專利名稱：用于靜電過濾器的供氣裝置和靜電過濾器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的一種用于靜電過濾器的供氣裝置和一種靜電過濾器裝置，該靜電過濾器裝置具有靜電過濾器和供氣裝置。
背景技術(shù)：
靜電過濾器被用于垃圾焚化設(shè)備，發(fā)電裝置，或工業(yè)中的燃燒生產(chǎn)裝置中，諸如用于水泥、石灰、石膏、鐵或鋼制造，以便過濾難于從空氣流、廢氣或一般氣體中分離的固體顆粒，例如，微塵顆粒。為此目的，氣流被導(dǎo)過一電場，在該電場中，由電極釋放的電子附著在灰塵顆粒上，并與該灰塵顆粒一起沿著集塵電極的方向移動(dòng)，在該處它們被分離。
因此，該氣體必須盡可能均勻地流入或流過所述過濾器，以便靜電過濾器可最高效地清潔氣體。進(jìn)入過濾器的不理想氣流導(dǎo)致灰塵、溫度或氣流的流速分布不均，從而降低了過濾效率，并導(dǎo)致清潔效果不理想。由于這種不均勻的流分布，容易形成顆粒沉積，這就慢慢地減小了靜電過濾器中的流截面，并減小了其效率。
因此，靜電過濾器裝置通常具有一供氣裝置，該供氣裝置布置在靜電過濾器的前面，并盡可能均勻地將待過濾的氣體導(dǎo)向并導(dǎo)入過濾器中。所述供氣裝置通常包括一入流通道，穿過該入流通道，氣體沿過濾器的方向流動(dòng)；還包括一氣體進(jìn)口罩，該罩以近似呈傘形罩的形狀從入流通道擴(kuò)大到靜電過濾器。因此，該氣體進(jìn)口罩在沿著流動(dòng)方向的前方具有一小截面面積，其與入流通道對應(yīng)，且在沿著流動(dòng)方向的后方具有一大截面面積，其基本上與靜電過濾器的截面對應(yīng)。
為了使氣流均勻地流入過濾器，至少一個(gè)流量分配器被安裝在供氣裝置中，通常在氣體進(jìn)口罩的擴(kuò)大區(qū)域中直接位于靜電過濾器之前。這些流量分配器通常是呈穿孔板形式的氣體分配裝置，它們通常以若干層的形式彼此前后布置。
為了進(jìn)一步改善過濾器的性能，或簡化待過濾氣體中進(jìn)行過濾所需的初始條件的產(chǎn)生，在混合裝置的協(xié)助下，在供氣裝置的氣流中混入調(diào)節(jié)劑。一個(gè)例子是冷卻調(diào)節(jié)，為此，將水噴灑入氣流中以冷卻氣體。該氣體還通常在不降低氣體溫度的情況下通過將SO3、NH3、水蒸汽等噴入待過濾氣體而進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便降低灰塵的電阻。為了盡可能地獲得混合的均勻性，該混合裝置通常具有多個(gè)被設(shè)置在供氣裝置中的噴嘴。
在過去，這些已知的靜電過濾器裝置已經(jīng)被證明是非常有效的。然而，對于過濾系統(tǒng)排放防護(hù)的日益嚴(yán)格的要求，有必要提供一種相對于現(xiàn)有技術(shù)表現(xiàn)出更高的效率的靜電過濾器裝置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是根據(jù)提高靜電過濾器裝置的效率的任務(wù)而作出的。
這個(gè)任務(wù)由按照權(quán)利要求1的用于靜電過濾器的供氣裝置和按照權(quán)利要求12的靜電過濾器裝置成功地實(shí)現(xiàn)。由從屬權(quán)利要求中可以得出供氣裝置優(yōu)選的改進(jìn)。
因此，本發(fā)明首先涉及用于靜電過濾器裝置的靜電過濾器的供氣裝置，因?yàn)椋鶕?jù)發(fā)明人的研究，對于提高靜電過濾器裝置的效率存在非常大的潛力，即使是在相對過濾器的氣體入口區(qū)域中。這里，所述供氣裝置基本上是一種公知的供氣裝置，其具有帶有恒定截面面積的入流通道，還具有一氣體進(jìn)口罩，該罩截面面積沿著靜電過濾器的方向擴(kuò)大，還具有一用于調(diào)節(jié)劑的混合裝置。這里，在擴(kuò)大的截面區(qū)域中設(shè)置至少一個(gè)流量分配器。
