專利名稱：一種提高電除塵器中煙塵驅(qū)進速度方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高電除塵器中煙塵驅(qū)進速度方法及裝置，屬氣體放電物理 和環(huán)境工程等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電除塵及空氣凈化技術(shù)具有高收(除)塵效率、高可靠性。它在減少工 業(yè)煙塵對環(huán)境污染方面所起的作用，越來越引起人們的重視。大型的電收(除) 塵器(EP)已在電力、建材、鋼鐵、有色冶金、化工以及氣體凈化等領(lǐng)域上被 成功的加以應(yīng)用。目前電除塵器的數(shù)量占國內(nèi)市場總量的75%，中國已成為世界 上電除塵器生產(chǎn)、應(yīng)用大國?？墒?，目前還有學(xué)者認(rèn)為電除塵技術(shù)仍存在著不少 問題。例如，不能高效率捕集超微細的煙塵和高比電阻(>10l(^Cm)的粉塵； 同時還存在一次投資和運行費用過高，維修工作量大，體積龐大等缺點，因而阻 礙了電收塵器大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
傳統(tǒng)的EP —般采用收塵極板與風(fēng)向平行擺放的結(jié)構(gòu)形式。塵粒的合速度^ 是氣流速度V與驅(qū)進速度w的向量和。若在時間增量Ap內(nèi)，則有(5-cyz^，，在 邊界層^內(nèi)所有塵粒都被收集到集塵極上，但是超過這個時間增量，塵粒就極有 可能不被收塵極板所收集。要提高收塵效率，只能采?、俳档蜌饬魉俣萟② 加大收塵極板長度；③提高驅(qū)進速度W等手段。從經(jīng)濟角度來看，提高驅(qū)進速
度ft)是最好的選擇。但是由于受電場的擊穿強度限制，電場中的庫侖力幾乎處 于臨界值，塵粒驅(qū)進速度只能在很小范圍內(nèi)得以改善。把收塵極板從平行氣流方 向排列改成垂直氣流方向，此時在邊界層內(nèi)塵粒向集塵極板上運動速度^是風(fēng) 速/z與驅(qū)邊速度w的代數(shù)和，因而大大提高了塵粒向集塵極運動的速度。邊界層 增厚，塵粒被集塵極板捕捉所需的時間大大減少，將風(fēng)速這一不利于捕捉塵粒的 條件轉(zhuǎn)變成有利的條件，從而會大大提高收塵的效果。
20世紀(jì)90年代以后，我國開始了這方面的研究工作，并取得了一定進展。 1995年，白希堯等人對收塵極板垂直于氣流方向的EP作了可行性研究，得出了 橫向布置收塵極板有利于提高塵粒驅(qū)進速度、減小EP體積、降低造價等結(jié)論。2003年，陳祖云等人的研究結(jié)果表明，當(dāng)煙氣速度為1.26m/s，煙塵在電場中停 留時間為1.6s時，除塵效率達98.16%。 2006年，依成武等人采用橫向布置雙C 型集塵極板的高風(fēng)速復(fù)合式電除塵器(HVCEP)處理煙氣量為3600m3/h的模擬 煙氣，當(dāng)煙氣速度為1.75m/s，煙塵在電場中停留時間為2.1s時，燃煤飛灰除塵 效率達99.64%，體積較常規(guī)EP有了一定程度的減少。盡管人們對橫向EP進行 了許多試驗和研究，并取得了一些研究進展，但由于沒有有效增加電場中離子濃 度以及煙塵的荷電量，因此現(xiàn)有橫向EP還沒有從根本上解決傳統(tǒng)EP存在的一 次投資和運行費用過高，維修工作量大，體積龐大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決電除塵器中的煙塵驅(qū)進速度低而造成電除塵器性能 差，體積龐大、耗鋼材大及運行成本高等問題，提供了一種提高電除塵器中煙塵 驅(qū)進速度方法和裝置。
