等離子層變頻濾塵器的製作方法

2023-05-03 07:28:41

專利名稱：等離子層變頻濾塵器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種環保除塵設備——等離子層變頻濾塵器技術背景 目前國內外用於治理粉塵汙染的高壓靜電除塵器採用直流高壓供電，功耗大，在陽極板與電暈線之間產生電暈放電，粉塵在電暈放電的電場中被荷電，帶負電的粉塵被陽極板撲集，通過振打清灰將陽極板及電暈線上的粉塵清理掉，如果不及時進行清除，會出現電暈閉塞現象。本發明等離子層變頻濾塵器除塵機理與靜電除塵器完全不同，本發明是在本人申請的中國發明專利《磁電濾塵器》的基礎上構思的。

發明內容
本發明等離子層變頻濾塵器的目的是提出一種用等離子層對粉塵進行荷電並且用等離子層對帶電粉塵進行過濾的電除塵器。在結構上等離子層變頻濾塵器主要是由入風口，箱體，線電極，介質絕緣電極，絕緣擋板，極板(包括介質絕緣正極板，導電負極板，導電正極板，介質絕緣負極板)，絕緣墊塊，出風口，電源、均流電阻和電流互感器所組成的。其主要特徵是電源採用直流偏置高壓脈衝(或高頻)變頻電源，在箱體內線電極與介質絕緣電極相間放置，每隔一定數量的線電極與介質絕緣電極設置一塊極板，各板極設置方向與氣流方向垂直，極板上布有可供氣流通過的孔道。線電極通過均流電阻與電源的負極性輸出端相連，在電源負極性輸出線上串接電流互感器。介質絕緣電極、介質絕緣正極板及導電正極板與箱體相連並接地，電源的正極性輸出端與殼體相連並接地；介質絕緣負極板和導電負極板通過絕緣墊塊與箱體絕緣，並與電源負極性輸出端相接。在介質絕緣正極板、介質絕緣負極板、導電正極板及導電負極板所在位置的箱體內表面用絕緣擋板覆蓋。
介質絕緣正極板、介質絕緣負極板是導電極板表面覆蓋介質絕緣層而製成的，介質絕緣電極是由板狀或管狀導電電極表面覆蓋介質絕緣層而製成的。
由於線電極與介質絕緣電極之間施加了直流偏置高壓脈衝(或高頻)變頻電源，於是在線電極與介質絕緣電極之間發生介質阻擋放電。線電極與介質絕緣電極之間存在著電容，電容是高壓脈衝(或高頻)電流的通路，電源電壓越高，頻率越高，介質阻擋放電電流越大。當發生介質阻擋放電時，在空間產生等離子體，等離子體中包含電子，正離子，帶負電的粒子和帶正電的粒子。電源的正極性輸出端與介質絕緣正極板相連，負極性輸出端與介質絕緣負極板相連，由於電源輸出電壓中含有直流成分，因此在極板所在空間存在著靜電場，等離子體在電場力的作用下，空間的正負帶電粒子發生遷移而極化，在介質絕緣正極板的表面形成了一層負離子體層，在負離子層之外存在著一層正離子體層；在介質絕緣負極板的表面形成了一層正離子體層，在正離子層之外存在著一層負離子體層。由於電極表面有絕緣介質覆蓋，且極板所在位置的箱體內表面被絕緣擋板覆蓋，因此空間電荷不會消失，兩種極性的等離子體層不會消失。等離子體層是氣流的必經之路，當氣流經過等離子體層時，氣流中的粉塵被等離子體充電。帶正電的粉塵被正等離子層阻擋，被負等離子層中的負粒子凝聚；帶負電的粉塵被負等離子體層阻擋，被正等離子層中的正粒子凝聚；粉塵經過等離子層時被濾除，淨化的氣體從極板的孔道通過。
對於導電正極板及導電負極板，導電正極板吸收負離子體的負電荷，在導電正極板的表面空間只形成了一層正離子體層，導電負極板吸收正離子體的正電荷，在負極板的表面空間只形成了一層負離子體層，隨著極板表面灰塵的積累，導電極板變成了絕緣極板。
線電極與介質絕緣電極之間的介質阻擋放電電流的大小不僅取決於電源電壓的高低，而且取決於電源頻率的高低，通過調節電源頻率可實現對介質阻擋放電電流的自動調節與控制。在電源的負極性輸出端串有電流互感器，可測量電源的輸出電流(即負載電流)，電流互感器的輸出端通過反饋電路與電源相連，當負載電流增大時，電流互感器輸出電流增大，導致電源輸出頻率下降，頻率下降導致容性負載容抗增加，容抗增加導致電流變小；反之，當負載電流減小時，電流互感器輸出電流減小，導致電源輸出頻率提高，頻率提高導致容性負載容抗減小，容抗減小導致電流增大。因此通過採集負載電流的變化趨勢，電源自動調節輸出頻率，維持輸出電流的穩定。由此可見，離子層變頻濾塵器工作狀態穩定。