按照本發(fā)明的供氣裝置與公知的供氣裝置的區(qū)別在于，產(chǎn)生前沿渦流的第一渦流裝置和產(chǎn)生前沿渦流的第二渦流裝置被布置在氣體進(jìn)口罩中，沿著氣流方向位于流量分配器的前面，而混合裝置被布置在兩個(gè)渦流裝置其中一個(gè)的區(qū)域中。這些渦流裝置基本上是公知的內(nèi)裝元件，例如在EP0638732A1中已經(jīng)公開的用于擴(kuò)散器的元件。
這些渦流裝置的基本特征在于，它們產(chǎn)生前沿渦流。這些前沿渦流(也被稱為渦阻)可以被想象為小的龍卷風(fēng)，其被沿著流動(dòng)的方向?qū)?，且其直徑沿著流?dòng)的方向增長。這里，所述渦流最初從渦流裝置的側(cè)緣向外旋轉(zhuǎn)，然后向內(nèi)卷動(dòng)，其中反向渦流沿相反方向旋轉(zhuǎn)。如果從這種渦流裝置向下觀察，所述前沿渦流表現(xiàn)為沿相反方向卷動(dòng)的兩個(gè)螺旋。
這些前沿渦流的優(yōu)點(diǎn)在于，它們是非常穩(wěn)定的渦流系統(tǒng)，它們使氣流非常有效完全地混合。因此，在這種渦流裝置之后可盡可能均勻地形成湍流性狀，所述湍流可以被設(shè)定為幾乎不依賴于該時(shí)刻的氣流量。因此，這種渦流裝置不需要經(jīng)常地適應(yīng)氣體的波動(dòng)量。關(guān)于這一點(diǎn)，人們經(jīng)常談到靜止混合器。由于這些良好充分的混合特性，產(chǎn)生前沿渦流的渦流裝置已經(jīng)得到應(yīng)用，特別是用在擴(kuò)散器中，以完全取代傳統(tǒng)的用于流量分配或偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)板、導(dǎo)向板或穿孔板。
直到現(xiàn)在，這種渦流裝置沒有應(yīng)用于靜電過濾器裝置或用于靜電過濾器的供氣裝置中，因?yàn)?，它們被認(rèn)為是不適于完全取代流量分配器(穿孔板)的應(yīng)用。具體來說，對于使用這種前沿渦流來有效地產(chǎn)生均勻流動(dòng)來說，大大擴(kuò)大的氣體入口罩以前看來似乎太短。
相反，這里，所述渦流裝置也被插入用于靜電過濾器的供氣裝置的大大擴(kuò)大的氣體入口罩中，但是與以前不同的是，它們不被用于完全代替流量分配內(nèi)裝元件，例如，流量分配器，而代之僅僅是至少分幾部分地改善其進(jìn)入流的特性。
更具體而言，這意味著進(jìn)入安裝在靜電過濾器前面的流量分配器中的流被優(yōu)化，因此，僅需要一個(gè)單層穿孔板層，而以前則需要兩層或三層。這樣，由于沿著流動(dòng)方向的斜向布置，其中壓力損失被大大減小，為了高效渦流效應(yīng)，所述渦流裝置沿流動(dòng)方向僅具有一非常小的投影面積。與此同時(shí)，產(chǎn)生一強(qiáng)渦流效應(yīng)，使得顆粒移動(dòng)速度大大加快，且不象以前那樣易于收集。與此同時(shí)，所述渦流效應(yīng)分裂并散布灰塵束，使得灰塵顆粒的分布變得均勻。而且，由于湍動(dòng)但均勻的流動(dòng)，僅用一個(gè)單層穿孔板層就可實(shí)現(xiàn)到達(dá)靜電過濾器的流量分布。因此，所述供氣裝置中的內(nèi)裝表面被減小，且靜電過濾器或靜電過濾器裝置的效率總體上被顯著地增加了，同時(shí)，基本上被判定為有利的進(jìn)入靜電過濾器中的流可以由所述穿孔板保持。
