一种户外介电电泳除尘设备的制作方法

本发明涉及一种除尘设备，特别是一种户外介电电泳除尘设备。

背景技术：

当前环境保护在全球日益重视，为了降低空气污染，保护大气环境，作为控制大气颗粒污染物最主要的除尘设备，利用前景广阔。数据显示，2013年7月份，我国空气质量较差的10个城市全在北方，其中京津冀地区成为全国污染最严重的地区之一。京津冀地区13个城市空气达标天数比例范围为12.9％到71％.平均污染天数比例为63.5％，其中重污染比例为3.7％.这为除尘设备广泛使用创造了条件。由于我国的能源禀赋条件所限，一直以来煤炭都是我国主要的一次能源。这种以煤为主的能源结构决定了煤炭燃烧所产生二氧化碳、二氧化硫、烟尘、粉尘等是造成我国大气污染的重要因素。同时，冶金、水泥、垃圾焚烧等行业的高速发展带来的烟尘、粉尘排放进一步增加了环境保护的压力。这都为除尘设备市场需求的扩大提高了广阔的空间。

气体常用的除尘方法一般有：机械式除尘、湿式除尘、过滤式除尘、静电除尘。其中机械式除尘有重力除尘法、惯性力除尘法和离心力除尘法。下面介绍基本的除尘方法原理和设备。

重力除尘法：利用粉尘与气体的密度不同，依靠粉尘自身的重力从气流中自然沉降下来，达到分离或捕集含尘气流中粒子的目的。常用设备为水平气流沉降室。

惯性力除尘法：利用粉尘与气体在运动中的惯性不同，使粉尘从气流中分离出来。在惯性除尘方法中，除利用了粒子在运动中惯性较大外，还利用了粒子的重力和离心力。按惯性除尘器的结构形式分类，主要有反转式惯性除尘器和碰撞式惯性除尘器。

离心力除尘法：利用含尘气流的流动速度，使气流在除尘装置内沿某一定方向做连续的旋转运动，粒子在随气流的旋转中获得离心力，导致粒子从气流中分离出来。常用设备有旋风式除尘器和旋流式除尘器。

湿式除尘法：湿式除尘也称洗涤除尘，是用液体洗涤含尘气体，利用形成的液膜、液滴或气泡捕获气体中的尘粒，尘粒随液体排出，气体得到净化。按除尘机制不同，有喷雾式洗涤除尘器、旋风式洗涤除尘器、贮水式冲击水浴除尘器、塔板式鼓泡洗涤 除尘器、填料式洗涤除尘器、文丘里洗涤除尘器、机械动力洗涤除尘器。

过滤除尘法：含尘气体通过多孔滤料，尘粒被截留下来，气体得到净化。按滤尘方式有内部过滤和外部过滤之分。外部过滤广泛采用的是袋式除尘器，内部过滤为颗粒层除尘器。

静电除尘法：目前指的是静电除尘，是利用高压直流电场产生使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电颗粒在电场力作用向极板运动，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离。工业上广泛应用的是管式电除尘器和板式电除尘器。静电除尘法与介电电泳技术不同的是：

(1)介电电泳操纵的是中性颗粒，使其由于介电极化的作用而产生的平移运动；电泳操纵的是电子和离子，使其负荷在粉尘颗粒上产生定向移动。

(2)介电电泳中颗粒运动方向与电场的方向无关，只与其本身的介电常数和介质的介电常数有关；电泳中颗粒运动方向取决于颗粒所带电荷的符号和电场的方向，电场方向反转则运动方向反转。

(3)介电电泳需要非均匀电场；电泳在均匀或非均匀的场中都可发生。

(4)介电电泳力的大小正比于颗粒直径的立方；电泳力的大小正比于颗粒所带电荷的多少。

中国专利：一种介电电泳电极结构(申请号：201410407467.8，申请日：2014.08.19)公开了一种具有交叉结构的电极，由权利要求1和说明书第[0005]段的“所述第一导线群中的一部分导线连接电源正极，另一部分连接电源负极”可知，该电极在应用中，通入的是直流电源(只有直流电源才分正负极)。虽然申请人在说明书第[0006]段中阐述该电极结构能够产生不均匀电场，但从原理上来看这个不均匀电场是不能持续存在的。

