本發(fā)明屬于靜電除塵
技術(shù)領(lǐng)域：
，是一種去除空氣中細(xì)微顆粒物的裝置。
背景技術(shù)：
：在國內(nèi)，因為這些年經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化和城市化的急速推進，由此而帶來的空氣污染問題也日益嚴(yán)重。城市的大規(guī)模建設(shè)、機動車保有量的大幅增加、工業(yè)生產(chǎn)煙氣排放的大量增加都顯著增加了空氣中的細(xì)微顆粒物(如PM2.5)濃度，由此造成的霧霾等環(huán)境污染問題已經(jīng)在危害居民身體健康并阻礙社會經(jīng)濟發(fā)展。針對顆粒物的凈化，大顆粒物可以運用自然沉降和旋風(fēng)除塵的方式去除，對于中等粒徑的顆粒物，一般采用工業(yè)靜電集塵器或布袋除塵的的方式處理。但細(xì)微顆粒物因為其粒徑小，與中等粒徑的顆粒物相比性質(zhì)差異大。如亞微米級0.1μm（微米）左右的顆粒物與常處理的10μm（微米）左右的顆粒物，粒徑相差100倍，體積、質(zhì)量則相差一百萬倍。因為細(xì)微顆粒物本身具有粒徑小，質(zhì)量輕，易隨氣流飄逸、穿透性強的特性，以上方法對高濃度細(xì)微顆粒物如PM2.5的處理效果均不理想。一般工業(yè)靜電集塵器多采用局部尖端放電的芒刺型放電極，集塵板間距多采用300~400mm，部分寬極板間距型的集塵板間距大于400mm，凈化處理時放電區(qū)域與集塵區(qū)域相同，屬于單區(qū)凈化，因為一般工業(yè)靜電集塵器處理對象多為中等粒徑的顆粒物，因為中等粒徑顆粒物與PM2.5等細(xì)微顆粒物性質(zhì)差異較大，其針對中等粒徑顆粒物凈化的設(shè)計結(jié)構(gòu)對PM2.5等細(xì)微顆粒物的凈化效果欠佳，這一點在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域幾乎成為共識。而一般家用空氣凈化器用的靜電集塵器多采用雙區(qū)凈化，前端為電暈放電區(qū)，一般用極細(xì)的鎢絲作為放電極產(chǎn)生電離子，后端為集塵區(qū)，無放電，用間隔很密的金屬薄板作為集塵板，集塵板之間的間距最小可達(dá)5mm，使用中對室內(nèi)密閉條件下的PM2.5等細(xì)微顆粒物的循環(huán)凈化效果較好，但對于高濃度的細(xì)微顆粒物凈化則效果不佳，因為如果顆粒物在前端電暈放電區(qū)沒有被荷電的話則在后端集塵區(qū)無法被捕獲，同時對于后端二次飛揚的顆粒物也會因為沒有辦法重新荷電而無法再次捕獲，這兩點導(dǎo)致對于高濃度細(xì)微顆粒物凈化效果不佳，研發(fā)試驗過程中也觀察到了這點。為解決一般工業(yè)用靜電集塵器和家用靜電集塵器針對高濃度細(xì)微顆粒物處理效果不理想的問題，需要結(jié)合工業(yè)用靜電集塵器多放電極放電、單區(qū)凈化顆粒物荷電充分的特點和家用靜電集塵器對低濃度細(xì)微顆粒物循環(huán)凈化效果明顯的優(yōu)點，并克服工業(yè)用靜電集塵器對細(xì)微顆粒物凈化效果不佳和家用靜電集塵器對高濃度細(xì)微顆粒物凈化效果欠缺的缺點。針對細(xì)微顆粒物的自身特點并結(jié)合兩者的優(yōu)點，克服兩者的缺點進行有針對性的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其具有處理高濃度細(xì)微顆粒物的能力。