本發(fā)明涉及一種除塵設(shè)備，特別是一種戶外介電電泳除塵設(shè)備。

背景技術(shù)：

當(dāng)前環(huán)境保護(hù)在全球日益重視，為了降低空氣污染，保護(hù)大氣環(huán)境，作為控制大氣顆粒污染物最主要的除塵設(shè)備，利用前景廣闊。數(shù)據(jù)顯示，2013年7月份，我國(guó)空氣質(zhì)量較差的10個(gè)城市全在北方，其中京津冀地區(qū)成為全國(guó)污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一。京津冀地區(qū)13個(gè)城市空氣達(dá)標(biāo)天數(shù)比例范圍為12.9％到71％.平均污染天數(shù)比例為63.5％，其中重污染比例為3.7％.這為除塵設(shè)備廣泛使用創(chuàng)造了條件。由于我國(guó)的能源稟賦條件所限，一直以來(lái)煤炭都是我國(guó)主要的一次能源。這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)決定了煤炭燃燒所產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、煙塵、粉塵等是造成我國(guó)大氣污染的重要因素。同時(shí)，冶金、水泥、垃圾焚燒等行業(yè)的高速發(fā)展帶來(lái)的煙塵、粉塵排放進(jìn)一步增加了環(huán)境保護(hù)的壓力。這都為除塵設(shè)備市場(chǎng)需求的擴(kuò)大提高了廣闊的空間。

氣體常用的除塵方法一般有：機(jī)械式除塵、濕式除塵、過(guò)濾式除塵、靜電除塵。其中機(jī)械式除塵有重力除塵法、慣性力除塵法和離心力除塵法。下面介紹基本的除塵方法原理和設(shè)備。

重力除塵法：利用粉塵與氣體的密度不同，依靠粉塵自身的重力從氣流中自然沉降下來(lái)，達(dá)到分離或捕集含塵氣流中粒子的目的。常用設(shè)備為水平氣流沉降室。

慣性力除塵法：利用粉塵與氣體在運(yùn)動(dòng)中的慣性不同，使粉塵從氣流中分離出來(lái)。在慣性除塵方法中，除利用了粒子在運(yùn)動(dòng)中慣性較大外，還利用了粒子的重力和離心力。按慣性除塵器的結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，主要有反轉(zhuǎn)式慣性除塵器和碰撞式慣性除塵器。

離心力除塵法：利用含塵氣流的流動(dòng)速度，使氣流在除塵裝置內(nèi)沿某一定方向做連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，粒子在隨氣流的旋轉(zhuǎn)中獲得離心力，導(dǎo)致粒子從氣流中分離出來(lái)。常用設(shè)備有旋風(fēng)式除塵器和旋流式除塵器。

濕式除塵法：濕式除塵也稱(chēng)洗滌除塵，是用液體洗滌含塵氣體，利用形成的液膜、液滴或氣泡捕獲氣體中的塵粒，塵粒隨液體排出，氣體得到凈化。按除塵機(jī)制不同，有噴霧式洗滌除塵器、旋風(fēng)式洗滌除塵器、貯水式?jīng)_擊水浴除塵器、塔板式鼓泡洗滌 除塵器、填料式洗滌除塵器、文丘里洗滌除塵器、機(jī)械動(dòng)力洗滌除塵器。

過(guò)濾除塵法：含塵氣體通過(guò)多孔濾料，塵粒被截留下來(lái)，氣體得到凈化。按濾塵方式有內(nèi)部過(guò)濾和外部過(guò)濾之分。外部過(guò)濾廣泛采用的是袋式除塵器，內(nèi)部過(guò)濾為顆粒層除塵器。

靜電除塵法：目前指的是靜電除塵，是利用高壓直流電場(chǎng)產(chǎn)生使空氣中的氣體分子電離，產(chǎn)生大量電子和離子，在電場(chǎng)力的作用下向兩極移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中碰到氣流中的粉塵顆粒使其荷電，荷電顆粒在電場(chǎng)力作用向極板運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)固體粒子或液體粒子與氣流的分離。工業(yè)上廣泛應(yīng)用的是管式電除塵器和板式電除塵器。靜電除塵法與介電電泳技術(shù)不同的是：

(1)介電電泳操縱的是中性顆粒，使其由于介電極化的作用而產(chǎn)生的平移運(yùn)動(dòng)；電泳操縱的是電子和離子，使其負(fù)荷在粉塵顆粒上產(chǎn)生定向移動(dòng)。

