專利名稱：等離子層變頻濾塵器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保除塵設(shè)備——等離子層變頻濾塵器技術(shù)背景 目前國內(nèi)外用于治理粉塵污染的高壓靜電除塵器采用直流高壓供電，功耗大，在陽極板與電暈線之間產(chǎn)生電暈放電，粉塵在電暈放電的電場中被荷電，帶負(fù)電的粉塵被陽極板撲集，通過振打清灰將陽極板及電暈線上的粉塵清理掉，如果不及時進(jìn)行清除，會出現(xiàn)電暈閉塞現(xiàn)象。本發(fā)明等離子層變頻濾塵器除塵機理與靜電除塵器完全不同，本發(fā)明是在本人申請的中國發(fā)明專利《磁電濾塵器》的基礎(chǔ)上構(gòu)思的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明等離子層變頻濾塵器的目的是提出一種用等離子層對粉塵進(jìn)行荷電并且用等離子層對帶電粉塵進(jìn)行過濾的電除塵器。在結(jié)構(gòu)上等離子層變頻濾塵器主要是由入風(fēng)口，箱體，線電極，介質(zhì)絕緣電極，絕緣擋板，極板(包括介質(zhì)絕緣正極板，導(dǎo)電負(fù)極板，導(dǎo)電正極板，介質(zhì)絕緣負(fù)極板)，絕緣墊塊，出風(fēng)口，電源、均流電阻和電流互感器所組成的。其主要特征是電源采用直流偏置高壓脈沖(或高頻)變頻電源，在箱體內(nèi)線電極與介質(zhì)絕緣電極相間放置，每隔一定數(shù)量的線電極與介質(zhì)絕緣電極設(shè)置一塊極板，各板極設(shè)置方向與氣流方向垂直，極板上布有可供氣流通過的孔道。線電極通過均流電阻與電源的負(fù)極性輸出端相連，在電源負(fù)極性輸出線上串接電流互感器。介質(zhì)絕緣電極、介質(zhì)絕緣正極板及導(dǎo)電正極板與箱體相連并接地，電源的正極性輸出端與殼體相連并接地；介質(zhì)絕緣負(fù)極板和導(dǎo)電負(fù)極板通過絕緣墊塊與箱體絕緣，并與電源負(fù)極性輸出端相接。在介質(zhì)絕緣正極板、介質(zhì)絕緣負(fù)極板、導(dǎo)電正極板及導(dǎo)電負(fù)極板所在位置的箱體內(nèi)表面用絕緣擋板覆蓋。
介質(zhì)絕緣正極板、介質(zhì)絕緣負(fù)極板是導(dǎo)電極板表面覆蓋介質(zhì)絕緣層而制成的，介質(zhì)絕緣電極是由板狀或管狀導(dǎo)電電極表面覆蓋介質(zhì)絕緣層而制成的。
由于線電極與介質(zhì)絕緣電極之間施加了直流偏置高壓脈沖(或高頻)變頻電源，于是在線電極與介質(zhì)絕緣電極之間發(fā)生介質(zhì)阻擋放電。線電極與介質(zhì)絕緣電極之間存在著電容，電容是高壓脈沖(或高頻)電流的通路，電源電壓越高，頻率越高，介質(zhì)阻擋放電電流越大。當(dāng)發(fā)生介質(zhì)阻擋放電時，在空間產(chǎn)生等離子體，等離子體中包含電子，正離子，帶負(fù)電的粒子和帶正電的粒子。電源的正極性輸出端與介質(zhì)絕緣正極板相連，負(fù)極性輸出端與介質(zhì)絕緣負(fù)極板相連，由于電源輸出電壓中含有直流成分，因此在極板所在空間存在著靜電場，等離子體在電場力的作用下，空間的正負(fù)帶電粒子發(fā)生遷移而極化，在介質(zhì)絕緣正極板的表面形成了一層負(fù)離子體層，在負(fù)離子層之外存在著一層正離子體層；在介質(zhì)絕緣負(fù)極板的表面形成了一層正離子體層，在正離子層之外存在著一層負(fù)離子體層。