當介質絕緣正極板、介質絕緣負極板、介質絕緣電極和電暈線上積有灰塵時，不影響介質阻擋放電和空間等離子層的形成，因此各個電極的積塵可長期不用清除，當塵層達到一定厚度時可自然脫落。
綜上所述，等離子體層濾塵器與現行的靜電除塵器的本質區別在於粉塵的荷電機理與除塵機理完全不同，靜電除塵器是採用高壓直流電源，採用電暈放電對粉塵荷電，電暈放電狀態不穩定且耗電大。等離子層濾塵器採用直流偏置高壓脈衝(或高頻)變頻電源，工作穩定且耗電小，介質阻擋放電在空間形成等離子體，在極板的作用下形成等離子層，等離子體層對粉塵進行充電，使粉塵荷電；在撲捉粉塵的機理上，靜電除塵器是用正極板吸附帶負電的粉塵，帶負電的粉塵被吸附後，負電荷被正極板複合消失，而等離子體層濾塵器是用等離子體層過濾帶電粒子；靜電除塵器必須保持極板表面導電良好，否則會產生電暈閉塞，而等離子體層變頻濾塵器採用高頻電源供電，根本不會發生電暈閉塞現象，對極板表面的導電性不作要求。


圖1為多種電極板等離子層變頻濾塵器原理結構示意2為絕緣正極板等離子層變頻濾塵器的結構示意圖在圖1中，1為入風口，2為箱體，3為線電極，4為介質絕緣電極，5為絕緣擋板，6為介質絕緣正極板，7為導電負極板，8為導電正極板，9為絕緣墊塊，10為介質絕緣負極板，11為出風口，12為電源，13為均流電阻，14為電流互感器，15為電源輸出電壓的一種波形圖。
在圖2中，1為入風口，2為箱體，3為線電極，4為介質絕緣電極，5為絕緣擋板，6為介質絕緣正極板，11為出風口，12為電源，13為均流電阻，14為電流互感器，15為電源輸出電壓的一種波形圖。
在圖1中，在箱體2內線電極3和介質絕緣電極4相間排列，每隔一定數量的線電極和介質絕緣電極放置一個極板(如介質絕緣正極板6、導電負極板7、，導電正極板8和介質絕緣負極板10)，介質絕緣正極板、導電負極板、導電正極板和介質絕緣負極板放置的方向與氣流的方向垂直。在各極板與相接處的箱體內表面覆蓋絕緣擋板5。
介質絕緣電極、介質絕緣正極板6和導電正極板8與箱體相連，導電負極板7和介質絕緣負極板10相連，並通過絕緣墊塊9與箱體絕緣。
入風口1與除塵管路相連，出風口11與引風機相連。(圖中未標出)電源12採用帶直流偏置的高壓脈衝(或高頻)變頻電源，電源的輸出電壓波形如波形圖15所示(僅示出了一種波形)，它是負直流電壓與矩形波的疊加。電源的正極性輸出端與箱體相接並接地，電源的負極性輸出端通過均流電阻13與線電極3相連，導電負極板7和介質絕緣負極板10與電源的負極性輸出端相連。電流互感器14串接在電源的負極性輸出端在圖2中，在箱體2內線電極3和介質絕緣電極4相間排列，每隔一定數量的線電極和介質絕緣電極放置一個介質絕緣正極板6。其他各部件的連接關係與圖1相同。
具體實施例方式
實施例1，如圖1所示，它是含有多種板電極的等離子體層變頻濾塵器。電源採用高壓脈衝或高壓高頻變頻電源，在線電極和介質絕緣電極之間發生介質阻擋放電，在空間產生等離子體。介質阻擋放電電流的大小與電源輸出電壓的頻率有關，頻率高時電流大，頻率低時電流小。因此可通過調節頻率的高低來控制電流的大小，通過採集負載電流的波動趨勢自動調節輸出頻率以保持介質阻擋放電電流的穩定。電流互感器14串接在電源的負極性輸出端，可測得負載電流的大小，電流互感器輸出端與電源的反饋迴路相連，當負載電流增大時，電流互感器輸出電流增大，導致電源輸出頻率下降，頻率下降導致容性負載的容抗增加，容抗增加導致電流變小；反之，當負載電流減小時，電流互感器輸出電流減小，導致電源輸出頻率提高，頻率提高導致容性負載容抗減小，容抗減小導致電流增大。因此通過負載電流的變化趨勢，電源自動調節輸出頻率，維持輸出電流的穩定。調節矩形波的佔空比可調節電源的輸出功率，以滿足用最小的功率達到要求的除塵效果。
