荷电装置的制作方法

本发明实施例涉及除尘、废气治理和环境保护技术领域，尤其涉及一种荷电装置。

背景技术：

高效除尘是冶金、能源、化工、垃圾焚烧等诸多工业领域中非常常见的工业操作。

目前采用的电除尘是当前非常常用和高效的除尘手段，该方法是首先对气体中的粉尘荷电、而后通过电场力将其从气流中去除并固定在电极板表面的除尘方法。

然而对实际的工业烟气而言，完成对烟气中的粉尘荷电的荷电装置的稳定操作成为一个巨大的实际难题。由于荷电装置的体积远远小于常见电除尘器，因此不论其选择线板式结构还是线管式结构，都很难使用常见电除尘装置粗大笨重的振打机构来完成对荷电装置的电晕极的振打。时间一长则很快导致为荷电装置提供高压电源信号的高压系统的放电击穿，从而使高压电源频繁跳闸，最终使荷电过程失败。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种荷电装置，从根本上防止了粉尘在高压部件上的积累，显著提高荷电装置在高粉尘环境下的工作稳定性，也能够有效发挥荷电过程对高效除尘操作的促进作用。

本发明实施例提供了一种荷电装置，包括：

烟气流通管道，所述烟气流通管道包括烟气入口和烟气出口，以及多个分布在所述烟气流通管道表面的带电粒子入口；

多个带电粒子发生器，所述带电粒子发生器包括带电粒子出口，所述带电粒子出口与所述带电粒子入口一一对应，设置在所述烟气流通管道的外侧，用于将所述带电粒子送入所述烟气流通管道内部。

可选的，所述带电粒子发生器包括高压电源和喷嘴，所述高压电源的数量与所述喷嘴的数量之比为1：n，所述n为大于或等于1的整数；

还包括设置在所述喷嘴内部的至少一个电晕极，与所述高压电源的电源信号输出端电连接。

可选的，还包括设置在所述喷嘴内的平板电极，所述平板电极接地。

可选的，所述喷嘴的外面设置有导电外壳，所述导电外壳接地，所述电晕极与所述导电外壳绝缘设置；或者，

所述喷嘴的外面设置有导电外壳，在所述导电外壳外面设置有绝缘层，所述电晕极与所述导电外壳电连接。

可选的，所述高压电源提供的电压的绝对值的范围为大于或等于1000伏特，小于或等于60000伏特。

可选的，所述n为大于1的整数时，所述喷嘴组成线形、环形或者蛇形中的一种或多种。

可选的，所述带电粒子发生器还包括设置在所述喷嘴第一侧的洁净气体入口；

所述喷嘴与所述第一侧相对的第二侧作为所述带电粒子发生器的带电粒子出口；

所述洁净气体被电离形成带电粒子，所述带电粒子通过所述带电粒子发生器的带电粒子出口进入所述烟气流通管道内部。

可选的，所述烟气流通管道还包括交变电场模块，设置在靠近所述烟气出口的一侧；

所述交变电场模块包括第一电极、第二电极和交变电源；

所述第一电极与所述交变电源的第一电源信号输出端电连接，所述第二电极与所述交变电源的第二电源信号输出端电连接。

可选的，还包括设置在所述烟气流通管道的烟气入口和所述烟气流通管道的烟气出口所在的直线上的柱状电极，所述柱状电极通过电极引线与所述交变电源的第一电源信号输出端电连接，所述柱状电极作为所述第一电极；

所述烟气流通管道的金属外壳与所述交变电源的第二电源信号输出端电连接，作为所述第二电极。

可选的，还包括设置在所述烟气流通管道的第一内表面的第一绝缘层；

设置在所述第一绝缘层上的第一导电平板，所述第一导电平板作为所述第一电极；

还包括设置在所述烟气流通管道的与所述第一内表面相对的第二内表面上的第二绝缘层；

设置在所述第二绝缘层上的第二导电平板，所述第二导电平板作为所述第二电极。

可选的，所述交变电源提供的电压的范围为大于或等于100伏特，小于或等于5000伏特。

可选的，所述交变电源提供的交变电场的变化频率的范围为大于或等于10赫兹，小于或等于500赫兹

所述交变电源提供的电压的波形包括方形波、齿形波或正弦波中的任意一种。

本发明实施例提供了一种荷电装置，通过将烟气中的粉尘和使得烟体中的粉尘荷电高压部件的隔绝，从根本上防止了粉尘在高压部件上的积累，显著提高荷电装置在高粉尘环境下的工作稳定性，也能够有效发挥荷电过程对高效除尘操作的促进作用。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种荷电装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种荷电装置的左视图；

