雙極性電暈放電煙塵凝並電除塵方法及其設備的製作方法
2023-12-09 06:12:21
專利名稱：雙極性電暈放電煙塵凝並電除塵方法及其設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於煙氣除塵技術領域，尤其涉及一種通過電暈放電使煙塵凝並後再通過電除塵淨化的除塵方法以及實施該方法的設備。
背景技術：
煙氣中含有大量微米及亞微米的粉塵或煙塵，這些微細塵粒能夠直接進入人的呼吸系統，嚴重影響人的身體健康。對這種微米及亞微米的粉塵或煙塵，一般的電除塵器的淨化效率很低，難以達到國家有關PM2.5的微粒排放標準。
目前為提高對微細煙塵的收集能力，主要採用凝並技術對煙氣進行預處理。目前所報導的凝並技術有化學凝並及物理凝並二大類。物理凝並主要是利用外加電場，磁場，聲場，重力場或離心力場等將細小的煙塵凝並，使平均粒徑增大，再利用電除塵收集；化學凝並則引入化學物質，促使煙塵凝並。由於這些凝並技術成本高，運行複雜，事實上很少有工廠採用凝並技術對電廠亞微末煙塵進行治理。
澳大利亞INDIGO公司在公開號為CN1390157A的發明專利申請中公開了一種凝聚粒子的方法和裝置，該方法採用了一種雙極性預荷電煙塵凝並技術，採用正負二臺高壓電源，將煙氣分成正負荷電交叉的荷電器，再混合荷電後的煙氣於一凝並室，使煙氣中亞微米的粉塵凝並，在後續的電除塵器中收集。雖然凝並效果明顯，但設備投資大，凝並室同荷電室分開使整體體積增大。由於正負荷電通道採用接地板電極將煙氣分成二部分，大部分放電電流直接流入接地板電極，效率低下，能耗較高。
發明內容
本發明提供了一種高效率低能耗的雙極性電暈放電煙塵凝並電除塵方法，對煙氣中的微米及亞微米的粉塵或煙塵進行處理後再通過電除塵進行淨化。
本發明還提供了實現上述方法的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，該裝置成本低，粉塵或煙塵荷電效率高。
雙極性電暈放電煙塵凝並電除塵方法，包括以下步驟含塵煙氣在煙道中先經過正負電暈放電區，利用雙極電暈放電設備產生的正負電暈放電使煙氣中的塵埃微粒帶電，帶不同電性的微塵由於靜電作用相互凝並聚集成為較大顆粒，再輸入電除塵器進行電除塵。
雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，包括一煙道，煙道入口與鍋爐煙氣出口連通，煙道出口與電除塵器入口連通，煙道內部裝配至少一組正電暈放電電極和至少一組負電暈放電電極，正負放電電極分別與高壓電源的輸出高壓端和輸出低壓端相連。
所述的雙極電暈放電電源為正或負極性的單極性高壓電源，正或負電暈放電電極中的一組電極同高壓電源的輸出端連接，另一組電極接地。
所述的雙極電暈放電電源為正負極性共有的雙極性高壓電源，正負電暈電極分別同雙極性電源的二個輸出端相連。
所述的高壓電源的電源結構採用半波整流雙極性電源、單相全波整流雙極性電源、三相全波整流雙極性電源、高頻高壓直流電源或高壓脈衝電源。
所述的正電暈放電電極和負電暈放電電極的電極結構為圓形線、針刺線、角鋼芒刺線、鋸齒線、星形線、扭麻花星形線或R-S線中的任意一種。
所述的煙道的外形為圓形或方形。
所述的正或負電暈放電電極安裝在煙道中心，接地電極安裝在煙道四周並接地。
所述的接地電極分別安裝煙道中心和煙道四周，正或負電暈放電電極安裝在二組接地電極之間。
所述的正電暈放電電極和負電暈放電電極將煙道分成若干個六角形小區，兩組電極分別位於每個六角形的頂點和中心，並與煙氣流動方向平行或垂直。
本發明方法中煙氣經過正負電暈放電區時正負電暈放電同時產生，煙塵經過正負電暈處理後，部分煙塵荷正電，部分煙塵荷負電，在靜電力的作用下，正負荷電的煙塵凝並，增大粒徑，有利於後續靜電除塵，提高了除塵效率。
鍋爐排除的含塵煙氣經過雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，使煙氣中的微塵帶電凝並聚集之後在電除塵器中被分離出來，從電除塵器灰鬥排出，淨化後的氣體從煙囪排出。正電暈放電電極和負電暈放電電極的形狀可以相同，也可以分別採用不同的形狀以提高放電能力和效率。同時正電暈放電電極和負電暈放電電極的通過不同的位置設置，以使在煙氣流速過大的情況下能提高荷電凝並效率。
本發明所採用的雙極性電暈放電凝並裝置，使用單臺高壓電源，正負電暈放電同時產生，煙氣不需分道，荷電凝並在同一室進行，且無接地板地電極，裝置成本低並且荷電效率高。