在引風機的作用下，含塵氣體從入風口進入箱體，經過介質阻擋放電的空間時，氣體中的部分粉塵被荷以正電或負電。於是，在空間存在著電子、正離子、正電粉塵和負電粉塵，這些帶電粒子被氣流帶到極板電場作用的空間，在電場力的作用下，正負粒子向相反的方向遷移而極化。各極板上布有孔道，氣流可從極板上的孔道經過。介質絕緣正極板6與電源的正極性輸出端相連，它吸引負粒子而排斥正粒子。介質絕緣正極板表面覆蓋絕緣介質，它只能吸引負粒子而不能吸收負粒子的負電荷，因此在靠近介質絕緣正極板表面空間積累了一層負粒子，即形成了負等離子體層，在負等離子體層的外側(遠離介質絕緣正極板)的空間形成了正等離子體層，由於箱體內表面用絕緣擋板覆蓋，正負等離子體層被裝在一個絕緣的容器中並被電場力所約束，因此正負等離子體層不能消失，其狀態是穩定的；導電負極板7與電源的負極性輸出端相連，它吸收正電荷，排斥負電荷，在靠近其表面的空間形成了負等離子層；導電正極板8與電源的正極性輸出端相連，它吸收負電荷，排斥正電荷，在靠近其表面的空間形成了正等離子層；介質絕緣負極板10與電源的負極性輸出端相連，吸引正粒子排斥負粒子，在靠近其表面空間形成正等離子層，在遠離其表面空間形成負等離子層。當氣流經過正等離子層時，氣流中的正電粉塵不能通過正等離子層，氣流中的負電粉塵與正等離子層正電粉塵凝聚，氣流中的中性粉塵被正等離子層充以正電，這樣，經過正等離子層的粉塵帶正電；當氣流經過負等離子層時，氣流中的負電粉塵不能通過負等離子層，氣流中的正電粉塵與負等離子層負電粉塵凝聚，氣流中的中性粉塵被負等離子層充以負電，這樣，經過負等離子層的粉塵帶負電。因此說，等離子層具有荷電與濾塵的雙重功能。
線電極與介質絕緣電極表面的積塵不會對介質阻擋放電產生影響，各個極板的積塵不會對等離子層的形成產生影響，因此各個電極的積塵可長期不用清除，當塵層達到一定厚度時可自然脫落。
氣流經過多道正負等離子層後，粉塵被濾除，被淨化的氣體從出風口排出。
實施例2，如圖2所示。它是絕緣正極板等離子層變頻濾塵器，它只採用絕緣正極板形成等離子層。這種結構簡單，等離子層中的等離子體密度高，荷電與濾塵效果更好。絕緣正極板與電源正極性輸出端相連，絕緣正極板吸引負離子，因此在絕緣正極板的兩側表面的空間均形成了一層密實的負等離子體層和一層正等離子層。當粉塵通過正負相間的等離子體層時，粉塵被充電，帶電粉塵不能通過等離子層，帶電粉塵被等離子體層濾除。
權利要求
1一種等離子層變頻濾塵器是由入風口(1)，箱體(2)，線電極(3)，介質絕緣電極(4)，絕緣擋板(5)，介質絕緣正極板(6)，導電負極板(7)，導電正極板(8)，絕緣墊塊(9)，介質絕緣負極板(10)，出風口(11)，電源(12)，均流電阻(13)，電流互感器(14)組成的，其特徵在於在箱體內線電極與介質絕緣電極相間放置，各板極設置方向與氣流方向垂直，在各極板所在位置的箱體內表面用絕緣擋板覆蓋，介質絕緣電極、介質絕緣正極板及導電正極板與殼體相連並接地，電源正極性輸出端與箱體相連並接地，介質絕緣負極板和導電負極板通過絕緣墊塊與箱體絕緣，並與電源負極性輸出端相接，線電極通過均流電阻與電源的負極性輸出端相連，在電源負極性輸出端上串接電流互感器。
2根據權利要求1所述的等離子層變頻濾塵器其特徵在於所說的電源是直流偏置高壓脈衝(高頻)變頻電源。
3根據權利要求1所述的等離子層變頻濾塵器其特徵在於所說的介質絕緣正極板和介質絕緣負極板是導電極板表面覆蓋介質絕緣層而製成的，在極板上布有孔道。
4根據權利要求1所述的等離子層變頻濾塵器其特徵在於所說的導電負極板和導電正極板是由導電材料製成的，在極板上布有孔道。
5根據權利要求1所述的等離子層變頻濾塵器其特徵在於所說的介質絕緣電極是由金屬板(管)覆蓋介質絕緣層而製成的。
全文摘要
本發明涉及一種等離子層變頻濾塵器，它是由入風口1，箱體2，線電極3，介質絕緣電極4，絕緣擋板5，介質絕緣正極板6，導電負極板7，導電正極板8，絕緣墊塊9，介質絕緣負極板10，出風口11，電源12，均流電阻13，電流互感器14組成的。其主要特徵是電源採用直流偏置高壓脈衝(高頻)變頻電源，在箱體內線電極與介質絕緣電極相間放置，各極板設置方向與氣流方向垂直，線電極與介質絕緣電極間發生介質絕緣放電產生等離子體，正負等離子體在電場力的作用下遷移極化形成正負等離子層，粉塵經過等離子層時被充電，帶電粉塵不能通過等離子層，粉塵被濾除。通過調節電源電壓的頻率可實現電源輸出電流的調節與控制。
文檔編號B03C3/40GK101081376SQ20061004681
公開日2007年12月5日 申請日期2006年6月4日 優先權日2006年6月4日
發明者張寅嘯, 張辛衡, 張燁 申請人:張寅嘯