(2)介電電泳中顆粒運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)的方向無(wú)關(guān)，只與其本身的介電常數(shù)和介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)；電泳中顆粒運(yùn)動(dòng)方向取決于顆粒所帶電荷的符號(hào)和電場(chǎng)的方向，電場(chǎng)方向反轉(zhuǎn)則運(yùn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)。

(3)介電電泳需要非均勻電場(chǎng)；電泳在均勻或非均勻的場(chǎng)中都可發(fā)生。

(4)介電電泳力的大小正比于顆粒直徑的立方；電泳力的大小正比于顆粒所帶電荷的多少。

中國(guó)專(zhuān)利：一種介電電泳電極結(jié)構(gòu)(申請(qǐng)?zhí)枺?01410407467.8，申請(qǐng)日：2014.08.19)公開(kāi)了一種具有交叉結(jié)構(gòu)的電極，由權(quán)利要求1和說(shuō)明書(shū)第[0005]段的“所述第一導(dǎo)線群中的一部分導(dǎo)線連接電源正極，另一部分連接電源負(fù)極”可知，該電極在應(yīng)用中，通入的是直流電源(只有直流電源才分正負(fù)極)。雖然申請(qǐng)人在說(shuō)明書(shū)第[0006]段中闡述該電極結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生不均勻電場(chǎng)，但從原理上來(lái)看這個(gè)不均勻電場(chǎng)是不能持續(xù)存在的。

當(dāng)介質(zhì)中的電極通入直流電后，因不能抵消的帶電粒子由于前面所述的電泳效應(yīng)，匯聚在極性相反的電極表面，產(chǎn)生類(lèi)似于靜電屏蔽的效果，外電場(chǎng)強(qiáng)度被削減為0。這樣就達(dá)不到在電極中間產(chǎn)生不均勻電場(chǎng)的作用，因此上述設(shè)置達(dá)不到發(fā)明目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種戶外介電電泳除塵設(shè)備，其可通過(guò)介電電泳力將粉塵從含塵氣流中分離，并可避免戶外強(qiáng)氣流對(duì)介電電泳力的影響，提高戶外除塵效果。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種戶外介電電泳除塵設(shè)備，包括一箱體，所述箱體的兩端設(shè)置進(jìn)氣口和出氣口，中部設(shè)置除塵室，其特征在于：所述除塵室中設(shè)置平行電極組，所述平行電極組包括多個(gè)相互平行的介電電泳電極，所述介電電泳電極之間的中心距或間距均勻分布；所述介電電泳電極為金屬型材，所述金屬型材的橫截面為帶有凸起的形狀，所述凸起構(gòu)成所述介電電泳電極的棱線；相鄰行和/或相鄰列的介電電泳電極的棱線相對(duì)設(shè)置，且棱線相對(duì)的兩個(gè)介電電泳電極分別連接交流電源的一個(gè)輸出端與另一個(gè)輸出端；所述介電電泳電極垂直于氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。

靠近所述進(jìn)氣口的箱體中設(shè)置混流控制室，靠近所述出氣口的箱體中設(shè)置出口煙箱，在所述除塵室的下部設(shè)置有集塵室，在所述集塵室的底部制有所述灰塵收集口。

在所述混流控制室內(nèi)縱向安裝有節(jié)流孔板或與進(jìn)氣口同軸并漸擴(kuò)的錐形導(dǎo)流板。

在所述的出口煙箱內(nèi)固裝有一組平行排布的集灰擋板，所述集灰擋板為U型。

所述的集塵室與除塵室之間水平固裝有一隔塵板。

所述的隔塵板為圓孔隔板、方孔隔板、格柵板或蜂窩隔板。

所述介電電泳電極的橫截面為三角形或三角星形時(shí)，上一行的電極與下一行的介電電泳電極的棱線相對(duì)。

以第n行～第n+3行的介電電泳電極為一個(gè)單元循環(huán)，第n行的介電電泳電極間隔排列且獨(dú)角向上，第n+1行的介電電泳電極位置對(duì)應(yīng)于第n行的相鄰兩介電電泳電極之間且獨(dú)角向下，第n+2行的電極位置對(duì)應(yīng)于第n+1行的介電電泳電極且獨(dú)角向上，第n+3行的介電電泳電極位置對(duì)應(yīng)于第n+2行的相鄰兩介電電泳電極之間且獨(dú)角向下；同在第n行的介電電泳電極連在交流電源的一個(gè)端子上，同在第n+1行的介電電泳電極連在交流電源的另一個(gè)端子上。