細(xì)微顆粒物，其質(zhì)量輕，空氣動力學(xué)直徑小，PM2.5的空氣動力學(xué)直徑僅為2.5μm（微米），亞微米級顆粒物的空氣動力學(xué)直徑則小于1μm（微米），因此可在空氣中長時間漂浮，容易隨氣流飄逸，如常見的吸煙吐出的煙霧，即便在室內(nèi)無風(fēng)條件下也可在空氣中自由漂浮擴散。而且因為其粒徑小，電子濃度一定的情況下，細(xì)微顆粒物的荷電概率較粒徑大的粒子的荷電概率要小。高濃度的細(xì)微顆粒物處理，針對其粒徑小、體積小、易飄逸的特點，一方面需要大幅增大細(xì)微顆粒物的荷電概率，另一方面，必須針對其質(zhì)量輕，易隨氣流飄逸的特性，強力控制細(xì)微顆粒物荷電后的移動方向，使其克服隨氣流飄逸的慣性和阻力，使荷電細(xì)微顆粒物形成向集塵極穩(wěn)定移動的流場。只有這樣才能達(dá)到處理高濃度細(xì)微顆粒物的目標(biāo)，本裝置針對高濃度細(xì)微顆粒物的這些特點和對應(yīng)的處理要求進行設(shè)計，從而達(dá)到處理高濃度細(xì)微顆粒物的目的。技術(shù)實現(xiàn)要素：在本發(fā)明的目的在于提供一種可以去除空氣中細(xì)微顆粒物的裝置，主體結(jié)構(gòu)為板式結(jié)構(gòu)，即在兩塊集塵板之間設(shè)置放電絲的靜電除塵器設(shè)計，針對細(xì)微顆粒物特性，有針對性的設(shè)計放電絲和集塵板之間的結(jié)構(gòu)特征來處理高濃度細(xì)微顆粒物。具體而言根據(jù)細(xì)微顆粒物粒徑小、體積小、質(zhì)量輕、容易隨氣流飄逸的特點，設(shè)計采用放電絲整體放電，較一般工業(yè)用靜電集塵器采用的放電極，如芒刺等局部尖端區(qū)域放電增大空間電子濃度和空間電荷均勻性。同時大幅減小集塵板之間的距離至10~100mm，較一般的工業(yè)靜電集塵器的300~400mm大幅減少，幅度最大可達(dá)幾十倍，減小后的集塵板間距限制了顆粒物距離放電絲的最大距離，這樣的距離限制使顆粒物處于放電絲周圍電子濃度較高的空間范圍內(nèi)，可以增大單根放電絲對顆粒物荷電的概率。相較家用靜電集塵器采用的單根放電絲放電，形成放電區(qū)和集塵區(qū)的雙區(qū)凈化，設(shè)計采用遠(yuǎn)超一般工業(yè)用靜電集塵器放電極密度的多根放電絲密集并排放電，放電絲的密度是一般工業(yè)用靜電集塵器放電極密度的上百倍，同時采用單區(qū)凈化，即放電區(qū)也是集塵區(qū)，這樣可以增加顆粒物通過裝置時的荷電時間，同時細(xì)微顆粒物從下至上通過每根放電絲的放電區(qū)，荷電概率會有大幅增加并避免二次飛揚顆粒無法再次被荷電捕獲的問題。同時運行采用高電壓，再加上大幅減少了放電絲與集塵板之間的距離，形成空間強電場，增加了對荷電顆粒物的移動控制力度，形成很強的離子風(fēng)，有助于克服細(xì)微顆粒物粒徑小、體積小、質(zhì)量輕、容易隨氣流飄逸的特性和移動阻力，使荷電的細(xì)微顆粒物沉積在集塵板上。通過以上對細(xì)微顆粒物特點針對性的設(shè)計，實現(xiàn)利用該裝置顯著降低空氣中高濃度細(xì)微顆粒物的濃度、減少大氣顆粒物排放、提高空氣質(zhì)量的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)包括三個主要組件和附件：1.放電極放電極包括三個部分，放電絲、放電絲懸掛橫梁、放電絲懸掛橫梁連接片。放電絲為細(xì)絲狀導(dǎo)電材料，直徑在0.01-2mm之間，兩端通過圓環(huán)與彈簧連接，并成排通過彈簧懸掛在兩端的放電絲懸掛橫梁上。彈簧的拉力保證放電絲始終處于繃緊狀態(tài)，工作時，放電絲整體放電。放電絲懸掛橫梁由懸掛梁和加強梁組成。懸掛梁類似C型槽鋼形狀，兩條邊上都有一列小圓孔，放電絲的彈簧便懸掛在小孔中，小孔之間的距離決定了放電絲之間的密度。