本發(fā)明涉及一種除塵設備，特別是一種戶外介電電泳除塵設備。

背景技術：

當前環(huán)境保護在全球日益重視，為了降低空氣污染，保護大氣環(huán)境，作為控制大氣顆粒污染物最主要的除塵設備，利用前景廣闊。數(shù)據顯示，2013年7月份，我國空氣質量較差的10個城市全在北方，其中京津冀地區(qū)成為全國污染最嚴重的地區(qū)之一。京津冀地區(qū)13個城市空氣達標天數(shù)比例范圍為12.9％到71％.平均污染天數(shù)比例為63.5％，其中重污染比例為3.7％.這為除塵設備廣泛使用創(chuàng)造了條件。由于我國的能源稟賦條件所限，一直以來煤炭都是我國主要的一次能源。這種以煤為主的能源結構決定了煤炭燃燒所產生二氧化碳、二氧化硫、煙塵、粉塵等是造成我國大氣污染的重要因素。同時，冶金、水泥、垃圾焚燒等行業(yè)的高速發(fā)展帶來的煙塵、粉塵排放進一步增加了環(huán)境保護的壓力。這都為除塵設備市場需求的擴大提高了廣闊的空間。

氣體常用的除塵方法一般有：機械式除塵、濕式除塵、過濾式除塵、靜電除塵。其中機械式除塵有重力除塵法、慣性力除塵法和離心力除塵法。下面介紹基本的除塵方法原理和設備。

重力除塵法：利用粉塵與氣體的密度不同，依靠粉塵自身的重力從氣流中自然沉降下來，達到分離或捕集含塵氣流中粒子的目的。常用設備為水平氣流沉降室。

慣性力除塵法：利用粉塵與氣體在運動中的慣性不同，使粉塵從氣流中分離出來。在慣性除塵方法中，除利用了粒子在運動中慣性較大外，還利用了粒子的重力和離心力。按慣性除塵器的結構形式分類，主要有反轉式慣性除塵器和碰撞式慣性除塵器。

離心力除塵法：利用含塵氣流的流動速度，使氣流在除塵裝置內沿某一定方向做連續(xù)的旋轉運動，粒子在隨氣流的旋轉中獲得離心力，導致粒子從氣流中分離出來。常用設備有旋風式除塵器和旋流式除塵器。

濕式除塵法：濕式除塵也稱洗滌除塵，是用液體洗滌含塵氣體，利用形成的液膜、液滴或氣泡捕獲氣體中的塵粒，塵粒隨液體排出，氣體得到凈化。按除塵機制不同，有噴霧式洗滌除塵器、旋風式洗滌除塵器、貯水式沖擊水浴除塵器、塔板式鼓泡洗滌 除塵器、填料式洗滌除塵器、文丘里洗滌除塵器、機械動力洗滌除塵器。

過濾除塵法：含塵氣體通過多孔濾料，塵粒被截留下來，氣體得到凈化。按濾塵方式有內部過濾和外部過濾之分。外部過濾廣泛采用的是袋式除塵器，內部過濾為顆粒層除塵器。

靜電除塵法：目前指的是靜電除塵，是利用高壓直流電場產生使空氣中的氣體分子電離，產生大量電子和離子，在電場力的作用下向兩極移動，在移動過程中碰到氣流中的粉塵顆粒使其荷電，荷電顆粒在電場力作用向極板運動，實現(xiàn)固體粒子或液體粒子與氣流的分離。工業(yè)上廣泛應用的是管式電除塵器和板式電除塵器。靜電除塵法與介電電泳技術不同的是：

(1)介電電泳操縱的是中性顆粒，使其由于介電極化的作用而產生的平移運動；電泳操縱的是電子和離子，使其負荷在粉塵顆粒上產生定向移動。

(2)介電電泳中顆粒運動方向與電場的方向無關，只與其本身的介電常數(shù)和介質的介電常數(shù)有關；電泳中顆粒運動方向取決于顆粒所帶電荷的符號和電場的方向，電場方向反轉則運動方向反轉。

(3)介電電泳需要非均勻電場；電泳在均勻或非均勻的場中都可發(fā)生。

(4)介電電泳力的大小正比于顆粒直徑的立方；電泳力的大小正比于顆粒所帶電荷的多少。

中國專利：一種介電電泳電極結構(申請?zhí)枺?01410407467.8，申請日：2014.08.19)公開了一種具有交叉結構的電極，由權利要求1和說明書第[0005]段的“所述第一導線群中的一部分導線連接電源正極，另一部分連接電源負極”可知，該電極在應用中，通入的是直流電源(只有直流電源才分正負極)。雖然申請人在說明書第[0006]段中闡述該電極結構能夠產生不均勻電場，但從原理上來看這個不均勻電場是不能持續(xù)存在的。