實現(xiàn)所述目的的技術(shù)方案是將放電極放置在迎煙氣氣流的兩個相鄰集塵極 板間隙中，即放電極設(shè)置在兩個相鄰的集塵極板的側(cè)板間隙中間，并靠近間隙出 口端，使煙塵驅(qū)進速度方向與煙氣流動方向相同。其中集塵極板兩端側(cè)面為C 型，側(cè)面寬度為40mm 70mm。放電極為星型線、鋸齒線、芒刺線或魚骨線。 迎氣流方向的兩個集塵極側(cè)面間隙距離為集塵極寬度的30%左右，流經(jīng)兩個集塵 極板側(cè)面的煙氣流速為5m/s 25m/s。在放電極合集塵極之間施加直流電壓為 20 56kV。放電極、集塵極的材料為金屬，集塵極間隙對應(yīng)后面集塵極板中心 線上。
由于煙氣風(fēng)速高達5m/s 25m/s，使帶電粒子獲得較高動能，擺脫了電場力 的束縛，大大降低了電子、離子在電離放電通道中進行復(fù)合反應(yīng)，進而提高了放 電間隙的離子輸運項、離子濃度；同時增加了煙塵荷電凝聚幾率，進而提高了電 除塵器中煙塵驅(qū)進速度，大幅度提升了電除塵器性能。
有益效果
(1)把放電極設(shè)置在迎氣流的集塵極間隙中，流過間隙的氣體流速將從目 前的0.8m/s 1.2m/s提高到5m/s 25m/s，進而提高了離子輸運率，離子濃度將 從目前106/ 113 107/咖3提高到108/cm3 109/cm3，可將目前的煙塵驅(qū)進速度從3cm/s 20cm/s提高到10cm/s 200cm/s。
(2) 由于有效提高了 EP中煙塵荷電凝聚的離子濃度，可成數(shù)量級增加煙 塵荷電量及粒徑，有效改善煙塵的荷電凝聚性能，因而大大提高了超細顆粒和高 比電阻煙塵的捕集效率。
(3) 解決電除塵器中的煙塵驅(qū)進速度低而造成電除塵器性能差，體積龐大、 耗鋼材大及運行成本高等問題，提供了一種提高電除塵器中煙塵驅(qū)進速度方法。


圖1煙塵受力運動軌跡示意圖。
圖l中l(wèi)放電極，2煙塵，3煙塵氣流作用力K， 4荷電煙塵的靜電力&， 5煙氣攜帶煙塵的流動軌跡，6C型集塵極，7集塵極兩側(cè)面。 圖2高風(fēng)速復(fù)合式電收塵系統(tǒng)示意圖。
圖2中8煙道，9煙塵濃度、粒度測試儀，IO電收塵器本體，ll離子濃度 測試儀、粉塵荷電儀，12直流高壓電源設(shè)備，13高壓Q表。 圖3放電極和收塵集板布置圖。 圖4提高煙氣趨緊速度的電收塵器側(cè)剖面圖。
圖4中14進風(fēng)管道，15進風(fēng)斗，16均風(fēng)板，17電收塵器箱體，18電收 塵器殼體，19出風(fēng)斗，20出風(fēng)管道。
圖5外加激勵電壓與離子濃度關(guān)系曲線。 圖6外加激勵電壓對收塵效率的影響。 圖7有效收塵面積對收塵效率的影響。 圖8煙氣風(fēng)速對收塵效率的影響。 圖9煙塵顆粒粒徑對收塵效率的影響。
具體實施例方式
下面結(jié)合技術(shù)方案和

詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。 如圖3所示，將放電極放置在迎煙氣氣流的兩個相鄰集塵極板間隙中，即放 電極1設(shè)置在兩個相鄰的集塵極板6的側(cè)板7間隙中間，并靠近間隙出口端， 使煙塵驅(qū)進速度方向與煙氣流動方向相同。迎氣流方向的兩個集塵極側(cè)面間隙距離為集塵極寬度的30%左右。在放電極合集塵極之間施加直流電壓為20 56kV。 采用金屬放電極與集塵極，集塵極間隙對應(yīng)后面集塵極板中心線上。
步驟l:圖2中由直流高壓電源設(shè)備12對電收塵器10施加直流高電壓，在 圖1中放電極1和C型集塵極6之間形成20 56kV高壓直流電場，使煙塵2充 分荷電，在煙塵氣流作用力^3和荷電煙塵的靜電力&4的綜合作用下，被收 集到集塵極兩側(cè)面7。煙氣攜帶煙塵的流動軌跡如5所示。由于煙塵的驅(qū)進速度 與攜帶煙塵的氣流方向一致，煙塵向集塵極有效驅(qū)進速度w應(yīng)為煙塵僅在庫侖 力作用下的驅(qū)進速度叫與煙塵流速u。的代數(shù)和?？墒闺姵龎m器中煙塵驅(qū)進速度 從目前的3cm/s 20cm/s提高到10cm/s 200cm/s，大幅度提升了電除塵器性能。