图3为本发明实施例二提供的又一种荷电装置的正视图；

图4为本发明实施例二提供的喷嘴的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的又一种荷电装置的左视图；

图6为本发明实施例二提供的又一种荷电装置的结构示意图；

图7为图6提供的又一种荷电装置的俯视图；

图8为本发明实施例二提供的又一种荷电装置的混合阔线效果图；

图9为本发明实施例二提供的又一种荷电装置的混合阔线效果图；

图10为本发明实施例二提供的又一种荷电装置的混合阔线效果图；

图11为本发明实施例三提供的一种荷电装置的左视图；

图12为图11提供的一种荷电装置的轴侧图；

图13为本发明实施例三提供的又一种荷电装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种荷电装置的结构示意图。参见图1，该荷电装置包括：烟气流通管道10，烟气流通管道10包括烟气入口11和烟气出口12，以及多个分布在烟气流通管道10表面的带电粒子入口13；多个带电粒子发生器20，带电粒子发生器20包括带电粒子出口21，带电粒子出口21与带电粒子入口13一一对应，设置在烟气流通管道10的外侧，用于将带电粒子送入烟气流通管道内部。

在本实施例中，烟气是气体和粉尘的混合物。在本实施例中，烟气流通管道10的形状可以是图1示出的圆形管道，也可以是方形管道。本发明实施例对于烟气流通管道的具体形状不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际情况具体设定。

带电粒子发生器20产生大量的带电粒子，带电粒子从带电粒子发生器20的带电粒子出口21，进入烟气流通管道10的带电粒子入口13，进入烟气流通管道10内部，与烟气流通管道10内的烟气中的粉尘混合以及碰撞，使得粉尘带上与带电粒子相同的电荷。从烟气流通管道10的烟气入口11进入的烟气中的粉尘还没有带上电荷，从烟气流通管道的烟气出口12流出的烟气中的粉尘带上电荷。

需要说明的是，烟气出口12可以与粉尘收集装置相连，由于从烟气流通管道10的烟气出口12流出的烟气中的粉尘带上电荷来，且大部分为一种电荷，那么在粉尘收集装置中，可以达到除去粉尘的目的。

本发明实施例提供了一种荷电装置，通过设置在烟气流通管道外侧的带电粒子发生器产生的带电粒子为烟气流通管道内烟气中的粉尘带上电荷，相比现有技术中在烟气管道内部设置高压部件来产生带电粒子的荷电装置，实现了烟气中的粉尘和使得烟体中的粉尘荷电高压部件的隔绝，从根本上防止了粉尘在高压部件上的积累，显著提高荷电装置在高粉尘环境下的工作稳定性，也能够有效发挥荷电过程对高效除尘操作的促进作用。

实施例二

在上述实施例的基础上，本发明实施例对于荷电装置中的带电粒子发生器进行了进一步的细化。

图2为本发明实施例提供的一种荷电装置的左视图。图3为本发明实施例提供的又一种荷电装置的正视图。参见图2和图3，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的荷电装置中的带电粒子发生器20包括高压电源22和喷嘴23，高压电源的数量与喷嘴的数量之比为1：n，n为大于或等于1的整数；还包括设置在喷嘴内部的至少一个电晕极，与高压电源的电源信号输出端电连接。需要说明的是，图2示出的荷电装置中，高压电源的数量与喷嘴的数量之比为1：1。图3示出的荷电装置中，高压电源的数量与喷嘴的数量之比为1：n，n示例性的为6。当高压电源22的数量与喷嘴的数量之比为1：n时，多个喷嘴组成线形、环形或者蛇形中的一种或多种，称之为多喷嘴气体风刀。示例性的，以图3为例，当烟气流通管道为方形时，多个喷嘴连成线性，形成直型风刀。

图4具体示出了喷嘴23的结构示意图。参见图2，图3和图4，带电粒子发生器20还包括设置在喷嘴23第一侧的洁净气体入口231；内部包括多个洁净气体分布孔2311，洁净气体可以含有h2o、so2、so3、nh3、s蒸汽、o3当中的任意一种或任意几种的任意比例混合物。洁净气体在一定的压力下，被压入喷嘴内部。喷嘴23与第一侧相对的第二侧232作为带电粒子发生器的带电粒子出口；洁净气体被电离形成带电粒子，带电粒子通过带电粒子发生器的带电粒子出口进入烟气流通管道内部。可选的，喷嘴可以伸进烟气流通管道内部一段距离，喷嘴还可以与连接管相连，连接管与烟气流通管道的带电粒子入口相连。示例性的，图2和图3示出的荷电装置中，喷嘴23伸进烟气流通管道10内部一段距离。参见图5，喷嘴23还可以与连接管24相连，连接管24与烟气流通管道10的带电粒子入口相连。

