一种基于集尘板弛豫特征的湿式除尘方法与装置

本发明涉及一种基于集尘板弛豫特征的湿式除尘方法与装置，属于湿式除尘。

背景技术：

1、湿式除尘器是一种利用液体来捕集和去除气体中悬浮粒子的设备，它们在化工、造纸和电力等多个工业领域得到广泛应用。特别适合处理含有可燃、易爆或高温粉尘的排放气体。由于超低排放标准通常要求工业排放的污染物浓度达到非常低的水平，而湿式除尘器能够高效地捕集包括在干式除尘过程中可能逃逸的细小粒子，还可以通过水溶液中的化学反应帮助去除某硫化物和氯化物等有害气体，尤其是，针对超低排放标准对电力行业烟气净化的要求，通常需要结合电除尘器和湿式洗涤技术，利用静电力来捕集粉尘颗粒并利用水来清除捕集的粉尘，有效减少排放到大气中的粒子总量。

2、但传统的湿式除尘器的设计和使用仍然有一些缺点。例如，湿式除尘器需要大量的水和废水处理设施占用较大空间，并需要额外的能源来泵送水和处理废水，增加能源消耗。对于亚微米级别的粉尘颗粒，湿式除尘器的效率在干式除尘器面前没有优势。另外，除尘室中的电场分布和电极形状紧密相关，整个空间的颗粒物收集效率不尽相同，往往需要增加集尘空间和级数以获得足够的除尘效率。

3、因此，设计一种低耗水量、高除尘效率的湿式除尘器将为降低废水处理的空间和经济成本以及进一步提升环境质量提供支持。

技术实现思路

1、本发明公开一种基于集尘板弛豫特征的湿式除尘方法与装置，利用非金属集尘板的弛豫特征，通过水体导电，使集尘板之间空间电场强度处于高位，防止通入除尘室内的烟尘颗粒物逃逸，同时水流又起到湿式除尘的效果，实现低耗水量、高除尘效率的湿式除尘，为降低废水处理的空间和经济成本以及进一步提升环境质量提供了技术支持。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于集尘板弛豫特征的湿式除尘方法，烟尘颗粒物经入风口通入除尘室内，在除尘室内两侧放置非金属材质的集尘板，集尘板上竖直等间距分布有多个集尘水槽，在两个集尘板中间布置多根高压电极，直流发生器高压输出端与高压电极连接，直流发生器通电后，使得高压电极荷电；直流发生器接地端与接地极、集尘板顶部的给水槽电气连接，流经集尘水槽的水流与接地极形成接地端。

3、集尘板与高压电极之间形成电场e1，非金属材质的集尘板弛豫产生电场e2，由入风口进入除尘室的烟尘颗粒物会根据自身的带电电荷吸附到高压电极和集尘板上，在集尘板上吸附的烟尘颗粒物形成电场e3，两个集尘板之间的空间中自由带电烟尘颗粒物之间形成电场e4，在极低频变换直流发生器的电流方向时，高压电极产生的电场方向发生改变，高压电极和集尘板之间的空间电场强度会在集尘板弛豫作用下产生叠加效果，确保集尘板之间空间电场强度处于高位，增强烟尘颗粒物的吸附效果，同时集尘水槽的水流会将吸附的烟尘颗粒物冲入除尘室底部的废水槽中。

4、进一步地，利用两个集尘板之间的传感器检测集尘板之间的空间电场强度，当集尘板之间的空间电场强度达到设定最低值时，利用直流发生器上的控制器将施加于高压电极的电压极性第一次反转；当达到以集尘板上非金属弛豫特征维持时间为参考设定的时间阈值时，利用直流发生器上的控制器将施加于高压电极的电压极性第二次反转。如此往复。

5、进一步地，所述高压电极和集尘板上的电压极性反转的过程如下：

6、根据两个集尘板之间的空间电场内某一电性的烟尘颗粒物所在的位置不同，可以将该电场由内而外划分三个区域，靠近高压电极为1区，高压电极和集尘板中心区域为2区，靠近集尘板附近区域为3区；

7、第一阶段：高压电极施加负极性电压，给水槽和集尘水槽接地，烟尘颗粒物进入除尘室后荷电，在电场力作用下向高压电极和集尘板移动，黏附在高压电极上荷正电的烟尘颗粒物与负极性的高压电极产生的电子中和，变为不带电的烟尘颗粒物沉积掉落；荷负电的烟尘颗粒物黏附在非金属集尘板上此时1区电场强度为e1+e2-e3+e4，2区电场强度为e1+e2-e3-e4；3区电场强度为e1+e2-e3+e4；