當(dāng)所述介電電泳的橫截面為四邊形或四角星形時(shí)，同一行內(nèi)相鄰介電電泳電極的棱線相對(duì)，同一列內(nèi)相鄰介電電泳電極的棱線相對(duì)。

第n行的第奇數(shù)個(gè)介電電泳電極和第n+1行的第偶數(shù)個(gè)介電電泳電極連在交流電源的一個(gè)端子上，第n行的第偶數(shù)個(gè)介電電泳電極和第n+1行的第奇數(shù)個(gè)介電電泳電極連在交流電源的另一個(gè)端子上。

所述介電電泳電極垂直于氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。

所述介電電泳電極的外表面設(shè)置絕緣層。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

1、本戶外介電電泳除塵設(shè)備，含塵氣流從進(jìn)氣口進(jìn)入，由混流控制室對(duì)流動(dòng)狀 態(tài)做控制，再進(jìn)入介電電泳除塵室，通過(guò)平行電極組產(chǎn)生的非均勻電場(chǎng)對(duì)粉塵顆粒捕集凝聚，隨之在重力作用下沉降至下方集塵室內(nèi)，由灰塵收集口排出，干凈氣流經(jīng)出口煙箱從出氣口排出，本除塵設(shè)備具有非接觸性，不會(huì)改變顆粒的性質(zhì)，電場(chǎng)分離無(wú)需使顆粒荷電，設(shè)備易于調(diào)控，便于自動(dòng)化，可以單獨(dú)使用，也可以與其他方法結(jié)合使用。

2、本戶外介電電泳除塵設(shè)備，其混流控制室前端為進(jìn)氣口，進(jìn)氣口承接上游含塵氣流，混流控制室內(nèi)安裝有節(jié)流孔板，節(jié)流孔板視整套設(shè)備處理空氣質(zhì)量可以安裝1-3片，節(jié)流孔板作用為分隔和控制氣流流動(dòng)，使氣流按要求的速度大小和方向進(jìn)入除塵室,避免氣流速度過(guò)大或方向偏斜影響介電電泳力的除塵效果。

3、本戶外介電電泳除塵設(shè)備，其混流控制室內(nèi)安裝有與進(jìn)氣口同軸并漸擴(kuò)的錐形導(dǎo)流板，其作用是將進(jìn)氣口的氣流均勻分布，使氣流按要求的速度大小和方向進(jìn)入除塵室,避免氣流速度過(guò)大或方向偏斜影響介電電泳力的除塵效果。

4、本戶外介電電泳除塵設(shè)備，出口煙箱內(nèi)固裝有一組平行排布的U型集灰擋板，該擋板用于使出口氣流更加平穩(wěn)舒暢的流出設(shè)備，同時(shí)有助于防止落灰等原因形成的二次污染。

5、本戶外介電電泳除塵設(shè)備，集塵室與介電電泳除塵室之間水平固裝有一隔塵板，該隔塵板的目的是防止集塵室內(nèi)收集的灰塵被氣流吹起，形成二次污染。

6、本戶外介電電泳除塵設(shè)備，采用平行電極組，可將不同組的電極分別連接在交流電源的兩端，可以在較大尺度范圍形成介電電泳效應(yīng)，對(duì)于處于或經(jīng)過(guò)其電場(chǎng)覆蓋空間范圍的流體，選擇性的對(duì)其中含有的中性顆粒進(jìn)行分離或富集。相對(duì)于傳統(tǒng)介電電泳在芯片微納米級(jí)別尺度的應(yīng)用，本發(fā)明采用的電極絲直徑在毫米級(jí)別尺度，長(zhǎng)度在米級(jí)別尺度，將電極對(duì)陣列后，可以覆蓋立方米級(jí)別尺度甚至更大的體積。

7、本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置混流控制室、介電電泳除塵室及出口煙箱，從而實(shí)現(xiàn)氣流平穩(wěn)順暢的進(jìn)、出除塵設(shè)備，提高戶外環(huán)境下介電電泳除塵裝置的適用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中的平行電極組的平行排布示意圖；