可选的，喷嘴还包括：设置在喷嘴内部的至少一个电晕极，与高压电源的电源信号输出端电连接。参见图4，喷嘴23内部设置一个电晕极233。参见图6和图7，喷嘴23内部设置了多个电晕极233。

带电粒子发生器内产生高压电场的作用下发生电离，产生大量的带电粒子。图4中示出的带电粒子发生器，喷嘴包含导电外壳234，喷嘴23的导电外壳234接地。高压电场是电晕极和喷嘴的导电金属外壳之间形成的高压电场，使得洁净气体被电离。图6和图7示出的荷电装置，喷嘴的导电外壳234外面设置绝缘层235，电极引线16将高压电源的电源信号与电晕极233电连接，电晕极233与导电外壳234电连接，绝缘层235将带有高压电源信号的导电外壳与外界实现电绝缘。图6和图7示出的荷电装置中电晕极233尖端放电使得洁净气体电离。可选的，荷电装置中还可以包括设置在喷嘴内电晕极和平板电极，电晕极与高压电源的电源信号电连接，平板电极接地，在喷嘴内的电晕极和平板电极之间形成的高压电场使得洁净气体电离。

可选的，在上述技术方案的基础上，高压电源提供的电压的绝对值的范围为大于或等于1000伏特，小于或等于80000伏特。具体的，高压电源提供的电压大于或等于1000伏特，小于或等于80000伏特。或者高压电源提供的电压大于或等于-80000伏特，小于或等于-1000伏特。示例性的，当高压电源提供的电压大于或等于-80000伏特，小于或等于-1000伏特时，以图6为例，电晕极233尖端放电使得洁净气体被电离，产生带正电的带电粒子和带负电的带电粒子，其中由于电晕极233接入的是负压信号，带负电的带电粒子的数量大于带正电的带电粒子的数量。需要说明的是，烟气流通管道内的烟气是以一定的流速从烟气入口运动到烟气出口的。那么带电粒子和烟气的粉尘在单位时间内混合的均匀程度越大，越能够促进尽可能多的粉尘带上电荷。

喷嘴的轴向直线与烟气入口指向烟气出口的直线之间的角度、喷嘴的数量、喷嘴的位置以及进入到烟气流通管带内的带电粒子的总量均会对带电粒子和烟气中的粉尘的混合程度有一定的影响。本领域技术人员可以根据烟气流通管道的形状、尺寸以及实际需求，自行设定。

示例性的，参见图8、图9和图10，图中喷嘴23伸进烟气流通管道一段距离，喷嘴23轴向所在直线与烟气入口指向烟气出口之间的夹角不同，其中图8示出的荷电装置中，喷嘴23轴向所在直线与烟气入口指向烟气出口之间的夹角最大，图10示出的荷电装置中，喷嘴23轴向所在直线与烟气入口指向烟气出口之间的夹角最小。图中示出了带电粒子和粉尘的混合阔线14。可以看出，图9示出的荷电装置中，喷嘴23轴向所在直线与烟气入口指向烟气出口之间的夹角使得带电粒子和粉尘的混合效果比较好。可选的，喷嘴的位置、数量和喷嘴轴向所在直线与烟气入口指向烟气出口之间的夹角均会对带电粒子和粉尘的混合效果有一定的影响。本领域技术人员可以根据实际情况，自行设定。

本发明实施例提供的荷电装置，洁净气体在带电粒子发生器内产生高压电场的作用下发生电离，产生大量的带电粒子，带电粒子和烟气中的粉尘的混合，使得粉尘带上电荷。

实施例三

在上述实施例的基础上，本发明实施例在荷电装置的烟气流管道内设置了交变电场模块，交变电场模块产生的交变电场可以避免电荷相反的带电粒子因为静电吸引力快速结合而湮灭，在靠近烟气出口的一侧设置交变电场，通过不断倒转的电场方向使不同电性的电荷向相反方向移动，增长带电粒子的生存时间，减小其碰撞湮灭的概率，促进带电粒子对粉尘的荷电过程，同时有助于带电粒子在垂直于气流主体流向的方向上发生往复振动，进一步促进增大带电粒子和粉尘的碰撞概率。交变电场模块设置在靠近烟气出口的一侧；交变电场模块包括第一电极、第二电极和交变电源；第一电极与交变电源的第一电源信号输出端电连接，第二电极与交变电源的第二电源信号输出端电连接。可选的，交变电源提供的电压的范围为大于或等于100伏特，小于或等于5000伏特。可选的，交变电源提供的交变电场的变化频率的范围为大于或等于10赫兹，小于或等于500赫兹。可选的，交变电源提供的电压的波形包括方形波、齿形波或正弦波中的任意一种。