8、当集尘板上的负极性烟尘颗粒物不断增多，烟尘颗粒物产生的电场与外加电场相等时，传感器检测到电场达到设定最低值，利用直流发生器上的控制器将施加于高压电极和集尘板上的电压极性反转，进入除尘第二阶段；

9、第二阶段1：所述高压电极施加正极性电压，给水槽和集尘水槽接地，集尘板上的荷电烟尘颗粒物由于材料的弛豫作用仍然吸附在集尘板上，因此1区电场强度为e1-e2+e3-e4，2区的电场为e1-e2+e3+e4，3区的电场为e1-e2+e3-e4，外电场与黏附在集尘板上的荷电烟尘颗粒物产生的电场相叠加产生增强电场，除尘室内烟尘颗粒物吸附速度加快，除尘效率提高，从而减少高流速烟尘颗粒物通过高压电极和集尘板之间的中心区域时的逃逸比例；

10、第二阶段2：由于外电场作用，正负极性荷电烟尘颗粒物开始向异极运动，同时集尘板上的荷电烟尘颗粒物由于材料的弛豫作用仍然吸附在集尘板上，因此1区电场强度为e1-e2+e3+e4，2区的电场为e1-e2+e3-e4，3区的电场e1-e2+e3+e4；

11、第二阶段3：由于烟尘颗粒物向高压电极和集尘板运动，会将集尘板表面的电荷中和，但集尘板的弛豫作用仍表现为e2方向不变，因此，1区电场强度为e1-e2+e4，2区的电场为e1-e2-e4，3区的电场e1-e2+e4；

12、当集尘板上的正极性烟尘颗粒物不断增多，电极第一次反转时间达到以集尘板上非金属弛豫特征维持时间为参考设定的时间阈值时，利用直流发生器上的控制器将施加于高压电极和集尘板上的电压极性反转，进入除尘下一阶段，周而复始。

13、进一步地，所述废水槽中的废水经过滤后输送到给水槽进行循环利用。

14、本发明一种基于集尘板弛豫特征的湿式除尘装置，包括入风口、除尘室、循环水槽、给水槽、高压电极、直流发生器、接地极、循环水泵、过滤器、集尘板、集尘水槽、废水槽、出风口和传感器，所述除尘室为两端开口的筒状结构，所述入风口和出风口分别位于除尘室的两端开口处，所述除尘室内部两侧纵向相对设置有集尘板，所述集尘板为非金属材质，且所述集尘板朝向除尘室中部一侧等间距分布有多个纵向凹槽结构，其中所述集尘板的凹槽结构为集尘水槽，两个所述集尘板之间还设置有用于测量电场强度的传感器，两个所述集尘板之间等间距竖向分布有多个高压电极，所述高压电极的底端不接触除尘室的内腔底部，所述高压电极的顶部伸出除尘室的顶部后与直流发生器电气连接，所述直流发生器接地端连接有接地极；所述除尘室内腔顶部设置有给水槽，所述给水槽沿除尘室横向布置，且所述给水槽位于集尘板的顶端并与集尘水槽对应连通，使得给水槽中的水能沿集尘水槽向下流动，所述接地极与给水槽电气连接，所述废水槽设置在除尘室的内腔底端，且所述集尘板的下端伸入废水槽中，所述废水槽和给水槽之间通过循环水槽连通，所述循环水槽上设置有循环水泵和过滤器。

15、进一步地，所述集尘板朝向除尘室中部一侧的非凹槽部上纵向设置有多个凸起，以实现和增强集尘板的弛豫作用。

16、本发明所具有的有益效果是：本发明针对非金属制成的湿式除尘器集尘板，并将集尘板设计为带有凹槽的特殊形状，水流通入凹槽部分，并连接高压电极形成集尘极，非凹槽部分面向高压电极，运用非金属集尘板的弛豫特征配合极低频电源增加除尘室内烟尘颗粒物的受力，通过结构优化使得水用量大幅缩减，进而减少水处理的空间，通过集尘板和高压电极设计优化使得烟尘颗粒物受力增大，除尘效率增高。