一種電磁協同電濾除塵的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電磁協同電濾除塵的裝置，其包括殼體、磁場發生器、電濾布、電暈電極、儲灰斗、進氣口、出氣口；殼體由中空圓筒和倒錐筒連接而成，進氣口設置在殼體上端邊緣處并與殼體連通，氣體進氣方向與殼體上端邊緣相切，出氣口設置在殼體上端面中心處，儲灰斗設置在殼體下端，磁場發生器設置在殼體外，其產生的磁場覆蓋殼體內除塵空間，電濾布和電暈電極設置在殼體內并外接電源并產生電場；本實用新型大大提高了工業廢氣中顆粒物的去除效率，特別是難去除的細顆粒物（PM2.5）去除效率可達99.9%。
【專利說明】
一種電磁協同電濾除塵的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種電磁協同電濾除塵的裝置，屬于大氣污染控制領域。
【背景技術】
[0002]近年來我國霧霾天氣頻發促進了人們對細顆粒物(PM2.5)危害的認識。顆粒物的大量排放不僅降低城市及風景區的大氣能見度，對大范圍氣候產生重大影響，還會在呼吸道沉積或攜帶重金屬、揮發性化合物、高健康風險的多環芳烴等有害物質危害人體健康。許多廢氣中高毒性成分傾向于富集在細顆粒及超細顆粒物中，毒理學研究顯示死亡風險和細顆粒物長期暴露之間存在確定無疑的相關性，空氣中大量顆粒物暴露風險研究表明每年約有800，000人的死亡跟細顆粒物暴露有關。
[0003]細顆粒物的巨大危害已激發了大量科技工作者對細顆粒物污染控制的密集關注，細顆粒物的經濟高效脫除亦成為諸多有色金屬冶煉和資源化工企業普遍面臨的關鍵共性技術難題。傳統除塵器如電除塵器，除塵效率高、阻力損失小、適用范圍廣、使用方便且無二次污染、對煙氣溫度及煙氣成分等影響不敏感、設備安全可靠性好，但是占地面積大、運行費用高，其除塵效率易受粉塵比電阻的影響;袋式除塵器，不受煤種、飛灰特性影響，出口排放低且穩定，但是系統阻力損失最大，對煙氣溫度、煙氣成分較敏感，若使用不當濾袋容易破損并導致排放超標;旋風除塵器，結構緊湊、體積輕小，安裝使用方便，適合用于較大顆粒的去除，但是除塵效率低，特別是對于細顆粒物不能有效去除。
[0004]傳統單元式除塵技術已難以滿足越來越嚴格的細顆粒物凈化要求，而復合式除塵技術的發展越來越受到關注，它可以很好的揚長避短，充分發揮每項技術的各自優勢，例如電除塵和旋風除塵結合發展起來的電旋風除塵技術，專利《一種基于外交變磁加強的靜電旋風除塵系統》(授權公告號CN 203155405 U)中介紹了一種通過外交變磁調控，改變帶電顆粒物在除塵器內所受磁場力方向，延長其在電場中的作用時間，最終通過電場去除帶電顆粒物。該方法雖然提高了小顆粒物的去除效率，但是延長了除塵時間，增加了運行成本，并且容易受顆粒本身性質、灰塵濃度等影響，導致其不能保持高效穩定的除塵效率；電除塵和袋式除塵結合發展起來的電袋除塵技術，專利《電袋復合除塵器電區頂部陰極電磁振打裝置》(授權公告號CN 204486038 U)中介紹了一種陰極電磁振打裝置，主要是改善傳統布袋機械振打清灰的弊端，避免因機械振打而引起灰塵二次飛揚加重的情況、陰極的疲勞損壞等，提高電袋除塵器的運行壽命及穩定性，但是該方法僅僅是從外部利用電磁作用改善電袋除塵器中部分裝置的使用效果，沒有從除塵技術層面將電磁調控利用的更加徹底。