圖4為本發(fā)明中的平行電極組的結(jié)構(gòu)示意圖(橫截面為三角形)；

圖5為本發(fā)明中的平行電極組的結(jié)構(gòu)示意圖(橫截面為三角星形)；

圖6為本發(fā)明中的平行電極組的結(jié)構(gòu)示意圖(橫截面為四邊形)；

圖7為本發(fā)明中的平行電極組的結(jié)構(gòu)示意圖(橫截面為四角星形)；

圖8為本發(fā)明中的橫截面為三角形的平行電極組的平面示意圖；

圖9為本發(fā)明中的橫截面為四邊形的平行電極組的平面示意圖；

圖10為三角形電極接電示意圖；

圖11為三角星形電極接電示意圖；

圖12為四邊形電極接電示意圖；

圖13為四角星形電極接電示意圖；

圖14為方形平行電極組產(chǎn)生介電電泳力的分布圖(系數(shù)值，瞬時(shí))；

圖15為四角星形平行電極組產(chǎn)生介電電泳力分布圖(系數(shù)值，瞬時(shí))；

圖16為三角形平行電極組產(chǎn)生介電電泳力分布圖(系數(shù)值，瞬時(shí))。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1-進(jìn)氣口、2-混流控制室、3-節(jié)流孔板、4-介電電泳除塵室、5-平行電極組、6-出口煙箱、7-出氣口、8-隔塵板、9-集塵室、10-灰塵收集口、11-箱體、12-錐形導(dǎo)流板、13-U型集灰擋板、15-橫截面為三角形介電電泳電極構(gòu)成的平行電極組、16-橫截面為三角星形介電電泳電極構(gòu)成的平行電極組、17-橫截面四邊形介電電泳電極構(gòu)成的平行電極組、18-橫截面為四角星形介電電泳電極構(gòu)成的平行電極組。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的一種戶外介電電泳除塵設(shè)備主要包括箱體11、進(jìn)氣口1、混流控制室2、介電電泳除塵室4、平行電極組5、出口煙箱6、出氣口7和集塵室9。其中箱體11為兩頭收窄中部鼓起的近似紡錘形結(jié)構(gòu)，一頭設(shè)置進(jìn)氣口1、另一頭設(shè)置出氣口7，靠進(jìn)進(jìn)氣口1的收窄部為混流控制室2、鼓起部為介電電泳除塵室4、靠近出氣口的收窄部為出口煙箱6。對(duì)應(yīng)于介電電泳除塵室4下方的鼓起部上開(kāi)口，從開(kāi)口的外部連接一集塵室9，用于收集平行電極組通過(guò)介電電泳力捕獲的微塵和顆粒物，在該集塵室9的底部制有可通向外部的灰塵收集口10。

在混流控制室2內(nèi)垂直或近似垂直于氣流方向安裝有節(jié)流孔板3，節(jié)流孔板3 可為平行排列的一組節(jié)流孔板，在節(jié)流孔板3上制有均勻分布的節(jié)流孔。節(jié)流孔板3作用為分隔和控制氣流流動(dòng)，使氣流按要求的速度大小和方向進(jìn)入介電電泳除塵室4,避免氣流速度過(guò)大或方向偏斜影響介電電泳力的除塵效果。集塵室9與介電電泳除塵室4之間水平固裝有一隔塵板8。隔塵板8為圓孔隔板、方孔隔板、格柵板或蜂窩隔板，目的是防止集塵室9內(nèi)收集的灰塵被氣流吹起，形成二次污染。

實(shí)施例2

如圖2所示，本實(shí)施例的一種戶外介電電泳除塵設(shè)備，與實(shí)施例1的區(qū)別在于，其混流控制室2內(nèi)安裝有與進(jìn)氣口1同軸并逐漸向介電電泳除塵室4擴(kuò)展的錐形導(dǎo)流板12。錐形導(dǎo)流板12也可為同軸間隔套裝的一組錐形導(dǎo)流板。錐形導(dǎo)流板12的作用是將進(jìn)氣口1的氣流均勻分布，使氣流按要求的速度大小和方向進(jìn)入介電電泳除塵室4,避免氣流速度過(guò)大或方向偏斜影響介電電泳力的除塵效果。除此之外，還在出口煙箱6內(nèi)固裝有一組平行排布的集灰擋板13，本實(shí)施例中，選取垂直于氣流方向排布，且迎向氣流方向一面向背向氣流方向凹陷的U型板。

