一种多场分区细颗粒物高效脱除的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多场分区细颗粒物高效脱除的装置及方法，采用横截面结构尺寸相同的箱体结构，且主体通道采用流道中心线重合的串联布置方式，通过先负直流预除尘、一次声波团聚强化、再脉冲荷电凝并和直流双极凝并、二次声波团聚强化、后负直流除尘的形式，结合重力沉降、惯性分离和“虚拟撞击器效应”，通过多种电凝并方式和声电协同作用强化细颗粒物的碰撞凝并效果，分区域逐步实现大小粒径颗粒物的高效脱除；通过脉冲荷电凝并和直流双极凝并的并联方式，利用惯性作用和“虚拟撞击器效应”实现大小不同粒径颗粒物的分区电凝并作用，同时通过移动电极板的清灰收尘作用强化了细颗粒物的捕集脱除效果。本发明专利技术细颗粒物脱除效率高。

A device and method for high efficiency removal of fine particles in multi field division

【技术实现步骤摘要】
一种多场分区细颗粒物高效脱除的装置及方法
本专利技术涉及烟气除尘
，具体地讲，涉及一种多场分区细颗粒物高效脱除的装置及方法。
技术介绍
我国是一个以燃煤为主要能源的国家，煤炭燃烧在为我们提供热源和动力的同时，也带来了严重的颗粒物污染，在细颗粒物的来源中，燃煤锅炉排放占有很大一部分，特别是在各行业广泛使用的中小型工业锅炉和工业窑炉，由于缺乏相应的环保控制设备，污染尤为严重。气溶胶颗粒物，特别是细颗粒物PM2.5，被排入到空气中之后会严重影响人们的日常生活和工作，甚至威胁到人们的生命安全。由于细颗粒物的体积小、重量轻，因此在大气中停留时间长，漂浮距离远，影响范围广。而且由于它独特的消光作用，会严重降低环境的能见度，造成大面积灰霾天气，影响人们正常出行。另外，细颗粒物的比表面积比较大，大量有毒有害的重金属会富集在其表面，而人体对细颗粒物的阻挡能力有限导致细颗粒物可以进入人体呼吸道、沉积在肺泡内，其中的重金属会进入人体血液，引发哮喘、支气管和心血管等方面的疾病，危害人体健康。目前我国大多数燃煤电站锅炉主要采用静电除尘器（ESP）脱除尾部烟气中的颗粒物。高效的静电除尘器除尘效率可以高达99.9%，但是对于细颗粒物，尤其是粒径在0.1微米到1.0微米的颗粒物，仍然会有15%左右的比例逃逸到大气。因此考虑在静电收尘机制上叠加多种颗粒物团聚作用，让细颗粒物先团聚长大成较大粒径的颗粒物，再通过静电收尘作用进行收集。目前正在研究的团聚方法包括：电团聚、声波团聚、相变凝结长大和化学团聚等等，其中电团聚的作用能力最强，但传统直流电晕电团聚作用或者单一电团聚形式的团聚效果均不明显，需要进一步提升细颗粒物的脱除效果。因此，开发一种新型的基于多通道多种放电形式的声电团聚协同作用的细颗粒物高效脱除装置非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、脱除效率高的多场分区细颗粒物高效脱除的装置，并给出脱除细颗粒物的方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，包括气溶胶入口、布风板、预收尘区、声波过渡沉降区、电场荷电凝并区、声波混合凝并区、直流收尘区和气溶胶出口，所述气溶胶入口、布风板、预收尘区、声波过渡沉降区、电场荷电凝并区、声波混合凝并区、直流收尘区和气溶胶出口从左到右依次布置，且气溶胶入口、布风板、预收尘区、声波过渡沉降区、电场荷电凝并区、声波混合凝并区、直流收尘区和气溶胶出口依次相连通；所述预收尘区内设置有负直流高压电线和直流收尘板，且预收尘区的底部设置有预收尘区灰斗；所述声波过渡沉降区的顶部设置有声波发生器，所述声波过渡沉降区的底部设置有声波过渡沉降区灰斗；所述电场荷电凝并区内包括脉冲荷电凝并区和直流双极凝并收尘区，且电场荷电凝并区的底部设置有电场荷电凝并区灰斗；所述脉冲荷电凝并区内设置有正脉冲高压电线和平面电极板，所述直流双极凝并收尘区内设置有正直流高压电线、电绝缘板和移动网格板；所述声波混合凝并区的顶部设置有声波发生器，所述声波混合凝并区的底部设置有声波混合凝并区灰斗；所述直流收尘区内设置有负直流高压电线和移动电极板，所述直流收尘区的底部设置有直流收尘区灰斗。优选的，所述预收尘区、脉冲荷电凝并区、直流双极凝并收尘区和直流收尘区采用横截面结构和尺寸相同的箱体结构，且预收尘区、直流双极凝并收尘区和直流收尘区采用流道中心线重合的串联布置方式。优选的，所述脉冲荷电凝并区、直流双极凝并收尘区和直流收尘区采用等长箱体结构，且电场数优选大于预收尘区内电场数。为增强除尘效果，可适当延长直流收尘区的尺寸，并增加电场数。优选的，所述电场荷电凝并区内包括两个相同的脉冲荷电凝并区和一个直流双极凝并收尘区，所述一个直流双极凝并收尘区位于两个相同的脉冲荷电凝并区之间，且脉冲荷电凝并区和直流双极凝并收尘区采用并联布置方式，并且脉冲荷电凝并区和直流双极凝并收尘区的流道中心线位于同一水平层。优选的，所述声波过渡沉降区和声波混合凝并区对称布置于电场荷电凝并区的两侧，所述声波发生器的发声装置分别正对声波过渡沉降区灰斗和声波混合凝并区灰斗，且两个声波发生器的中心线与预收尘区、直流双极凝并收尘区和直流收尘区的流道中心线重合。优选的，所述负直流高压电线、正直流高压电线和正脉冲高压电线均采用不锈钢材料，且负直流高压电线、正直流高压电线和正脉冲高压电线沿流道方向平行布置；所述负直流高压电线和正直流高压电线均采用芒刺线电极，且芒刺等间距径向分布于电极上；所述负直流高压电线与外部负直流高压电源连接，所述正直流高压电线与外部正直流高压电源连接；所述正脉冲高压电线采用光滑竖直线电极，并与外部高压正脉冲电源连接。优选的，所述直流收尘板、移动电极板、平面电极板和电绝缘板沿流道方向平行布置，所述移动网格板垂直流道方向布置；所述直流收尘板、移动电极板、平面电极板和移动网格板均采用不锈钢材料，所述电绝缘板采用电绝缘材料；所述直流收尘板和移动电极板优选采用C型收尘极板，所述平面电极板和电绝缘板采用光滑平面极板；所述移动网格板采用多层网格错列排布形式。为解决上述技术问题，本专利技术还提供另一技术方案：一种利用多场分区细颗粒物高效脱除的装置进行脱除细颗粒物的方法，步骤如下：第一步：启动装置：启动声波发生器，使声波过渡沉降区和声波混合凝并区的内部形成垂直贯通的声场；负直流高压电线、正直流高压电线、正脉冲高压电线分别通电；第二步：气溶胶颗粒物经气溶胶入口进入反应器，随后在布风板的作用下形成速度场和浓度场均布的气溶胶，随后进入预收尘区；第三步：气溶胶预收尘：在负直流高压电线上施加负直流高压电，电线的芒刺尖上形成剧烈的尖端电晕放电，并在与直流收尘板之间的区域形成稳定的电场，在狭小的电晕区域内同时存在大量的正离子、负离子和高能自由电子，在电晕区域内颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被异极性荷电，荷电颗粒通过扩散作用和库伦作用相互碰撞凝并；在电晕区域外，同时存在负离子和自由电子，颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被同极性荷电，部分荷电颗粒通过扩散作用相互碰撞凝并；凝并后的颗粒物在电场迁移作用下向直流收尘板移动，将大部分大粒径的颗粒物收集到直流收尘板上，通过清灰作用将颗粒物冲入预收尘区灰斗，维持电场稳定；第四步：预收尘后的气溶胶进入声波过渡沉降区，随着流道横截面的逐渐增大，气溶胶流速下降，并局部形成涡旋扰流，增强了颗粒物之间的碰撞凝并作用，垂直贯通的声场通过声场作用进一步促进颗粒物之间的碰撞凝并；凝并后的大粒径颗粒物在低流速状态下随重力沉降进入声波过渡沉降区灰斗，其余较大粒径颗粒物和部分较小粒径颗粒物在惯性作用下进入直流双极凝并收尘区，剩余较小粒径的颗粒物随着声波过渡沉降区内的扩散气流进入脉冲荷电凝并区；由于移动网格板增大了直流双极凝并收尘区内的流场阻力，使直流双极凝并收尘区内形成低速气流，而在流道相对畅通的脉冲荷电凝并区内形成相对高速的气流，从而使得声波过渡沉降区和电场荷电凝并区产生了“虚拟撞击器”的作用效果；...

