CN1706554A - 用于静电过滤器的供气装置和静电过滤器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于静电过滤器的供气装置和一种具有静电过滤器和供气装置的静电过滤器装置。这里，所述供气装置包括，具有恒定截面面积的入流通道，具有沿静电过滤器的方向扩大的截面面积的气体进口罩，和用于调节剂的混合装置，其中，至少一个流量分配器布置在所述气体进口罩的扩大的截面区域中。其特征在于包括一产生前沿涡流的第一涡流装置布置在所述入流通道中，一产生前沿涡流的第二涡流装置布置在所述气体进口罩中，且沿气流的方向位于所述流量分配器之前，所述混合装置布置在两个涡流装置的一个的区域中。

Description

用于静电过滤器的供气装置和静电过滤器装置

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的一种用于静电过滤器的供气装置和一种静电过滤器装置，该静电过滤器装置具有静电过滤器和供气装置。

背景技术

静电过滤器被用于垃圾焚化设备，发电装置，或工业中的燃烧生产装置中，诸如用于水泥、石灰、石膏、铁或钢制造，以便过滤难于从空气流、废气或一般气体中分离的固体颗粒，例如，微尘颗粒。为此目的，气流被导过一电场，在该电场中，由电极释放的电子附着在灰尘颗粒上，并与该灰尘颗粒一起沿着集尘电极的方向移动，在该处它们被分离。

因此，该气体必须尽可能均匀地流入或流过所述过滤器，以便静电过滤器可最高效地清洁气体。进入过滤器的不理想气流导致灰尘、温度或气流的流速分布不均，从而降低了过滤效率，并导致清洁效果不理想。由于这种不均匀的流分布，容易形成颗粒沉积，这就慢慢地减小了静电过滤器中的流截面，并减小了其效率。

因此，静电过滤器装置通常具有一供气装置，该供气装置布置在静电过滤器的前面，并尽可能均匀地将待过滤的气体导向并导入过滤器中。所述供气装置通常包括一入流通道，穿过该入流通道，气体沿过滤器的方向流动；还包括一气体进口罩，该罩以近似呈伞形罩的形状从入流通道扩大到静电过滤器。因此，该气体进口罩在沿着流动方向的前方具有一小截面面积，其与入流通道对应，且在沿着流动方向的后方具有一大截面面积，其基本上与静电过滤器的截面对应。

为了使气流均匀地流入过滤器，至少一个流量分配器被安装在供气装置中，通常在气体进口罩的扩大区域中直接位于静电过滤器之前。这些流量分配器通常是呈穿孔板形式的气体分配装置，它们通常以若干层的形式彼此前后布置。

为了进一步改善过滤器的性能，或简化待过滤气体中进行过滤所需的初始条件的产生，在混合装置的协助下，在供气装置的气流中混入调节剂。一个例子是冷却调节，为此，将水喷洒入气流中以冷却气体。该气体还通常在不降低气体温度的情况下通过将SO₃、NH₃、水蒸汽等喷入待过滤气体而进行调节，以便降低灰尘的电阻。为了尽可能地获得混合的均匀性，该混合装置通常具有多个被设置在供气装置中的喷嘴。

在过去，这些已知的静电过滤器装置已经被证明是非常有效的。然而，对于过滤系统排放防护的日益严格的要求，有必要提供一种相对于现有技术表现出更高的效率的静电过滤器装置。

发明内容

因此，本发明是根据提高静电过滤器装置的效率的任务而作出的。

这个任务由按照权利要求1的用于静电过滤器的供气装置和按照权利要求12的静电过滤器装置成功地实现。由从属权利要求中可以得出供气装置优选的改进。

因此，本发明首先涉及用于静电过滤器装置的静电过滤器的供气装置，因为，根据发明人的研究，对于提高静电过滤器装置的效率存在非常大的潜力，即使是在相对过滤器的气体入口区域中。这里，所述供气装置基本上是一种公知的供气装置，其具有带有恒定截面面积的入流通道，还具有一气体进口罩，该罩截面面积沿着静电过滤器的方向扩大，还具有一用于调节剂的混合装置。这里，在扩大的截面区域中设置至少一个流量分配器。

