一种本安型静电集尘器制造技术

本发明专利技术公开了一种本安型静电集尘器，其高电位极板均通过第一电阻网络与高电位电源连接，低电位极板均通过第二电阻网络与低电位电源连接；高电位极板采用绝缘膜材料进行完全包覆；低电位极板通过对绝缘包覆层开孔或者开槽的方式进行部分包覆。本申请通过在汇流端设置电阻网络的方式进行供电，为每一级集尘电场提供相对独立的供电，并使得极间电流的流动受到控制，从而避免了当出现局部击穿/破损产生的电容汇流效应导致的震荡打火等危险现象的发生；由于严格控制了极板电容效应的电流汇集、消除了极板间局部电压突变影响，使得集尘器消除了发生局部打火、熔化、碳化甚至引起火灾的潜在风险，同时具有本质安全型与稳定的集尘效率和容尘量。

An intrinsically safe electrostatic precipitator

【技术实现步骤摘要】
一种本安型静电集尘器
本专利技术涉及集尘器领域，尤其涉及一种本安型静电集尘器。
技术介绍
利用荷电颗粒物在电场中的库仑力偏转效应，制成的颗粒物集尘装置已经有近百年的历史，典型的方式是采用平行的导电金属极板，呈高低电位交叉平行排布，构成等间距的、具有一定宽度的集尘极板阵列结构。带电的颗粒物随气流进入平行极板空间后，受到库伦力的作用发生偏移，与极板发生碰撞，在静电力、范德瓦尔斯力的作用下，吸附并被捕集到极板表面，达到去除气体中颗粒物的目的。当颗粒物的捕集数量达到一定程度后，通过振击、水洗脱附的方式，除去捕集的颗粒物，重新投入使用。静电捕集具有风阻低、可再生重复使用的特点，广泛应用于工业烟尘净化、粉尘净化，民用通风与净化装置等领域。颗粒物的带电量与颗粒物大小呈正比，所受到的库仑力与荷电量呈正比，对于细微颗粒物，如PM2.5，在所荷电量一定的情况下，要进行静电捕集，需要更高的极板间电场强度或更长的电场长度、更小的极板间距。对于以金属导体为极板、空气介质为间隔的平行极板，不可避免的容易产生极间打火放电，产生的打火噪声、电磁干扰、臭氧足以对使用环境造成影响，限制了应用场合，极板间气流通过长度的加大会导致集尘器变得笨重。本世纪初，一种包覆电极的结构得到应用，采用绝缘的高分子材料，对平行电极进行包覆，构成高电位电极-绝缘介质-空气通道-绝缘介质-低电位电极的组合结构，空气通道内，电极通过高分子材料绝缘介质的极化、电晕、驻极体效应，形成电场，捕集通过的荷电颗粒物。这种方式优点是：1、在绝缘介质的作用下，极板间距可以缩小，绝缘介质提升了产生打火现象的电压。2、供电电压的提升，进而提升了极板间的电场强度，加之缩短的极板间距，可以缩短气流通道的长度，使得同样净化效率的产品体积可以缩小，为应用设计带来方便。3、电场强度的提升，有利于细微颗粒物的捕集。目前市场上得到应用的产品，采用聚丙烯(PP)为包覆材料，高电阻的碳膜材料为电极，进行多级高低电位交叉组合，采用导体材料分别对高电位极板、低电位极板进行汇流后，接入高压电源，构成静电颗粒物捕集器结构。然而，这种结构的静电捕集器在应用过程中，发现具有以下问题：1、易产生快速失效、效率突发式下降，容尘量低。2、存在发生极间、外部结构之间打火、局部烧熔碳化导致火灾隐患的致命问题。3、高压供电电源容易发热，甚至出现烧毁现象。以上问题在传统的导电极板结构产品并不存在，而在绝缘包覆的产品上有较高的发生几率，在对市场上获得的产品进行测试分析中发现了以上问题的原因。电极的全包覆结构，特别是采用聚丙烯(PP)作为包覆材料，相当于在电极表面直接引入了高绝缘性的覆盖层，聚丙烯属于非极性高分子材料，具有优良的绝缘性能与较低的介电常数、具有静电驻级特性，当电极-PP-空气间隙-PP-电极的组合被施加高低电位时，初始状态，会按高-低电位的顺序形成空气隙内部电场分布，荷电的颗粒物会以带电极性的不同分别偏转并被PP表面收集。但是当具有绝缘性的颗粒物达到一定的厚度时，特别是分布在绝缘层上的颗粒物所携带的电荷不能释放产生电位累积，新的绝缘层会引起表面电荷极性翻转，进而产生极化现象，迅速削弱内部电场强度，导致颗粒物捕集效率迅速下降。在目前市场上可见到的产品中，局部失效现象十分普遍，表现为使用一段时间后，过滤器集尘面的色度差异十分明显，深色部分表示集尘量高，效率显著，而浅色部分基本已处于失效状态。在工业应用的平行导电极板静电捕集器中，如何遏制表面极化的发生，避免快速失效是一直在研究与实践的课题，其中措施之一就是对所捕集的颗粒物所携带的电荷进行有效的释放，保持气流通道内的电场强度。而目前市场上采用PP绝缘材料包覆电极的产品，恰恰相反，在两个电极上都直接引入了阻止电荷释放的绝缘层，导致极易表面极化进而失效的现象发生。这种极化变化可能导致的局部电压突变，进一步导致具有驻极体特性的PP材料驻级极化电荷符号变化，产生电压叠加，进而导致绝缘击穿，这种击穿虽然不致产生弧光放电，但足以引起击穿点材料分子结构变化(断链、氧化)，放电通道的绝缘强度下降。进一步的应用测试与理论分析，发现此类结构存在火灾隐患安全性的原因：在“电极-PP-空气隙-PP-电极”的多层组合结构中，一旦产生局部击穿(破损、缺陷等电弱点导致)，可能会产生持续性的间歇放电恶性循环，放电打火区域熔融、碳化、扩大，甚至导致燃烧，一些工程应用和测试过程都直接导致了燃烧的发生。由于兼顾成膜、熔接特性的PP材料的阻燃改性难以实现，这种现象具有极大的应用安全隐患。分析这一过程如下：1、局部缺陷(静电击穿通道、气孔、裂隙、材料杂质、针刺与割裂等电弱点区域)导致缺陷点空气电离，进而引发电极对之间或放电点与导电结构件之间局部放电打火。2、其余电极因电容效应蓄积的电荷，通过汇流电极在打火点泄放，电流强度足以产生弧光放电。3、弧光放电高温导致打火点部分材料熔融/碳化。4、在使用高阻抗电极、高内阻倍压整流供电电源的情况下，打火放电导致电压迅速减低，弧光放电并不能得以持续，打火停止。5、因打火点电流主要来自于电容效应蓄积的电荷，对于供电电源无持续性的电流增加，供电电源的短路保护一般不会响应。6、供电电源继续为集尘器供电，电压持续上升。7、当电压上升到一定值时，击穿打火点重新产生弧光放电。8、2-7的过程持续发生，进入恶性循环。9、以上现象的持续产生，轻者导致碳化区域逐步扩大，严重的可导致燃烧。震荡式弧光放电打火现象，会极大的增加供电电源的负担，相当于不断的对电容器进行大电流充电，导致电源负载过重，过热甚至烧毁；在部分测试中，还发现放电过程产生电压突变脉冲，击穿倍压整流二极管或电容，使得供电电压降底。电源的损坏将导致集尘装置的整体失效。改善供电高压电源的电流保护特性并不能遏制这现象的发生，只是延长了间歇放电的周期。尽管可以通过电源的保护性设计来识别并抑制这一现象的发展，但这将极大的增加电源的设计与制造成本，降底电源的可靠性，无法解决整体失效问题，所以必须从集尘器本身的特性去解决。控制表面极化现象的发生，至少需要保持高低电位电极对中的一个在使用过程中，对空气隙始终处于初始电位，权衡电场强度、绝缘、安全、制造工艺等因素，保持低电位(接地电位)极板对空气隙始终处于稳定状态，可以削弱极化现象的产生。但是低电位极板无电介质覆盖将降底平板间的电容值，不利于控制极化现象的产生，采用的方式是使用绝缘电介质材料部分覆盖电极板，进而权衡电位保持与电容值的优化需求。采用介电常数更大的绝缘材料，可以提升极板间的电容值，进而提升抗极化的能力。同时绝缘介质材料应当是阻燃的，其阻燃特性应不影响绝缘强度、介电常数、材料强度等基本物理特性。采用带有极性基团的、具有驻极特性的极性高分子材料，在极化现象发生时，驻极符号方向不易发生变化，也相应的避免电压叠加效应的发生。控制各电极对形成的电容产生并联效应，避免电流汇集作用产生间歇弧光打火放电，是需要重点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种本安型静电集尘器，所述集尘器包括若干组依次交叉层叠排列分布的高电位极板和低电位极板；其特征在于，所述高电位极板均通过第一电阻网络与高电位电源连接，所述低电位极板均通过第二电阻网络与低电位电源连接，以现实为每一级集尘电场提供相对独立的供电；所述高电位极板采用绝缘膜材料进行完全包覆；所述低电位极板通过对绝缘包覆层开孔或者开槽的方式进行部分包覆，即低电位极板中的电极材料部分裸露于集尘隙。/n