当介质中的电极通入直流电后，因不能抵消的带电粒子由于前面所述的电泳效应，汇聚在极性相反的电极表面，产生类似于静电屏蔽的效果，外电场强度被削减为0。这样就达不到在电极中间产生不均匀电场的作用，因此上述设置达不到发明目的。

技术实现要素：

本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供一种户外介电电泳除尘设备，其可通过介电电泳力将粉尘从含尘气流中分离，并可避免户外强气流对介电电泳力的影响，提高户外除尘效果。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种户外介电电泳除尘设备，包括一箱体，所述箱体的两端设置进气口和出气口，中部设置除尘室，其特征在于：所述除尘室中设置平行电极组，所述平行电极组包括多个相互平行的介电电泳电极，所述介电电泳电极之间的中心距或间距均匀分布；所述介电电泳电极为金属型材，所述金属型材的横截面为带有凸起的形状，所述凸起构成所述介电电泳电极的棱线；相邻行和/或相邻列的介电电泳电极的棱线相对设置，且棱线相对的两个介电电泳电极分别连接交流电源的一个输出端与另一个输出端；所述介电电泳电极垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。

靠近所述进气口的箱体中设置混流控制室，靠近所述出气口的箱体中设置出口烟箱，在所述除尘室的下部设置有集尘室，在所述集尘室的底部制有所述灰尘收集口。

在所述混流控制室内纵向安装有节流孔板或与进气口同轴并渐扩的锥形导流板。

在所述的出口烟箱内固装有一组平行排布的集灰挡板，所述集灰挡板为U型。

所述的集尘室与除尘室之间水平固装有一隔尘板。

所述的隔尘板为圆孔隔板、方孔隔板、格栅板或蜂窝隔板。

所述介电电泳电极的横截面为三角形或三角星形时，上一行的电极与下一行的介电电泳电极的棱线相对。

以第n行～第n+3行的介电电泳电极为一个单元循环，第n行的介电电泳电极间隔排列且独角向上，第n+1行的介电电泳电极位置对应于第n行的相邻两介电电泳电极之间且独角向下，第n+2行的电极位置对应于第n+1行的介电电泳电极且独角向上，第n+3行的介电电泳电极位置对应于第n+2行的相邻两介电电泳电极之间且独角向下；同在第n行的介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，同在第n+1行的介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

当所述介电电泳的横截面为四边形或四角星形时，同一行内相邻介电电泳电极的棱线相对，同一列内相邻介电电泳电极的棱线相对。

第n行的第奇数个介电电泳电极和第n+1行的第偶数个介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，第n行的第偶数个介电电泳电极和第n+1行的第奇数个介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

所述介电电泳电极垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。

所述介电电泳电极的外表面设置绝缘层。

本发明的优点和有益效果为：

1、本户外介电电泳除尘设备，含尘气流从进气口进入，由混流控制室对流动状 态做控制，再进入介电电泳除尘室，通过平行电极组产生的非均匀电场对粉尘颗粒捕集凝聚，随之在重力作用下沉降至下方集尘室内，由灰尘收集口排出，干净气流经出口烟箱从出气口排出，本除尘设备具有非接触性，不会改变颗粒的性质，电场分离无需使颗粒荷电，设备易于调控，便于自动化，可以单独使用，也可以与其他方法结合使用。

2、本户外介电电泳除尘设备，其混流控制室前端为进气口，进气口承接上游含尘气流，混流控制室内安装有节流孔板，节流孔板视整套设备处理空气质量可以安装1-3片，节流孔板作用为分隔和控制气流流动，使气流按要求的速度大小和方向进入除尘室,避免气流速度过大或方向偏斜影响介电电泳力的除尘效果。

3、本户外介电电泳除尘设备，其混流控制室内安装有与进气口同轴并渐扩的锥形导流板，其作用是将进气口的气流均匀分布，使气流按要求的速度大小和方向进入除尘室,避免气流速度过大或方向偏斜影响介电电泳力的除尘效果。