圖1為採用本發明方法的鍋爐煙氣淨化流程示意圖；圖2為採用單極性電源時，雙極性電暈放電凝並裝置示意圖；圖3為採用雙極性電源時，雙極性電暈放電凝並裝置示意圖；圖4為採用正極性電源時，雙極性電暈放電示意圖；圖5為採用負極性電源時，雙極性電暈放電示意圖；圖6為採用半波整流雙極性電源時，雙極性電暈放電凝並裝置示意圖；圖7為採用單相全波整流雙極性電源時，雙極性電暈放電凝並裝置示意圖；圖8為採用三相全波整流雙極性電源時，雙極性電暈放電凝並裝置示意圖；圖9為採用單極性電源時，圓形煙道中正負電暈放電電極的結構設置示意圖；圖10為採用單極性電源時，圓形煙道中正負電暈放電電極的另一種結構設置示意圖；圖11為採用單極性電源時，圓形煙道中正負電暈放電電極的又一種結構設置示意圖；圖12為放電電極與煙氣平行排布時結構設置示意圖。
其中，1-鍋爐，2-雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，3-高壓電源，4-電除塵器，5-電除塵器供電電源，6-電除塵器灰鬥，7-排煙煙囪，8-雙極性電暈放電煙塵凝並裝置的高壓輸入端，9-單極性電源供電，或雙極性電源供電時接高壓端的電暈放電電極，10-單極性電源供電時接接地端的電暈放電電極，11-雙極性電暈放電電源，12-負極性電暈放電電極，13-正極性電暈放電電極，14-單相高壓變壓器，15-整流二極體，16-RL緩衝器，17-全橋整流器，18-三相全橋整流器，19-三相高壓變壓器，20-三相電抗器，21-三相半導體開關器件組，22-煙氣流動方向具體實施方式
如圖1所示，雙極性電暈放電煙塵凝並裝置2安裝在電除塵器4前方的煙道中，鍋爐1排除的含塵煙氣經過設在煙道上的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置2，煙氣中的微塵在高壓電暈作用下帶電，部份煙塵荷正電，而另一部份荷負電，由於煙氣風速一般在10-20m/s之間，在雙極性電暈放電煙塵凝並裝置2中煙塵由於靜電作用進行凝並，使細塵粒子數減小，煙塵粒徑增大，但在裝置2中不需收集，所有的煙塵在後續的電除塵器中收集，煙塵的預荷電提高了後續電除塵器的除塵效率。在電除塵器4中被分離出來從電除塵器灰鬥6排出，淨化後的廢氣從煙囪7排出。其中，雙極性電暈放電煙塵凝並裝置2由高壓電源3供電，電除塵器4由電除塵器供電電源5供電。
電除塵器4可為乾式電除塵器，也可為溼式電除塵器。
如圖2所示，當高壓電源3為單極性單臺電源時，放電電極9通過荷電器高壓輸入端8與高壓電源3相連，接地電極10接地。隨著供電電源3所加電壓的升高，放電電極9與接地電極10間的電場強度增大，當表面場強達到約30kv/cm時，產生電暈放電。當所加的電壓使二電極表面處場強大於30kv/cm時，正負電暈放電同時產生，放電電極9產生正電暈放電，接地電極10產生負電暈放電。同組電極間的距離一般在20mm-200mm之間，異極電極間的距離在50mm-300mm之間，電壓一般在土20-+150kV之間。
如圖3所示，當高壓電源3為單臺雙極性電源時，所有的放電電極9分為二組，一組接正高壓，另一組接負高壓輸出，當所加電壓使二組電極表面的場強達到約30kv/cm時，正負電暈放電同時產生，此時正負二極輸出相同的放電電流。正負電壓可相同，也可不同。
當高壓電源3為單臺正極性電源時，電暈放電示意圖如圖4所示，正極性電暈放電電極13接供電電源3的正高壓輸出端，負極性電暈放電電極12接地。正極性電暈放電電極13產生正電暈放電，負極性電暈放電電極12產生負電暈放電。正電暈放電為流光放電，負電暈放電為輝光放電。
當高壓電源3為單臺負極性電源時，電暈放電示意圖如圖5所示，負極性電暈放電電極12接供電電源3的負高壓輸出端，正極性電暈放電電極13接地。正極性電暈放電電極13產生正電暈放電，負極性電暈放電電極12產生負電暈放電。
如圖6所示，高壓電源3的電源結構採用單相半波整流結構時，單向高壓變壓器14的次級正高壓輸出端通過整流二極體15和RL緩衝器16與正極性電暈放電電極13相連；單向高壓變壓器14的次級負高壓輸出端通過整流二極體15和RL緩衝器16與負極性電暈放電電極12相連。變壓器14可用帶半導體開關器件的各種開關電源供電，並可以根據輸出電流電壓的特性來控制優化。
如圖7所示，高壓電源3的電源結構採用單相全波整流結構時，單向高壓變壓器14的次級同二組全橋整流器17連接，產生正負高壓輸出，並分別通過整流二極體15和RL緩衝器16與正極性電暈放電電極13和負極性電暈放電電極12連接。高壓變壓器14的次級也可只採用一組全橋整流同時輸出正負高壓。
如圖8所示，高壓電源3的電源結構採用三相半導體開關結構時，開關電源通過三相半導體開關器件組21和三相電抗器20與三相高壓變壓器19連接，變壓器19的次級與三相全橋整流器18連接，產生正負高壓輸出，並通過RL緩衝器16分別與正極性電暈放電電極13和負極性電暈放電電極12連接。
雙極性電暈放電煙塵凝並裝置2的外部煙道的外形可為圓形，也可為方形。
