專利名稱：一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置及方法，屬于除塵技術領域。
背景技術：
人類活動所產生的大量氣態(tài)污染物和顆粒物正威脅著人類所賴于生存的基本物質一潔凈的空氣?？晌腩w粒物(PMltl)特別是細顆粒物(PM2.5)污染已成為突出的大氣環(huán)境問題，并日益引起世界各國的高度重視。人們已經認識到大氣顆粒物(特別是其中的細顆粒物)是導致人類死亡率上升的主要原因。同時，大氣顆粒物也是導致大氣能見度降低、酸雨、全球氣候變化和臭氧層破壞等重大大氣污染問題的主要原因?？刂萍氼w粒物的污染是全球節(jié)能減排戰(zhàn)略的重大需求。在相當長的時期內，細顆粒物作為我國大氣污染的首要污染物的基本狀況不會改變。目前，我國大氣PM2.5濃度比發(fā)達國家高數倍，已對人體健康和經濟社會發(fā)展造成很大的威脅，細顆粒物的排放控制已是迫在眉睫。目前，國際上總顆粒物控制技術雖然可以達到很高的水平，但對于細顆粒的捕獲率卻很低，造成數量巨大的細顆粒物進入環(huán)境大氣中。以燃煤電站為例，雖然現有除塵裝置的除塵效率可高達99%以上，但這些除塵器對細顆粒物的捕獲率較低。這部分飛灰以粒徑小于2. 5微米甚至亞微米級的細顆粒為主，以顆粒的數量計可達到顆粒物總數的90%以上。這也是我國在大氣中總懸浮顆粒物(TSP)呈逐年下降趨勢，顆粒物排放總量也下降的情況下，PM2.5卻呈上升趨勢的原因，因此，顆粒物控制的重點在于細顆粒物，必須尋求更有效和更有針對性的技術發(fā)展途徑。國內外致力于提高和優(yōu)化傳統(tǒng)污染物控制設備脫除細顆粒物捕捉能力的研究逐漸增多。例如在傳統(tǒng)袋式除塵設備基礎上改進濾袋的纖維材料和結構，在傳統(tǒng)靜電除塵設備基礎上通過增加中間高能電極等方法。在更加嚴格的細顆粒物排放標準下，采用任何單一脫除技術都無法滿足需求，因此發(fā)展不同控制方式協(xié)同脫除技術日益迫切。以靜電場為脫除機理的靜電除塵器作為目前常用的煙氣除塵裝置，在電力企業(yè)與水泥行業(yè)得到很普遍的應用。利用靜電場脫除顆粒物在工業(yè)上的應用主要是將靜電力直接施加到顆粒物上，使顆粒荷電，并運動到異性電極上，從而實現脫除。實際操作中，多以高壓直流電在兩極間產生電暈放電，含塵氣流通過兩電極間電場時，顆粒物被強制荷電，荷電的顆粒在靜電力的作用下向極性相反的極板運動并被極板捕集。電除塵器對于大粒徑顆粒物有很好的脫除效果，但對于小顆粒尤其是細顆粒物的脫除效率并不高。為了更好地脫除細顆粒物，在實際工程應用中往往設置多級電場，以盡可能地提高對顆粒物的脫除效率。但是利用這種方法，對除塵效率的提高并不明顯。造成這種現象的一個重要原因就是該粒徑范圍的細顆粒物易于跟隨煙氣流動，橫向擴散弱，以及可能發(fā)生二次揚塵。如何增強靜電場橫向作用依舊是提高細顆粒物捕集效率的重要發(fā)展方向。目前已經工業(yè)化的濕式靜電除塵裝置均采用極板施加水膜技術，諸如中國專利02222513. 7,00215471. 4,200410058967.1等。施加水膜的方法均采用向極板表面噴水的方式進行，為避免極板表面局部形成干區(qū)或水膜不完整所造成的收塵極板腐蝕以及除塵效率低，需要噴入大量的水維持系統(tǒng)的正常運行，這樣勢必導致耗水量的增加。中國專利20111048292. 7提出了一種濕式靜電除塵器的收塵極液膜的測試裝置，可監(jiān)測極板表面是否出現干區(qū)問題。綜上所述，如何提供一種有效保證極板液膜覆蓋完整的濕式靜電除塵裝置，實現高效脫除顆粒物的同時降低水的消耗，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種低耗水、高效率的多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置及方法。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現的 一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，該裝置包括多個收塵單元和粉塵收集器，每個收塵單元包括收塵極板和極線，其特征在于收塵極板為中空極板，其內部腔室為六面體結構；中空極板表面由多孔介質材料構成；在中空極板上分別通過管道與進水閥門和供氣閥門連接。