步驟2:在高壓直流電場中產(chǎn)生的離子濃度和煙塵荷電量分別由圖2中AIC 型正負(fù)離子濃度計和EST-111A粉塵荷電儀11檢測；電收塵系統(tǒng)中的煙塵顆粒 濃度和粒度分別由CEM50C粉塵含量在線檢測儀和CIS-50V粒度粒形測試儀9 檢測；施加在放電極上的高壓直流電壓值由高壓Q表13測量。
步驟3:圖5是外加激勵電壓(7與離子濃度關(guān)系曲線。在氣體中采用AIC 型正負(fù)離子濃度計測得的氣體正負(fù)離子濃度如圖5所示。從圖5可知，當(dāng)外加激 勵電壓為20kV 25kV時，氣體正負(fù)離子濃度較低，僅為10"cmS左右；隨著外 加激勵電壓的增加，氣體正負(fù)離子濃度呈指數(shù)增加，當(dāng)f/為40kV時，正負(fù)離子 濃度大約提高到109/cm3，之后雖有增加但增加幅度不大。實驗結(jié)果表明，把放 電極設(shè)置在迎氣流的集塵極間隙中，流過間隙的高風(fēng)速氣流把外力施加到離子身 上，可把離子從流光通道強電場中輸運出去，進而通過減少離子損失率丄(7V) 等方法，提高了離子輸運率，使離子濃度提高2 3個數(shù)量級。
步驟4:外加激勵電壓t/對收塵效率的影響實驗結(jié)果如圖6所示。試驗條件 為有效收塵面積爿-15.3m2，煙氣風(fēng)速o^9.2m/s，大氣壓力P=101.3kPa，平均 煙溫r=24°C ，入口平均全壓P尸-0.21kPa，出口平均全壓P。=-0.94kPa。
電收塵器工作時，電暈電極附近產(chǎn)生高壓電暈電場，致使電暈放電、粒子荷 電，粉塵電場作用下做定向移動，從而產(chǎn)生收塵效果。在一定范圍內(nèi)，V越高， 收塵效果越好，//越高；但是t/過高，將產(chǎn)生火花放電，進而使收塵效率下降。 從圖6看出f/對j;的作用顯著，在其他條件穩(wěn)定的情況下，w隨著t/的提高而 提高。當(dāng)C/由20kV上升至36kV時，"上升趨勢顯著；當(dāng)由36kV上升至42kV時，W上升趨勢趨緩，高于42kV時，？/接近100%。步驟5:圖7是有效收塵面積j對收塵效率 ;影響的實驗結(jié)果。其橫坐標(biāo)數(shù) 據(jù)分別是0、 2、 4、 6、 8、 10、 12排收塵極板加電時的有效收塵面積。圖7直觀 的反映了W隨^變化的規(guī)律。試驗條件為有效收塵面積J=15.3m2，煙氣風(fēng)速 x)。=9.2m/s，外加直流激勵電壓為46kV，大氣壓力i^l01.3kPa，平均煙溫r=23°C， 入口平均全壓戶尸-0.21kPa，出口平均全壓戶。；0.95kPa。從圖中看出爿對的 作用明顯，在其他條件穩(wěn)定的情況下，； 隨著J的增加而提高。由0到6排加電， 收塵效率上升趨勢較為明顯，6到10排加電，收塵效率上升趨勢較為緩和。當(dāng)除塵系統(tǒng)不加電，單純以機械式原理收塵，7已經(jīng)達到74%以上；即使12 排全部加電，X也僅為17.6m2，也遠小于傳統(tǒng)電收塵器。而由實驗結(jié)果可知，在 其他參數(shù)相同的情況下，其v并不比傳統(tǒng)電收塵器差。這意味著該系統(tǒng)可實現(xiàn)收 塵設(shè)備的小型化，大大降低其一次性投資。步驟6:圖8是煙氣風(fēng)速1)。對收塵效率/;影響的實驗結(jié)果。試驗條件為有 效收塵面積^-15.3m2，外加直流激勵電壓為46kV，大氣壓力尸-101.3kPa，平均 煙溫r=19°C,入口平均全壓尸尸-0.22kPa，出口平均全壓i>。=-0.96kPa。從圖8看 出D。對 /影響較大，在其他條件穩(wěn)定的情況下，u。為4m/s 9.5m/s時，基本 不變，接近100%;高于9.5m/s時，；；隨著u。的提高而降低。當(dāng)u。由9.5m/s提 高到15.8m/s時，？；由99.54%降為75.1%。步驟7:圖9是煙塵顆粒粒徑對收塵效率影響的實驗結(jié)果。