另外，按照本發(fā)明的供氣裝置的特征在于，一渦流裝置被布置在具有至少近似恒定的截面的入流通道中。這樣，第一前沿渦流已經(jīng)形成在具有基本上平行的通道壁的管狀部分中。這種布置與現(xiàn)有技術(shù)的啟示相反，在現(xiàn)有技術(shù)中，渦流裝置應(yīng)當(dāng)總是布置在擴(kuò)散器的擴(kuò)大部分中。這是基于協(xié)合增強(qiáng)效應(yīng)，該協(xié)合增強(qiáng)效應(yīng)是通過將至少一個(gè)流量分配器保持在所述靜電過濾器前面而產(chǎn)生的。
發(fā)明人的研究表明，如果另一個(gè)渦流裝置和流量分配器，如穿孔板，緊隨其設(shè)置，則第一渦流裝置在入流通道中的優(yōu)選布置產(chǎn)生了非常好的流量分配，即使是對于靜電過濾器來說。因此，例如在簡單的或傳統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)板的幫助下，還能夠?qū)⒒旧弦呀?jīng)湍動(dòng)的且充分混合的氣流沿著流量分配器的方向?qū)胨鰵怏w進(jìn)口罩中，進(jìn)而保證所述氣流均勻流過所述靜電過濾器。
特別有利的是，現(xiàn)將所述混合裝置布置在兩個(gè)渦流裝置其中一個(gè)的區(qū)域中。這樣，強(qiáng)前沿渦流可以用于將調(diào)節(jié)劑有效地混合入氣流中。由于所述前沿渦流系統(tǒng)沿著流的方向擴(kuò)大，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)劑在整個(gè)流截面上的良好混合，也用于逐點(diǎn)注入。
所述第一渦流裝置布置在入流通道中沿主流方向位于彎曲部前面。其優(yōu)點(diǎn)是，所述第一渦流裝置也用于沿著入流通道中的彎曲部的方向使氣流偏轉(zhuǎn)。
以這種方式，所述第一渦流裝置優(yōu)選布置得較所述彎曲部的外側(cè)更靠近所述入流通道中的彎曲部的內(nèi)側(cè)，從而相對于入流通道的中心不對稱地朝向所述彎曲部的內(nèi)側(cè)。因此，一個(gè)流動(dòng)能的增量被供給到所述內(nèi)側(cè)，這就更好地使流能夠沿內(nèi)緣的銳偏轉(zhuǎn)前進(jìn)。與所述第二渦流裝置相互作用，在所述過濾器罩中就能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎無分離的偏轉(zhuǎn)，這就顯著地改善了流量分布。
基本上，所述第一渦流裝置可以在入流通道中成一定角度設(shè)置，從而，面對氣流的至少一個(gè)入流表面的入流緣指向所述彎曲部的內(nèi)側(cè)方向，且所述分離緣指向入流通道中的彎曲部的外側(cè)方向。然而，優(yōu)選的是，所述第一渦流裝置以一角度不同地設(shè)置在入流通道中，從而，面對所述氣流的至少一個(gè)入流區(qū)域的入流緣指向所述彎曲部的外側(cè)的方向，且所述分離緣指向入流通道中的彎曲部的內(nèi)側(cè)。這樣，所述入流緣為面對氣流的渦流裝置的邊緣。換言之渦流過程在所述入流緣處被引發(fā)，且在出流緣處，所述氣流離開所述入流表面。這種結(jié)構(gòu)在分離邊緣處產(chǎn)生非常強(qiáng)的前沿渦系，其延伸進(jìn)入入流通道中的彎曲部的外側(cè)區(qū)域中非常遠(yuǎn)。
優(yōu)選的是，第二渦流裝置布置在氣體進(jìn)口罩的下部區(qū)域中。其效果是，特別是氣體進(jìn)口罩的下部區(qū)域與前沿渦流充分地混合，因此，由于其自身重量而向下移動(dòng)的灰塵顆粒不會(huì)聚集在氣體進(jìn)口罩的底板上，而代之是在過濾器之前被向后湍動(dòng)地混入氣流中。這就減少了聚集在氣體進(jìn)口罩的底板上的顆粒沉積，并顯著地提高了靜電過濾器的效率。另外，對于豎直的入流通道而言，由于彎曲部而在水平方向偏轉(zhuǎn)的氣流被再次沿水平方向引導(dǎo)經(jīng)過第二渦流裝置。因而，該渦流裝置不僅用作充分混合的裝置，而且還被用作偏轉(zhuǎn)裝置。