由于電極表面有絕緣介質(zhì)覆蓋，且極板所在位置的箱體內(nèi)表面被絕緣擋板覆蓋，因此空間電荷不會消失，兩種極性的等離子體層不會消失。等離子體層是氣流的必經(jīng)之路，當(dāng)氣流經(jīng)過等離子體層時，氣流中的粉塵被等離子體充電。帶正電的粉塵被正等離子層阻擋，被負(fù)等離子層中的負(fù)粒子凝聚；帶負(fù)電的粉塵被負(fù)等離子體層阻擋，被正等離子層中的正粒子凝聚；粉塵經(jīng)過等離子層時被濾除，凈化的氣體從極板的孔道通過。
對于導(dǎo)電正極板及導(dǎo)電負(fù)極板，導(dǎo)電正極板吸收負(fù)離子體的負(fù)電荷，在導(dǎo)電正極板的表面空間只形成了一層正離子體層，導(dǎo)電負(fù)極板吸收正離子體的正電荷，在負(fù)極板的表面空間只形成了一層負(fù)離子體層，隨著極板表面灰塵的積累，導(dǎo)電極板變成了絕緣極板。
線電極與介質(zhì)絕緣電極之間的介質(zhì)阻擋放電電流的大小不僅取決于電源電壓的高低，而且取決于電源頻率的高低，通過調(diào)節(jié)電源頻率可實現(xiàn)對介質(zhì)阻擋放電電流的自動調(diào)節(jié)與控制。在電源的負(fù)極性輸出端串有電流互感器，可測量電源的輸出電流(即負(fù)載電流)，電流互感器的輸出端通過反饋電路與電源相連，當(dāng)負(fù)載電流增大時，電流互感器輸出電流增大，導(dǎo)致電源輸出頻率下降，頻率下降導(dǎo)致容性負(fù)載容抗增加，容抗增加導(dǎo)致電流變??；反之，當(dāng)負(fù)載電流減小時，電流互感器輸出電流減小，導(dǎo)致電源輸出頻率提高，頻率提高導(dǎo)致容性負(fù)載容抗減小，容抗減小導(dǎo)致電流增大。因此通過采集負(fù)載電流的變化趨勢，電源自動調(diào)節(jié)輸出頻率，維持輸出電流的穩(wěn)定。由此可見，離子層變頻濾塵器工作狀態(tài)穩(wěn)定。
當(dāng)介質(zhì)絕緣正極板、介質(zhì)絕緣負(fù)極板、介質(zhì)絕緣電極和電暈線上積有灰塵時，不影響介質(zhì)阻擋放電和空間等離子層的形成，因此各個電極的積塵可長期不用清除，當(dāng)塵層達(dá)到一定厚度時可自然脫落。
綜上所述，等離子體層濾塵器與現(xiàn)行的靜電除塵器的本質(zhì)區(qū)別在于粉塵的荷電機理與除塵機理完全不同，靜電除塵器是采用高壓直流電源，采用電暈放電對粉塵荷電，電暈放電狀態(tài)不穩(wěn)定且耗電大。等離子層濾塵器采用直流偏置高壓脈沖(或高頻)變頻電源，工作穩(wěn)定且耗電小，介質(zhì)阻擋放電在空間形成等離子體，在極板的作用下形成等離子層，等離子體層對粉塵進(jìn)行充電，使粉塵荷電；在撲捉粉塵的機理上，靜電除塵器是用正極板吸附帶負(fù)電的粉塵，帶負(fù)電的粉塵被吸附后，負(fù)電荷被正極板復(fù)合消失，而等離子體層濾塵器是用等離子體層過濾帶電粒子；靜電除塵器必須保持極板表面導(dǎo)電良好，否則會產(chǎn)生電暈閉塞，而等離子體層變頻濾塵器采用高頻電源供電，根本不會發(fā)生電暈閉塞現(xiàn)象，對極板表面的導(dǎo)電性不作要求。


