一种基于仿生学的阴极线结构、放电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于仿生学的阴极线结构、放电系统及方法，包括支撑件，所述支撑件周向上布置有若干放电极，所述放电极包括与支撑件连接的底座，所述底座周向上交错布置有长度不等的放电尖端，所述底座中部垂直设置有中心放电尖端；中心放电尖端的长度大于底座周向上布置的放电尖端，所述中心放电尖端用于减小所述阴极线结构与阳极的距离，形成的电场强度使得烟尘荷电后的电场驱动力强，所述底座周向上布置的放电尖端用于增加电荷在空间分布的均匀性，使得空间中烟尘能更好的荷电。

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿生学的阴极线结构、放电系统及方法
本专利技术涉及电除尘器
，特别是涉及一种基于仿生学的阴极线结构、放电系统及方法。
技术介绍
湿式静电除尘方案是石灰石-石膏法、氨法等湿法脱硫后烟气烟尘实现超低排放的主要技术。提高除尘器内烟尘的趋近速度是减少除尘器装备高度、降低成本的关键方法。通常，提高烟尘趋近速度的重点在于增加烟尘向阳极运动的驱动力，其方法包括：(1)降低阴极线起晕电压，相同电压下阴极线电离出更多的电荷，用于附着在烟尘上；(2)增加阴、阳极之间的电压，在烟尘荷电相同的前提下其横向运动的驱动力增加；(3)提高阴极线放电电荷在空间分布的均匀性，使得烟尘在横向运动过程中能够荷电更多，从而提升烟尘运动的驱动力。目前，电除尘器采用的阴极线型式包括RS芒刺线、鱼骨线、锯齿线等，大量的文献研究表明这些阴极线的起晕电压及放电能力均有所不同；阴极线的优化研究主要是基于以上固有形式、在局部上(例如：尖端尺寸、同极间距、芒刺几何尺寸等)的优化。这些优化结果仅在一定程度上降低阴极线的起晕电压、提高放电能力，并未从根本上解决或优化电荷在除尘空间中分布均匀性的难题，因而降本增效不明显。
技术实现思路
为了提高尖端放电后电荷在空间分布的均匀性，本专利技术提供了一种基于仿生学的阴极线结构，本专利技术结合自然界中诸多植物针状叶片分布及花瓣分布型式，使得阴极线结构电离出的电荷在空间分布上更加均匀，达到电除尘器除尘效率进一步提高的目的。一种基于仿生学的阴极线结构，包括支撑件，所述支撑件周向上布置有若干放电极，所述放电极包括与支撑件连接的底座，所述底座周向上交错布置有长度不等的放电尖端，所述底座中部垂直设置有中心放电尖端；所述中心放电尖端的长度大于底座周向上布置的放电尖端，所述中心放电尖端用于减小所述阴极线结构与阳极的距离，形成的电场强度使得烟尘荷电后的电场驱动力强，所述底座周向上布置的放电尖端用于增加电荷在空间分布的均匀性，使得空间中烟尘能更好的荷电。进一步优选的技术方案，所述底座周向上交错布置有长度不等的放电尖端分为上下两层，其中一层放电尖端的长度小于另外一层放电尖端的长度，在空间上，轴向布置的放电尖端之间交错布置。进一步优选的技术方案，在空间上，轴向布置的放电尖端之间交错布置，为长度相等的相邻放电尖端之间设置有一个或两个小于所述相邻放电尖端长度的放电尖端。进一步优选的技术方案，所述底座周向上交错布置有长度不等的放电尖端分为上下两层，上层的放电尖端的长度小于下层放电尖端的长度，或上层的放电尖端的长度大于下层放电尖端的长度。进一步优选的技术方案，所述周向上交错布置有长度不等的放电尖端中，其中较长的放电尖端与较短的放电尖端的尖端指向相同，均与中心放电尖端的指向垂直。进一步优选的技术方案，所述周向上交错布置有长度不等的放电尖端中，其中较长的放电尖端与较短的放电尖端的尖端指向不相同，较长的放电尖端的尖端与中心放电尖端的指向垂直，较短的放电尖端指向与中心放电尖端的指向相同。进一步优选的技术方案，所述支撑件包括但不限于金属圆管、金属方管或金属夹板。进一步优选的技术方案，所述放电极为一体结构或分体结构。进一步优选的技术方案，所述放电极与支撑件采用但不限制于焊接或热熔。进一步优选的技术方案，所述放电极在纵向上间距在设定的范围内。进一步优选的技术方案，周向较长放电尖端顶点与周向较短放电尖端顶点在同一平面内或不同的平面内且均与中心放电尖端顶点不在同一平面内。本申请还公开了一种基于仿生学的放电系统，所述放电系统包括上述一种基于仿生学的阴极线结构，该阴极线结构与除尘器的阳极配合使用。本申请还公开了一种基于仿生学的阴极线结构的制作方法，包括：选择支撑件，所述为双相钢空心管；制作放电极，所述放电极同一层位置处放电极呈对称布置，上下层位置处放电极呈交错布置；将放电极周向布置在支撑件上；利用电势方程计算空间中的电场及电场强度分布，利用电荷连续性方程计算空间中的电荷密度分布；根据上述计算结构优化放电极中放电尖端的长度及指向。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术采用的放电极是在理论计算的基础上结合仿生学理论设计的，通过合理布置不同类型尖端的型式及尺寸，较大程度上实现了放电极放电后电荷在整个空间内的均匀分布。