一種含塵氣體凈化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含塵氣體凈化方法，屬于除塵、廢氣治理和環境保護技術領域。
【背景技術】
[0002]目前工業除塵領域已經有了很多成熟技術，例如:機械除塵、濕法除塵、袋式除塵、電除塵以及靜電布袋復合除塵等等。機械除塵是利用降塵室、旋風分離器等機械裝置進行除塵的方法，該方法對于顆粒較大的粉塵具有較好的效果，然而對于造成灰霾污染的2 μ m左右的粒子，其凈化效率很低，而且對于微細顆粒而言，這一類除塵裝置的二次揚塵問題嚴重，無法在當前對于微細顆粒的除塵效率要求越來越高的情況下有效發揮作用。濕法除塵是利用噴淋塔、水膜除塵器或文丘里除塵器進行除塵的方法，常見于處理塵埃顆粒尺寸較大的氣體，所縛集的顆粒可以通過和水形成泥漿而排出，該工藝對設備的要求也較高，設備體積較大，投資較高，且帶來了泥漿廢液處理的問題。
[0003]袋式除塵的除塵效率很高，對粉塵的粒徑范圍波動的耐受性好，即使微細的粉塵也可成功獲得很高的截留率，然而，袋式除塵的壓降較大，對于風機等氣體傳輸設備的動力載荷要求高，此外，目前常見的布袋難以耐受高溫，對于廢氣中含有紅熱顆粒和陰燃顆粒的燒結煙氣而言，使用布袋除塵常常發生“燒袋”事故。此外，常見的工業廢氣處理工段，廢氣的壓力很低，對于壓降較大的袋式除塵，常常需要提高風機壓頭來應付布袋的壓降，甚至需要重新選購風機。
[0004]電除塵也是當前非常常用和高效除塵手段，該方法是首先對氣體中的粉塵荷電、而后通過電場力將其從氣流中去除并固定在電極板表面的除塵方法。該方法可用于高溫廢氣處理，且只有很小的壓降阻力，但其缺點在于對粉塵的導電率、氣體濕度都有一定要求，否則不能獲得高的除塵率，此外該方法的一次性投資較高，運行成本也不低。同時，目前的工業電除塵技術對于粒徑小于2.5 μπι的顆粒縛集效率很低，對于大氣的灰霾污染貢獻有限。
[0005]靜電和布袋復合的收塵方法是在靜電收塵工段之后再加一個布袋收塵，這樣可以通過靜電方法去除大顆粒粉塵，而采用布袋截留微細粉塵顆粒，這樣布袋收塵工段清灰操作的頻次可大大下降，整個裝置除塵效果良好，因此這是目前工業上最為常用和成熟的復合除塵工藝選擇，但其設備投資較大，當布袋選擇有機織物時，前邊的靜電除塵工段產生的臭氧可能對布袋發生嚴重的損害，另外，對于含有焦油顆粒、火星和陰燃顆粒的煙氣(如燒結煙氣)而言，這一方案同樣會發生“燒袋”事故。
[0006]目前隨著工業多孔陶瓷技術的日臻成熟，已經有非常可靠的多孔陶瓷過濾管用于工業廢氣的粉塵過濾(如江蘇省宜興非金屬化工機械廠相關產品)，由于陶瓷管熱穩定性高，可以用于高溫氣體過濾的場合，然而，不同于布袋收塵、多孔陶瓷氣體過濾管表面的積塵過厚時，不能通過“振打”的方式加以清灰，只能通過壓縮氣體反吹的方法加以清灰，這導致很多沉積在多孔陶瓷管孔道內的微小顆粒不能被徹底清除，使多孔陶瓷管在使用過程中氣阻越來越大。此外，當氣體中含有焦油顆粒時，粘稠的焦油顆粒會對多孔陶瓷過濾膜的孔道發生致命性的封堵作用，從而使其徹底喪失氣體過濾能力。