圖1為多種電極板等離子層變頻濾塵器原理結(jié)構(gòu)示意2為絕緣正極板等離子層變頻濾塵器的結(jié)構(gòu)示意圖在圖1中，1為入風(fēng)口，2為箱體，3為線電極，4為介質(zhì)絕緣電極，5為絕緣擋板，6為介質(zhì)絕緣正極板，7為導(dǎo)電負(fù)極板，8為導(dǎo)電正極板，9為絕緣墊塊，10為介質(zhì)絕緣負(fù)極板，11為出風(fēng)口，12為電源，13為均流電阻，14為電流互感器，15為電源輸出電壓的一種波形圖。
在圖2中，1為入風(fēng)口，2為箱體，3為線電極，4為介質(zhì)絕緣電極，5為絕緣擋板，6為介質(zhì)絕緣正極板，11為出風(fēng)口，12為電源，13為均流電阻，14為電流互感器，15為電源輸出電壓的一種波形圖。
在圖1中，在箱體2內(nèi)線電極3和介質(zhì)絕緣電極4相間排列，每隔一定數(shù)量的線電極和介質(zhì)絕緣電極放置一個極板(如介質(zhì)絕緣正極板6、導(dǎo)電負(fù)極板7、，導(dǎo)電正極板8和介質(zhì)絕緣負(fù)極板10)，介質(zhì)絕緣正極板、導(dǎo)電負(fù)極板、導(dǎo)電正極板和介質(zhì)絕緣負(fù)極板放置的方向與氣流的方向垂直。在各極板與相接處的箱體內(nèi)表面覆蓋絕緣擋板5。
介質(zhì)絕緣電極、介質(zhì)絕緣正極板6和導(dǎo)電正極板8與箱體相連，導(dǎo)電負(fù)極板7和介質(zhì)絕緣負(fù)極板10相連，并通過絕緣墊塊9與箱體絕緣。
入風(fēng)口1與除塵管路相連，出風(fēng)口11與引風(fēng)機相連。(圖中未標(biāo)出)電源12采用帶直流偏置的高壓脈沖(或高頻)變頻電源，電源的輸出電壓波形如波形圖15所示(僅示出了一種波形)，它是負(fù)直流電壓與矩形波的疊加。電源的正極性輸出端與箱體相接并接地，電源的負(fù)極性輸出端通過均流電阻13與線電極3相連，導(dǎo)電負(fù)極板7和介質(zhì)絕緣負(fù)極板10與電源的負(fù)極性輸出端相連。電流互感器14串接在電源的負(fù)極性輸出端在圖2中，在箱體2內(nèi)線電極3和介質(zhì)絕緣電極4相間排列，每隔一定數(shù)量的線電極和介質(zhì)絕緣電極放置一個介質(zhì)絕緣正極板6。其他各部件的連接關(guān)系與圖1相同。
具體實施例方式
實施例1，如圖1所示，它是含有多種板電極的等離子體層變頻濾塵器。電源采用高壓脈沖或高壓高頻變頻電源，在線電極和介質(zhì)絕緣電極之間發(fā)生介質(zhì)阻擋放電，在空間產(chǎn)生等離子體。介質(zhì)阻擋放電電流的大小與電源輸出電壓的頻率有關(guān)，頻率高時電流大，頻率低時電流小。因此可通過調(diào)節(jié)頻率的高低來控制電流的大小，通過采集負(fù)載電流的波動趨勢自動調(diào)節(jié)輸出頻率以保持介質(zhì)阻擋放電電流的穩(wěn)定。電流互感器14串接在電源的負(fù)極性輸出端，可測得負(fù)載電流的大小，電流互感器輸出端與電源的反饋回路相連，當(dāng)負(fù)載電流增大時，電流互感器輸出電流增大，導(dǎo)致電源輸出頻率下降，頻率下降導(dǎo)致容性負(fù)載的容抗增加，容抗增加導(dǎo)致電流變小；反之，當(dāng)負(fù)載電流減小時，電流互感器輸出電流減小，導(dǎo)致電源輸出頻率提高，頻率提高導(dǎo)致容性負(fù)載容抗減小，容抗減小導(dǎo)致電流增大。因此通過負(fù)載電流的變化趨勢，電源自動調(diào)節(jié)輸出頻率，維持輸出電流的穩(wěn)定。調(diào)節(jié)矩形波的占空比可調(diào)節(jié)電源的輸出功率，以滿足用最小的功率達(dá)到要求的除塵效果。