具体的，图11和图12示出的荷电装置中，烟气流通管道10为圆形，烟气流通管道10内部包括设置在烟气流通管道的烟气入口11和烟气流通管道的烟气出口12所在的直线上的柱状电极15，柱状电极15通过电极引线16与交变电源17的第一电源信号输出端电连接，柱状电极15作为第一电极；烟气流通管道的金属外壳与交变电源17的第二电源信号输出端电连接，作为第二电极。

具体的，参见图13，图13示出的荷电装置中，烟气流通管道10为方形。烟气流通管道10内部包括设置在烟气流通管道的第一内表面的第一绝缘层191；设置在第一绝缘层191上的第一导电平板192，第一导电平板192作为第一电极；还包括设置在烟气流通管道10的与第一内表面相对的第二内表面上的第二绝缘层193；设置在第二绝缘层上的第二导电平板194，第二导电平板194作为第二电极。

需要说明的是，本发明实施例将配备高压电场的气体喷嘴安置在含尘烟气的流通管道中，将洁净的可电离气体经过气体喷嘴电离后喷入含尘的气流主体中，合理设置喷嘴的角度、数量和位置，尽量保证喷嘴喷出的电离气体尽快在含尘的气流主体中混合均匀，电离气体在和气流主体均匀混合的过程中将其中的电荷加载于气流主体中的粉尘上，从而实现了粉尘的荷电，气体喷嘴内的高压电场电压在±1000v～±80000v之间，给气体喷嘴内高压电场供电的是直流高压电源、交流高压电源或脉冲高压电源，在气体喷嘴将电离的洁净的气体喷入后，气流主体中设置一个交变电场，电压为100v～5000v，周期为10hz～500hz，其电压波形为方形波、齿形波或正弦波，气流在交变电场中的停留时间为0.05s～0.2s之间。下面举出几个具体实例，以进一步理解本发明：

示例性的，在直径20cm的圆形烟气流通管道上安置四个气体喷嘴，喷嘴轴向和管壁呈直角，烟气流通管道内烟气流速10m/s～18m/s，喷嘴深入管道的垂直深度为3cm，四个喷嘴的气量总和为80l/min，气体压力0.4mpa，气体成分为含水10％的空气，喷嘴内电晕极荷载电压为-30kv，采用线管式电场，电晕极和喷嘴导电外壳的极间距8mm，经喷嘴喷入的电离气体可以成功对烟气中10g/m³浓度的粉尘(粉尘直径d＝8微米)进行荷电，经过荷电的粉尘在收尘布袋上形成疏松多孔的粉饼，相同过滤时间内粉饼过滤压降仅为不使用荷电时的42％。

示例性的，在直径40cm的圆形烟气流通管道上安置四个气体喷嘴，喷嘴轴向和气流方向呈80°角，气流管道内烟气流速10m/s～18m/s，喷嘴深入烟气流通管道的长度为5cm，四个喷嘴的气量总和为280l/min，气体压力0.3mpa，气体成分为含so2500ppm的空气，喷嘴内电晕极荷载电压为-1000v，采用线管式电场，电晕极和喷嘴导电外壳的极间距4mm，经喷嘴喷入的电离气体可以成功对烟气中8.8g/m³浓度的粉尘进行荷电，经过荷电的粉尘在收尘布袋上形成疏松多孔的粉饼，相同过滤时间内粉饼过滤压降仅为不使用荷电时的37％。

示例性的，在直径70cm的圆形烟气流通管道上安置六个气体喷嘴，喷嘴轴向和气流方向呈60°角，烟气流通管道内烟气流速10m/s～18m/s，喷嘴深入烟气流通管道的垂直厂度为10cm，六个喷嘴的气量总和为800l/min，气体压力0.5mpa，气体成分为含水4％的空气，喷嘴内电晕极荷载电压为60000v，采用线管式电场，电晕极和喷嘴导电外壳的极间距10mm，在喷嘴位置下游20cm处的管道中心放置直径为8cm的金属圆棒，金属圆棒的长度为900cm，金属圆棒和外部管道之间荷载5000v交变电压，交变周期500hz，波形为方波，经喷嘴喷入的电离气体可以成功对烟气中6.4g/m³浓度的粉尘进行荷电，经过荷电的粉尘在多孔陶瓷过滤管上形成疏松多孔的粉饼，相同过滤时间内粉饼过滤压降仅为不使用荷电时的37％。

