10c)之間的夾角為120-145度，灰門(10c)和右連接板(10d)之間的夾角為120-145 度；右連接板(10d)與擋板(10e)之間的夾角為70-100度；擋板(10e)外側(cè)與煙塵出口管 的下端(10g)連接處之間的夾角為80-110度；湍流渦旋室的深度為煙塵入口管平均直徑的 二分之一，其寬度為煙塵入口管平均直徑的三分之二 ；煙塵入口管的下部伸入湍流渦旋室 內(nèi)，其伸入的長度為湍流渦旋室寬度的1/10。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微細粒子除塵器，其特征在于所述煙塵入口管(8)為方形 管，其長度約為直徑的3-3.5倍，其內(nèi)的導(dǎo)風板(9)位于距入口三分之二處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微細粒子除塵器，其特征在于所述濾袋(5)的材料為陽極 或陰極纖維材料。
專利摘要本實用新型涉及用于工業(yè)煙塵治理的微細粒子除塵器。具體是通過對現(xiàn)有二級過濾方式的電袋復(fù)合除塵器改進，在濾袋除塵機構(gòu)的出口與引風機的進口之間設(shè)有湍流渦旋機構(gòu)，該湍流渦旋機構(gòu)包括湍流渦旋室、煙塵入口管和煙塵出口管。湍流渦旋室為橫截面為倒等腰梯形的斗狀，其底部連接著灰斗室。經(jīng)過第二級處理的含有較細顆粒物的煙塵進入煙塵入口管，經(jīng)過導(dǎo)風板，使氣流發(fā)生向下偏轉(zhuǎn)，進入湍流渦旋室，較細顆粒物與湍流渦旋室內(nèi)壁產(chǎn)生擴散和碰撞促使微細粒子沉淀，使微細顆粒物從煙塵中分離出來。本實用新型的微細粒子過濾效率可達99.99％以上，在除塵器本體阻力小于1000Pa情況下(其它條件相同)，使用網(wǎng)孔為5μm孔徑的陽極或陰極纖維濾袋，除塵器的出口濃度小于15mg/Nm3。
文檔編號B01D50/00GK201510820SQ20092018802
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者盧榮勝, 朱長效, 李保生, 沈章誠, 袁玉梅 申請人:安徽省利特環(huán)保技術(shù)有限公司