双极性电晕放电烟尘凝并电除尘方法及其设备.pdf

本发明公开了用于烟气除尘技术领域的一种双极性电晕放电烟尘凝并电除尘方法，含尘烟气在烟道中先经过正负电晕放电区，使烟气中的尘埃微粒带上正负电荷后相互凝并聚集成为较大颗粒，再输入电除尘器进行电除尘。本发明还公开了为实施上述方法的装置，包括一烟道，烟道设于电除尘器前部，内部装配至少一组正电晕放电电极和至少一组负电晕放电电极，正负放电电极分别与高压电源的输出高压端和输出低压端相连。本发明方法中烟气中烟尘经过正负电晕处理后带上电荷后凝并，再进入电除尘装置除尘，提高了除尘效率。所述装置使用单台高压电源，正负电晕放电同时产生，荷电凝并在同一室进行，成本低、荷电效率高。

1.  一种双极性电晕放电烟尘凝并电除尘方法，包括以下步骤：
含尘烟气在烟道中先经过正负电晕放电区，利用双极电晕放电设备产生的正负电晕放电使烟气中的尘埃微粒带电，带不同电性的微尘由于静电作用相互凝并聚集成为较大颗粒，再输入电除尘器进行电除尘。

2.  一种实施上述方法的双极性电晕放电烟尘凝并装置，包括一烟道，烟道入口与锅炉烟气出口连通，烟道出口与电除尘器入口连通，其特征在于：烟道内部装配至少一组正电晕放电电极和至少一组负电晕放电电极，正负电晕放电电极分别与高压电源的输出高压端和输出低压端相连。

3.  根据权利要求2所述的双极性电晕放电烟尘凝并装置，其特征在于：所述的双极电晕放电电源为正或负极性的单极性高压电源，正或负电晕放电电极中的一组电极同高压电源的输出端连接，另一组电极接地。

4.  根据权利要求2所述的双极性电晕放电烟尘凝并装置，其特征在于：所述的双极电晕放电电源为正负极性共有的双极性高压电源，正负电晕电极分别同双极性电源的二个输出端相连。

5.  根据权利要求2所述的双极性电晕放电烟尘凝并装置，其特征在于：所述的高压电源的电源结构采用半波整流双极性电源、单相全波整流双极性电源、三相全波整流双极性电源、高频高压直流电源或高压脉冲电源。

6.  根据权利要求2所述的双极性电晕放电烟尘凝并装置，其特征在于：所述的电晕线的结构为圆形线、针刺线、角钢芒刺线、锯齿线、星形线、扭麻花星形线或R-S线中的任意一种。

7.  根据权利要求2所述的双极性电晕放电烟尘凝并装置，其特征在于：所述的烟道的外形为圆形或方形。

8.  根据权利要求3所述的双极性电晕放电烟尘凝并装置，其特征在于：所述的正或负电晕放电电极安装在烟道中心，接地电极安装在烟道四周并接地。

9.  根据权利要求3所述的双极性电晕放电烟尘凝并装置，其特征在于：所述的接地电极分别安装烟道中心和烟道四周，正或负电晕放电电极安装在二组接地电极之间。

10.  根据权利要求3或4所述的双极性电晕放电烟尘凝并装置，其特征在于：所述的正电晕放电电极和负电晕放电电极将烟道分成若干个六角形小区，两组电极分别位于每个六角形的顶点和中心，并与烟气流动方向平行或垂直。