加強梁為方管，位于懸掛梁中間，起增加懸掛梁剛度的作用，防止因為放電絲懸掛彈簧作用力導(dǎo)致的放電絲懸掛橫梁彎曲變形。加強梁與懸掛梁焊在一起形成放電絲懸掛橫梁。為方便組裝和焊接，懸掛梁背部有焊接工藝孔，懸掛梁兩端有對正定位用的矩形缺口，用于在焊接加強梁時對正。放電絲懸掛橫梁連接片為片狀，用來連接各個放電絲懸掛橫梁，使所有放電絲懸掛橫梁處于電連通狀態(tài)，在通電時處于同一電位。2.集塵極集塵極包括三個部分，集塵板、集塵板座架、集塵板分隔支架。集塵板為矩形片狀導(dǎo)電材料，可使用金屬板，凈化處理過程中，空氣中的細(xì)微顆粒物在被放電極放電絲釋放的電子荷電后，帶電顆粒物在電場作用下，從放電極向集塵極移動，并在集塵板上沉積，釋放所帶電荷。集塵板座架在下部支撐集塵板，集塵板座架上有按固定距離分隔的卡槽，集塵板座在卡槽中，間隔距離固定，集塵板之間的間距為10-100mm，相比一般工業(yè)集塵器300~400mm的集塵板間距大幅縮小。為方便集塵板插入，卡槽頂端倒圓弧，引導(dǎo)插入的集塵板進入卡槽內(nèi)。集塵板分隔支架在上部分隔集塵板，集塵板分隔支架為U型，U型兩邊上開縫形成卡槽，卡槽之間間隔距離固定，與集塵板座架卡槽之間的距離相同且兩者的卡槽相對在同一位置。3.安裝結(jié)構(gòu)件安裝結(jié)構(gòu)件是安裝放電極和集塵極的框架結(jié)構(gòu)，由框架側(cè)架和框架支撐桿組成。安裝結(jié)構(gòu)件中的框架側(cè)架為矩形框架，框架上下梁上面有放電極放電絲懸掛橫梁絕緣座的安裝固定孔，集塵極的集塵板座架和集塵板分隔支架的安裝固定孔?？蚣苤螚U為方管，兩端有安裝孔，框架支撐桿和框架側(cè)架通過集塵極的集塵板座架和集塵板分隔支架連接成整體框架作為安裝結(jié)構(gòu)件。4.附件附件包括絕緣座，放電極和集塵極絕緣導(dǎo)線，安裝結(jié)構(gòu)件接地線。絕緣座在安裝放電極放電絲懸掛橫梁時，位于安裝結(jié)構(gòu)件和放電絲懸掛橫梁之間，起絕緣作用。放電極放電絲懸掛橫梁和安裝結(jié)構(gòu)件上分別引出絕緣導(dǎo)線，用來連接高壓電源。安裝結(jié)構(gòu)件另外與接地線連接，起漏電保護作用。方案的可能改進方向有：將安裝結(jié)構(gòu)件由框架結(jié)構(gòu)改為一體化殼式結(jié)構(gòu)，在與集塵極平行的外殼的一個相對面上通過絕緣塊支撐放電極的放電絲懸掛橫梁，相對面同時作為集塵極的集塵板使用。將集塵板可抽出式設(shè)計改為固定式，集塵板之間通過其他隔離件隔離固定距離，如集塵板通過固定長度圓環(huán)柱狀的隔離件隔離限定固定距離。本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：本發(fā)明原理簡單，設(shè)計及制造成本較低，使用時可單獨使用，依靠含有細(xì)微顆粒物的煙氣自然上升通過裝置而凈化，在一些使用條件下也可配套抽風(fēng)機使用去除空氣中懸浮的細(xì)微顆粒物，改善工作及生活環(huán)境。本發(fā)明可應(yīng)用于家庭、商場等室內(nèi)空氣的集中凈化處理和工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高濃度細(xì)微顆粒物凈化去除。根據(jù)細(xì)微顆粒物本身特點進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計效果良好，對比試驗非常明顯的說明了改進后的凈化器效果。試驗中使用靜電集塵器凈化器有一般油煙凈化器，家用靜電集塵器，參照