在引風(fēng)機的作用下，含塵氣體從入風(fēng)口進(jìn)入箱體，經(jīng)過介質(zhì)阻擋放電的空間時，氣體中的部分粉塵被荷以正電或負(fù)電。于是，在空間存在著電子、正離子、正電粉塵和負(fù)電粉塵，這些帶電粒子被氣流帶到極板電場作用的空間，在電場力的作用下，正負(fù)粒子向相反的方向遷移而極化。各極板上布有孔道，氣流可從極板上的孔道經(jīng)過。介質(zhì)絕緣正極板6與電源的正極性輸出端相連，它吸引負(fù)粒子而排斥正粒子。介質(zhì)絕緣正極板表面覆蓋絕緣介質(zhì)，它只能吸引負(fù)粒子而不能吸收負(fù)粒子的負(fù)電荷，因此在靠近介質(zhì)絕緣正極板表面空間積累了一層負(fù)粒子，即形成了負(fù)等離子體層，在負(fù)等離子體層的外側(cè)(遠(yuǎn)離介質(zhì)絕緣正極板)的空間形成了正等離子體層，由于箱體內(nèi)表面用絕緣擋板覆蓋，正負(fù)等離子體層被裝在一個絕緣的容器中并被電場力所約束，因此正負(fù)等離子體層不能消失，其狀態(tài)是穩(wěn)定的；導(dǎo)電負(fù)極板7與電源的負(fù)極性輸出端相連，它吸收正電荷，排斥負(fù)電荷，在靠近其表面的空間形成了負(fù)等離子層；導(dǎo)電正極板8與電源的正極性輸出端相連，它吸收負(fù)電荷，排斥正電荷，在靠近其表面的空間形成了正等離子層；介質(zhì)絕緣負(fù)極板10與電源的負(fù)極性輸出端相連，吸引正粒子排斥負(fù)粒子，在靠近其表面空間形成正等離子層，在遠(yuǎn)離其表面空間形成負(fù)等離子層。當(dāng)氣流經(jīng)過正等離子層時，氣流中的正電粉塵不能通過正等離子層，氣流中的負(fù)電粉塵與正等離子層正電粉塵凝聚，氣流中的中性粉塵被正等離子層充以正電，這樣，經(jīng)過正等離子層的粉塵帶正電；當(dāng)氣流經(jīng)過負(fù)等離子層時，氣流中的負(fù)電粉塵不能通過負(fù)等離子層，氣流中的正電粉塵與負(fù)等離子層負(fù)電粉塵凝聚，氣流中的中性粉塵被負(fù)等離子層充以負(fù)電，這樣，經(jīng)過負(fù)等離子層的粉塵帶負(fù)電。因此說，等離子層具有荷電與濾塵的雙重功能。
線電極與介質(zhì)絕緣電極表面的積塵不會對介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生影響，各個極板的積塵不會對等離子層的形成產(chǎn)生影響，因此各個電極的積塵可長期不用清除，當(dāng)塵層達(dá)到一定厚度時可自然脫落。
氣流經(jīng)過多道正負(fù)等離子層后，粉塵被濾除，被凈化的氣體從出風(fēng)口排出。
實施例2，如圖2所示。它是絕緣正極板等離子層變頻濾塵器，它只采用絕緣正極板形成等離子層。這種結(jié)構(gòu)簡單，等離子層中的等離子體密度高，荷電與濾塵效果更好。絕緣正極板與電源正極性輸出端相連，絕緣正極板吸引負(fù)離子，因此在絕緣正極板的兩側(cè)表面的空間均形成了一層密實的負(fù)等離子體層和一層正等離子層。當(dāng)粉塵通過正負(fù)相間的等離子體層時，粉塵被充電，帶電粉塵不能通過等離子層，帶電粉塵被等離子體層濾除。