【技术特征摘要】
1.一种本安型静电集尘器，所述集尘器包括若干组依次交叉层叠排列分布的高电位极板和低电位极板；其特征在于，所述高电位极板均通过第一电阻网络与高电位电源连接，所述低电位极板均通过第二电阻网络与低电位电源连接，以现实为每一级集尘电场提供相对独立的供电；所述高电位极板采用绝缘膜材料进行完全包覆；所述低电位极板通过对绝缘包覆层开孔或者开槽的方式进行部分包覆，即低电位极板中的电极材料部分裸露于集尘隙。


2.根据权利要求1所述的本安型静电集尘器，其特征在于，所述第一电阻网络包括与高电位极板一一对应的若干组串联的第一电阻和第二电阻，串联的第一电阻和第二电阻的两端分别与所述高电位电源以及高电位极板连接；各组第一电阻和第二电阻的串联点依次通过第三电阻联结；
所述第二电阻网络包括与低电位极板一一对应的若干组串联的第四电阻和第五电阻，串联的第四电阻和第五电阻的两端分别与所述低电位电源以及低电位极板连接；各组第四电阻和第五电阻的串联点依次通过第六电阻联结。


3.根据权利要求1所述的本安型静电集尘器，其特征在于，所述第一电阻网络中电阻的方阻为106～109Ω；所述第二电阻网络中电阻的方阻为103～106Ω。


4.根据权利要求1所述的本安型静电集尘器，其特征在于，所述高电位极板的电极材料采用电阻值方阻＜100Ω或方阻为106～1010Ω的材料；高电位极板的电极包覆材料使用击穿电压＞30...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀战，张传顺，
申请(专利权)人：悠飞广东顺德环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44