發(fā)明內(nèi)容設(shè)計的凈化器。實驗對比結(jié)果：實驗使用燃香煙霧和發(fā)煙片產(chǎn)生的煙霧作為凈化對象，其中燃香煙霧中的顆粒物97%為2μm（微米）以內(nèi)，88%為1μm（微米）以內(nèi)（亞微米級顆粒物），屬于超細(xì)顆粒物，用于驗證凈化器對超細(xì)顆粒物的凈化處理效果。一般可見煙霧的條件下，其PM2.5的測量值都在1000μg/m3以上，超出測量儀量程999μg/m3，測試時各自均采用各自電源適配最高電壓，風(fēng)速1m/s左右。其中油煙凈化器和家用靜電集塵器因為處理顆粒物粒徑或濃度超過其處理適用范圍，效果不佳。結(jié)果匯總見下表：凈化器油煙凈化器家用靜電集塵器設(shè)計方案目視情況煙霧明顯煙霧明顯目視無煙測量值>999μg/m3>999μg/m380~300μg/m3實際觀察到在實驗條件下，油煙凈化器和家用靜電集塵器處理效果均不好，出煙口煙霧明顯，油煙凈化器的處理后，目視煙霧處理更是基本無處理效果，測量值都在999μg/m3以上。而根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的裝置的處理結(jié)果良好，處理后排放均達(dá)到目視無煙的處理狀態(tài)，測量值在80~300μg/m3，對比實驗充分說明了針對高濃度細(xì)微顆粒物的處理進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計取得了理想的效果。附圖說明構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種去除空氣中細(xì)微顆粒物的裝置的實施例整體結(jié)構(gòu)圖圖2示出了實施例的放電極組件中的放電絲懸掛橫梁的結(jié)構(gòu)示意圖圖3示出了實施例的放電極組件中的放電絲一端的結(jié)構(gòu)示意圖其中上述附圖中的標(biāo)記方法和附圖標(biāo)號說明如下：標(biāo)記方法說明：標(biāo)號采用三位數(shù)標(biāo)注、分級說明，如標(biāo)號123，從高到低分別表示組件1、組成組件1的部件2、組成部件2的零件3，組件1的標(biāo)號為100，組件1中的部件2表示為120，組件1中的部件2的零件3表示為123。附圖中的所有標(biāo)號采用相同的表達(dá)方法。附圖標(biāo)號說明：放電極組件100，放電極組件100包括部件放電絲110、放電絲懸掛橫梁120、放電絲懸掛橫梁連接片130；集塵極組件200，集塵極組件200包括部件集塵板210、集塵板分隔支架220、集塵板座架230；安裝結(jié)構(gòu)件組件300，安裝結(jié)構(gòu)件組件300包括框架支撐桿310和框架側(cè)架320；另外包括附件絕緣座410。因為組件包含數(shù)個部件，無法作為單個整體進行標(biāo)號，直接在附圖中添加說明組件的部件構(gòu)成并注明組件標(biāo)號，其他部件則在附圖中標(biāo)出標(biāo)號。具體實施方式需要說明的是，本申請中的實施例的特征可以根據(jù)發(fā)明設(shè)計的基本思想進行變化以滿足具體的使用條件和使用要求?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述本公開的實施例，其示例在附圖中示出。實施例的整體視圖如圖1所示。實施例包括的第一個組件是放電極100，放電極100組件由三個部件組成，分別為部件放電絲110，部件放電絲懸掛橫梁120，部件放電絲懸掛橫梁連接片130。