當介質中的電極通入直流電后，因不能抵消的帶電粒子由于前面所述的電泳效應，匯聚在極性相反的電極表面，產生類似于靜電屏蔽的效果，外電場強度被削減為0。這樣就達不到在電極中間產生不均勻電場的作用，因此上述設置達不到發(fā)明目的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種戶外介電電泳除塵設備，其可通過介電電泳力將粉塵從含塵氣流中分離，并可避免戶外強氣流對介電電泳力的影響，提高戶外除塵效果。

本發(fā)明解決其技術問題是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種戶外介電電泳除塵設備，包括一箱體，所述箱體的兩端設置進氣口和出氣口，中部設置除塵室，其特征在于：所述除塵室中設置平行電極組，所述平行電極組包括多個相互平行的介電電泳電極，所述介電電泳電極之間的中心距或間距均勻分布；所述介電電泳電極為金屬型材，所述金屬型材的橫截面為帶有凸起的形狀，所述凸起構成所述介電電泳電極的棱線；相鄰行和/或相鄰列的介電電泳電極的棱線相對設置，且棱線相對的兩個介電電泳電極分別連接交流電源的一個輸出端與另一個輸出端；所述介電電泳電極垂直于氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。

靠近所述進氣口的箱體中設置混流控制室，靠近所述出氣口的箱體中設置出口煙箱，在所述除塵室的下部設置有集塵室，在所述集塵室的底部制有所述灰塵收集口。

在所述混流控制室內縱向安裝有節(jié)流孔板或與進氣口同軸并漸擴的錐形導流板。

在所述的出口煙箱內固裝有一組平行排布的集灰擋板，所述集灰擋板為U型。

所述的集塵室與除塵室之間水平固裝有一隔塵板。

所述的隔塵板為圓孔隔板、方孔隔板、格柵板或蜂窩隔板。

所述介電電泳電極的橫截面為三角形或三角星形時，上一行的電極與下一行的介電電泳電極的棱線相對。

以第n行～第n+3行的介電電泳電極為一個單元循環(huán)，第n行的介電電泳電極間隔排列且獨角向上，第n+1行的介電電泳電極位置對應于第n行的相鄰兩介電電泳電極之間且獨角向下，第n+2行的電極位置對應于第n+1行的介電電泳電極且獨角向上，第n+3行的介電電泳電極位置對應于第n+2行的相鄰兩介電電泳電極之間且獨角向下；同在第n行的介電電泳電極連在交流電源的一個端子上，同在第n+1行的介電電泳電極連在交流電源的另一個端子上。

當所述介電電泳的橫截面為四邊形或四角星形時，同一行內相鄰介電電泳電極的棱線相對，同一列內相鄰介電電泳電極的棱線相對。

第n行的第奇數(shù)個介電電泳電極和第n+1行的第偶數(shù)個介電電泳電極連在交流電源的一個端子上，第n行的第偶數(shù)個介電電泳電極和第n+1行的第奇數(shù)個介電電泳電極連在交流電源的另一個端子上。

所述介電電泳電極垂直于氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。

所述介電電泳電極的外表面設置絕緣層。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：

1、本戶外介電電泳除塵設備，含塵氣流從進氣口進入，由混流控制室對流動狀 態(tài)做控制，再進入介電電泳除塵室，通過平行電極組產生的非均勻電場對粉塵顆粒捕集凝聚，隨之在重力作用下沉降至下方集塵室內，由灰塵收集口排出，干凈氣流經出口煙箱從出氣口排出，本除塵設備具有非接觸性，不會改變顆粒的性質，電場分離無需使顆粒荷電，設備易于調控，便于自動化，可以單獨使用，也可以與其他方法結合使用。

2、本戶外介電電泳除塵設備，其混流控制室前端為進氣口，進氣口承接上游含塵氣流，混流控制室內安裝有節(jié)流孔板，節(jié)流孔板視整套設備處理空氣質量可以安裝1-3片，節(jié)流孔板作用為分隔和控制氣流流動，使氣流按要求的速度大小和方向進入除塵室,避免氣流速度過大或方向偏斜影響介電電泳力的除塵效果。

3、本戶外介電電泳除塵設備，其混流控制室內安裝有與進氣口同軸并漸擴的錐形導流板，其作用是將進氣口的氣流均勻分布，使氣流按要求的速度大小和方向進入除塵室,避免氣流速度過大或方向偏斜影響介電電泳力的除塵效果。