4、本户外介电电泳除尘设备，出口烟箱内固装有一组平行排布的U型集灰挡板，该挡板用于使出口气流更加平稳舒畅的流出设备，同时有助于防止落灰等原因形成的二次污染。

5、本户外介电电泳除尘设备，集尘室与介电电泳除尘室之间水平固装有一隔尘板，该隔尘板的目的是防止集尘室内收集的灰尘被气流吹起，形成二次污染。

6、本户外介电电泳除尘设备，采用平行电极组，可将不同组的电极分别连接在交流电源的两端，可以在较大尺度范围形成介电电泳效应，对于处于或经过其电场覆盖空间范围的流体，选择性的对其中含有的中性颗粒进行分离或富集。相对于传统介电电泳在芯片微纳米级别尺度的应用，本发明采用的电极丝直径在毫米级别尺度，长度在米级别尺度，将电极对阵列后，可以覆盖立方米级别尺度甚至更大的体积。

7、本发明结构设计科学合理，在设备内部设置混流控制室、介电电泳除尘室及出口烟箱，从而实现气流平稳顺畅的进、出除尘设备，提高户外环境下介电电泳除尘装置的适用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的另一实施例的结构示意图；

图3为本发明中的平行电极组的平行排布示意图；

图4为本发明中的平行电极组的结构示意图(横截面为三角形)；

图5为本发明中的平行电极组的结构示意图(横截面为三角星形)；

图6为本发明中的平行电极组的结构示意图(横截面为四边形)；

图7为本发明中的平行电极组的结构示意图(横截面为四角星形)；

图8为本发明中的横截面为三角形的平行电极组的平面示意图；

图9为本发明中的横截面为四边形的平行电极组的平面示意图；

图10为三角形电极接电示意图；

图11为三角星形电极接电示意图；

图12为四边形电极接电示意图；

图13为四角星形电极接电示意图；

图14为方形平行电极组产生介电电泳力的分布图(系数值，瞬时)；

图15为四角星形平行电极组产生介电电泳力分布图(系数值，瞬时)；

图16为三角形平行电极组产生介电电泳力分布图(系数值，瞬时)。

附图标记说明

1-进气口、2-混流控制室、3-节流孔板、4-介电电泳除尘室、5-平行电极组、6-出口烟箱、7-出气口、8-隔尘板、9-集尘室、10-灰尘收集口、11-箱体、12-锥形导流板、13-U型集灰挡板、15-横截面为三角形介电电泳电极构成的平行电极组、16-横截面为三角星形介电电泳电极构成的平行电极组、17-横截面四边形介电电泳电极构成的平行电极组、18-横截面为四角星形介电电泳电极构成的平行电极组。

具体实施方式

下面通过具体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。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种户外介电电泳除尘设备主要包括箱体11、进气口1、混流控制室2、介电电泳除尘室4、平行电极组5、出口烟箱6、出气口7和集尘室9。其中箱体11为两头收窄中部鼓起的近似纺锤形结构，一头设置进气口1、另一头设置出气口7，靠进进气口1的收窄部为混流控制室2、鼓起部为介电电泳除尘室4、靠近出气口的收窄部为出口烟箱6。对应于介电电泳除尘室4下方的鼓起部上开口，从开口的外部连接一集尘室9，用于收集平行电极组通过介电电泳力捕获的微尘和颗粒物，在该集尘室9的底部制有可通向外部的灰尘收集口10。

在混流控制室2内垂直或近似垂直于气流方向安装有节流孔板3，节流孔板3 可为平行排列的一组节流孔板，在节流孔板3上制有均匀分布的节流孔。节流孔板3作用为分隔和控制气流流动，使气流按要求的速度大小和方向进入介电电泳除尘室4,避免气流速度过大或方向偏斜影响介电电泳力的除尘效果。集尘室9与介电电泳除尘室4之间水平固装有一隔尘板8。隔尘板8为圆孔隔板、方孔隔板、格栅板或蜂窝隔板，目的是防止集尘室9内收集的灰尘被气流吹起，形成二次污染。

