一种用于静电除尘设备的电极板模块及静电除尘设备的制作方法

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种用于静电除尘设备的电极板模块以及一种高效静电除尘设备。

背景技术：

静电除尘是气体除尘方法的一种。工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，在静电除尘设备中称为高电位电极。正极由不同几何形状的金属板制成，在静电除尘设备中称为低电位电极或集尘电极。

静电除尘过程由三个基本阶段组成：尘粒荷电；除尘；清除所捕集的粉尘。尘粒荷电：含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电；除尘：尘粒荷电后以垂直于电力线方向进入高压电场，在电场力的作用下，按“同性相斥、异性相吸”原理，向与各自极性相反的电极驱进，终点是正电极或负电极；清除所捕集的粉尘：运行一段时间后，电极上聚满了捕集到的粉尘，需定期清洗清除电极上所捕集的粉尘。

现有静电除尘有以下缺点：首先，除尘效率不高。除尘过程中电场场强越大除尘效率越高，现有静电除尘设备中电场间是以空气为绝缘的，电极距离不能过小，电场场强也不能过大，否则容易导致电场间放电打火，导致除尘效率低，现有技术中的电场场强通常不高于5000V，电极间隔大于6～7mm。其次，现有技术在空气湿度较大时容易产生局部击穿和放电现象，产生臭氧，并且湿度较大的空气也会对电极造成腐蚀，影响电极的寿命；另外，现在技术的静电除尘设备在运行一段时间后，电极上沾满灰尘，净化效率下降，而清除电极上所捕集的粉尘十分繁琐。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的缺陷提供了一种高效除尘、电极清洁容易维护的静电除尘设备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于静电除尘设备的电极板模块，所述电极板模块包括电极板、电极固定架和水流分布槽；

其中，所述电极板包括高电位电极板和低电位电极板，所述高电位电极板和低电位电极板均包括与通过导线与电源连接的导电材料和包覆所述导电材料的绝缘层；所述高电位电极板和低电位电极板相间固定在所述电极固定架上；所述电极固定架上设置有与高电位电极板连接的高电压接口，以及与低电位电极板连接的低电压接口；所述高电压接口和低电压接口在分别与各自相配合的电极板连接后绝缘密闭；

所述电极固定架的顶部固定有水流分布槽，所述水流分布槽的顶板设置有进水管；所述水流分布槽的底板对应每一对电极之间的间隔设置有出水孔；所述顶板和底板之间设置有储水腔；

优选地，所述高电位电极板和低电位电极板之间的间隔为1～5mm。

在根据本发明的一个实施方案中，所述绝缘层由选自橡胶、陶瓷、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯、聚酰胺、有机玻璃、聚酯树脂、聚酰亚胺聚酯薄膜、聚酯非织布-聚酯薄膜复合绝缘纸(DM)、聚酯非织布-聚酯薄膜复合绝缘纸-聚酯非织布复合绝缘纸(DMD)、亚胺薄膜两面粘合轧光聚芳酰胺纤维纸(NHN)、亚胺薄膜两面粘合轧光聚砜酰纤维纸(SHS)、NMN、聚碳酸酯(PC)、聚酯纤维布中的一种或多种绝缘材料构成；优选地，所述绝缘材料中添加有纳米氧化铝。

在根据本发明的一个实施方案中，所述绝缘层的表面涂覆有亲水材料；所述亲水材料选自聚乙烯吡咯烷酮、无机聚硅氮烷树脂、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的一种或多种。

在根据本发明的一个实施方案中，所述电极板模块还包括荷电电极模块，所述荷电电极模块包括多个荷电电极，所述荷电电极一端连接电源，另一端为尖锐的放电端；气流在经过所述荷电电极后再进入所述高电位电极板和低电位电极板之间的间隔；所述荷电电极平行或垂直于所述电极板设置；优选地，所述荷电电极的放电端朝向气流涌来的方向。

在根据本发明的一个实施方案中，所述高电位电极板和低电位电极板之间的电压为5000-13000V，荷电电极的电压为5000-15000V，并且所述荷电电极的电压高于所述高电位电极板和低电位电极板之间的电压。

在根据本发明的一个实施方案中，所述荷电电极模块还包括金属导流板，所述金属导流板上设置有与所述荷电电极对应的导流口；所述金属导流板垂直于电极板的平面设置；优选地，所述导流口为以所述荷电电极为圆心的圆孔。

