专利名称：微粒聚合装置的制作方法
技术领域：
微粒聚合装置
技术领域：
本实用新型涉及微粒聚合装置，属于大气污染治理中的烟气除尘领域，可应用于
烟气除尘装置新建设备或老设备的提效改造上。它安装于电除尘器或布袋除尘器等污染控 制设备的进气烟道上，可将微细粉尘聚合成大的颗粒，提高其后的除尘器捕集效率。
技术背景
工业生产排放的烟气中常含有大量的可吸入颗粒物(空气动力学当量直径小于 10iim的细微颗粒，称PM10)。可吸入颗粒物(PM10)在环境空气中可停留几天甚至数周之 久，不仅是造成空气污染、降低大气能见度的主要因素，而且是危害人类健康的杀手。可吸 入颗粒物被人体吸入后，会累积在呼吸系统中，引发多种疾病。越来越多的研究发现PMIO 与冠心病、心肌梗死、高血压和中风(卒中)的发生及死亡的增加密切相关。越细小的颗粒 物进入呼吸道的部位越深，对人体的危害越大。粒径小于2ym的颗粒物甚至可以直达肺 部，进入肺泡，直接参与血液循环，损伤肺部组织，引起一系列病变。 无论是在发达国家还是在发展中国家，都不同程度地存在着人体暴露于可吸入颗 粒物的健康风险。2005年《世界卫生组织空气质量准则》第一次为PM确定了指导值，规定 PM10年均值为20 ii g/m3， PM2. 5年均值为10 y g/m3。全世界的环境保护机构都在日益重视 控制可吸入颗粒物的排放。 目前在除尘领域较为常用的静电除尘器对粒径大于lOym的颗粒的捕集效果较 好，效率通常可达99. 9%，而对PMIO，特别是粒径为0. 5 ii m 2 ii m的细微颗粒捕集效果 却很差，一般低于90%，最坏时甚至低于50%，如要提高效率则需增加电场数量或降低风 速；布袋除尘器处理可吸入颗粒时也需降低过滤速度，这些均导致既增加成本又增加占地 面积，对布袋除尘器而言，还会增大气体阻力，增加能源消耗。 为解决以上问题，多家公司和研究机构提出了在除尘器前使细微颗粒聚合的预处 理方法。这种方法不同于上世纪70 80年代的预荷电技术。聚合是气体中的悬浮颗粒在 相互接触过程中发生聚结的现象。但是，目前的聚合装置都是采用单一的依靠颗粒在流动 介质中因湍动造成碰撞聚合，粒子的混合凝聚效果较差，使后续电除尘器的细微粉尘排放 量还是很高。本申请人同时申请的另一实用新型中采用了导线将扰流柱与正放电极或负放 电极连接，使微粒聚合装置能够集静电聚合和介质流动聚合为一体，提高粒子混合凝聚效 果。根据唐敏康、周跃的《电除尘器中粉尘粒子的凝并》，无论粉尘粒子携有相同符号或不同 符号的电荷，其碰撞后的凝并效果都明显高于不带电的中性粒子，带异号电荷的粒子的凝 并效果比带同号电荷的粒子效果更好。因此，之前采用的均匀布置的放电极对带异号电荷 粒子的凝并效果较好，但是对带同号电荷粒子的凝并效果较差，使后续电除尘器的细微粉 尘排放量还是很高。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的问题，提出一种对带同号电荷粒子的聚合效果更好的微粒聚合装置。 为实现上述目的，本实用新型专利提出了一种微粒聚合装置，包括壳体、供电电 源、双极放电区、流动聚合区，所述双极放电区内设置有若干低压板，两相邻低压板之间设 置正放电极构成正放电通道或者设置负放电极构成负放电通道，所述正放电通道与负放电 通道间隔布置，所述流动聚合区内设有扰流柱，所述扰流柱采用导线与正放电极或负放电 极连接；所述正放电极和负放电极为非均匀布置。 作为优选，所述正放电极和负放电极的非均匀布置为多根大曲率半径电晕线之间 间隔配置一根较大直径圆管作辅助电极。 作为优选，所述大曲率半径电晕线采用圆形线、针剌线、角钢芒剌线、管状芒剌线、 锯齿线中的任意一种。 作为优选，所述壳体上开有高压线进口，所述供电电源的输出线通过高压线进口 连接到正放电极和负放电极。 作为优选，所述每个正放电通道和负放电通道上均设有一组悬吊绝缘子。 作为优选，所有正放电极之间采用一道或多道连杆连接，所有负放电极之间也采