試驗條件為有 效收塵面積^=15.3m2，煙氣風(fēng)速u。=9.2m/s，大氣壓力戶-101.3kPa，平均煙溫 T=23°C，入口平均全壓戶產(chǎn)-0.22kPa，出口平均全壓？。=-0.951^3。當(dāng)除塵系統(tǒng)不 施加直流高壓電時，僅以旋風(fēng)機理收塵，；/隨煙塵顆粒粒徑增加而增加。當(dāng)煙塵 顆粒粒徑在0 10)im之間時，僅為6.8%;在10 20pm之間時，"為19.6%; 在20 80)am之間時，//為55% 70%;當(dāng)煙塵顆粒粒徑大于100pm時，；/接近 100%。當(dāng)外加直流激勵電壓為46kV時，在電除塵和機械式除塵綜合作用下，可獲 得較高的除塵效率。當(dāng)煙塵顆粒粒徑在0 10pm之間時，//為81.8%;在10 40^1111之間時，"為90% 95%;當(dāng)煙塵顆粒粒徑大于40(am時，？y接近100%。實驗結(jié)果表明，該新式除塵系統(tǒng)由于有效提高電除塵器中煙塵驅(qū)進速度和EP中煙塵荷電凝聚的離子濃度，可成數(shù)量級增加煙塵荷電量及粒徑，有效改善 了煙塵的荷電凝聚性能，因而大大提高了超細顆粒的捕集效率。解決了電除塵器 中的煙塵驅(qū)進速度低而造成電除塵器性能差，體積龐大、耗鋼材大及運行成本高 等問題。
權(quán)利要求
1、一種提高電除塵器中的煙塵驅(qū)進速度方法，其特征在于放電極(1)設(shè)置在兩個相鄰的集塵極板(6)的側(cè)板(7)間隙中間，并靠近間隙出口端，煙塵驅(qū)進速度方向與煙氣流動方向相同，迎氣流方向的兩個集塵極側(cè)面間隙距離為集塵極寬度的30％左右，流經(jīng)兩個集塵極板側(cè)面的煙氣流速為5m/s～25m/s，放電極施加直流電壓為20～56kV。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高電除塵器中的煙塵驅(qū)進速度方法，其特 征在于集塵極板兩端側(cè)面為C型，側(cè)面寬度為40mm 70mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高電除塵器中的煙塵驅(qū)進速度方法，其特 征在于放電極為星型線、鋸齒線、芒刺線或魚骨線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高電除塵器中的煙塵驅(qū)進速度方法，其特 征在于放電極、集塵極的材料為金屬。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種提高電除塵器中的煙塵驅(qū)進速度方法，其特 征在于集塵極間隙對應(yīng)后面集塵極板中心線上。
全文摘要
一種提高電除塵器中煙塵驅(qū)進速度方法，屬氣體放電物理和環(huán)境工程等技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是將放電極設(shè)置在兩個相鄰的集塵極板的側(cè)板間隙中間，并靠近間隙出口端，煙塵驅(qū)進速度方向與煙氣流動方向相同，迎氣流方向的兩個集塵極側(cè)面間隙距離為集塵極寬度的30％左右，流經(jīng)兩個集塵極板側(cè)面的煙氣流速為5m/s～25m/s，放電極施加直流電壓為20～56kV。本發(fā)明提高了放電間隙的離子輸運項、離子濃度；同時增加了煙塵荷電凝聚幾率，進而提高了電除塵器中煙塵驅(qū)進速度，解決電除塵器中的煙塵驅(qū)進速度低而造成電除塵器性能差，體積龐大、耗鋼材大及運行成本高等問題。
文檔編號B03C3/41GK101298064SQ20081001969
公開日2008年11月5日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者依成武, 儲金宇, 吳春篤, 歐紅香, 邵學(xué)軍, 陳志剛 申請人:江蘇大學(xué)