本發(fā)明屬于靜電除塵，尤其是涉及一種基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、靜電除塵技術(shù)是燃煤電場廢氣、鍋爐燃燒煙氣治理與公共區(qū)域等場所降低細(xì)顆粒物排放的主要技術(shù)手段之一，具有除塵效率高、可連續(xù)運(yùn)行周期長且無污染等優(yōu)點(diǎn)。在公開號(hào)為cn1603004a與cn105396441a中提出了顆粒物直流或脈沖電凝并的方法，但顆粒物所處荷電環(huán)境為單通道，放電產(chǎn)生的正負(fù)電荷在湍流作用下易于混合，導(dǎo)致同一顆粒物上的電荷容易被異性電荷中和，從而不利于顆粒物的庫倫凝并，單一極性荷電操控以及顆粒物等量異極性荷電，特別對(duì)于細(xì)顆粒物的高效荷電凝并仍有待解決。

2、細(xì)顆粒物荷電方式包括擴(kuò)散荷電和場致荷電，對(duì)于大粒徑顆粒物(大于1μm)主要為場致荷電，對(duì)于小粒徑顆粒物(0.17μm以下)主要為擴(kuò)散荷電。于亞微米級(jí)顆粒物(粒徑在1μm以下)表面積小而質(zhì)量輕，難以被充分荷電，因此實(shí)際收塵效果不佳。傳統(tǒng)的過濾式除塵方式如多層布袋除塵盡管除塵效果較好但存在壓降大且需定期更換布袋的缺點(diǎn)。單極性荷電的電除塵不僅對(duì)細(xì)小顆粒物荷電困難，荷電顆粒物也會(huì)因同電性相斥而難以通過庫倫凝并實(shí)現(xiàn)小顆粒物凝并成大顆粒物以便收集的效果。

3、電凝并技術(shù)具有成本低，效率高，可控性好的特點(diǎn)，主要分為三種，分別是異極性帶電顆粒物的庫倫碰撞凝并、交變電場反向電場力促進(jìn)同性帶電顆粒物的碰撞凝并和通過交變電池反向電場力與庫侖力促進(jìn)的異性帶電顆粒物的碰撞凝并。其中異性顆粒物的庫倫凝并對(duì)于顆粒物的凝并效果相對(duì)較好且成本最低，但顆粒物在凝并前的異極性荷電效果尤為重要。高壓脈沖電暈荷電雖能解決直流高壓放電允許運(yùn)行電壓低、單一極性荷電效果差的問題，但如何在雙極性雙區(qū)脈沖荷電時(shí)獲得帶電量相等的帶電顆粒物，在凝并時(shí)減小凝并剩余電荷相斥引起的粒間凝并阻力，以最大程度強(qiáng)化凝并的效果，對(duì)所使用電源輸出脈沖高壓的電學(xué)特征、荷電區(qū)的放電電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與荷電區(qū)的布置提出了新的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，通過使用由單臺(tái)同步輸出正負(fù)納秒或微秒脈沖電源構(gòu)成的差分高壓脈沖電源，結(jié)合的多區(qū)間異極性脈沖荷電調(diào)控來實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒物的等量雙極性荷電，可解決傳統(tǒng)亞微米級(jí)顆粒物凝并效果不足的問題。

2、一種基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，包括順次連接的雙極性多區(qū)脈沖荷電單元、強(qiáng)化凝并單元和靜電收塵裝置；

3、所述的差分多區(qū)脈沖荷電單元包含差分高壓脈沖電源和雙數(shù)個(gè)荷電區(qū)，正、負(fù)極性荷電區(qū)數(shù)量相等且交替布置，每個(gè)荷電區(qū)內(nèi)包含放電電極和接地電極；所述的差分高壓脈沖電源為單臺(tái)同步輸出正負(fù)納秒或微秒脈沖電源；電源的正負(fù)高壓端分別與正、負(fù)極性荷電區(qū)的放電電極連接，不與荷電區(qū)的接地電極連接；

4、所述的強(qiáng)化凝并單元內(nèi)包含擾流柱和多孔均流板；

5、細(xì)顆粒物經(jīng)雙極性多區(qū)脈沖荷電單元荷電后流入強(qiáng)化凝并單元，由于流通截面積的變化，氣流主體內(nèi)部流速大小發(fā)生變化引起流體內(nèi)部的湍動(dòng)和混合，同時(shí)被荷上正負(fù)異極性電荷的細(xì)顆粒物在庫倫引力作用下彼此靠近實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒物凝并成大顆粒物；細(xì)顆粒物經(jīng)強(qiáng)化凝并單元后流入靜電除塵裝置進(jìn)行收集。

6、可選擇地，所述荷電區(qū)的放電結(jié)構(gòu)形式為線板式或線筒式。所述的放電電極為細(xì)絲放電電極、鋸齒形放電電極或多尖端放電電極；所述的接地電極為金屬板電極或金屬圓筒電極。

7、優(yōu)選的技術(shù)方案中，荷電區(qū)放電結(jié)構(gòu)為線筒式放電結(jié)構(gòu)，放電電極為多尖端放電電極，多尖端放電電極可以降低電暈放電所需運(yùn)行電壓與能耗，線筒式放電結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)最為均勻的放電效果。

8、優(yōu)選地，所述差分高壓脈沖電源的脈寬范圍從微秒級(jí)到納秒級(jí)，電壓范圍為0～±100kv，荷電區(qū)放電間距設(shè)置可調(diào)。