[0007]近年來，在電袋復合除塵領域出現了將導電纖維編織在布袋當中從而給布袋荷電的除塵新技術，這種技術不用設置靜電收塵極，而使用布袋做為收塵極，一般在布袋上面可以荷載與電暈極同種的電荷，也可以荷載相反的電荷，其中荷載相同電荷的更為合理，這樣粉塵將被布袋表面推斥，從而在布袋上形成非常疏松的粉餅，所以布袋清灰的非常容易，而且粉餅的氣阻很小，清灰的周期大大延長。然而該方案對布袋制作的要求較高，要求導電纖維非常均勻的混紡于布袋中，而且布袋不能耐受煙氣溫度過高的工況，此外，粉塵荷電極(電暈極)產生的臭氧仍然會對布袋發生氧化損害。
[0008]為了克服微細粉塵對陶瓷過濾管的阻塞作用，并減緩致密粉餅層導致的氣體壓降損失，發明人曾經公布了一種利用靜電預荷電來提高粉餅疏松程度、再利用荷載與粉體同種電荷的導電陶瓷管防止微細粉塵“鉆入”多孔陶瓷管過濾孔道的新除塵技術(201410148525.X)，該技術方案的在實驗研究中取得了非常顯著的效果:顯著降低了除塵過程中的粉餅阻力，并改善了粉餅的再生性能。然而該技術方案也面臨著幾項明顯的問題:首先，在原技術方案中，預荷電器的電暈極和后端導電多孔陶瓷過濾管相連接，導致兩者必須同時供電、且電壓相同，而在進一步的實際研究過程中發現，后端導電多孔陶瓷過濾管只需在除塵過程的開始階段荷載高壓電就可以了，而且其電壓較低時就可以成功實現對導電多孔陶瓷過濾管的保護，并不需要荷載與前端預荷電器的電暈極相同的高電壓。此外，在研究中我們還發現，導電多孔陶瓷過濾管和花板以及設備筒體之間的絕緣問題是非常重要和關鍵的。當導電多孔陶瓷過濾管上荷載與前端預荷電器的電暈極相同的高壓時，導電多孔陶瓷過濾管與設備之間的電絕緣將非常難以實現，而前端預荷電器的電壓越高則荷電效果越好，因此后端導電多孔陶瓷過濾管的電絕緣和前端預荷電器的荷電效果之間發生了難以兼顧的矛盾。
[0009]綜上所述，目前亟需一種兼顧粉塵荷電效果和設備絕緣要求的新型除塵技術，該技術既要保持201410148525.X技術方案中氣阻小、通量大、溫度范圍寬等優點，而且具有容易實現、易于工業化等優點。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于通過一種簡單的方法獲得具有低氣阻、高通量的高效除塵裝置。該裝置兼具靜電除塵的優勢和多孔陶瓷膜過濾的優勢，且荷電效率高，設備電絕緣容易實現。
[0011]本發明的目的是通過以下的技術方案實現的，采用具有負電暈的預荷電器對含塵氣流中的粉塵顆粒進行荷電，然后將帶有荷電粉塵顆粒的氣流通入除塵箱體中，除塵箱體中安置導電多孔陶瓷過濾管，導電多孔陶瓷過濾管由電極導架互相連接，并和高壓電源的負極相連，以利用高壓電源對導電多孔陶瓷過濾管的表面荷載高壓負電，導電多孔陶瓷過濾管的內部材質是堇青石、Sic陶瓷或者莫來石，導電多孔陶瓷過濾管通過表面涂覆導電多孔陶瓷涂層來實現導電性能，導電多孔陶瓷過濾管和設備花板之間通過絕緣密封墊圈實現氣體密封和電絕緣，當被預荷電器荷電的粉塵顆粒隨氣流達到導電多孔陶瓷過濾管表面時，因為粉塵顆粒荷載有與導電多孔陶瓷過濾管表面相同的電荷，所以粉塵顆粒不能進入導電多孔陶瓷過濾管的微細過濾孔道，只能在導電多孔陶瓷過濾管表面形成疏松的粉餅層，同時，由于粉塵顆粒之間電荷相同，所以粉塵顆粒間有顯著的靜電相斥作用，使導電多孔陶瓷過濾管表面形成的粉餅層更加疏松，因此粉餅層氣體阻力很小，也很容易通過壓縮氣體反吹再生，同時，經再生后的導電多孔陶瓷過濾管表面清潔，再生充分，不易有粉塵殘由Ο
