从废气中收集微粒的设备及其中使用的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种从废气中收集微粒的设备及其中使用的装置，所述装置是一种形成电场以将废气的微粒收集在锅炉的收集器表面上的装置，该装置被设置在锅炉的选定的腔室(20)的内部，该装置包括：离子源，配备有电晕电极(303)，以在电晕放电的协助下产生气体离子(IK)；用于电晕电极(303)的高电压源(306)；以及风扇/保护气体连接件(304)，用于防止污染离子源(100)，且离子源(100)包括分离的本体(110)，用于从选定的腔室(20)分离电晕电极(303)，其中属于选定的腔室(20)的多个壁(200)形成电晕电极(303)的接地电势，离子源(100)的分离的本体(110)为电无源的。其与现有技术的方案相比更加有效而廉价。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种将废气中的微粒收集到选定收集器表面的方法，在该方法中:-离开燃烧室的、包含微粒的废气被引导至由多个壁限定的选定腔室，选定腔室是废气的流动通道的一部分；-在电晕电极的电晕放电的协助下，在相对于腔室的分离的本体中形成气体离子，其中电晕电极相对于离子源的收集器表面为高电压，离子源位于本体内部；-所形成的气体离子被引导至由多个壁限定的选定腔室并与废气混合，从而在气体离子的协助下对废气中含有的微粒进行充电；以及-带电的微粒被收集在收集器表面上。本技术还涉及相应的装置及设备。
技术介绍
在许多自然和人工过程中会产生气雾(aerosol)微粒(即悬浮在气体中的颗粒)。自然过程的示例是来自植物的花粉颗粒、因气流和蒸发引起的海洋气雾、以及由风从地面上刮起的灰尘。最常见的人工过程是使用有机燃料，诸如在能量生产中使用化石或生物燃料。许多这样的气雾微粒对健康有害。自然过程中产生的颗粒可导致人类的过敏症状，而且在一些过程中还会产生有害的有机化合物。对于燃烧和工业过程中产生的颗粒而言，其通常不仅含有有害的有机化合物，而且含有重金属。当小颗粒(尺寸小于I微米)诱发身体的防御反应时，会纯粹因为它们的小尺寸而导致健康问题。已知多种不同方法用于从气体中滤去气雾颗粒。其中最有效的是各种纤维过滤器和电过滤器。在纤维过滤器中，基于气雾颗粒作用于过滤器材料的惰性来进行分离。在电过滤器中，气雾颗粒被充电且它们的运动在电场的协助下受到影响，从而使得它们与收集器表面碰撞。电过滤器的优点是压降比较小，且比较容易使收集的固体从收集器表面脱离以进行后续处理。在传统的电过滤器中，气雾颗粒通常是在电晕放电中产生的气体离子的协助下进行充电。带电气雾颗粒在外部电场的协助下被转移到收集板上。产生电晕放电的电极通常位于废气中且还能形成用于收集气雾颗粒的电场(所谓单级电过滤器)。该方法已知的缺点是要使电晕放电中所用的电极和高压绝缘体保持清洁。传统的电过滤器的操作还限制了设备的几何形状。只有柱形或平板结构才能获得良好的过滤效率。传统的电过滤器可结合其它功能，诸如热回收。然而，这样就必须在由过滤限定的边界条件中进行操作，而热传递过程无法被优化。在没有外部电场作用的情况下也可以收集气雾颗粒。这种被称为腔室充电过滤的现象是基于当将颗粒引导到收集器表面上时利用由单极带电颗粒产生的电场。由于内部电斥力的作用，由单极充电的气雾颗粒形成的云趋于扩大，而且在有限的腔室中，一些颗粒被驱使到壁上。然而，该方法不是特别有效，而且理论上通过使用该方法仅能获得大约40%的清洁效率。由带电气雾颗粒形成的电场不如外部电压源形成的电场那么强。此外，由气雾颗粒云形成的电场随着过滤过程而减弱。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种从废气中除去微粒的方法、装置和设备，其与现有技术的方案相比更加有效而廉价。根据本技术的方法的特性特征在所附权利要求1中陈述。根据本技术的装置的特性特征在所附权利要求11中陈述。根据本技术的设备的特性特征在所附权利要求14中陈述。通过一种将废气中的微粒收集到选定的多个收集器表面上的方法，可实现根据本技术的目的，在所述方法中，离开燃烧室的、包含微粒的废气被引导至由多个壁限定的选定腔室，选定腔室是废气的流动通道的一部分。在电晕电极的电晕放电的协助下，气体离子在相对于腔室的分离的本体中形成，其中电晕电极相对于离子源的收集器表面处于高电压，离子源在本体内部，所形成的气体离子被引导至由多个壁限定的选定腔室并与废气混合，从而在气体离子的协助下对废气中含有的微粒进行充电。带电的微粒被收集在收集器表面上。