[0005]面對日益嚴重的大氣顆粒物污染，現行的這些復合式除塵技術依然難以達到越來越嚴格的排放要求，亟需經濟高效的除塵新技術。
[0006]本實用新型針對工業廢氣中大量細顆粒物難以經濟高效脫除的問題，將旋風流場、電場及磁場有機結合，并利用電磁強化及調控手段，發明了電磁協同電濾旋風除塵的方法及設備。
【發明內容】
[0007]本實用新型目的是提供一種電磁協同電濾除塵的裝置，該裝置包括殼體1、磁場發生器2、電濾布3、電暈電極4、儲灰斗5、進氣口 6、出氣口 7;殼體由中空圓筒和倒錐筒連接而成，進氣口 6設置在殼體上端邊緣處并與殼體連通，氣體進氣方向與殼體上端邊緣相切，出氣口 7設置在殼體I上端面中心處，儲灰斗5設置在殼體下端，磁場發生器2設置在殼體I外，其產生的磁場覆蓋殼體內除塵空間，電濾布3和電暈電極4設置在殼體I內并外接電源并產生電場。
[0008]所述電暈電極4為中心柱、線狀電極、中心骨刺狀電極、雙區柱狀電極、雙區半骨刺電極、錐形柵狀電極中的一種。
[0009]當電暈電極為中心骨刺狀電極時，電濾布為傘狀并間隔設置在電暈電極的骨刺之間，電濾布與電暈電極通過絕緣體連接。
[0010]當電暈電極為雙區半骨刺電極時，電濾布為中空圓筒狀，電暈電極設置在電濾布與殼體內壁之間，電暈電極骨刺朝向電濾布。
[0011]電暈電極4作為放電陰極，電濾布3作為電集塵陽極外接一個可控高壓直流電源，電壓越高，電場強度和電暈電流密度越大，可影響顆粒物荷電的強度和效率以及所受電場力的大小；外部可控磁場發生器產生磁場，在除塵內部空間內可對磁場的強度和方向進行調控;儲灰斗5位于裝置底部收集灰塵。
[0012]本實用新型反應裝置適用溫度為O°C?1000°C，運行方式依據處理要求而定，為連續式或間歇式。
[0013]本實用新型通過結合旋風流場、電場及磁場，形成電磁協同電濾旋風除塵的方法；本實用新型方法是將含塵廢氣通過電磁強化，進行電濾協同常規旋風除塵技術實現工業廢氣中不同粒徑顆粒物的去除。
[0014]具體為含塵廢氣利用常規旋風除塵技術產生旋風流場，大顆粒物在旋風流場中經過離心力的作用被去除，難去除的細顆粒物則通過電磁協同強化高效去除，當難去除細顆粒物進入電暈電極產生的電暈區內會進行荷電，然后荷電顆粒物在電暈電極(陰極)和電濾布(陽極)產生的電場以及外部磁場發生器產生的磁場中受到電場力和磁場力的作用，快速偏向電濾布移動并被捕集，達到細顆粒物的聚集、沉降去除。
[0015]除塵過程中，由于顆粒物形狀、大小、質量等性質不同，其在復合場中所受的力大小不盡相同，從而會產生相對運動，易在運動偏移過程中發生碰撞及凝并團聚，可通過調控放電電壓、磁場強度和方向來調控強化不同粒度顆粒物的高效去除。
[0016]所述由外部可控磁場發生器產生的磁場強度及方向任意可調，磁場強度范圍為I?60Το
[0017]所述電暈電極(陰極)和電濾布(陽極)外接可控高壓電源產生電場，其電壓范圍為10?70kV;其中電暈電極和電濾布可連接耦合成為一體形成電場，也可相互獨立存在形成電場。
[0018]所述含塵廢氣采用電磁協同電濾旋風除塵時進風速度為18-23m/s。
[0019]所述電暈電極為中心柱、線狀電極、中心骨刺狀電極、雙區柱狀電極、雙區半骨刺電極、錐形柵狀電極中的一種，可產生電暈區對顆粒物進行荷電。
[0020]所述電濾布是一種性質結構穩定的濾布，具有可調大小的孔隙，可根據需求編織成各種形狀，并且有良好的導電性能，兼具靜電集塵和過濾捕集顆粒物的作用;例如參照授權公告號CN 104213303 B“一種電濾布及其應用”中的方法制得。