示例性的，在直径100cm的圆形烟气流通管道上安置八个气体喷嘴，喷嘴轴向和气流方向呈75°角，管道内烟气流速10m/s～18m/s，喷嘴深入管道的垂直厂度为10cm，八个喷嘴的气量总和为1400l/min，气体压力0.5mpa，气体成分为含水6％的空气，喷嘴内针式放电的形式进行气体电离，电压为80000v，在喷嘴位置下游40cm处的管道中心、沿气流方向放置直径为10cm两头封闭的金属圆筒，金属圆筒的长度为200cm，金属圆筒和外部管道之间荷载1000v交变电压，交变周期10hz，波形为齿形波，经喷嘴喷入的电离气体可以成功对烟气中10.45g/m³浓度的粉尘进行荷电，经过荷电的粉尘在多孔陶瓷过滤管上形成疏松多孔的粉饼，相同过滤时间内粉饼过滤压降仅为不使用荷电时的52％。

示例性的，在边长50cm的圆形管道上安置四个气体喷嘴，喷嘴轴向和气流方向呈75°角，管道内烟气流速10m/s～18m/s，喷嘴深入管道的垂直厂度为7cm，八个喷嘴的气量总和为1000l/min，气体压力0.5mpa，气体成分为含水6％的空气，喷嘴内尖端放电的形式进行气体电离，电压为10000v，在喷嘴位置下游40cm处的管道中心、沿气流方向放置直径为10cm两头封闭的金属圆筒，金属圆筒的长度为150cm，金属圆筒和外部管道之间荷载1000v交变电压，交变周期100hz，波形为正弦波，经喷嘴喷入的电离气体可以成功对烟气中10.45g/m3浓度的粉尘进行荷电，经过荷电的粉尘在多孔陶瓷过滤管上形成疏松多孔的粉饼，相同过滤时间内粉饼过滤压降仅为不使用荷电时的52％。

示例性的，在截面积为宽长50cm、长90cm的矩形的管道上安置六个气体喷嘴，其中两个喷嘴位于50cm宽的矩形边中心，而在90cm矩形边上，两个喷嘴之间间隔30cm，喷嘴距离矩形拐角30cm，喷嘴轴向和气流方向呈75°角，管道内烟气流速10m/s～18m/s，喷嘴深入管道的垂直长度为6cm，六个喷嘴的气量总和为1400l/min，气体压力0.5mpa，气体成分为含水50ppmso3的空气，喷嘴内尖端放电的形式进行气体电离，电压为20000v，在喷嘴位置下游40cm处的管道相对的两个内表面设置绝缘板，绝缘板上帖两张电极板彼此相对，电极板在气流方向上的长度为200cm，电极板间施加4000v交变电场，交变周期300hz，波形为方波，经喷嘴喷入的电离气体可以成功对烟气中20.3g/m³浓度的粉尘进行荷电，经过荷电的粉尘在多孔陶瓷过滤管上形成疏松多孔的粉饼，相同过滤时间内粉饼过滤压降仅为不使用荷电时的55.4％。

示例性的，在截面积为边长50cm的正六边形的烟气流通管道上安置六个气体喷嘴，每个喷嘴位于正六边形的一个边的中点上，喷嘴轴向和气流方向呈80°角，管道内烟气流速10m/s～18m/s，喷嘴深入管道的垂直厂度为6cm，六个喷嘴的气量总和为2500l/min，气体压力0.5mpa，气体成分为含水3.45％、含nh3100ppm的空气，喷嘴内尖端放电的形式进行气体电离，电压为20000v，在喷嘴位置下游40cm处的管道中心、沿气流方向放置直径为10cm两头封闭的金属圆筒，金属圆筒的长度为180cm，金属圆筒和外部管道之间荷载4000v交变电场，交变周期300hz，波形为方波，经喷嘴喷入的电离气体可以成功对烟气中18.5g/m³浓度的粉尘进行荷电，经过荷电的粉尘在多孔陶瓷过滤管上形成疏松多孔的粉饼，相同过滤时间内粉饼过滤压降仅为不使用荷电时的51.2％。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。