本發(fā)明所述的多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，其特征在于所述的多孔介質材料采用金屬、金屬合金、陶瓷、高分子化合物、碳、玻璃、樹脂或棉麻。本發(fā)明所述的多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，其特征在于所述的多孔介質材料的孔隙率為O. 3 O. 9，平均孔徑為O.1 100 μ m。本發(fā)明所述的多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，其特征在于中空極板與兩側極線相對的表面內部間距為10 50mm。本發(fā)明提供的一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵方法，其特征在于該方法包括如下步驟I)供氣閥門關閉時，進水閥門開啟，水進入中空極板并充滿整個腔室，水從多孔介質材料孔隙流出并在中空極板外表面形成水膜，捕集由靜電場作用沉積于收塵極板表面的顆粒物，并流入靜電除塵器的粉塵收集器；2)進水閥門關閉時，待中空極板腔室內水分排出后，供氣閥門開啟，通入的氣體從多孔介質材料孔隙穿過，并將中空極板外表面沉積顆粒物清除；3)重復步驟I)和2)。本發(fā)明所述的一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵方法，，其特征在于系統(tǒng)運行過程中，供氣時中空極板表面單位面積通入的氣體平均流量為O. 005 lm3/s，通氣時間為I 10s。本發(fā)明所述的一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵方法，，其特征在于通入氣體時中空極板腔室內水體積小于腔室體積的1/3。本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果①在對常規(guī)靜電除塵器設計不進行較大改動的前提下，通過更換現有收塵極板并連接進水和供氣的管道和閥門即可實施，可方便用于現有靜電除塵設備的設計升級與裝置改造；②由于采用了供水管道給中空極板供水，水從多孔介質流出并在中空極板外表面形成水膜，以脫除顆粒物，無需專門設置外部噴嘴清洗極板表面顆粒物，與現有常規(guī)濕式靜電除塵器相比，可降低系統(tǒng)費用；③采用多孔介質材料后，收塵極板表面水膜覆蓋完整，可保證較高的收塵效率；氣體供入中空極板后，在中空極板多孔介質材料表面所形成的氣膜可有效去除粘附于表面的顆粒，保證清灰的效果，且可減少水的消耗。


圖1為本發(fā)明提供的多孔介質材料構成的中空極板與供氣閥門和進水閥門的結構示意圖。圖2為中空極板表面施加水膜時的中空極板和極線布置簡圖。圖3為中空極板表面施加氣膜時的中空極板和極線布置簡圖。圖中1 一中空極板,2 —極線，3 —進水閥門,4 一供氣閥門，5 —水膜。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的原理、結構和工作過程做進一步的說明。本發(fā)明提供的一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，該裝置包括多個收塵單元和粉塵收集器，每個收塵單元包括收塵極板和極線2，收塵極板采用中空極板1，其內部腔室為六面體結構；中空極板表面由多孔介質材料構成；在中空極板I上分別通過管道與進水閥門3和供氣閥門4連接。中空極板靜電除塵裝置所采用的多孔介質材料采用金屬、金屬合金、陶瓷、高分子化合物、碳、玻璃、樹脂或棉麻。當采用柔性材料時，如棉麻、碳纖維布或玻璃纖維布，需要設置金屬框架結構，以維持中空極板I的形狀。多孔介質材料的孔隙率為O. 3 O. 9，平均孔徑為O.1 100 μ m。中空極板與兩側極線相對的表面內部間距為10 50mm。本發(fā)明所提出的收塵單元在組裝靜電除塵器整體系統(tǒng)時，末端收塵單元只設置供水管道，不設置供氣管道。