放電絲110由三部分組成，如圖3所示，包括電暈絲111，電暈絲懸掛耳環(huán)112，懸掛彈簧113。放電絲110中電暈絲111與電暈絲懸掛耳環(huán)112組合形成整體，懸掛安裝放電絲110時，兩端的電暈絲懸掛耳環(huán)112與懸掛彈簧113掛在一起，兩端的懸掛彈簧113再懸掛在放電絲懸掛橫梁120上，電暈絲111在懸掛彈簧113拉力作用下處于繃緊拉直狀態(tài)。工作時電暈絲111整體放電。放電絲懸掛橫梁120由兩部分做成，如圖2所示，包括懸掛梁121、加強梁122。放電絲懸掛橫梁連接片130是一片導(dǎo)電金屬片，上面有對應(yīng)放電絲懸掛橫梁120的安裝孔，安裝時螺栓穿過放電絲懸掛橫梁連接片130和放電絲懸掛橫梁120上的安裝孔，之后固定在絕緣座410上，通過螺栓緊固，放電絲懸掛橫梁連接片130與放電絲懸掛橫梁120緊密連接，通電后各個放電絲懸掛橫梁120之間，掛在放電絲懸掛橫梁120上的放電絲110都處于同一放電電位。實施例包括的第二個組件是集塵極組件200，集塵極組件包括三個部件，分別為集塵板210，集塵板分隔支架220，集塵板座架230。集塵板210在此實施例中采用矩形片狀金屬板，集塵板分隔支架220為U形槽狀結(jié)構(gòu)，U形槽兩邊開卡槽，卡槽深度直到底邊，卡槽寬比集塵板厚度稍大，方便集塵板210插入，另外卡槽與卡槽之間的距離相等，與每排放電絲110之間的距離相同。集塵板座架230為集塵板210提供支撐和間隔作用，其中一個邊開卡槽，卡槽頂部開口倒圓角，方便集塵板210插入，集塵板座架（230）的卡槽位置和集塵板分隔支架（220）的卡槽位置對應(yīng)，間隔相同。實施例包括的第三個組件是安裝結(jié)構(gòu)件300組件，安裝結(jié)構(gòu)件300組件包括兩個部件，分別為框架支撐桿310和框架側(cè)架320?？蚣苤螚U310為方管，兩端有圓孔，為固定連接框架側(cè)架320的安裝孔?？蚣軅?cè)架320為矩形框，框架側(cè)架320的上下梁為矩形，上下梁上有安裝絕緣座410、集塵板分隔支架220、集塵板座架230的安裝定位孔。實施例組裝時，將集塵板分隔支架220、集塵板座架230安裝在安裝結(jié)構(gòu)件300的框架側(cè)架320上，兩者通過定位孔定位后安裝在一起。之后將安裝結(jié)構(gòu)件300中的框架支撐桿310通過兩端的圓孔與安裝在框架側(cè)架上的集塵板分隔支架220、集塵板座架230的安裝定位孔相連接從而形成整體的安裝構(gòu)件組件300。之后在安裝結(jié)構(gòu)件300組件的絕緣座定位孔上安裝絕緣座410，在絕緣座410上安裝放電絲懸掛橫梁120，并將放電絲懸掛橫梁連接片130放在放電絲懸掛橫梁120上通過螺絲將兩者固定在絕緣座410上。之后將放電絲110懸掛在放電絲懸掛橫梁120上。之后將集塵板從上向下插入集塵板分隔支架220和集塵板座架230的卡槽中固定分隔開來。實施例主體結(jié)構(gòu)便完全完成，之后從放電絲懸掛橫梁上和安裝結(jié)構(gòu)件上分別引出高壓絕緣線，分別接電源的兩極，并從安裝結(jié)構(gòu)件上引出接地線，做漏電保護。裝置運行時，含有高濃度細(xì)微顆粒物的空氣從底部向上通過裝置，在通過時，兩塊集塵板210之間的放電絲110釋放大量電荷，使空氣中的細(xì)微顆粒物荷電并在放電絲110與集塵板210之間的電場作用下向集塵板移動，進而使細(xì)微顆粒物被集塵板吸附，空氣中的細(xì)微顆粒物得以去除，使通過裝置的空氣得到凈化。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3