優(yōu)選的是，該第二渦流裝置與氣體進(jìn)口罩的壁成銳角設(shè)置。這里，該銳角應(yīng)當(dāng)被理解為小于45°且大于0.5°的角度。因此，一發(fā)展良好的前沿渦系在渦流裝置的入流通道中產(chǎn)生。
特別優(yōu)選的是，所述混合裝置在渦流裝置的入流緣之后開口。因此，也可以使用非常簡單的混合裝置，例如一個(gè)簡單的連接件，其在渦流裝置的入流緣之后開口。由于形成在入流緣處且沿著流動(dòng)方向類似圓錐形擴(kuò)大的強(qiáng)渦流，實(shí)現(xiàn)了穿過所述連接件輸出的調(diào)節(jié)劑與經(jīng)過的氣體的非常良好的混合，即使對于逐點(diǎn)混合也是如此。這里，混合裝置直接附著于渦流裝置的實(shí)施例也是優(yōu)選的。
渦流裝置應(yīng)當(dāng)具有至少一個(gè)渦流盤。渦流盤已公知很長時(shí)間，且可以是圓形、橢圓形、矩形、也可以是三角形翼，其中所述盤可以是直的或彎曲的結(jié)構(gòu)，或者具有三角形或液滴形截面的結(jié)構(gòu)也是適合的。
一渦流裝置具有若干渦流盤，這些渦流盤沿著流動(dòng)截面一個(gè)挨一個(gè)地布置。這里，所述渦流盤可以被串接起來，也可以被單獨(dú)地安裝到壁上。渦流裝置還可以圍繞整個(gè)截面被串接起來。這就意味著，對于矩形入流通道而言，至少一個(gè)渦流盤被布置在頂部、底部、左側(cè)部和右側(cè)部。
優(yōu)選的是，一渦流裝置具有若干串聯(lián)的渦流盤。這里“串聯(lián)”應(yīng)當(dāng)被理解為，一個(gè)挨一個(gè)地布置的渦流盤的功能順序。因此，這就產(chǎn)生了一個(gè)多步驟的映象，其中，單個(gè)渦流盤的傾斜或斜向地偏移布置也是可以想到的。重要的僅在于，氣流被從一個(gè)渦流盤引到下一個(gè)渦流盤，產(chǎn)生了一最佳的感應(yīng)效應(yīng)。
另外，還優(yōu)選的是，渦流裝置具有由若干渦流盤組成的系統(tǒng)。該渦流盤系統(tǒng)可以由例如多個(gè)渦流盤構(gòu)成，所述渦流盤布置在一個(gè)公共的樞轉(zhuǎn)軸上。這樣，例如通過旋轉(zhuǎn)或樞轉(zhuǎn)，在彼此相對固定的功能關(guān)系方面，若干渦流盤的作用可以同時(shí)進(jìn)行改變。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明的任務(wù)也可由這樣一種靜電過濾器裝置來完成，該裝置具有一靜電過濾器和按照前述實(shí)施例和改進(jìn)之一的供氣裝置。該靜電過濾器裝置的具體區(qū)別特征在于，應(yīng)用使用前述的裝置和方法的渦流盤，其產(chǎn)生已經(jīng)由供氣裝置的前述實(shí)施例所描述的優(yōu)點(diǎn)。


下面，將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)地解釋圖1為靜電過濾器裝置的縱剖圖，該裝置具有一靜電過濾器和一供氣裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了按照本發(fā)明的靜電過濾器裝置1的實(shí)施例，該裝置具有一靜電過濾器2、一供氣裝置3和一排氣裝置4。在靜電過濾器裝置1的工作期間，所述供氣裝置3載著待過濾的氣流5，并將該氣流從豎直方向偏轉(zhuǎn)為基本上呈水平方向，并將其引向過濾器2。然后，在過濾器2中借助前述的電過程，將所述待過濾的氣流5中所包含的顆粒除去，然后過濾氣流6通過排氣裝置4從靜電過濾器裝置1輸出。