本发明还提供了一种静电除尘设备，所述静电除尘设备包括如上所述的电极板模块、包裹所述电极板模块的壳体、风扇，所述壳体设置有控制模块、进水管开口、进风口和出风口；

所述风扇设置在所述电极板模块远离进风口的一侧，并吸引气流通过进风口进入所述电极板模块；

所述控制模块分别可操作地与所述电极板模块的电源开关以及所述水流分布槽的阀门电连接；所述进水管开口与所述进水管相配合，所述进风口与所述电极板相配合，使气流通过进风口后无阻碍地进入高电位电极板和低电位电极板之间的间隔，最后净化后的气流从所述出风口排出。

在根据本发明的一个实施方案中，所述壳体的底部设置有用以排放由集尘电极流下的废水的废水收集管。

在根据本发明的一个实施方案中，所述废水收集管中设置有过滤装置和水泵，所述水泵将经过所述过滤装置过滤后的废水泵入进水管。

进一步地，本发明还提供了一种静电除尘的方法，所述方法包括在空气通过如上所述的电极板模块或如上所述的静电除尘设备的同时，经由所述水流分布槽供水在所述低电位电极板和高电位电极板表面形成均匀的水膜；优选地，通过连续供水形成连续水膜；更优选地，通过间断的供水形成间断的水膜冲刷低电位电极板和高电位电极板表面。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1.本发明电除尘装置通过减小电极间间距、增加电场电压，使得电场间场强增大，提高净化效率；同时为了避免间距过小，电场间放电、打火，采用由导电材料、绝缘材料、亲水材料组成的电极板。通过绝缘材料隔绝电极，使得电极板间的间隔仅为1～2mm、电压可高达10000V时仍不会导致放电、打火，同时电场强度增加，提高了净化效率。

2.使用本发明的电极板模块的除尘装置在运行过程中，电极表面连续或间断通水，使电极表面形成连续水膜，通过水的冲刷清洗电极上吸附的灰尘。

3.本发明的电极板最外层表面涂覆亲水材料，在通水过程中电极板表面形成均匀分布的水膜。

4.本发明的电极板可以在除尘的同时实现给室内加湿的效果。

附图说明

图1为根据本发明的静电除尘电极板模块的一个实施方案的整体结构图；

图2为根据本发明的静电除尘电极板模块的一个实施方案的整体结构分解图；

图3为根据本发明的静电除尘电极板模块中的电极板的一个实施方案的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，在根据本发明的一个实施方案中，用于静电除尘设备的电极板模块包括电极板101、电极固定架103和水流分布槽102；所述电极板101包括高电位电极板和低电位电极板，所述电极板包括与通过导线与电源连接的导电材料和包覆所述导电材料的绝缘层；所述高电位电极板和低电位电极板相间固定在所述电极固定架103上；所述电极固定架103的顶部固定有水流分布槽102，所述水流分布槽102的顶面设置有进水管104；所述水流分布槽102的底面对应每一对电极之间的间隔设置有出水孔(未示出)。

图2示出了根据本发明的静电除尘电板模块的一个实施方案的整体结构拆解图。如图2所示，电极板101由平行相间放置的高电位电极板和低电位电极板组成，高电位电极板与低电位电极板形成1～5mm的间隔，在图2中每个电极板的一个侧面分别设置了电源接口，这些电源接口与电源导线连接后即绝缘密封，其中，高电位电极板接入高电压电源，而低电位电极板接入低电压或者接地，这样在高电位电极板与低电位电极板之间形成电位差，从而使荷电微尘在电场的作用下被电极板吸附。虽然在此所示的电极板中电源接口位于电极板的侧面，但是应当理解，也可以将电源接口设置在与电极固定架103固接的其它位置，例如电极板的顶部或底部。在电极固定架103的顶部与所述电极板101对应的区域形成开口，该开口用于固定水流分布槽102，水流分布槽102包括进水管104、顶板106以及底板105，在顶板10和底板105之间形成空腔，底板105设置有多个出水孔，每个高电位电极板与低电位电极板之间的间隔对应一个或多个出水孔，从而使水流由进水管进入水流分布槽，进而通过出水孔均匀地分布在每个电极板的板面上。