在该方法中，分离的本体是离子源的电无源部分，而且是电晕电极的反电势，带电微粒的收集器表面由选定腔室的壁形成。该方法可在没有单独的收集区域的情况下实施，因为选定腔室的壁用作例如收集区域。优选地，在该方法中，电场在气体离子的协助下形成，该电场至少在选定流体通道的特定长度上强于由电晕电极相对接地电势形成的电场。换言之，在根据本技术的方法中，通过使用由气体离子形成的电场来收集带电的气雾颗粒。由此，微粒的收集效率可上升至废气中含有的微粒总量的90%以上。电晕放电可在电晕电极和相对于电晕电极处于接地电势的表面的协助下形成。优选地，在3cm-30cm的长度上，优选在10cm_25cm的长度上，在气体离子的协助下产生的电场强于由电晕电极相对选定流动通道的接地电势形成的电场。优选地，在该方法中所收集的微粒的尺寸小于10 μ m，优选为小于2 μ m。这些微粒在通常的纤维过滤器的协助下是极难收集的。在电晕放电的协助下形成的气体离子的寿命可为30ms-150ms，优选为50ms-80ms。因此它们能够对相当大数量的微粒进行充电。在该方法中，离子源的电晕电极的操作电压为击穿电压的50% -95%，优选为80% -90%。在不发生削弱过滤效果的击穿的前提下，电压尽可能最大化。在该方法中，气体离子可与废气混合，其温度小于700°C，优选为小于500°C。在这样的温度下，微粒的收集可有效地进行。根据一个实施例，在该方法中，气体离子在燃烧焰的范围之外的位置与废气进行混合。与燃烧相关而出现的离子不会干扰对微粒的充电。在该方法中，相对于腔室所用的超压为50Pa_2000Pa，优选为100Pa_500Pa。因此产生足够的保护气体流，从而阻止废气进入到离子源本体。根据一个实施例，微粒被收集在燃烧锅炉的内部。对微粒的收集可在例如烟囱中实施而不需要单独的处理阶段。优选地，该方法中使用的操作电压和电晕电极与选定腔室的壁之间的距离成比例。在该方法中，该装置能够被定位在这样的腔室，在该腔室中，废气在受到电晕电极影响的区域内的流速小于1.5m/s，优选小于0.5m/So因此废气中含有的微粒可被适当充电并被有效地收集在锅炉的壁上。关于这点，术语“影响的区域”指的是围绕电晕电极的最大长度为30cm的区域。在该方法中，离子源的本体的直径可为腔室的直径的20% -50%，优选为15% -40%。由气体离子形成的电场于是被形成为在选定腔室的整个区域中足够有效。电无源的本体(electrically passive body)优选由陶瓷材料形成，其在操作温度下保持绝缘性能。因此会有效防止泄漏流的形成。通过一种形成电场以将废气的微粒收集在锅炉的收集器表面上的装置，可实现根据本技术的装置的目的，该装置设置在锅炉内的选定腔室中。该装置包括:离子源，配备有电晕电极以在电晕放电的协助下产生气体离子；用于电晕电极的高电压源；以及风扇/保护气体连接件，用于防止污染离子源。离子源包括使电晕电极与选定腔室分离的本体，其中属于腔室的多个壁形成电晕电极的接地电势。离子源的本体为电无源的。该装置的电晕电极的操作电压为击穿电压的50%-95%，优选为80%-90%。由此，能够确保电晕放电在所有状况下都能形成。电无源的本体优选由陶瓷材料制造，其在500°C的温度下的电阻率为至少4*106ohm-cm，优选为至少4*107ohm-cm，最优选为至少4*108ohm-cm。这样的陶瓷材料即使在高温下也能保持电绝缘性，且不会产生泄漏流。通过一种从废气中收集微粒的设备，可实现根据本技术的设备的目的，该设备包括:由多个壁限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成电场以将废气的微粒收集在锅炉的收集器表面上的装置，所述装置被设置在所述锅炉的选定的腔室(20)的内部，所述装置包括：离子源，配备有电晕电极(303)，以在电晕放电的协助下产生气体离子(IK)；用于所述电晕电极(303)的高电压源(306)；以及风扇/保护气体连接件(304)，用于防止污染所述离子源(100)，且所述离子源(100)包括分离的本体(110)，用于从所述选定的腔室(20)分离所述电晕电极(303)，其中属于所述选定的腔室(20)的多个壁(200)形成所述电晕电极(303)的接地电势，其特征在于，所述离子源(100)的分离的本体(110)为电无源的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·莱蒂宁，M·拉伊哈，S·帕维莱宁，约尔马·凯斯基宁，
申请(专利权)人：塔素ESP有限公司，
类型：新型
国别省市：芬兰;FI