專利名稱：微粒聚合裝置的制作方法
技術領域：
微粒聚合裝置
技術領域：
本實用新型涉及微粒聚合裝置，屬于大氣污染治理中的煙氣除塵領域，可應用于
煙氣除塵裝置新建設備或老設備的提效改造上。它安裝于電除塵器或布袋除塵器等污染控 制設備的進氣煙道上，可將微細粉塵聚合成大的顆粒，提高其后的除塵器捕集效率。
技術背景
工業生產排放的煙氣中常含有大量的可吸入顆粒物(空氣動力學當量直徑小于 10iim的細微顆粒，稱PM10)。可吸入顆粒物(PM10)在環境空氣中可停留幾天甚至數周之 久，不僅是造成空氣污染、降低大氣能見度的主要因素，而且是危害人類健康的殺手。可吸 入顆粒物被人體吸入后，會累積在呼吸系統中，引發多種疾病。越來越多的研究發現PMIO 與冠心病、心肌梗死、高血壓和中風(卒中)的發生及死亡的增加密切相關。越細小的顆粒 物進入呼吸道的部位越深，對人體的危害越大。粒徑小于2ym的顆粒物甚至可以直達肺 部，進入肺泡，直接參與血液循環，損傷肺部組織，引起一系列病變。 無論是在發達國家還是在發展中國家，都不同程度地存在著人體暴露于可吸入顆 粒物的健康風險。2005年《世界衛生組織空氣質量準則》第一次為PM確定了指導值，規定 PM10年均值為20 ii g/m3， PM2. 5年均值為10 y g/m3。全世界的環境保護機構都在日益重視 控制可吸入顆粒物的排放。 目前在除塵領域較為常用的靜電除塵器對粒徑大于lOym的顆粒的捕集效果較 好，效率通常可達99. 9%，而對PMIO，特別是粒徑為0. 5 ii m 2 ii m的細微顆粒捕集效果 卻很差，一般低于90%，最壞時甚至低于50%，如要提高效率則需增加電場數量或降低風 速；布袋除塵器處理可吸入顆粒時也需降低過濾速度，這些均導致既增加成本又增加占地 面積，對布袋除塵器而言，還會增大氣體阻力，增加能源消耗。 為解決以上問題，多家公司和研究機構提出了在除塵器前使細微顆粒聚合的預處 理方法。這種方法不同于上世紀70 80年代的預荷電技術。聚合是氣體中的懸浮顆粒在 相互接觸過程中發生聚結的現象。但是，目前的聚合裝置都是采用單一的依靠顆粒在流動 介質中因湍動造成碰撞聚合，粒子的混合凝聚效果較差，使后續電除塵器的細微粉塵排放 量還是很高。本申請人同時申請的另一實用新型中采用了導線將擾流柱與正放電極或負放 電極連接，使微粒聚合裝置能夠集靜電聚合和介質流動聚合為一體，提高粒子混合凝聚效 果。根據唐敏康、周躍的《電除塵器中粉塵粒子的凝并》，無論粉塵粒子攜有相同符號或不同 符號的電荷，其碰撞后的凝并效果都明顯高于不帶電的中性粒子，帶異號電荷的粒子的凝 并效果比帶同號電荷的粒子效果更好。因此，之前采用的均勻布置的放電極對帶異號電荷 粒子的凝并效果較好，但是對帶同號電荷粒子的凝并效果較差，使后續電除塵器的細微粉 塵排放量還是很高。
發明內容
本實用新型的目的就是為了解決現有技術中存在的問題，提出一種對帶同號電荷粒子的聚合效果更好的微粒聚合裝置。 為實現上述目的，本實用新型專利提出了一種微粒聚合裝置，包括殼體、供電電 源、雙極放電區、流動聚合區，所述雙極放電區內設置有若干低壓板，兩相鄰低壓板之間設 置正放電極構成正放電通道或者設置負放電極構成負放電通道，所述正放電通道與負放電 通道間隔布置，所述流動聚合區內設有擾流柱，所述擾流柱采用導線與正放電極或負放電 極連接；所述正放電極和負放電極為非均勻布置。 作為優選，所述正放電極和負放電極的非均勻布置為多根大曲率半徑電暈線之間 間隔配置一根較大直徑圓管作輔助電極。 作為優選，所述大曲率半徑電暈線采用圓形線、針剌線、角鋼芒剌線、管狀芒剌線、 鋸齒線中的任意一種。 作為優選，所述殼體上開有高壓線進口，所述供電電源的輸出線通過高壓線進口 連接到正放電極和負放電極。 作為優選，所述每個正放電通道和負放電通道上均設有一組懸吊絕緣子。 作為優選，所有正放電極之間采用一道或多道連桿連接，所有負放電極之間也采