[0021]在除塵過程中，顆粒物隨氣體在旋風流場中旋轉流動，較大顆粒物易通過離心力及自身重力的作用被去除；難去除細顆粒物會進一步進入電暈電極及電濾布產生的電場中，并在電暈電極附近的電暈區進行荷電，在電場力的作用下被電濾布吸弓1、過濾捕集被去除；同時，由外部磁場發生器產生的磁場存在于除塵空間中，通過調控磁場強度及方向，荷電細顆粒物不僅在電場作用下發生定向運動，還可在磁場力作用下發生定向運動、迀移，強化凝并和沉降分離，進一步強化顆粒物的去除。本實用新型通過協同旋風流場、電場及磁場，利用電磁強化及調控手段，實現工業廢氣中顆粒物的經濟高效脫除，可保持高效、穩定的除塵效率，特別是難去除細顆粒物去除效率能夠達到99.9%。
[0022]在利用電磁協同電濾旋風除塵裝置進行除塵時，含塵廢氣由電磁協同電濾旋風除塵裝置上端邊緣的進氣口沿切向方向進入，沿著殼體內壁旋轉下行，氣體至底部中間反向旋轉上行，從出氣口排出；大部分較大顆粒物在離心力及自身重力的作用下，沿殼體I內壁旋轉下行沉降于儲灰斗5中被去除；少量難去除細顆粒物隨下行或上行旋流經過電暈電極4產生的電暈區時，進行荷電，并在電場力和磁場發生器2產生的磁場力作用下朝電濾布3運動，經過電濾布3的過濾和捕集，最終聚集沉降于儲灰斗5中被去除。
[0023]在裝置除塵過程中，含塵廢氣進口流速、電暈電極電壓、磁場強度及方向都會對除塵效率產生影響。含塵廢氣進口流速越快，旋風流場中顆粒物運動的速度越快，但是運動速度過大會使電磁作用程度減小，降低除塵效率；電暈電極的放電電壓不僅會影響顆粒物的荷電效率和強度，還會影響電場強度，直接決定顆粒物在電場中的去除效率;通過調控磁場強度及方向，可使磁場力與電場力協同發揮作用，進一步強化電場中荷電顆粒的去除。
[0024]本實用新型的優點與效果如下:
[0025](I)電磁協同電濾旋風除塵的方法是一種實現電磁強化及調控顆粒物經濟高效脫除的新技術，能有效去除工業廢氣中的顆粒物，特別是難去除的細顆粒物去除效率能達到99.9%；
[0026](2)本發明除塵方法屬于干法除塵，在節約經濟成本、滿足對細顆粒物經濟高效去除的同時，還有利于對有價值的固體顆粒進行分離回收，促進資源環保型化工行業的發展；
[0027](3)本發明是一種新的電磁調控除塵機制，協同旋風流場、電場及磁場，針對不同粒徑的顆粒物，通過電磁強化及調控，可實現高效分離和去除，為新型電磁強化除塵新技術的發展提供方向。
【附圖說明】
[0028]圖1是本實用新型電磁協同電濾除塵裝置結構示意圖；
[0029]圖2是本實用新型電磁協同電濾除塵裝置流體運動示意圖；
[0030]圖3是本實用新型傘形電濾布和電暈電極部分結構示意圖；
[0031]圖4是本實用新型電磁協同電濾除塵裝置豎直剖面顆粒物受力示意圖；
[0032]圖5是本實用新型電磁協同電濾除塵裝置橫向剖面顆粒物受力示意圖；
[0033]圖6是本實用新型電磁協同電濾除塵裝置結構示意圖；
[0034]圖7是本實用新型電磁協同電濾除塵裝置流體運動示意圖；
[0035]圖8是本實用新型電磁協同電濾除塵裝置豎直剖面顆粒物受力示意圖；
[0036]圖9是本實用新型電磁協同電濾除塵裝置橫向剖面顆粒物受力示意圖；
[0037]圖10是本實用新型進氣口在殼體上位置示意圖;A圖為方式一，B圖為方式二；