双极性电晕放电烟尘凝并电除尘方法及其设备
技术领域
本发明属于烟气除尘技术领域，尤其涉及一种通过电晕放电使烟尘凝并后再通过电除尘净化的除尘方法以及实施该方法的设备。
背景技术
烟气中含有大量微米及亚微米的粉尘或烟尘，这些微细尘粒能够直接进入人的呼吸系统，严重影响人的身体健康。对这种微米及亚微米的粉尘或烟尘，一般的电除尘器的净化效率很低，难以达到国家有关PM2.5的微粒排放标准。
目前为提高对微细烟尘的收集能力，主要采用凝并技术对烟气进行预处理。目前所报道的凝并技术有化学凝并及物理凝并二大类。物理凝并主要是利用外加电场，磁场，声场，重力场或离心力场等将细小的烟尘凝并，使平均粒径增大，再利用电除尘收集；化学凝并则引入化学物质，促使烟尘凝并。由于这些凝并技术成本高，运行复杂，事实上很少有工厂采用凝并技术对电厂亚微末烟尘进行治理。
澳大利亚INDIGO公司在公开号为CN1390157A的发明专利申请中公开了一种凝聚粒子的方法和装置，该方法采用了一种双极性预荷电烟尘凝并技术，采用正负二台高压电源，将烟气分成正负荷电交叉的荷电器，再混合荷电后的烟气于一凝并室，使烟气中亚微米的粉尘凝并，在后续的电除尘器中收集。虽然凝并效果明显，但设备投资大，凝并室同荷电室分开使整体体积增大。由于正负荷电通道采用接地板电极将烟气分成二部分，大部分放电电流直接流入接地板电极，效率低下，能耗较高。
发明内容
本发明提供了一种高效率低能耗的双极性电晕放电烟尘凝并电除尘方法，对烟气中的微米及亚微米的粉尘或烟尘进行处理后再通过电除尘进行净化。
本发明还提供了实现上述方法的双极性电晕放电烟尘凝并装置，该装置成本低，粉尘或烟尘荷电效率高。
双极性电晕放电烟尘凝并电除尘方法，包括以下步骤：
含尘烟气在烟道中先经过正负电晕放电区，利用双极电晕放电设备产生的正负电晕放电使烟气中的尘埃微粒带电，带不同电性的微尘由于静电作用相互凝并聚集成为较大颗粒，再输入电除尘器进行电除尘。
双极性电晕放电烟尘凝并装置，包括一烟道，烟道入口与锅炉烟气出口连通，烟道出口与电除尘器入口连通，烟道内部装配至少一组正电晕放电电极和至少一组负电晕放电电极，正负放电电极分别与高压电源的输出高压端和输出低压端相连。
所述的双极电晕放电电源为正或负极性的单极性高压电源，正或负电晕放电电极中的一组电极同高压电源的输出端连接，另一组电极接地。
所述的双极电晕放电电源为正负极性共有的双极性高压电源，正负电晕电极分别同双极性电源的二个输出端相连。
所述的高压电源的电源结构采用半波整流双极性电源、单相全波整流双极性电源、三相全波整流双极性电源、高频高压直流电源或高压脉冲电源。
所述的正电晕放电电极和负电晕放电电极的电极结构为圆形线、针刺线、角钢芒刺线、锯齿线、星形线、扭麻花星形线或R-S线中的任意一种。
所述的烟道的外形为圆形或方形。
所述的正或负电晕放电电极安装在烟道中心，接地电极安装在烟道四周并接地。
所述的接地电极分别安装烟道中心和烟道四周，正或负电晕放电电极安装在二组接地电极之间。
所述的正电晕放电电极和负电晕放电电极将烟道分成若干个六角形小区，两组电极分别位于每个六角形的顶点和中心，并与烟气流动方向平行或垂直。
本发明方法中烟气经过正负电晕放电区时正负电晕放电同时产生，烟尘经过正负电晕处理后，部分烟尘荷正电，部分烟尘荷负电，在静电力的作用下，正负荷电的烟尘凝并，增大粒径，有利于后续静电除尘，提高了除尘效率。
锅炉排除的含尘烟气经过双极性电晕放电烟尘凝并装置，使烟气中的微尘带电凝并聚集之后在电除尘器中被分离出来，从电除尘器灰斗排出，净化后的气体从烟囱排出。正电晕放电电极和负电晕放电电极的形状可以相同，也可以分别采用不同的形状以提高放电能力和效率。同时正电晕放电电极和负电晕放电电极的通过不同的位置设置，以使在烟气流速过大的情况下能提高荷电凝并效率。
本发明所采用的双极性电晕放电凝并装置，使用单台高压电源，正负电晕放电同时产生，烟气不需分道，荷电凝并在同一室进行，且无接地板地电极，装置成本低并且荷电效率高。
附图说明
图1为采用本发明方法的锅炉烟气净化流程示意图；
图2为采用单极性电源时，双极性电晕放电凝并装置示意图；
图3为采用双极性电源时，双极性电晕放电凝并装置示意图；
图4为采用正极性电源时，双极性电晕放电示意图；
图5为采用负极性电源时，双极性电晕放电示意图；
图6为采用半波整流双极性电源时，双极性电晕放电凝并装置示意图；
图7为采用单相全波整流双极性电源时，双极性电晕放电凝并装置示意图；
图8为采用三相全波整流双极性电源时，双极性电晕放电凝并装置示意图；
图9为采用单极性电源时，圆形烟道中正负电晕放电电极的结构设置示意图；
图10为采用单极性电源时，圆形烟道中正负电晕放电电极的另一种结构设置示意图；
图11为采用单极性电源时，圆形烟道中正负电晕放电电极的又一种结构设置示意图；
图12为放电电极与烟气平行排布时结构设置示意图。