權(quán)利要求
1一種等離子層變頻濾塵器是由入風(fēng)口(1)，箱體(2)，線電極(3)，介質(zhì)絕緣電極(4)，絕緣擋板(5)，介質(zhì)絕緣正極板(6)，導(dǎo)電負(fù)極板(7)，導(dǎo)電正極板(8)，絕緣墊塊(9)，介質(zhì)絕緣負(fù)極板(10)，出風(fēng)口(11)，電源(12)，均流電阻(13)，電流互感器(14)組成的，其特征在于在箱體內(nèi)線電極與介質(zhì)絕緣電極相間放置，各板極設(shè)置方向與氣流方向垂直，在各極板所在位置的箱體內(nèi)表面用絕緣擋板覆蓋，介質(zhì)絕緣電極、介質(zhì)絕緣正極板及導(dǎo)電正極板與殼體相連并接地，電源正極性輸出端與箱體相連并接地，介質(zhì)絕緣負(fù)極板和導(dǎo)電負(fù)極板通過絕緣墊塊與箱體絕緣，并與電源負(fù)極性輸出端相接，線電極通過均流電阻與電源的負(fù)極性輸出端相連，在電源負(fù)極性輸出端上串接電流互感器。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子層變頻濾塵器其特征在于所說的電源是直流偏置高壓脈沖(高頻)變頻電源。
3根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子層變頻濾塵器其特征在于所說的介質(zhì)絕緣正極板和介質(zhì)絕緣負(fù)極板是導(dǎo)電極板表面覆蓋介質(zhì)絕緣層而制成的，在極板上布有孔道。
4根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子層變頻濾塵器其特征在于所說的導(dǎo)電負(fù)極板和導(dǎo)電正極板是由導(dǎo)電材料制成的，在極板上布有孔道。
5根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子層變頻濾塵器其特征在于所說的介質(zhì)絕緣電極是由金屬板(管)覆蓋介質(zhì)絕緣層而制成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子層變頻濾塵器，它是由入風(fēng)口1，箱體2，線電極3，介質(zhì)絕緣電極4，絕緣擋板5，介質(zhì)絕緣正極板6，導(dǎo)電負(fù)極板7，導(dǎo)電正極板8，絕緣墊塊9，介質(zhì)絕緣負(fù)極板10，出風(fēng)口11，電源12，均流電阻13，電流互感器14組成的。其主要特征是電源采用直流偏置高壓脈沖(高頻)變頻電源，在箱體內(nèi)線電極與介質(zhì)絕緣電極相間放置，各極板設(shè)置方向與氣流方向垂直，線電極與介質(zhì)絕緣電極間發(fā)生介質(zhì)絕緣放電產(chǎn)生等離子體，正負(fù)等離子體在電場力的作用下遷移極化形成正負(fù)等離子層，粉塵經(jīng)過等離子層時被充電，帶電粉塵不能通過等離子層，粉塵被濾除。通過調(diào)節(jié)電源電壓的頻率可實現(xiàn)電源輸出電流的調(diào)節(jié)與控制。
文檔編號B03C3/40GK101081376SQ20061004681
公開日2007年12月5日 申請日期2006年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月4日
發(fā)明者張寅嘯, 張辛衡, 張燁 申請人:張寅嘯