[0038]圖中:1-殼體;2-磁場發生器;3-電濾布;4-電暈電極;5-儲灰斗;6_進氣口；7_出氣口； 8-顆粒物。
【具體實施方式】
[0039]下面通過附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明保護范圍不局限于所述內容，本實施例中電濾布參照授權公告號CN 104213303 B“一種電濾布及其應用”中的方法制得。
[0040]實施例1:利用電磁協同電濾除塵方法凈化密閉電石爐尾氣
[0041]我國電石工業生產目前大多采用密閉電石爐，密閉電石爐每生產It電石會產生700?1000°(:爐氣4001113，其中含塵量100?25(^/_3，大部分粉塵由表面粘附有焦油的0.1~20μπι顆粒物組成，其中細顆粒物難以高效去除。
[0042]本實施例密閉電石爐尾氣以18m/s進風速度利用常規旋風除塵技術產生旋風流場，去除大顆粒物，難去除的細顆粒物進入電暈電極產生的電暈區進行荷電，然后荷電顆粒物在電暈電極(陰極，中心骨刺狀電極)和電濾布(陽極)產生的電場以及外部磁場發生器產生的磁場中受到電場力和磁場力的作用，快速偏向電濾布移動并被捕集，達到細顆粒物的聚集、沉降去除。
[0043]上述方法通過如圖1、3、1A所示電磁協同電濾除塵的裝置實現凈化密閉電石爐尾氣，該裝置包括殼體1、磁場發生器2、電濾布3、電暈電極4、儲灰斗5、進氣口 6、出氣口 7;殼體由中空圓筒和倒錐筒連接而成，進氣口 6設置在殼體上端邊緣處并與殼體連通，氣體進氣方向與殼體上端邊緣相切，出氣口 7設置在殼體I上端面中心處，儲灰斗5設置在殼體下端，磁場發生器2設置在殼體I外，其產生的磁場覆蓋殼體內除塵空間，電濾布3和電暈電極4設置在殼體I內并外接電源并產生電場;所述電暈電極為中心骨刺狀電極，電濾布為傘狀并間隔設置在電暈電極的骨刺之間，電濾布與電暈電極通過絕緣體連接;控制進氣口電石爐尾氣流速為18 m/s、磁場方向豎直向上、磁場強度為5T、放電電壓為15kV。
[0044]如圖2所示該裝置改變了傳統旋風除塵內旋流的型式，經過電濾布的過濾和減緩作用，內旋流的旋轉程度會減緩，漸漸成為直線上升的型式，并利用可調節的磁場及電場，強化電濾布對顆粒物的捕集。
[0045]顆粒物隨氣體由電磁協同電濾旋風除塵裝置邊緣切向方向進入，沿著內壁旋轉下行，氣體至底部中間反向旋轉上行，從出氣口 7排出；其中較大顆粒物在離心力(慣性力)及自身重力的作用下，容易隨氣流沿殼體I內壁旋轉下行，進入底部儲灰斗5被收集。
[0046]如圖4和圖5所示，一些沒被去除的細顆粒物8會隨反轉上行氣流上升，經過(陰極)電暈電極4產生的電暈區時進行荷電，此時在豎直平面顆粒物8主要受到重力Fe，氣流阻力Fd，以及電場力Fe的作用，其中根據顆粒物8所在不同位置，電場力方向也不同，帶電細顆粒物8在電場力的作用下，偏向(陽極)電濾布3移動。在橫向平面顆粒物8由于運動及磁場發生器2產生的磁場作用，受到磁場力Fb，使顆粒物8在水平截面上進行類似圓周運動，增加顆粒物8相互碰撞凝并的機率，并且減小其動能。顆粒物8經過多級電暈電極4的荷電和電濾布3的過濾、捕集，最后在重力的作用下滑落、沉降于儲灰斗5中，得到有效去除。
[0047]經過電磁協同電濾旋風除塵裝置凈化后，密閉電石爐尾氣中較大顆粒物全部被去除，細顆粒物凈化效率達到99.9%。
[0048]實施例2:利用電磁協同電濾除塵方法凈化冶煉煙氣