【技术保护点】
1.一种多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，包括气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、声波过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、声波混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13），所述气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、声波过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、声波混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13）从左到右依次布置，且气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、声波过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、声波混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13）依次相连通；所述预收尘区（3）内设置有负直流高压电线（14）和直流收尘板（15），且预收尘区（3）的底部设置有预收尘区灰斗（4）；所述声波过渡沉降区（5）的顶部设置有声波发生器（16），所述声波过渡沉降区（5）的底部设置有声波过渡沉降区灰斗（6）；所述电场荷电凝并区（7）内包括脉冲荷电凝并区（23）和直流双极凝并收尘区（24），且电场荷电凝并区（7）的底部设置有电场荷电凝并区灰斗（8）；所述脉冲荷电凝并区（23）内设置有正脉冲高压电线（18）和平面电极板（20），所述直流双极凝并收尘区（24）内设置有正直流高压电线（17）、电绝缘板（21）和移动网格板（22）；所述声波混合凝并区（9）的顶部设置有声波发生器（16），所述声波混合凝并区（9）的底部设置有声波混合凝并区灰斗（10）；所述直流收尘区（11）内设置有负直流高压电线（14）和移动电极板（19），所述直流收尘区（11）的底部设置有直流收尘区灰斗（12）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，包括气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、声波过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、声波混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13），所述气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、声波过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、声波混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13）从左到右依次布置，且气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、声波过渡沉降区（5）、电场荷电凝并区（7）、声波混合凝并区（9）、直流收尘区（11）和气溶胶出口（13）依次相连通；所述预收尘区（3）内设置有负直流高压电线（14）和直流收尘板（15），且预收尘区（3）的底部设置有预收尘区灰斗（4）；所述声波过渡沉降区（5）的顶部设置有声波发生器（16），所述声波过渡沉降区（5）的底部设置有声波过渡沉降区灰斗（6）；所述电场荷电凝并区（7）内包括脉冲荷电凝并区（23）和直流双极凝并收尘区（24），且电场荷电凝并区（7）的底部设置有电场荷电凝并区灰斗（8）；所述脉冲荷电凝并区（23）内设置有正脉冲高压电线（18）和平面电极板（20），所述直流双极凝并收尘区（24）内设置有正直流高压电线（17）、电绝缘板（21）和移动网格板（22）；所述声波混合凝并区（9）的顶部设置有声波发生器（16），所述声波混合凝并区（9）的底部设置有声波混合凝并区灰斗（10）；所述直流收尘区（11）内设置有负直流高压电线（14）和移动电极板（19），所述直流收尘区（11）的底部设置有直流收尘区灰斗（12）。