用一道或多道连杆连接，连杆采用绝缘支撑固定在壳体上。 本实用新型专利的有益效果本实用新型采用非均匀布置的放电电极，在相同的 荷电条件下，粒子的荷电量不一样，即使粒子的荷电量一样，电荷在粒子表面的分布也不一 样，加大了同极性粉尘接触的几率，增强了同性粉尘的聚合效果，大降低了后续电除尘器的 细微粉尘排放量。
图1是本实用新型微粒聚合装置的结构示意图； 图2为本实用新型微粒聚合装置的横向剖视图； 图3为本实用新型微粒聚合装置的纵向剖视图； 图4是本实用新型微粒聚合装置的结构示意图； 图5是本实用新型中非均匀布置的放电极的结构示意图； 图6是本实用新型中扰流柱的结构示意图。
具体实施方式
参阅图1、2、3、4、5、6，微粒聚合器，包括壳体1、供电电源、双极放电区2、流动聚合 区3，所述双极放电区2内设置有若干低压板8，两相邻低压板8之间设置正放电极5构成 正放电通道Ll或者设置负放电极6构成负放电通道L2，所述正放电通道Ll与负放电通道 L2间隔布置，所述正放电通道L1的宽度略大于负放电通道L2的宽度；所述流动聚合区3内 设有扰流柱12，所述扰流柱12采用导线11与正放电极5或负放电极6连接；与正放电极 5连接的扰流柱12为正扰流柱，与负放电极6连接的扰流柱12为负扰流柱，所述正扰流柱 与负扰流柱前后交错分布；所述正放电极5和负放电极6为非均匀布置；扰流柱12沿高度 方向具有不同直径。所述正放电极5和负放电极6的非均匀布置为多根大曲率半径电晕线 13之间间隔配置一根较大直径圆管14作辅助电极。所述大曲率半径电晕线采用圆形线、 针剌线、角钢芒剌线、管状芒剌线、锯齿线中的任意一种。所述壳体1上开有高压线进口 4，所述供电电源的输出线通过高压线进口 4连接到正放电极5和负放电极6。所述每个正放 电通道Ll和负放电通道L2上均设有一组悬吊绝缘子7。所有正放电极5之间采用一道或 多道连杆9连接，所有负放电极6之间也采用一道或多道连杆9连接，连杆9采用绝缘支撑 10固定在壳体1上。壳体l为顶部或侧面可拆卸的结构，利于内件更换。双极放电区2内 设正负相间的平行通道，气流中的尘粒通过正负通道时分别获得正、负电荷。 正放电通道L1的宽度略大于负放电通道L2的宽度。正、负电晕电极的击穿电压 不同，负电晕电极的击穿电压比正电晕电极的要高，将正放电通道加宽，可以获取较高的平 均电场强度。因此采用宽度略大于负放电通道L2的正放电通道Ll。 本发明的粒子同时依靠两种机制使粉尘聚合，一种是库伦力作用下的静电聚合， 另一种是粘滞力和惯性力作用下的介质流动聚合。由于静电力随距离的加大而迅速减小， 因此要使小颗粒尽可能地接近带相反极性的大颗粒。将扰流柱通电以使大、小颗粒在静电 斥力的作用下最大程度地靠近、聚合，且在到达除尘器前不易脱离。在流动聚合区3内，在 静电异极吸引、同极斥力、紊动涡旋和湍流的四重作用下，正极性通道荷正电的小颗粒与从 相邻负极性通道流出的荷负电的大颗粒聚合，负极性通道荷负电的小颗粒与从相邻正极性 通道流出的荷正电的大颗粒聚合。集异距双极静电聚合和介质流动聚合为一体的聚合设备 使细微粉尘与较大粉尘结合增粗，从而提高后续除尘器的效率。较之利用单一机制的聚合 装置本发明前进了一大步。 正扰流柱与负扰流柱前后交错分布能够保证相互之间的绝缘距离，并且更加有利 于粉尘的混合凝聚。 同极性粉尘原则上讲由于粒子间存有斥力而不利于粒子的聚合。而实际上烟气 中的细微粉尘颗粒都属于高分散系，且形状不一，在相同的荷电条件下，粒子的荷电量不一 样。即使粒子的荷电量一样，电荷在粒子表面的分布也不一定一样。因此，当同极性粉尘粒 子密切接近时，就会感应出符号相反的电荷，使引力大于斥力而聚合。因此，采用非均匀布 置的放电电极加大了同极性粉尘接触的几率，增强了同性粉尘的聚合。非均匀布置的放电 电极的其中部分为大曲率半径电晕线，可为圆形线、针剌线、角钢芒剌线、管状芒剌线、锯齿 线中的任意一种。采用较大曲率半径的电晕线，在保证起始电晕电压不过高的前提下可获 得较高电压，并可弥补小曲率半径电晕线易于磨损的缺陷。 优选采用高频脉冲电源，以提高电晕放电沿整个聚合器断面的均匀度和粒子荷电 量，改善聚合效果。高频脉冲电源的优点如下(l)体积小，重量轻。