9、進(jìn)一步地，荷電區(qū)的接地電極接地。

10、進(jìn)一步地，雙極性多區(qū)脈沖荷電單元中，經(jīng)各個(gè)荷電區(qū)荷電后的細(xì)顆粒物，其正、負(fù)極性帶電量幾乎相等。

11、可選擇地，擾流柱的形狀為三棱柱形或橢圓形，擾流柱和多孔均流板的材質(zhì)為金屬或塑料。

12、優(yōu)選地，多孔均流板為pp聚丙烯材質(zhì)，材料加工制造成本較低且荷電凝并效果良好。

13、優(yōu)選地，荷電區(qū)內(nèi)的放電電極和接地電極材質(zhì)均為金屬。

14、細(xì)顆粒物的空氣動(dòng)力學(xué)直徑為0～10μm，處理顆粒物類型包括因工業(yè)后級(jí)除塵器難以收集而逃逸的粉煤灰細(xì)顆粒物、鍋爐煙氣處理過程中凝結(jié)的復(fù)雜氧化物氣溶膠以及室內(nèi)與公共區(qū)域存在的細(xì)顆粒物。

15、本發(fā)明的工作原理為：含塵的氣流流入雙極性多區(qū)脈沖荷電單元，分流后分別進(jìn)入交錯(cuò)排布的正、負(fù)極性荷電區(qū)，荷電區(qū)的荷電電極在外接差分高壓脈沖電源作用下在電極周圍產(chǎn)生強(qiáng)空間電場使得電極與接地板間空氣被電離為電暈等離子體，帶電的正負(fù)極性離子通過布朗運(yùn)動(dòng)或在電場作用下的定向遷移與顆粒物進(jìn)行碰撞使得顆粒物帶電，最終負(fù)極性荷電區(qū)顆粒物主要荷負(fù)電而正極性荷電區(qū)顆粒物荷正電。同極性荷電過程可單獨(dú)調(diào)控，經(jīng)正負(fù)荷電的含塵氣流隨后流入強(qiáng)化凝并單元，在擾流柱的作用下正負(fù)荷電區(qū)流出的氣流彼此混合，分別帶正負(fù)電性的顆粒物在氣流混合和庫侖引力作用下彼此碰撞凝并成粒徑更大的顆粒物。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

17、本發(fā)明基于差分高壓脈沖電源分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，雙極性荷電區(qū)通過設(shè)計(jì)放電間距可調(diào)以及差分高壓脈沖電源的使用解決了因荷電電源輸出波形不一致，峰值電壓和相位差距較大、輸入功率不一致引起的顆粒物荷電量不匹配的問題；強(qiáng)化凝并單元中三棱柱形和橢圓柱形擾流柱的綜合使用降低了凝并裝置成本且顆粒物凝并強(qiáng)化效果良好。通過將高頻脈沖或復(fù)合脈沖電源電暈放電與靜電除塵技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了亞微米級(jí)細(xì)顆粒物的高效電凝并脫除。

技術(shù)特征：

1.一種基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，其特征在于，包括順次連接的差分多區(qū)脈沖荷電單元(3)、強(qiáng)化凝并單元(4)和靜電收塵裝置(5)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，其特征在于，所述差分高壓脈沖電源(2)的脈寬范圍從微秒級(jí)到納秒級(jí)，電壓范圍為0～±100kv。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，其特征在于，所述的放電電極(11)為細(xì)絲放電電極、鋸齒形放電電極或多尖端放電電極；所述的接地電極(12)為金屬板電極或金屬圓筒電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，其特征在于，荷電區(qū)放電結(jié)構(gòu)形式包括線板式和線筒式。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，其特征在于，荷電區(qū)的接地電極(12)接地。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，其特征在于，雙極性多區(qū)脈沖荷電單元(3)中，經(jīng)各個(gè)荷電區(qū)荷電后的細(xì)顆粒物，其正、負(fù)極性帶電量幾乎相等。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，其特征在于，擾流柱(14)的形狀為三棱柱形或橢圓形，擾流柱(14)和多孔均流板(15)的材質(zhì)為金屬或塑料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，其特征在于，細(xì)顆粒物的空氣動(dòng)力學(xué)直徑為0～10μm，處理顆粒物類型包括因工業(yè)后級(jí)除塵器難以收集而逃逸的粉煤灰細(xì)顆粒物、鍋爐煙氣處理過程中凝結(jié)的復(fù)雜氧化物氣溶膠以及室內(nèi)與公共區(qū)域存在的細(xì)顆粒物。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于差分高壓脈沖的分區(qū)顆粒物荷電凝并技術(shù)，利用單臺(tái)脈沖高壓電源實(shí)現(xiàn)正負(fù)脈沖分區(qū)放電，改善了傳統(tǒng)直流高壓荷電運(yùn)行電壓低、能耗高、荷電效果差的缺點(diǎn)；使用分區(qū)交替排布方式與可調(diào)極板間距結(jié)構(gòu)，在避免單區(qū)荷電正負(fù)電荷中和干擾問題的同時(shí)也解決了細(xì)顆粒物電暈荷電效果差與等荷電量調(diào)控的問題；細(xì)顆粒物經(jīng)雙極性多區(qū)脈沖荷電單元荷電后流入強(qiáng)化凝并單元，在流體內(nèi)部的湍動(dòng)與庫倫力作用下，正負(fù)異極性帶電細(xì)顆粒物靠近凝并成大顆粒物；細(xì)顆粒物經(jīng)強(qiáng)化凝并單元后流入靜電除塵裝置進(jìn)行收集，利用本發(fā)明，可有效提升亞微米顆粒物脫除效果。

技術(shù)研發(fā)人員：劉振,顏震宇,閆克平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17