主要是避免供氣所導致的揚塵后期不能被捕集的問題。本發(fā)明的工作過程如下I)供氣閥門4關閉時，進水閥門3開啟，水進入中空極板I并充滿整個腔室，水從多孔介質材料孔隙流出并在中空極板I外表面形成水膜5，捕集由靜電場作用沉積于收塵極板表面的顆粒物，并流入靜電除塵器的粉塵收集器；2 )進水閥門3關閉時，待中空極板I腔室內水分排出后，供氣閥門4開啟，通入的氣體從多孔介質材料孔隙穿過，并將中空極板I外表面沉積顆粒物清除；3)重復步驟I)和2)。系統(tǒng)運行過程中，供氣時中空極板表面單位面積通入的氣體平均流量一般為O. 005 lm3/s，通氣時間為I 10s。通入氣體時中空極板腔室內水體積小于腔室體積的1/3。在靜電除塵器控制系統(tǒng)設計時，除常規(guī)靜電除塵器控制策略外，還需要考慮如下策略供氣閥門的開啟頻率設定需要依據中空極板表面所粘附顆粒物的性質決定。如果出現極板腐蝕，極板表面存在破損問題時，停止進水閥門的開啟，采用間斷供氣方式進行清灰。
權利要求
1.一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，該裝置包括多個收塵單元和粉塵收集器，每個收塵單元包括收塵極板和極線(2)，其特征在于收塵極板采用中空極板(1)， 其內部腔室為六面體結構；中空極板表面由多孔介質材料構成；在中空極板上分別通過管道與進水閥門(3 )和供氣閥門(4 )連接。
2.按照權利要求1所述的多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，其特征在于 所述的多孔介質材料采用金屬、金屬合金、陶瓷、高分子化合物、碳、玻璃、樹脂或棉麻。
3.按照權利要求1所述的多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，其特征在于 所述的多孔介質材料的孔隙率為O. 3 O. 9，平均孔徑為O.1 100 μ m。
4.按照權利要求1所述的多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置，其特征在于 中空極板與兩側極線相對的表面內部間距為10 50mm。
5.一種采用如權利要求1所述裝置的中空極板靜電除塵方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)供氣閥門(4)關閉時，進水閥門(3)開啟，水進入中空極板(I)并充滿整個腔室，水從多孔介質材料孔隙流出并在中空極板(I)外表面形成水膜(5)，捕集由靜電場作用沉積于收塵極板表面的顆粒物，并流入靜電除塵器的粉塵收集器；2)進水閥門(3)關閉時，待中空極板(I)腔室內水分排出后，供氣閥門(4)開啟，通入的氣體從多孔介質材料孔隙穿過，并將中空極板(I)外表面沉積顆粒物清除；3)重復步驟I)和2)。
6.按照權利要求5所述的中空極板靜電除塵方法，其特征在于系統(tǒng)運行過程中，供氣時中空極板表面單位面積通入的氣體平均流量為O. 005 lm3/s，通氣時間為I 10s。
7.按照權利要求5所述的中空極板靜電除塵方法，其特征在于通入氣體時中空極板腔室內水體積小于腔室體積的1/3。
全文摘要
一種多孔介質材料構成的中空極板靜電除塵裝置及方法，屬于除塵技術領域。本發(fā)明特征在于采用了多孔介質材料構成的中空極板，通入水后，水穿過多孔介質材料在極板表面形成水膜，捕集由靜電場作用沉積于極板表面的顆粒物，當極板表面有較多難以清除的顆粒物沉積時，向極板內部通入氣體，氣體穿過多孔介質材料在極板表面形成短暫氣膜，清除顆粒物。進水與供氣交替進行。本發(fā)明可有效降低濕式除塵的耗水量，保證收塵極板的水膜覆蓋完整以實現高效脫除顆粒物的目的。采用本裝置的靜電除塵系統(tǒng)具有結構緊湊、少水高效、易于大型化應用的優(yōu)勢。
文檔編號B03C3/47GK103008109SQ201210553549
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權日2012年12月18日
發(fā)明者由長福, 王曉華 申請人:清華大學