(2)采用脉冲供电，粉 尘在供电脉冲时充上较多的电荷，脉冲消失期间所获得的电荷有所释放，因此粉尘层不会 因积累电荷形成高场强而造成有害的反电晕；(3)脉冲电源中限流电阻小，因此更加节能； (4)脉冲电源的输出特性，自身就有抑制电弧迅速发展的特点。由于IGBT开关响应速度极 快，一旦发现火花放电就立即关断电源，然后重新恢复供电，这些步骤在几十微妙内就能完 成。因此可以加强对火花放电的控制。 流动聚合区3内的特种扰流柱12沿高度方向具有不同直径，含尘气流遇到扰流柱 12能够产生卡尔曼涡街与湍流引起的三维扰流效应，增加大小颗粒的碰撞聚合。 在具体实施中，优选采用2台供电电源，一台为正极性，一台为负极性，电压等 级根据不同极距可选用60kV-80kV，通常的电压等级为72kV，通常的正负极距平均值为 250mm，电流等级为5mA-10mA。电源采用高频脉冲电源。正放电通道L1比负放电通道L2宽约10%。通道内为非均匀放置的正放电极5和负放电极6，即几根针剌线13后布置一根较 大直径的圆管14作为辅助电极。装置的接地电阻小于0. 5欧姆。 烟气通过聚合装置空间的气速一般为10m/s左右，不宜过低，否则容易造成底部
积灰，可在壳体l内壁涂绝缘涂料作为避免积灰的辅助措施。烟气通过电场的理论气速与
前后烟道基本相同，一般为12m/s-15m/s左右。整个聚合器的长度一般不超过5m。 流动聚合区3内，正负极性的扰流柱12交错排列， 一组放电通道对应一个三维扰
流柱。产生的紊动涡旋应满足这样的条件能最大程度地增加大小颗粒间的碰撞和相互作
用，同时不抵消静电引力和斥力对聚合的作用，据此确定紊动涡旋的最佳尺寸。 上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新
型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。
权利要求微粒聚合装置，其特征在于包括壳体、供电电源、双极放电区、流动聚合区，所述双极放电区内设置有若干低压板，两相邻低压板之间设置正放电极构成正放电通道或者设置负放电极构成负放电通道，所述正放电通道与负放电通道间隔布置，所述流动聚合区内设有扰流柱，所述扰流柱采用导线与正放电极或负放电极连接；所述正放电极和负放电极为非均匀布置。
2. 如权利要求1所述的微粒聚合装置，其特征在于所述正放电极和负放电极的非均匀布置为多根大曲率半径电晕线之间间隔配置一根较大直径圆管作辅助电极。
3. 如权利要求2所述的微粒聚合装置，其特征在于所述大曲率半径电晕线采用圆形线、针剌线、角钢芒剌线、管状芒剌线、锯齿线中的任意一种。
4. 如权利要求l所述的微粒聚合装置，其特征在于所述壳体上开有高压线进口，所述供电电源的输出线通过高压线进口连接到正放电极和负放电极。
5. 如权利要求1所述的微粒聚合装置，其特征在于所述每个正放电通道和负放电通道上均设有一组悬吊绝缘子。
6. 如权利要求1至5中任何一项所述的微粒聚合装置，其特征在于所有正放电极之间采用一道或多道连杆连接，所有负放电极之间也采用一道或多道连杆连接，连杆采用绝缘支撑固定在壳体上。
专利摘要本实用新型公开了一种微粒聚合装置，安装于污染控制设备前端，包括壳体、供电电源、双极放电区、流动聚合区，所述双极放电区内设置有若干低压板，两相邻低压板之间设置正放电极构成正放电通道或者设置负放电极构成负放电通道，正放电通道与负放电通道间隔布置，所述流动聚合区内设有扰流柱，所述扰流柱采用导线与正放电极或负放电极连接；所述正放电极和负放电极为非均匀布置。本实用新型采用非均匀布置的放电电极，在相同的荷电条件下，粒子的荷电量不一样，即使粒子的荷电量一样，电荷在粒子表面的分布也不一样，加大了同极性粉尘接触的几率，增强了同性粉尘的聚合效果，大大降低了后续电除尘器的细微粉尘排放量。
文档编号B03C3/40GK201437069SQ20092011493
公开日2010年4月14日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者徐小峰, 潘民兴, 王贤明, 郦建国, 郭峰, 陈招妹 申请人:浙江菲达环保科技股份有限公司