其中，1-锅炉，2-双极性电晕放电烟尘凝并装置，3-高压电源，4-电除尘器，5-电除尘器供电电源，6-电除尘器灰斗，7-排烟烟囱，8-双极性电晕放电烟尘凝并装置的高压输入端，9-单极性电源供电，或双极性电源供电时接高压端的电晕放电电极，10-单极性电源供电时接接地端的电晕放电电极，11-双极性电晕放电电源，12-负极性电晕放电电极，13-正极性电晕放电电极，14-单相高压变压器，15-整流二极管，16-RL缓冲器，17-全桥整流器，18-三相全桥整流器，19-三相高压变压器，20-三相电抗器，21-三相半导体开关器件组，22-烟气流动方向
具体实施方式
如图1所示，双极性电晕放电烟尘凝并装置2安装在电除尘器4前方的烟道中，锅炉1排除的含尘烟气经过设在烟道上的双极性电晕放电烟尘凝并装置2，烟气中的微尘在高压电晕作用下带电，部份烟尘荷正电，而另一部份荷负电，由于烟气风速一般在10-20m/s之间，在双极性电晕放电烟尘凝并装置2中烟尘由于静电作用进行凝并，使细尘粒子数减小，烟尘粒径增大，但在装置2中不需收集，所有的烟尘在后续的电除尘器中收集，烟尘的预荷电提高了后续电除尘器的除尘效率。在电除尘器4中被分离出来从电除尘器灰斗6排出，净化后的废气从烟囱7排出。其中，双极性电晕放电烟尘凝并装置2由高压电源3供电，电除尘器4由电除尘器供电电源5供电。
电除尘器4可为干式电除尘器，也可为湿式电除尘器。
如图2所示，当高压电源3为单极性单台电源时，放电电极9通过荷电器高压输入端8与高压电源3相连，接地电极10接地。随着供电电源3所加电压的升高，放电电极9与接地电极10间的电场强度增大，当表面场强达到约30kv/cm时，产生电晕放电。当所加的电压使二电极表面处场强大于30kv/cm时，正负电晕放电同时产生，放电电极9产生正电晕放电，接地电极10产生负电晕放电。同组电极间的距离一般在20mm-200mm之间，异极电极间的距离在50mm-300mm之间，电压一般在土20-+150kV之间。
如图3所示，当高压电源3为单台双极性电源时，所有的放电电极9分为二组，一组接正高压，另一组接负高压输出，当所加电压使二组电极表面的场强达到约30kv/cm时，正负电晕放电同时产生，此时正负二极输出相同的放电电流。正负电压可相同，也可不同。
当高压电源3为单台正极性电源时，电晕放电示意图如图4所示，正极性电晕放电电极13接供电电源3地正高压输出端，负极性电晕放电电极12接地。正极性电晕放电电极13产生正电晕放电，负极性电晕放电电极12产生负电晕放电。正电晕放电为流光放电，负电晕放电为辉光放电。
当高压电源3为单台负极性电源时，电晕放电示意图如图5所示，负极性电晕放电电极12接供电电源3的负高压输出端，正极性电晕放电电极13接地。正极性电晕放电电极13产生正电晕放电，负极性电晕放电电极12产生负电晕放电。
如图6所示，高压电源3的电源结构采用单相半波整流结构时，单向高压变压器14的次级正高压输出端通过整流二极管15和RL缓冲器16与正极性电晕放电电极13相连；单向高压变压器14的次级负高压输出端通过整流二极管15和RL缓冲器16与负极性电晕放电电极12相连。变压器14可用带半导体开关器件的各种开关电源供电，并可以根据输出电流电压的特性来控制优化。
如图7所示，高压电源3的电源结构采用单相全波整流结构时，单向高压变压器14的次级同二组全桥整流器17连接，产生正负高压输出，并分别通过整流二极管15和RL缓冲器16与正极性电晕放电电极13和负极性电晕放电电极12连接。高压变压器14的次级也可只采用一组全桥整流同时输出正负高压。
如图8所示，高压电源3的电源结构采用三相半导体开关结构时，开关电源通过三相半导体开关器件组21和三相电抗器20与三相高压变压器19连接，变压器19的次级与三相全桥整流器18连接，产生正负高压输出，并通过RL缓冲器16分别与正极性电晕放电电极13和负极性电晕放电电极12连接。
双极性电晕放电烟尘凝并装置2的外部烟道的外形可为圆形，也可为方形。
如图9所示，高压电源3采用单极性高压电源时，放电电极在圆形烟道中的一种安装方式。正或负电晕放电高压电极9安装在烟道中心，烟道四周装有接地电极10。当采用正高压电源时，烟道中心的电极9为正电晕放电，接地电极10为负电晕放电，当采用负高压电源时，烟道中心的电极9为负电晕放电，接地电极10为正电晕放电。
图10为高压电源3采用单极性高压电源时，放电电极在圆形烟道中的另一种安装方式。此时烟道中心为接地电极10，烟道上也装有接地电极10，正或负电晕放电高压电极9装在二接地电极之间，可采用正高压电源，也可采用负高压电源。
当烟气通过量较大时，可用电极将园形烟道分成若干六角形小区，如图11所示，放电电极被分为两组，分别位于六角形的顶点和中心，一组电极连通后接地。
双极性电晕放电烟尘凝并装置2中的电极设置可与烟气方向平行设置或垂直设置。
如图12所示，双极性电晕放电烟尘凝并装置2的烟道为方形，放电电极9与烟气流动方向22呈平行排布，高压电源3采用双极性电晕放电电源11，高压输入端8与放电电极9连接。