用一道或多道連桿連接，連桿采用絕緣支撐固定在殼體上。 本實用新型專利的有益效果本實用新型采用非均勻布置的放電電極，在相同的 荷電條件下，粒子的荷電量不一樣，即使粒子的荷電量一樣，電荷在粒子表面的分布也不一 樣，加大了同極性粉塵接觸的幾率，增強了同性粉塵的聚合效果，大降低了后續電除塵器的 細微粉塵排放量。
圖1是本實用新型微粒聚合裝置的結構示意圖； 圖2為本實用新型微粒聚合裝置的橫向剖視圖； 圖3為本實用新型微粒聚合裝置的縱向剖視圖； 圖4是本實用新型微粒聚合裝置的結構示意圖； 圖5是本實用新型中非均勻布置的放電極的結構示意圖； 圖6是本實用新型中擾流柱的結構示意圖。
具體實施方式
參閱圖1、2、3、4、5、6，微粒聚合器，包括殼體1、供電電源、雙極放電區2、流動聚合 區3，所述雙極放電區2內設置有若干低壓板8，兩相鄰低壓板8之間設置正放電極5構成 正放電通道Ll或者設置負放電極6構成負放電通道L2，所述正放電通道Ll與負放電通道 L2間隔布置，所述正放電通道L1的寬度略大于負放電通道L2的寬度；所述流動聚合區3內 設有擾流柱12，所述擾流柱12采用導線11與正放電極5或負放電極6連接；與正放電極 5連接的擾流柱12為正擾流柱，與負放電極6連接的擾流柱12為負擾流柱，所述正擾流柱 與負擾流柱前后交錯分布；所述正放電極5和負放電極6為非均勻布置；擾流柱12沿高度 方向具有不同直徑。所述正放電極5和負放電極6的非均勻布置為多根大曲率半徑電暈線 13之間間隔配置一根較大直徑圓管14作輔助電極。所述大曲率半徑電暈線采用圓形線、 針剌線、角鋼芒剌線、管狀芒剌線、鋸齒線中的任意一種。所述殼體1上開有高壓線進口 4，所述供電電源的輸出線通過高壓線進口 4連接到正放電極5和負放電極6。所述每個正放 電通道Ll和負放電通道L2上均設有一組懸吊絕緣子7。所有正放電極5之間采用一道或 多道連桿9連接，所有負放電極6之間也采用一道或多道連桿9連接，連桿9采用絕緣支撐 10固定在殼體1上。殼體l為頂部或側面可拆卸的結構，利于內件更換。雙極放電區2內 設正負相間的平行通道，氣流中的塵粒通過正負通道時分別獲得正、負電荷。 正放電通道L1的寬度略大于負放電通道L2的寬度。正、負電暈電極的擊穿電壓 不同，負電暈電極的擊穿電壓比正電暈電極的要高，將正放電通道加寬，可以獲取較高的平 均電場強度。因此采用寬度略大于負放電通道L2的正放電通道Ll。 本發明的粒子同時依靠兩種機制使粉塵聚合，一種是庫倫力作用下的靜電聚合， 另一種是粘滯力和慣性力作用下的介質流動聚合。由于靜電力隨距離的加大而迅速減小， 因此要使小顆粒盡可能地接近帶相反極性的大顆粒。將擾流柱通電以使大、小顆粒在靜電 斥力的作用下最大程度地靠近、聚合，且在到達除塵器前不易脫離。在流動聚合區3內，在 靜電異極吸引、同極斥力、紊動渦旋和湍流的四重作用下，正極性通道荷正電的小顆粒與從 相鄰負極性通道流出的荷負電的大顆粒聚合，負極性通道荷負電的小顆粒與從相鄰正極性 通道流出的荷正電的大顆粒聚合。集異距雙極靜電聚合和介質流動聚合為一體的聚合設備 使細微粉塵與較大粉塵結合增粗，從而提高后續除塵器的效率。較之利用單一機制的聚合 裝置本發明前進了一大步。 正擾流柱與負擾流柱前后交錯分布能夠保證相互之間的絕緣距離，并且更加有利 于粉塵的混合凝聚。 同極性粉塵原則上講由于粒子間存有斥力而不利于粒子的聚合。而實際上煙氣 中的細微粉塵顆粒都屬于高分散系，且形狀不一，在相同的荷電條件下，粒子的荷電量不一 樣。即使粒子的荷電量一樣，電荷在粒子表面的分布也不一定一樣。因此，當同極性粉塵粒 子密切接近時，就會感應出符號相反的電荷，使引力大于斥力而聚合。因此，采用非均勻布 置的放電電極加大了同極性粉塵接觸的幾率，增強了同性粉塵的聚合。非均勻布置的放電 電極的其中部分為大曲率半徑電暈線，可為圓形線、針剌線、角鋼芒剌線、管狀芒剌線、鋸齒 線中的任意一種。采用較大曲率半徑的電暈線，在保證起始電暈電壓不過高的前提下可獲 得較高電壓，并可彌補小曲率半徑電暈線易于磨損的缺陷。 優選采用高頻脈沖電源，以提高電暈放電沿整個聚合器斷面的均勻度和粒子荷電 量，改善聚合效果。高頻脈沖電源的優點如下(l)體積小，重量輕。