实施例2

如图2所示，本实施例的一种户外介电电泳除尘设备，与实施例1的区别在于，其混流控制室2内安装有与进气口1同轴并逐渐向介电电泳除尘室4扩展的锥形导流板12。锥形导流板12也可为同轴间隔套装的一组锥形导流板。锥形导流板12的作用是将进气口1的气流均匀分布，使气流按要求的速度大小和方向进入介电电泳除尘室4,避免气流速度过大或方向偏斜影响介电电泳力的除尘效果。除此之外，还在出口烟箱6内固装有一组平行排布的集灰挡板13，本实施例中，选取垂直于气流方向排布，且迎向气流方向一面向背向气流方向凹陷的U型板。

本发明所采用的平行电极组5为平行排布的电极阵列，其具体结构为：

如图3，平行电极组5包括多行平行设置的介电电泳电极。本发明的介电电泳电极为在纵向具有一致的几何剖面的金属型材，外表面设置绝缘层，该绝缘层可为绝缘涂层或者搪瓷外壳。介电电泳电极的横截面为带有尖锐凸起的多边形。介电电泳电极的横截面为三角形、四边形、三角星形或四角星形。根据电极截面的形状不同，排布方式略有差异。介电电泳电极阵列垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。介电电泳电极阵列可以是同一截面形状的电极，也可以不同截面形状混合排列，只要保证相邻两行和/或相邻两列的电极棱线相对即可。

当介电电泳电极的横截面为带有凸起的形状时，相邻介电电泳电极的棱线相对设置，且相邻介电电泳电极分别连接交流电源的一个端子与另一个端子；交流电源的一个端子与另一个端子之间的相位相差180°。

如图4为横截面为三角形介电电泳电极构成的平行电极组15；图5为横截面为三角星形介电电泳电极构成的平行电极组16。当介电电泳电极的横截面为三角形或三角星形时，介电电泳电极采用同一种排布形式，上一行的电极与下一行的电极棱线相对。如图8所示，具体为以第n行～第n+3行电极为一个单元循环，第n行的电极独角向上间隔排列，第n+1行的电极位置对应于第n行的相邻两电极之间为独角向下设置，第n+2行的电极位置对应于第n+1行的电极为独角向上设置，第n+3行的电极 位置对应于第n+2行的相邻两电极之间为独角向下设置，其中n为自然数，当n＝0时，只考虑n+1行的情况；以上结构需保证相邻两行的电极棱线相对，从垂直电极轴线截面上看，电极组形成六角形阵列。如图10、图11所示，同在第n行的介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，同在第n+1行的介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

如图6为横截面四边形的介电电泳电极构成的平行电极组7；如图7为横截面为四角星形的介电电泳电极构成的平行电极组18。如图9所示，当介电电泳的横截面为四边形或四角星形时，同一行内相邻电极的棱线相对，同一列内相邻电极的棱线相对。如图12、图13所示，第n行的第奇数个介电电泳电极和第n+1行的第偶数个介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，第n行的第偶数个介电电泳电极和第n+1行的第奇数个介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

介电电泳电极垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。平行电极组可以是同一截面形状的电极，也可以不同截面形状混合排列，只要保证相邻两行或相邻两列的电极棱线相对即可。

本发明所采用的平行平行电极组的工作原理为：

如图10、图11、图12、图13所示，将阵列中的所有电极分为两组，同组内的电极连接交流电源的同一端子，两组电极之间的交流电相位相差180°，图中黑色和白色电极象征着需要连接在交流电源不同端子上的电极。如图14，图15，图16所示，当接通交流电源时，电极相对的棱线之间形成不均匀电场，介电电泳电极阵列中沿电极的长度方向产生条形体介电电泳力空间分布形式。当气体或流体经过交流电场覆盖空间时，其中的颗粒物受到介电电泳力的作用向电场强度大的方向移动，当介电电泳力大于斯托克斯力时(颗粒物在低速流体中主要受力为粘滞阻力)，颗粒得以捕获在电极形成的电场空间内。且当颗粒浓度足够大时，电极周围的颗粒由于碰撞以及“链”效应凝聚成较大颗粒并沉降下来。这样就可以分离出气体或流体中的颗粒，并将它们收集起来。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。