本發(fā)明所采用的平行電極組5為平行排布的電極陣列，其具體結(jié)構(gòu)為：

如圖3，平行電極組5包括多行平行設(shè)置的介電電泳電極。本發(fā)明的介電電泳電極為在縱向具有一致的幾何剖面的金屬型材，外表面設(shè)置絕緣層，該絕緣層可為絕緣涂層或者搪瓷外殼。介電電泳電極的橫截面為帶有尖銳凸起的多邊形。介電電泳電極的橫截面為三角形、四邊形、三角星形或四角星形。根據(jù)電極截面的形狀不同，排布方式略有差異。介電電泳電極陣列垂直于氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。介電電泳電極陣列可以是同一截面形狀的電極，也可以不同截面形狀混合排列，只要保證相鄰兩行和/或相鄰兩列的電極棱線相對(duì)即可。

當(dāng)介電電泳電極的橫截面為帶有凸起的形狀時(shí)，相鄰介電電泳電極的棱線相對(duì)設(shè)置，且相鄰介電電泳電極分別連接交流電源的一個(gè)端子與另一個(gè)端子；交流電源的一個(gè)端子與另一個(gè)端子之間的相位相差180°。

如圖4為橫截面為三角形介電電泳電極構(gòu)成的平行電極組15；圖5為橫截面為三角星形介電電泳電極構(gòu)成的平行電極組16。當(dāng)介電電泳電極的橫截面為三角形或三角星形時(shí)，介電電泳電極采用同一種排布形式，上一行的電極與下一行的電極棱線相對(duì)。如圖8所示，具體為以第n行～第n+3行電極為一個(gè)單元循環(huán)，第n行的電極獨(dú)角向上間隔排列，第n+1行的電極位置對(duì)應(yīng)于第n行的相鄰兩電極之間為獨(dú)角向下設(shè)置，第n+2行的電極位置對(duì)應(yīng)于第n+1行的電極為獨(dú)角向上設(shè)置，第n+3行的電極 位置對(duì)應(yīng)于第n+2行的相鄰兩電極之間為獨(dú)角向下設(shè)置，其中n為自然數(shù)，當(dāng)n＝0時(shí)，只考慮n+1行的情況；以上結(jié)構(gòu)需保證相鄰兩行的電極棱線相對(duì)，從垂直電極軸線截面上看，電極組形成六角形陣列。如圖10、圖11所示，同在第n行的介電電泳電極連在交流電源的一個(gè)端子上，同在第n+1行的介電電泳電極連在交流電源的另一個(gè)端子上。

如圖6為橫截面四邊形的介電電泳電極構(gòu)成的平行電極組7；如圖7為橫截面為四角星形的介電電泳電極構(gòu)成的平行電極組18。如圖9所示，當(dāng)介電電泳的橫截面為四邊形或四角星形時(shí)，同一行內(nèi)相鄰電極的棱線相對(duì)，同一列內(nèi)相鄰電極的棱線相對(duì)。如圖12、圖13所示，第n行的第奇數(shù)個(gè)介電電泳電極和第n+1行的第偶數(shù)個(gè)介電電泳電極連在交流電源的一個(gè)端子上，第n行的第偶數(shù)個(gè)介電電泳電極和第n+1行的第奇數(shù)個(gè)介電電泳電極連在交流電源的另一個(gè)端子上。

介電電泳電極垂直于氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。平行電極組可以是同一截面形狀的電極，也可以不同截面形狀混合排列，只要保證相鄰兩行或相鄰兩列的電極棱線相對(duì)即可。

本發(fā)明所采用的平行平行電極組的工作原理為：

如圖10、圖11、圖12、圖13所示，將陣列中的所有電極分為兩組，同組內(nèi)的電極連接交流電源的同一端子，兩組電極之間的交流電相位相差180°，圖中黑色和白色電極象征著需要連接在交流電源不同端子上的電極。如圖14，圖15，圖16所示，當(dāng)接通交流電源時(shí)，電極相對(duì)的棱線之間形成不均勻電場(chǎng)，介電電泳電極陣列中沿電極的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生條形體介電電泳力空間分布形式。當(dāng)氣體或流體經(jīng)過(guò)交流電場(chǎng)覆蓋空間時(shí)，其中的顆粒物受到介電電泳力的作用向電場(chǎng)強(qiáng)度大的方向移動(dòng)，當(dāng)介電電泳力大于斯托克斯力時(shí)(顆粒物在低速流體中主要受力為粘滯阻力)，顆粒得以捕獲在電極形成的電場(chǎng)空間內(nèi)。且當(dāng)顆粒濃度足夠大時(shí)，電極周?chē)念w粒由于碰撞以及“鏈”效應(yīng)凝聚成較大顆粒并沉降下來(lái)。這樣就可以分離出氣體或流體中的顆粒，并將它們收集起來(lái)。

盡管為說(shuō)明目的公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。