(2)采用脈沖供電，粉 塵在供電脈沖時充上較多的電荷，脈沖消失期間所獲得的電荷有所釋放，因此粉塵層不會 因積累電荷形成高場強而造成有害的反電暈；(3)脈沖電源中限流電阻小，因此更加節能； (4)脈沖電源的輸出特性，自身就有抑制電弧迅速發展的特點。由于IGBT開關響應速度極 快，一旦發現火花放電就立即關斷電源，然后重新恢復供電，這些步驟在幾十微妙內就能完 成。因此可以加強對火花放電的控制。 流動聚合區3內的特種擾流柱12沿高度方向具有不同直徑，含塵氣流遇到擾流柱 12能夠產生卡爾曼渦街與湍流引起的三維擾流效應，增加大小顆粒的碰撞聚合。 在具體實施中，優選采用2臺供電電源，一臺為正極性，一臺為負極性，電壓等 級根據不同極距可選用60kV-80kV，通常的電壓等級為72kV，通常的正負極距平均值為 250mm，電流等級為5mA-10mA。電源采用高頻脈沖電源。正放電通道L1比負放電通道L2寬約10%。通道內為非均勻放置的正放電極5和負放電極6，即幾根針剌線13后布置一根較 大直徑的圓管14作為輔助電極。裝置的接地電阻小于0. 5歐姆。 煙氣通過聚合裝置空間的氣速一般為10m/s左右，不宜過低，否則容易造成底部
積灰，可在殼體l內壁涂絕緣涂料作為避免積灰的輔助措施。煙氣通過電場的理論氣速與
前后煙道基本相同，一般為12m/s-15m/s左右。整個聚合器的長度一般不超過5m。 流動聚合區3內，正負極性的擾流柱12交錯排列， 一組放電通道對應一個三維擾
流柱。產生的紊動渦旋應滿足這樣的條件能最大程度地增加大小顆粒間的碰撞和相互作
用，同時不抵消靜電引力和斥力對聚合的作用，據此確定紊動渦旋的最佳尺寸。 上述實施例是對本實用新型的說明，不是對本實用新型的限定，任何對本實用新
型簡單變換后的方案均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求微粒聚合裝置，其特征在于包括殼體、供電電源、雙極放電區、流動聚合區，所述雙極放電區內設置有若干低壓板，兩相鄰低壓板之間設置正放電極構成正放電通道或者設置負放電極構成負放電通道，所述正放電通道與負放電通道間隔布置，所述流動聚合區內設有擾流柱，所述擾流柱采用導線與正放電極或負放電極連接；所述正放電極和負放電極為非均勻布置。
2. 如權利要求1所述的微粒聚合裝置，其特征在于所述正放電極和負放電極的非均勻布置為多根大曲率半徑電暈線之間間隔配置一根較大直徑圓管作輔助電極。
3. 如權利要求2所述的微粒聚合裝置，其特征在于所述大曲率半徑電暈線采用圓形線、針剌線、角鋼芒剌線、管狀芒剌線、鋸齒線中的任意一種。
4. 如權利要求l所述的微粒聚合裝置，其特征在于所述殼體上開有高壓線進口，所述供電電源的輸出線通過高壓線進口連接到正放電極和負放電極。
5. 如權利要求1所述的微粒聚合裝置，其特征在于所述每個正放電通道和負放電通道上均設有一組懸吊絕緣子。
6. 如權利要求1至5中任何一項所述的微粒聚合裝置，其特征在于所有正放電極之間采用一道或多道連桿連接，所有負放電極之間也采用一道或多道連桿連接，連桿采用絕緣支撐固定在殼體上。
專利摘要本實用新型公開了一種微粒聚合裝置，安裝于污染控制設備前端，包括殼體、供電電源、雙極放電區、流動聚合區，所述雙極放電區內設置有若干低壓板，兩相鄰低壓板之間設置正放電極構成正放電通道或者設置負放電極構成負放電通道，正放電通道與負放電通道間隔布置，所述流動聚合區內設有擾流柱，所述擾流柱采用導線與正放電極或負放電極連接；所述正放電極和負放電極為非均勻布置。本實用新型采用非均勻布置的放電電極，在相同的荷電條件下，粒子的荷電量不一樣，即使粒子的荷電量一樣，電荷在粒子表面的分布也不一樣，加大了同極性粉塵接觸的幾率，增強了同性粉塵的聚合效果，大大降低了后續電除塵器的細微粉塵排放量。
文檔編號B03C3/40GK201437069SQ20092011493
公開日2010年4月14日 申請日期2009年3月6日 優先權日2009年3月6日
發明者徐小峰, 潘民興, 王賢明, 酈建國, 郭峰, 陳招妹 申請人:浙江菲達環保科技股份有限公司