按照本发明的供气装置与公知的供气装置的区别在于，产生前沿涡流的第一涡流装置和产生前沿涡流的第二涡流装置被布置在气体进口罩中，沿着气流方向位于流量分配器的前面，而混合装置被布置在两个涡流装置其中一个的区域中。这些涡流装置基本上是公知的内装元件，例如在EP0638732A1中已经公开的用于扩散器的元件。

这些涡流装置的基本特征在于，它们产生前沿涡流。这些前沿涡流(也被称为涡阻)可以被想象为小的龙卷风，其被沿着流动的方向导向，且其直径沿着流动的方向增长。这里，所述涡流最初从涡流装置的侧缘向外旋转，然后向内卷动，其中反向涡流沿相反方向旋转。如果从这种涡流装置向下观察，所述前沿涡流表现为沿相反方向卷动的两个螺旋。

这些前沿涡流的优点在于，它们是非常稳定的涡流系统，它们使气流非常有效完全地混合。因此，在这种涡流装置之后可尽可能均匀地形成湍流性状，所述湍流可以被设定为几乎不依赖于该时刻的气流量。因此，这种涡流装置不需要经常地适应气体的波动量。关于这一点，人们经常谈到静止混合器。由于这些良好充分的混合特性，产生前沿涡流的涡流装置已经得到应用，特别是用在扩散器中，以完全取代传统的用于流量分配或偏转的偏转板、导向板或穿孔板。

直到现在，这种涡流装置没有应用于静电过滤器装置或用于静电过滤器的供气装置中，因为，它们被认为是不适于完全取代流量分配器(穿孔板)的应用。具体来说，对于使用这种前沿涡流来有效地产生均匀流动来说，大大扩大的气体入口罩以前看来似乎太短。

相反，这里，所述涡流装置也被插入用于静电过滤器的供气装置的大大扩大的气体入口罩中，但是与以前不同的是，它们不被用于完全代替流量分配内装元件，例如，流量分配器，而代之仅仅是至少分几部分地改善其进入流的特性。

更具体而言，这意味着进入安装在静电过滤器前面的流量分配器中的流被优化，因此，仅需要一个单层穿孔板层，而以前则需要两层或三层。这样，由于沿着流动方向的斜向布置，其中压力损失被大大减小，为了高效涡流效应，所述涡流装置沿流动方向仅具有一非常小的投影面积。与此同时，产生一强涡流效应，使得颗粒移动速度大大加快，且不象以前那样易于收集。与此同时，所述涡流效应分裂并散布灰尘束，使得灰尘颗粒的分布变得均匀。而且，由于湍动但均匀的流动，仅用一个单层穿孔板层就可实现到达静电过滤器的流量分布。因此，所述供气装置中的内装表面被减小，且静电过滤器或静电过滤器装置的效率总体上被显著地增加了，同时，基本上被判定为有利的进入静电过滤器中的流可以由所述穿孔板保持。

另外，按照本发明的供气装置的特征在于，一涡流装置被布置在具有至少近似恒定的截面的入流通道中。这样，第一前沿涡流已经形成在具有基本上平行的通道壁的管状部分中。这种布置与现有技术的启示相反，在现有技术中，涡流装置应当总是布置在扩散器的扩大部分中。这是基于协合增强效应，该协合增强效应是通过将至少一个流量分配器保持在所述静电过滤器前面而产生的。

发明人的研究表明，如果另一个涡流装置和流量分配器，如穿孔板，紧随其设置，则第一涡流装置在入流通道中的优选布置产生了非常好的流量分配，即使是对于静电过滤器来说。因此，例如在简单的或传统的偏转板的帮助下，还能够将基本上已经湍动的且充分混合的气流沿着流量分配器的方向导入所述气体进口罩中，进而保证所述气流均匀流过所述静电过滤器。

特别有利的是，现将所述混合装置布置在两个涡流装置其中一个的区域中。这样，强前沿涡流可以用于将调节剂有效地混合入气流中。由于所述前沿涡流系统沿着流的方向扩大，可以实现调节剂在整个流截面上的良好混合，也用于逐点注入。