4、本戶外介電電泳除塵設備，出口煙箱內固裝有一組平行排布的U型集灰擋板，該擋板用于使出口氣流更加平穩(wěn)舒暢的流出設備，同時有助于防止落灰等原因形成的二次污染。

5、本戶外介電電泳除塵設備，集塵室與介電電泳除塵室之間水平固裝有一隔塵板，該隔塵板的目的是防止集塵室內收集的灰塵被氣流吹起，形成二次污染。

6、本戶外介電電泳除塵設備，采用平行電極組，可將不同組的電極分別連接在交流電源的兩端，可以在較大尺度范圍形成介電電泳效應，對于處于或經過其電場覆蓋空間范圍的流體，選擇性的對其中含有的中性顆粒進行分離或富集。相對于傳統(tǒng)介電電泳在芯片微納米級別尺度的應用，本發(fā)明采用的電極絲直徑在毫米級別尺度，長度在米級別尺度，將電極對陣列后，可以覆蓋立方米級別尺度甚至更大的體積。

7、本發(fā)明結構設計科學合理，在設備內部設置混流控制室、介電電泳除塵室及出口煙箱，從而實現(xiàn)氣流平穩(wěn)順暢的進、出除塵設備，提高戶外環(huán)境下介電電泳除塵裝置的適用性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的另一實施例的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明中的平行電極組的平行排布示意圖；

圖4為本發(fā)明中的平行電極組的結構示意圖(橫截面為三角形)；

圖5為本發(fā)明中的平行電極組的結構示意圖(橫截面為三角星形)；

圖6為本發(fā)明中的平行電極組的結構示意圖(橫截面為四邊形)；

圖7為本發(fā)明中的平行電極組的結構示意圖(橫截面為四角星形)；

圖8為本發(fā)明中的橫截面為三角形的平行電極組的平面示意圖；

圖9為本發(fā)明中的橫截面為四邊形的平行電極組的平面示意圖；

圖10為三角形電極接電示意圖；

圖11為三角星形電極接電示意圖；

圖12為四邊形電極接電示意圖；

圖13為四角星形電極接電示意圖；

圖14為方形平行電極組產生介電電泳力的分布圖(系數(shù)值，瞬時)；

圖15為四角星形平行電極組產生介電電泳力分布圖(系數(shù)值，瞬時)；

圖16為三角形平行電極組產生介電電泳力分布圖(系數(shù)值，瞬時)。

附圖標記說明

1-進氣口、2-混流控制室、3-節(jié)流孔板、4-介電電泳除塵室、5-平行電極組、6-出口煙箱、7-出氣口、8-隔塵板、9-集塵室、10-灰塵收集口、11-箱體、12-錐形導流板、13-U型集灰擋板、15-橫截面為三角形介電電泳電極構成的平行電極組、16-橫截面為三角星形介電電泳電極構成的平行電極組、17-橫截面四邊形介電電泳電極構成的平行電極組、18-橫截面為四角星形介電電泳電極構成的平行電極組。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

如圖1所示，本實施例的一種戶外介電電泳除塵設備主要包括箱體11、進氣口1、混流控制室2、介電電泳除塵室4、平行電極組5、出口煙箱6、出氣口7和集塵室9。其中箱體11為兩頭收窄中部鼓起的近似紡錘形結構，一頭設置進氣口1、另一頭設置出氣口7，靠進進氣口1的收窄部為混流控制室2、鼓起部為介電電泳除塵室4、靠近出氣口的收窄部為出口煙箱6。對應于介電電泳除塵室4下方的鼓起部上開口，從開口的外部連接一集塵室9，用于收集平行電極組通過介電電泳力捕獲的微塵和顆粒物，在該集塵室9的底部制有可通向外部的灰塵收集口10。

在混流控制室2內垂直或近似垂直于氣流方向安裝有節(jié)流孔板3，節(jié)流孔板3 可為平行排列的一組節(jié)流孔板，在節(jié)流孔板3上制有均勻分布的節(jié)流孔。節(jié)流孔板3作用為分隔和控制氣流流動，使氣流按要求的速度大小和方向進入介電電泳除塵室4,避免氣流速度過大或方向偏斜影響介電電泳力的除塵效果。集塵室9與介電電泳除塵室4之間水平固裝有一隔塵板8。隔塵板8為圓孔隔板、方孔隔板、格柵板或蜂窩隔板，目的是防止集塵室9內收集的灰塵被氣流吹起，形成二次污染。