[0049]有色金屬火法冶煉過程(包括干燥、燒結、焙燒、熔煉、吹煉、煙化、揮發、熔鑄等)，產生大量煙氣，其中夾帶著煙塵，煙塵中含有金屬和各種有價元素。為提高冶煉回收率，綜合回收有價元素，減輕對環境的污染，必須將煙塵從煙氣中收集下來。
[0050]本實施例冶煉煙氣以20m/s進風速度利用常規旋風除塵技術產生旋風流場，去除大顆粒物，難去除的細顆粒物進入電暈電極產生的電暈區進行荷電，然后荷電顆粒物在電暈電極(陰極，雙區半骨刺電極)和電濾布(陽極)產生的電場以及外部磁場發生器產生的磁場中受到電場力和磁場力的作用，快速偏向電濾布移動并被捕集，達到細顆粒物的聚集、沉降去除。
[0051]上述方法利用如圖6、10B所示電磁協同電濾旋風除塵裝置凈化冶煉煙氣，該裝置包括殼體1、磁場發生器2、電濾布3、電暈電極4、儲灰斗5、進氣口6、出氣口7;殼體由中空圓筒和倒錐筒連接而成，進氣口 6設置在殼體上端邊緣處并與殼體連通，氣體進氣方向與殼體上端邊緣相切，出氣口 7設置在殼體I上端面中心處，儲灰斗5設置在殼體下端，磁場發生器2設置在殼體I外，其產生的磁場覆蓋殼體內除塵空間，電濾布3和電暈電極4設置在殼體I內并外接電源并產生電場；電暈電極為雙區半骨刺電極，電濾布為中空圓筒狀，電暈電極設置在電濾布與殼體內壁之間，電暈電極骨刺朝向電濾布;控制進氣口冶煉煙氣流速為20 m/s,磁場方向豎直向下、磁場強度為20T、放電電壓為40kV。
[0052]如圖7所示，該裝置是在旋風流場中外旋流和內旋流臨界面設置電濾布，將外旋流和內旋流進行隔離，可有效防治氣流及顆粒物的逸散，經過磁場及電場的強化使電濾布對細顆粒的捕集率大大提尚。
[0053]顆粒物隨氣體由電磁協同電濾旋風除塵裝置邊緣切向方向進入，沿著內壁旋轉下行，氣體至底部中間反向旋轉上行，從出氣口排出。其中較大顆粒物在離心力及自身重力的作用下，容易隨氣流沿殼體I內壁旋轉下行，進入底部儲灰斗5被收集。如圖8和圖9所示，一部分細顆粒物8受離心力影響較小，易在殼體I內壁與電濾布3之間電暈電極4附近的電暈區內荷電，受到離心力Fe，反方向的向心力FDi，磁場發生器2產生的磁場力Fb，電場力Fe，向下的重力Fe，其中向心力FDi是氣流作用阻力Fd水平方向上指向軸線的分力，FDj是Fd產生的顆粒物切向動力。細顆粒物8會在向心力Fi,磁場力Fb及電場力Fe為主的情況下偏向電濾布移動，從而被電濾布3捕集，聚集在電濾布3表面在重力Fc的作用下沉降于儲灰斗5被去除。微量未被去除的細顆粒物8會隨反轉氣流上升，由于靜電引力及離心力的作用，偏向電濾布3內側移動并被捕集，最終聚集沉降于儲灰斗5中。
[0054]經過電磁協同電濾旋風除塵裝置凈化后，冶煉煙氣中較大顆粒物全部被去除，細顆粒物凈化效率達到99.9%，并且可從儲灰斗5中將含有金屬和各種有價元素的顆粒分離回收，達到資源回收利用的目的。
[0055]實施例3:利用電磁協同電濾除塵方法凈化黃磷尾氣
[0056]我國黃磷工業產生的黃磷尾氣中粉塵濃度含量較高，一般為30- 60g/m3，極端工況下甚至高于100g/m3。黃磷生產中，黃磷生產除塵可分為濕法除塵和干法除塵，國內絕大部分黃磷生產線都采用濕法除塵技術，但濕法除塵不僅需要消耗水，還產生大量的泥磷，產生大量的含磷污水。
[0057]本實施例黃磷尾氣以22m/s進風速度利用常規旋風除塵技術產生旋風流場，去除大顆粒物，難去除的細顆粒物進入電暈電極產生的電暈區進行荷電，然后荷電顆粒物在電暈電極(陰極，中心骨刺狀電極)和電濾布(陽極)產生的電場以及外部磁場發生器產生的磁場中受到電場力和磁場力的作用，快速偏向電濾布移動并被捕集，達到細顆粒物的聚集、沉降去除。