在該實(shí)施例中，所述供氣裝置3包括一豎直入流通道7，該通道具有基本上恒定的流截面。該入流通道中的彎曲部9沿主流方向與入流通道7相接。這里，待過濾的氣流5的方向從豎直方向變?yōu)樗椒较颉?br> 然后，沿著過濾器2的方向截面擴(kuò)大的氣體進(jìn)口罩8沿彎曲的入流通道部分9延伸。流量分配器10，這里是簡單的穿孔板，直接位于靜電過濾器2之前，從而位于所述氣體進(jìn)口罩8的最大截面面積區(qū)域中。
產(chǎn)生前沿渦流的第一渦流裝置11布置在入流通道7中，且位于彎曲截面9之前。產(chǎn)生前沿渦流的第二渦流裝置12位于氣體進(jìn)口罩8的狹窄區(qū)域中，從而沿著流動(dòng)的方向位于所述穿孔板10之前。在如圖所示的實(shí)施例中，每個(gè)渦流裝置均為一個(gè)單個(gè)的圓形渦流板，且在其面對氣流的一側(cè)上具有一入流表面13。該入流表面13與上游入流緣14和下游分離緣15相連接。
這里，第一渦流板11布置在所述彎曲部9之前，從而，所述入流表面13沿著流動(dòng)的方向從所述彎曲部的外側(cè)21延伸到彎曲部9的內(nèi)側(cè)22。對于如圖所示的非常尖銳的彎曲部9，該彎曲部的外側(cè)21為斜向上的板，而該彎曲部的內(nèi)側(cè)22與入流通道7和氣體進(jìn)口罩8之間的拐角或過渡相對應(yīng)。
詳細(xì)地說，所述第一渦流板11布置為使得入流緣14指向下，從而相對于待過濾的氣流5，而分離緣15指向上。從而，在如圖所示的縱向截面中，入流表面13從所述入流緣14斜向上地延伸到所述分離緣15。
在該渦流裝置11接收到一斜向氣流時(shí)，在所述入流緣14之后形成一發(fā)展良好的前沿渦系16，該渦系沿著主流5的方向從入流緣14豎直向上傳播。這里，所述前沿渦流16的直徑沿著垂直于氣流5的主流方向的方向增加。相應(yīng)的情況同樣適用于第二渦流板12，在該板處，類似地形成一前沿渦系17，其中，該前沿渦系17基本上將氣流引導(dǎo)到所述穿孔板10上，呈幾乎水平狀態(tài)。
為了將氣流5從豎直方向朝著水平方向均勻偏轉(zhuǎn)，將常規(guī)彎曲結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)板18設(shè)置在所述氣體進(jìn)口罩8的頂部區(qū)域中。它們僅對已經(jīng)由渦流裝置11所產(chǎn)生的氣流的方向變化進(jìn)行補(bǔ)償，特別是，并不用于渦流的形成。
為了對待過濾的氣體5進(jìn)行調(diào)節(jié)，一連接件19布置在入流通道7中，且明確地是位于第一渦流板11的入流緣14的區(qū)域中。借助該連接件，調(diào)節(jié)劑20可以被注入到所述入流通道中。由于在渦流16傳播的下游的氣流的強(qiáng)渦流效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了所述氣體與所述調(diào)節(jié)劑20的十分充分的混合，因此，復(fù)雜的多噴嘴混合裝置可以省去。這就減小了流阻，降低了制造成本，且使得混合裝置19不易受例如由灰塵沉積所引起的干擾。
權(quán)利要求
1.一種用于靜電過濾器(2)的供氣裝置(3)，其包括，具有恒定截面面積的入流通道(7)，具有沿靜電過濾器(2)的方向擴(kuò)大的截面面積的氣體進(jìn)口罩(8)，和用于調(diào)節(jié)劑(20)的混合裝置(19)，其中，至少一個(gè)流量分配器(10)布置在所述氣體進(jìn)口罩(8)的擴(kuò)大的截面區(qū)域中，其特征在于，一產(chǎn)生前沿渦流(16)的第一渦流裝置(11)布置在所述入流通道(7)中，一產(chǎn)生前沿渦流(17)的第二渦流裝置(12)布置在所述氣體進(jìn)口罩(8)中且沿氣流的方向位于所述流量分配器(10)之前，所述混合裝置(19)布置在兩個(gè)渦流裝置(11，12)的區(qū)域中。