2.根据权利要求1所述的多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述预收尘区（3）、脉冲荷电凝并区（23）、直流双极凝并收尘区（24）和直流收尘区（11）采用横截面结构和尺寸相同的箱体结构，且预收尘区（3）、直流双极凝并收尘区（24）和直流收尘区（11）采用流道中心线重合的串联布置方式。


3.根据权利要求2所述的多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述脉冲荷电凝并区（23）、直流双极凝并收尘区（24）和直流收尘区（11）采用等长箱体结构，且电场数大于预收尘区（3）内电场数。


4.根据权利要求1所述的多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述电场荷电凝并区（7）内包括两个相同的脉冲荷电凝并区（23）和一个直流双极凝并收尘区（24），所述一个直流双极凝并收尘区（24）位于两个相同的脉冲荷电凝并区（23）之间，且脉冲荷电凝并区（23）和直流双极凝并收尘区（24）采用并联布置方式，并且脉冲荷电凝并区（23）和直流双极凝并收尘区（24）的流道中心线位于同一水平层。


5.根据权利要求1所述的多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述声波过渡沉降区（5）和声波混合凝并区（9）对称布置于电场荷电凝并区（7）的两侧，所述声波发生器（16）的发声装置分别正对声波过渡沉降区灰斗（6）和声波混合凝并区灰斗（10），且两个声波发生器（16）的中心线与预收尘区（3）、直流双极凝并收尘区（24）和直流收尘区（11）的流道中心线重合。


6.根据权利要求1所述的多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述负直流高压电线（14）、正直流高压电线（17）和正脉冲高压电线（18）均采用不锈钢材料，且负直流高压电线（14）、正直流高压电线（17）和正脉冲高压电线（18）沿流道方向平行布置；所述负直流高压电线（14）和正直流高压电线（17）均采用芒刺线电极，且芒刺等间距径向分布于电极上；所述负直流高压电线（14）与外部负直流高压电源连接，所述正直流高压电线（17）与外部正直流高压电源连接；所述正脉冲高压电线（18）采用光滑竖直线电极，并与外部高压正脉冲电源连接。


7.根据权利要求1所述的多场分区细颗粒物高效脱除的装置，其特征是，所述直流收尘板（15）、移动电极板（19）、平面电极板（20）和电绝缘板（21）沿流道方向平行布置，所述移动网格板（22）垂直流道方向布置；所述直流收尘板（15）、移动电极板（19）、平面电极板（20）和移动网格板（22）均采用不锈钢材料，所述电绝缘板（21）采用电绝缘材料；所述直流收尘板（15）和移动电极板（19）采用C型收尘极板，所述平面电极板（20）和电绝缘板（21）采用光滑平面极板；所述移动网格板（22）采用多层网格错列排布形式。


8.一种利用权利要求1-7任一权利要求所述的多场分区细颗粒物高效脱除的装置进行脱除细颗粒物的方法，其特征是，步骤如下：
第一步：启动装置：启动声波发生器（16），使声波过渡沉降区（5）和声波混合凝并区（9）的内部形成垂直贯通的声场；负直流高压电线（14）、正直流高压电线（17）、正脉冲高压电线（18）分别通电；
第二步：气溶胶颗粒物经气溶胶入口（1）进入反应器，随后在布风板（2）的作用下形成速度场和浓度场均布的气溶胶，随后进入预...

【专利技术属性】
技术研发人员：江建平，潘艳艳，徐克涛，魏宏鸽，张杨，王丰吉，陈艺秋，朱跃，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33