如图1所示，在根据本发明的一个实施方案中，用于静电除尘设备的电极板模块包括电极板101、电极固定架103和水流分布槽102；所述电极板101包括高电位电极板和低电位电极板，所述高电位电极板由与通过导线与电源连接的导电材料和包覆所述导电材料的绝缘层组成，所述低电位电极板由金属板和包覆所述金属板的绝缘层组成；所述高电位电极板和低电位电极板相间固定在所述电极固定架103上；所述电极固定架103的顶部固定有水流分布槽102，所述水流分布槽102的顶面设置有进水管104；所述水流分布槽102的底面对应每一对电极之间的间隔设置有出水孔(未示出)。如图1所示的，在电极固定架103垂直于电极板101的一个侧面上设置有两个接线槽，两个接线槽中一个与高电位电极板连接，另一个则与低电位电极板连接，使通电后的高电位电极板与低电位电极板之间形成电位差。所述高电位电极板和低电位电极板之间的间隔最小可设置为1～5mm，同时，高电位电极板和低电位电极板之间的电压最高可设置为5000～10000V。通过提高电压和减小高电位电极板和低电位电极板之间的间隔使高电位电极板和低电位电极板之间的场强得到巨大的加强，因而，使通过高电位电极板和低电位电极板之间的间隔的微尘被迅速吸附到电极板上。应当理解，用于与电极板连接的接线槽也可以设置在电极固定架103的其它位置，例如顶部或底部，甚至平行于电极板的侧面上。

图2示出了实施例1中根据本发明的静电除尘电板模块的整体结构拆解图。如图2所示，电极板101由平行相间放置的高电位电极板和低电位电极板组成，高电位电极板与低电位电极板形成1～5mm的间隔，在图2中每个电极板的一个侧面分别设置了电源接口，优选地，将高电位电极板的电源接口和低电位电极板的电源接口分别设置在电极板的不同位置，如图2中所示的，高电位电极板的电源接口和低电位电极板的电源接口分别设置在了同一侧面的不同高度上，同时本实施例的电极固定板103上提供了具有与电源接口配合的插槽的固定板107，这些电源接口经过对应的插槽后与电源导线连接，然后将其绝缘密封，其中，高电位电极板接入高电压电源，而低电位电极板接入低电压或者接地，这样在高电位电极板与低电位电极板之间形成电位差，从而使荷电微尘在电场的作用下被电极板吸附。虽然在此所示的电极板中电源接口位于电极板的侧面，但是应当理解，也可以将电源接口设置在与电极固定架103固接的其它位置，例如电极板的顶部或底部。在电极固定架103的顶部与所述电极板101对应的区域形成开口，该开口用于固定水流分布槽102，水流分布槽102包括进水管104、顶板106以及底板105，在顶板106和底板105之间形成空腔，底板105设置有多个出水孔，每个高电位电极板与低电位电极板之间的间隔对应一个或多个出水孔，从而使水流由进水管进入水流分布槽，进而通过出水孔均匀地分布在每个电极板的板面上。在电极固定架103的底部可以设置或拆卸的水槽以收集由电极板上流下的废水，也可以设置废水管将废水回收利用用于浇花等，还可以进一步地设置水泵和过滤装置，使废水经过过滤装置的过滤后再由水泵泵入进水管中以循环利用。电极板101可以通过相配合的卡槽或铆接甚至焊接的方式固定在电极固定板103上。如图2所示的，导流板108垂直于电极板102的板面设置，导流板108上设置有多个导流口，导流口中设置有荷电电极109，该荷电极109的一端与供电导线连接，另一端一般设置为尖锐的放电端，放电端伸入到导流口中或延伸到导流口外。在本实施例中该导流口为圆形，并且每个导流口对应地在圆心设置荷电电极109，但是应当理解导流口也可以设置为其它形状，包括规则的多边形或不规则的任意形状，甚至也可以设置为横向或纵向的狭缝，当导流口为其它形状是也可以在每个导流口中设置多个荷电电极109。荷电电极109可以平行于电极板101的板面，也可以垂直于电极板101板面，只要能够实现使朝向电极板101的间隔涌来的气流中的微尘荷电即可。设置在导流板108靠近电极板101的一侧设置有压线条110，压线条110中设置有为荷电电极109供电的导线。荷电电极109、导流板108这些结构可以与电极板模块作为一个整体来构筑，也可以分别构筑，例如在组装静电除尘设备时仅安装本实施例中的不包括荷电电极109、导流板108的电极板模块，而针对静电除尘设备自身的外壳形状和需要另行设计并安装适用的荷电电极和导流构件。所述高电位电极板和低电位电极板之间的间隔最小可设置为1～5mm，同时，高电位电极板和低电位电极板之间的电压最高可设置为5000～10000V。通过提高电压和减小高电位电极板和低电位电极板之间的间隔使高电位电极板和低电位电极板之间的场强得到巨大的加强，因而，使通过高电位电极板和低电位电极板之间的间隔的微尘被迅速吸附到电极板上。