2.如權(quán)利要求1所述的供氣裝置，其特征在于，所述第一渦流裝置(11)被布置在所述入流通道(7)中，且沿主流方向位于一彎曲部(9)之前。
3.如權(quán)利要求2所述的供氣裝置，其特征在于，所述第一渦流裝置(11)布置為較所述彎曲部的外側(cè)(21)更靠近所述入流通道中的彎曲部的內(nèi)側(cè)(22)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的供氣裝置，其特征在于，所述第一渦流裝置(11)以一定角度布置在所述入流通道(7)中，從而，至少一個(gè)面對氣流(5)的入流表面(13)的入流緣(14)指向所述彎曲部的外側(cè)(21)，且分離緣(15)指向入流通道(7)中的彎曲部的內(nèi)側(cè)(22)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的供氣裝置，其特征在于，所述第二渦流裝置(12)布置在所述氣體進(jìn)口罩(8)的下部區(qū)域中。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的供氣裝置，其特征在于，所述第二渦流裝置(12)布置成與所述氣體進(jìn)口罩(8)的壁成一銳角。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的供氣裝置，其特征在于，所述混合裝置(19)在所述入流緣(14)的后面朝著渦流裝置(11，12)開口。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的供氣裝置，其特征在于，所述渦流裝置(11，12)具有至少一個(gè)渦流盤。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的供氣裝置，其特征在于，所述渦流裝置(11，12)具有若干在流截面中一個(gè)挨著一個(gè)布置的渦流盤。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的供氣裝置，其特征在于，所述渦流裝置(11，12)具有若干串聯(lián)的渦流盤。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的供氣裝置，其特征在于，所述渦流裝置(11，12)具有由若干渦流盤組成的系統(tǒng)。
12.一種靜電過濾器裝置(1)，其具有一靜電過濾器(2)和如前述權(quán)利要求之一所述的供氣裝置(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于靜電過濾器的供氣裝置和一種具有靜電過濾器和供氣裝置的靜電過濾器裝置。這里，所述供氣裝置包括，具有恒定截面面積的入流通道，具有沿靜電過濾器的方向擴(kuò)大的截面面積的氣體進(jìn)口罩，和用于調(diào)節(jié)劑的混合裝置，其中，至少一個(gè)流量分配器布置在所述氣體進(jìn)口罩的擴(kuò)大的截面區(qū)域中。其特征在于包括一產(chǎn)生前沿渦流的第一渦流裝置布置在所述入流通道中，一產(chǎn)生前沿渦流的第二渦流裝置布置在所述氣體進(jìn)口罩中，且沿氣流的方向位于所述流量分配器之前，所述混合裝置布置在兩個(gè)渦流裝置的一個(gè)的區(qū)域中。
文檔編號B03C3/013GK1706554SQ200510007500
公開日2005年12月14日 申請日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者米夏埃爾·卡茨, 斯特凡·萊澤, 托馬斯·戴維斯, 漢斯·魯舍韋 申請人:巴爾克-迪爾有限公司