[0058]上述方法通過采用和實施例1相同的方法及裝置凈化黃磷尾氣，并且控制進氣口尾氣流速為22m/s、磁場方向豎直向上、磁場強度為45T、放電電壓為65kV。
[0059]經過電磁協同電濾旋風除塵裝置凈化后，黃磷尾氣中較大顆粒物全部被去除，細顆粒物凈化效率達到99.9%。另外由于本方法是干法除塵，不僅減少尾氣中粉塵的含量，為尾氣的綜合利用創造了較好的條件，還大大減少了泥磷產生量和排放量以及磷的損失量，避免了泥磷處理弓丨起的污染。
[0060]實施例4:利用電磁協同電濾除塵方法凈化火電廠廢氣
[0061]目前我國發電廠中95%是火力發電，通過燃煤、燃油、燃氣等燃燒發電，截止2014年8月份，全國規模以上電廠火電發電量28215億千瓦時。然而火力發電的同時產生了大量煙灰即顆粒物污染，其成份包括Si02、Al203、Fe203、Ca0、Mg0、K20、Ti02等，嚴重影響了空氣環境質量。
[0062]本實施例火電廠廢氣以23m/s進風速度利用常規旋風除塵技術產生旋風流場，去除大顆粒物，難去除的細顆粒物進入電暈電極產生的電暈區進行荷電，然后荷電顆粒物在電暈電極(陰極，雙區半骨刺電極)和電濾布(陽極)產生的電場以及外部磁場發生器產生的磁場中受到電場力和磁場力的作用，快速偏向電濾布移動并被捕集，達到細顆粒物的聚集、沉降去除。
[0063]上述方法通過采用和實施例2相同的方法及裝置凈化火電廠廢氣，并且控制進氣口尾氣流速為23 m/s、磁場方向豎直向上、磁場強度為55T、放電電壓為70kV。
[0064]經過電磁協同電濾旋風除塵裝置凈化后，火電廠廢氣中較大顆粒物全部被去除，細顆粒物凈化效率達到99.9%，并且可從儲灰斗5中將含有金屬和各種有價元素的顆粒分離回收，達到資源回收利用的目的。
【主權項】
1.一種電磁協同電濾除塵的裝置，其特征在于:包括殼體(I)、磁場發生器(2)、電濾布(3)、電暈電極(4)、儲灰斗(5)、進氣口(6)、出氣口(7)，殼體(I)由中空圓筒和倒錐筒連接而成，進氣口(6)設置在殼體上端邊緣處并與殼體連通，氣體進氣方向與殼體上端邊緣相切，出氣口(7)設置在殼體(I)上端面中心處，儲灰斗(5)設置在殼體下端，磁場發生器(2)設置在殼體(I)外，其產生的磁場覆蓋殼體內除塵空間，電濾布(3 )和電暈電極(4)設置在殼體(I)內并外接電源并產生電場。2.根據權利要求1所述的電磁協同電濾除塵裝置，其特征在于:電暈電極(4)為中心柱、線狀電極、中心骨刺狀電極、雙區柱狀電極、雙區半骨刺電極、錐形柵狀電極中的一種。3.根據權利要求2所述的電磁協同電濾除塵裝置，其特征在于:當電暈電極為中心骨刺狀電極時，電濾布為傘狀并間隔設置在電暈電極的骨刺之間，電濾布與電暈電極通過絕緣體連接。4.根據權利要求2所述的電磁協同電濾除塵裝置，其特征在于:當電暈電極為雙區半骨刺電極時，電濾布為中空圓筒狀，電暈電極設置在電濾布與殼體內壁之間，電暈電極骨刺朝向電濾布。
【文檔編號】B01D46/00GK205627461SQ201620300591
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月12日
【發明人】瞿廣飛, 何巍偉, 解若松, 寧平, 韓新宇, 黃小鳳
【申請人】昆明理工大學