[0012]該含塵氣體凈化方法，其特征還在于:所采用的預荷電器是極線-圓管式預荷電器或者極線-平板式預荷電器，電暈極荷載高壓負電，電壓為_30kV?_70kV，極間距為10cm ?40cmo
[0013]該含塵氣體凈化方法，其特征還在于:所述的導電多孔陶瓷過濾管表面荷載高壓負電，電壓為_5kV?30kV。
[0014]該含塵氣體凈化方法，其特征還在于:所述的導電多孔陶瓷過濾管表面只需在除塵過程開始至除塵過程的中間階段荷載高壓負電，荷電的時間為除塵-再生周期的1/4?1/2。
[0015]該含塵氣體凈化方法，其特征還在于:所述的導電多孔陶瓷過濾管表面的導電性能是利用涂覆摻雜銅粉、鎳粉、鋁粉、鐵粉、錳粉、石墨粉、碳納米管、導電炭黑、碳纖維當中的一種或任意幾種的混合物的導電多孔陶瓷涂層而獲得的，導電多孔陶瓷涂層的線電阻在ΙΟΩ/m ?20ΜΩ/πι 之間。
[0016]該含塵氣體凈化方法，其特征還在于:所采用的導電多孔陶瓷過濾管的管徑50?400mm,長度lm?3m，孔隙率15%?90%，平均氣孔尺寸0.3 μ m?100 μ m。
[0017]本發明所公開的含塵氣體凈化方法，其氣阻較小，同時由于導電多孔陶瓷過濾管表面的粉餅疏松，除塵過程中裝置的氣阻變化不大，而且疏松的粉餅很容易反吹去除而使裝置再生，此外，導電多孔陶瓷過濾管耐熱耐腐，可以用于高溫和含有腐蝕性氣體的場合，即使電暈極因為異常情況發生火花放電，也不會發生對導電多孔陶瓷過濾管的損害，這是采用布袋收塵不能比擬的，同時，由于前端的預荷電器和后端的導電多孔陶瓷過濾管分別使用兩個電源進行供電，可以在前端預荷電器上荷載更高的電壓，以保證粉塵被充分荷電，而同時可以在后端導電多孔陶瓷過濾管上荷載較低的電壓，以確保導電多孔陶瓷過濾管和裝置花板及外筒體之間實現電絕緣。
【附圖說明】
[0018]該裝置模塊如圖1和圖2所示，圖1為除塵裝置的結構示意圖和A-A和B-B處的剖視圖，圖2為除塵裝置局部的放大圖，重點表現出了導電多孔陶瓷過濾管、電極導架和花板的連接關系，圖2還給出了導電多孔陶瓷過濾管管壁經過除塵操作后積累粉塵后的斷面示意圖。圖1和圖2中各部分的名稱如下:
[0019]1:潔凈氣箱上蓋板；2:潔凈氣箱；3:花板；4:潔凈氣流；5:導電多孔陶瓷過濾管；6:導電多孔陶瓷過濾管封頭；7:電極導架；8:含塵氣流；9:導電多孔陶瓷過濾管管壁；10:粉餅；11:預荷電器的高壓電源；12:預荷電器；13:除塵箱；14:含塵氣流入口 ；15:高壓氣體反吹口(用于除塵裝置清灰)；16:集灰倉；17:導電多孔陶瓷過濾管和花板之間的絕緣密封圈；18:給導電多孔陶瓷過濾管荷電的高壓導線和設備箱體之間的絕緣密封圈；19給導電多孔陶瓷過濾管荷電的高壓電源。
[0020]圖1和圖2給出了該除塵模塊的一種排布方式，但并不對該技術方案中預荷電器結構形式、電暈極的數量、導電多孔陶瓷過濾管數量、排布方式、長度構成任何限制，只要預荷電器能保證含塵氣流被充分荷電，