如圖9所示，高壓電源3採用單極性高壓電源時，放電電極在圓形煙道中的一種安裝方式。正或負電暈放電高壓電極9安裝在煙道中心，煙道四周裝有接地電極10。當採用正高壓電源時，煙道中心的電極9為正電暈放電，接地電極10為負電暈放電，當採用負高壓電源時，煙道中心的電極9為負電暈放電，接地電極10為正電暈放電。
圖10為高壓電源3採用單極性高壓電源時，放電電極在圓形煙道中的另一種安裝方式。此時煙道中心為接地電極10，煙道上也裝有接地電極10，正或負電暈放電高壓電極9裝在二接地電極之間，可採用正高壓電源，也可採用負高壓電源。
當煙氣通過量較大時，可用電極將園形煙道分成若干六角形小區，如圖11所示，放電電極被分為兩組，分別位於六角形的頂點和中心，一組電極連通後接地。
雙極性電暈放電煙塵凝並裝置2中的電極設置可與煙氣方向平行設置或垂直設置。
如圖12所示，雙極性電暈放電煙塵凝並裝置2的煙道為方形，放電電極9與煙氣流動方向22呈平行排布，高壓電源3採用雙極性電暈放電電源11，高壓輸入端8與放電電極9連接。
權利要求
1.一種雙極性電暈放電煙塵凝並電除塵方法，包括以下步驟含塵煙氣在煙道中先經過正負電暈放電區，利用雙極電暈放電設備產生的正負電暈放電使煙氣中的塵埃微粒帶電，帶不同電性的微塵由於靜電作用相互凝並聚集成為較大顆粒，再輸入電除塵器進行電除塵。
2.一種實施上述方法的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，包括一煙道，煙道入口與鍋爐煙氣出口連通，煙道出口與電除塵器入口連通，其特徵在於煙道內部裝配至少一組正電暈放電電極和至少一組負電暈放電電極，正負電暈放電電極分別與高壓電源的輸出高壓端和輸出低壓端相連。
3.根據權利要求2所述的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，其特徵在於所述的雙極電暈放電電源為正或負極性的單極性高壓電源，正或負電暈放電電極中的一組電極同高壓電源的輸出端連接，另一組電極接地。
4.根據權利要求2所述的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，其特徵在於所述的雙極電暈放電電源為正負極性共有的雙極性高壓電源，正負電暈電極分別同雙極性電源的二個輸出端相連。
5.根據權利要求2所述的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，其特徵在於所述的高壓電源的電源結構採用半波整流雙極性電源、單相全波整流雙極性電源、三相全波整流雙極性電源、高頻高壓直流電源或高壓脈衝電源。
6.根據權利要求2所述的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，其特徵在於所述的電暈線的結構為圓形線、針刺線、角鋼芒刺線、鋸齒線、星形線、扭麻花星形線或R-S線中的任意一種。
7.根據權利要求2所述的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，其特徵在於所述的煙道的外形為圓形或方形。
8.根據權利要求3所述的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，其特徵在於所述的正或負電暈放電電極安裝在煙道中心，接地電極安裝在煙道四周並接地。
9.根據權利要求3所述的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，其特徵在於所述的接地電極分別安裝煙道中心和煙道四周，正或負電暈放電電極安裝在二組接地電極之間。
10.根據權利要求3或4所述的雙極性電暈放電煙塵凝並裝置，其特徵在於所述的正電暈放電電極和負電暈放電電極將煙道分成若干個六角形小區，兩組電極分別位於每個六角形的頂點和中心，並與煙氣流動方向平行或垂直。
全文摘要
本發明公開了用於煙氣除塵技術領域的一種雙極性電暈放電煙塵凝並電除塵方法，含塵煙氣在煙道中先經過正負電暈放電區，使煙氣中的塵埃微粒帶上正負電荷後相互凝並聚集成為較大顆粒，再輸入電除塵器進行電除塵。本發明還公開了為實施上述方法的裝置，包括一煙道，煙道設於電除塵器前部，內部裝配至少一組正電暈放電電極和至少一組負電暈放電電極，正負放電電極分別與高壓電源的輸出高壓端和輸出低壓端相連。本發明方法中煙氣中煙塵經過正負電暈處理後帶上電荷後凝並，再進入電除塵裝置除塵，提高了除塵效率。所述裝置使用單臺高壓電源，正負電暈放電同時產生，荷電凝並在同一室進行，成本低、荷電效率高。
文檔編號B03C3/66GK1603004SQ20041006693
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月9日 優先權日2004年10月9日
發明者閆克平, 王榮華 申請人:金華市中荷環保科技有限公司