2)本专利技术通过在空间中合理配置尖端型式和尺寸，使得电荷实现在空间中较好的快速扩散并均匀的充满除尘空间，大大提高了烟尘的荷电能力。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为基于仿生学的阴极线装置；图2(a)为周向短放点尖端23指向除尘器阳极第一方式；图2(b)为周向短放点尖端23指向除尘器阳极第二方式；图3本专利技术及金属RS管状芒刺阴极线在不同粒径烟尘下的除尘效率对比图；图4(a)-图4(b)本专利技术及金属RS管状芒刺阴极线对应的收尘极板上电流密度分布对比图；图5(a)RS四齿芒刺线放电后二维截面电场强度分布图；图5(b)本专利技术阴极线放电后三维空间电场强度分布；图中，1、支撑件，2、放电极，21、中心放电尖端，22、周向长放电尖端，23周向短放点尖端，24、放电尖端底座。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。现有技术，例如鱼骨状只能是单个尖端或者几个尖端放电(例如4齿芒刺只有4个尖端放电)，放电后电荷运动至阳极表面的电荷均匀性较差同时空间场强分布均匀性也不好，导致除尘效率较低，总之，现有技术中的阴极线结构即使再增加放电尖端也无法从根本上解决放电后电荷运动至阳极表面的电荷均匀性的问题。本专利技术的一种典型的实施例子中，公开了一种基于仿生学的阴极线结构，如图1所示，包括支撑件1、放电极2；其中，如图2(a)-图2(b)所示，放电极2包括中心放电尖端21、周向长放电尖端22、周向短放点尖端23和放电尖端底座24。放电极的上述部件之间可一体成型或分体成型。一体成型时，利用激光切割出展开图，然后卷起来冲压成型，本专利技术的阴极线在支撑件管子上焊接带有尖端的芒刺。底座意义主要是这种仿生芒刺与管子焊接时好焊接。具体在，在实施过程中，支撑件1采用但不限制于金属圆管、金属方管、金属夹板。放电极2采用但不限制于导线材料、表面覆导电膜的材料，包括但不限制于金属、通过模具成型的导电材料。放电极2与支撑件1采用但不限制于焊接、热熔。放电极2之间可对称布置，例如为对称成对布置，也可沿周向呈120°布置。具体的优选的尺寸及数量如下：放电极2纵向间距小于等于120mm。间距太大(例如大于120mm)，整个阴极线的除尘效率就会下降，通过合理设置这个间距可以使得阴极线放电除尘效果最佳，在该间距下放电的均匀性更好。周向长放电尖端22数量大于等于3个。周向短放电尖端23本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于仿生学的阴极线结构，其特征是，包括支撑件，所述支撑件周向上布置有若干放电极，所述放电极包括与支撑件连接的底座，所述底座周向上交错布置有长度不等的放电尖端，所述底座中部垂直设置有中心放电尖端；所述中心放电尖端的长度大于底座周向上布置的放电尖端，所述中心放电尖端用于减小所述阴极线结构与阳极的距离，形成的电场强度使得烟尘荷电后的电场驱动力强，所述底座周向上布置的放电尖端用于增加电荷在空间分布的均匀性，使得空间中烟尘能更好的荷电。

【技术特征摘要】
1.一种基于仿生学的阴极线结构，其特征是，包括支撑件，所述支撑件周向上布置有若干放电极，所述放电极包括与支撑件连接的底座，所述底座周向上交错布置有长度不等的放电尖端，所述底座中部垂直设置有中心放电尖端；所述中心放电尖端的长度大于底座周向上布置的放电尖端，所述中心放电尖端用于减小所述阴极线结构与阳极的距离，形成的电场强度使得烟尘荷电后的电场驱动力强，所述底座周向上布置的放电尖端用于增加电荷在空间分布的均匀性，使得空间中烟尘能更好的荷电。2.如权利要求1所述的一种基于仿生学的阴极线结构，其特征是，所述底座周向上交错布置有长度不等的放电尖端分为上下两层，其中一层放电尖端的长度小于另外一层放电尖端的长度，在空间上，轴向布置的放电尖端之间交错布置。3.如权利要求2所述的一种基于仿生学的阴极线结构，其特征是，在空间上，轴向布置的放电尖端之间交错布置，为长度相等的相邻放电尖端之间设置有一个或两个小于所述相邻放电尖端长度的放电尖端。4.如权利要求2所述的一种基于仿生学的阴极线结构，其特征是，所述底座周向上交错布置有长度不等的放电尖端分为上下两层，上层的放电尖端的长度小于下层放电尖端的长度，或上层的放电尖端的长度大于下层放电尖端的长度。5.如权利要求2所述的一种基于仿生学的阴极线结构，其特征是，所述周向上交错布置有长度不等的放电尖端中，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑，吴华，杨春振，董力，李斌，
申请(专利权)人：山东神华山大能源环境有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37