實施例2

如圖2所示，本實施例的一種戶外介電電泳除塵設備，與實施例1的區(qū)別在于，其混流控制室2內安裝有與進氣口1同軸并逐漸向介電電泳除塵室4擴展的錐形導流板12。錐形導流板12也可為同軸間隔套裝的一組錐形導流板。錐形導流板12的作用是將進氣口1的氣流均勻分布，使氣流按要求的速度大小和方向進入介電電泳除塵室4,避免氣流速度過大或方向偏斜影響介電電泳力的除塵效果。除此之外，還在出口煙箱6內固裝有一組平行排布的集灰擋板13，本實施例中，選取垂直于氣流方向排布，且迎向氣流方向一面向背向氣流方向凹陷的U型板。

本發(fā)明所采用的平行電極組5為平行排布的電極陣列，其具體結構為：

如圖3，平行電極組5包括多行平行設置的介電電泳電極。本發(fā)明的介電電泳電極為在縱向具有一致的幾何剖面的金屬型材，外表面設置絕緣層，該絕緣層可為絕緣涂層或者搪瓷外殼。介電電泳電極的橫截面為帶有尖銳凸起的多邊形。介電電泳電極的橫截面為三角形、四邊形、三角星形或四角星形。根據電極截面的形狀不同，排布方式略有差異。介電電泳電極陣列垂直于氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。介電電泳電極陣列可以是同一截面形狀的電極，也可以不同截面形狀混合排列，只要保證相鄰兩行和/或相鄰兩列的電極棱線相對即可。

當介電電泳電極的橫截面為帶有凸起的形狀時，相鄰介電電泳電極的棱線相對設置，且相鄰介電電泳電極分別連接交流電源的一個端子與另一個端子；交流電源的一個端子與另一個端子之間的相位相差180°。

如圖4為橫截面為三角形介電電泳電極構成的平行電極組15；圖5為橫截面為三角星形介電電泳電極構成的平行電極組16。當介電電泳電極的橫截面為三角形或三角星形時，介電電泳電極采用同一種排布形式，上一行的電極與下一行的電極棱線相對。如圖8所示，具體為以第n行～第n+3行電極為一個單元循環(huán)，第n行的電極獨角向上間隔排列，第n+1行的電極位置對應于第n行的相鄰兩電極之間為獨角向下設置，第n+2行的電極位置對應于第n+1行的電極為獨角向上設置，第n+3行的電極 位置對應于第n+2行的相鄰兩電極之間為獨角向下設置，其中n為自然數(shù)，當n＝0時，只考慮n+1行的情況；以上結構需保證相鄰兩行的電極棱線相對，從垂直電極軸線截面上看，電極組形成六角形陣列。如圖10、圖11所示，同在第n行的介電電泳電極連在交流電源的一個端子上，同在第n+1行的介電電泳電極連在交流電源的另一個端子上。

如圖6為橫截面四邊形的介電電泳電極構成的平行電極組7；如圖7為橫截面為四角星形的介電電泳電極構成的平行電極組18。如圖9所示，當介電電泳的橫截面為四邊形或四角星形時，同一行內相鄰電極的棱線相對，同一列內相鄰電極的棱線相對。如圖12、圖13所示，第n行的第奇數(shù)個介電電泳電極和第n+1行的第偶數(shù)個介電電泳電極連在交流電源的一個端子上，第n行的第偶數(shù)個介電電泳電極和第n+1行的第奇數(shù)個介電電泳電極連在交流電源的另一個端子上。

介電電泳電極垂直于氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。平行電極組可以是同一截面形狀的電極，也可以不同截面形狀混合排列，只要保證相鄰兩行或相鄰兩列的電極棱線相對即可。

本發(fā)明所采用的平行平行電極組的工作原理為：

如圖10、圖11、圖12、圖13所示，將陣列中的所有電極分為兩組，同組內的電極連接交流電源的同一端子，兩組電極之間的交流電相位相差180°，圖中黑色和白色電極象征著需要連接在交流電源不同端子上的電極。如圖14，圖15，圖16所示，當接通交流電源時，電極相對的棱線之間形成不均勻電場，介電電泳電極陣列中沿電極的長度方向產生條形體介電電泳力空間分布形式。當氣體或流體經過交流電場覆蓋空間時，其中的顆粒物受到介電電泳力的作用向電場強度大的方向移動，當介電電泳力大于斯托克斯力時(顆粒物在低速流體中主要受力為粘滯阻力)，顆粒得以捕獲在電極形成的電場空間內。且當顆粒濃度足夠大時，電極周圍的顆粒由于碰撞以及“鏈”效應凝聚成較大顆粒并沉降下來。這樣就可以分離出氣體或流體中的顆粒，并將它們收集起來。

盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附權利要求的精神和范圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內容。