图3示出了根据本发明的电极板模块的一个电极板的实施方案的结构图。电极板包括第一密封板301、电极片302和第二密封板303，第一密封板301的四角和中部上设置有凸起，第二密封板303在四角和中部设置有与凸起相配合的孔，同时，电极片302相应地在四角和中部形成凹陷，所述第一密封板301上的凸起通过电极片302上相应地凹陷并穿过第二密封板303上的孔使三者贴合在一起，然后在第二密封板303一侧通过紧固螺栓或其它锁紧扣件将三者固接。在第一密封板301、电极片302和第二密封板303的边缘相对应的位置设置有突出的接口，为电极片302通过该接口与为其供电的导线连接。电极片302可以是选自铜、铝、铁、锌、镍、锡、铅等金属材料中的一种，也可以是铜合金、铝合金、不锈钢等合金材料中的一种，还可以是涂覆有导电涂层的复合材料。第一密封板301和第二密封板303各自独立地选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯、聚酰胺、有机玻璃、聚酯树脂、橡胶、陶瓷、聚酰亚胺聚酯薄膜、聚酯非织布-聚酯薄膜复合绝缘纸(DM)、聚酯非织布-聚酯薄膜复合绝缘纸-聚酯非织布复合绝缘纸(DMD)、亚胺薄膜两面粘合轧光聚芳酰胺纤维纸(NHN)、亚胺薄膜两面粘合轧光聚砜酰纤维纸(SHS)、NMN、聚碳酸酯(PC)、聚酯纤维布中的一种或多种，所述绝缘材料中还可以添加有纳米氧化铝以提高涂层的致密度、介电击穿强度以及耐高温性能。为了在使用过程中使水可以均匀分布在电极板表面并提高其清洁效果，还可以进一步在第一密封板301和第二密封板303的外表面涂覆亲水材料，该亲水材料为亲水树脂或纳米亲水材料，例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、无机聚硅氮烷树脂、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、接枝淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐、接枝纤维素、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素、聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类等中的一种或多种。应当理解，电极板也可以采用其它的方式制备，可以在导电材料上直接注塑绝缘材料然后再在绝缘材料表面喷涂亲水材料，例如，在铝合金表面注塑ABS，然后再在ABS外表面喷涂纳米二氧化钛溶胶。

为了使电极板便于清洁，所述绝缘层的表面还可以涂覆亲水材料；所述亲水材料选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、无机聚硅氮烷树脂、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的一种或多种。通过涂覆亲水材料电极板上吸附的微尘可以很容易地被冲洗下来。发明人在研究中意外地发现，当水流分布槽102中的水通过出水孔104分布到电极板上时，由于电极板上涂覆了亲水材料，水流可以在电极板的表面形成均匀的水膜，基于上述情况，可以在使用中通过连续的供水使电极板表面形成连续的水膜，从而使被电极板吸引的微尘直接随着水膜流走，从而在净化空气的同时保障了电极板的清洁。

本发明还提供了一种静电除尘设备，所述静电除尘设备包括上述的电极板模块、包裹所述电极板模块的壳体、风扇，所述壳体设置有控制模块、进水管开口、进风口和出风口。外壳为绝缘材料制成，可以是任意规则或不规则的形状。所述风扇设置在所述电极板模块远离进风口的一侧，并吸引气流通过进风口进入所述电极板模块；所述控制模块分别可操作地与所述电极板模块的电源开关以及所述水流分布槽的阀门电连接；通过该控制模块可以调节加载到电极板之间的电压，也可以调节荷电电极上加载的电压。所述进水管开口与所述进水管相配合，所述进风口与所述电极板相配合，使气流通过进风口后无阻碍地进入高电位电极板和低电位电极板之间的间隔，最后净化后的气流从所述出风口排出所述壳体的底部还可以设置有废水收集管，由电极板流下的废水经由所述废水收集管排放。所述废水收集管中还可以设置有过滤装置和水泵，所述水泵将经过所述过滤装置过滤后的废水泵入所述进水管。

下面本申请的发明人对根据本发明的静电除尘电极的除尘效果进行了检测，在检测中发明人检测了高电位电极板和低电位电极板之间的间隔和电压大小的变化对除尘效果的影响，具体如表1所示。

表1 根据本发明的静电除尘电极板模块的除尘效果检测结果

如表1所示，当风速达到8m/s时，根据本发明的静电除尘电极板依然实现90％以上的微尘去除率。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。