所述第一涡流装置布置在入流通道中沿主流方向位于弯曲部前面。其优点是，所述第一涡流装置也用于沿着入流通道中的弯曲部的方向使气流偏转。

以这种方式，所述第一涡流装置优选布置得较所述弯曲部的外侧更靠近所述入流通道中的弯曲部的内侧，从而相对于入流通道的中心不对称地朝向所述弯曲部的内侧。因此，一个流动能的增量被供给到所述内侧，这就更好地使流能够沿内缘的锐偏转前进。与所述第二涡流装置相互作用，在所述过滤器罩中就能够实现几乎无分离的偏转，这就显著地改善了流量分布。

基本上，所述第一涡流装置可以在入流通道中成一定角度设置，从而，面对气流的至少一个入流表面的入流缘指向所述弯曲部的内侧方向，且所述分离缘指向入流通道中的弯曲部的外侧方向。然而，优选的是，所述第一涡流装置以一角度不同地设置在入流通道中，从而，面对所述气流的至少一个入流区域的入流缘指向所述弯曲部的外侧的方向，且所述分离缘指向入流通道中的弯曲部的内侧。这样，所述入流缘为面对气流的涡流装置的边缘。换言之：涡流过程在所述入流缘处被引发，且在出流缘处，所述气流离开所述入流表面。这种结构在分离边缘处产生非常强的前沿涡系，其延伸进入入流通道中的弯曲部的外侧区域中非常远。

优选的是，第二涡流装置布置在气体进口罩的下部区域中。其效果是，特别是气体进口罩的下部区域与前沿涡流充分地混合，因此，由于其自身重量而向下移动的灰尘颗粒不会聚集在气体进口罩的底板上，而代之是在过滤器之前被向后湍动地混入气流中。这就减少了聚集在气体进口罩的底板上的颗粒沉积，并显著地提高了静电过滤器的效率。另外，对于竖直的入流通道而言，由于弯曲部而在水平方向偏转的气流被再次沿水平方向引导经过第二涡流装置。因而，该涡流装置不仅用作充分混合的装置，而且还被用作偏转装置。

优选的是，该第二涡流装置与气体进口罩的壁成锐角设置。这里，该锐角应当被理解为小于45°且大于0.5°的角度。因此，一发展良好的前沿涡系在涡流装置的入流通道中产生。

特别优选的是，所述混合装置在涡流装置的入流缘之后开口。因此，也可以使用非常简单的混合装置，例如一个简单的连接件，其在涡流装置的入流缘之后开口。由于形成在入流缘处且沿着流动方向类似圆锥形扩大的强涡流，实现了穿过所述连接件输出的调节剂与经过的气体的非常良好的混合，即使对于逐点混合也是如此。这里，混合装置直接附着于涡流装置的实施例也是优选的。

涡流装置应当具有至少一个涡流盘。涡流盘已公知很长时间，且可以是圆形、椭圆形、矩形、也可以是三角形翼，其中所述盘可以是直的或弯曲的结构，或者具有三角形或液滴形截面的结构也是适合的。

一涡流装置具有若干涡流盘，这些涡流盘沿着流动截面一个挨一个地布置。这里，所述涡流盘可以被串接起来，也可以被单独地安装到壁上。涡流装置还可以围绕整个截面被串接起来。这就意味着，对于矩形入流通道而言，至少一个涡流盘被布置在顶部、底部、左侧部和右侧部。

优选的是，一涡流装置具有若干串联的涡流盘。这里“串联”应当被理解为，一个挨一个地布置的涡流盘的功能顺序。因此，这就产生了一个多步骤的映象，其中，单个涡流盘的倾斜或斜向地偏移布置也是可以想到的。重要的仅在于，气流被从一个涡流盘引到下一个涡流盘，产生了一最佳的感应效应。

另外，还优选的是，涡流装置具有由若干涡流盘组成的系统。该涡流盘系统可以由例如多个涡流盘构成，所述涡流盘布置在一个公共的枢转轴上。这样，例如通过旋转或枢转，在彼此相对固定的功能关系方面，若干涡流盘的作用可以同时进行改变。

根据本发明，发明的任务也可由这样一种静电过滤器装置来完成，该装置具有一静电过滤器和按照前述实施例和改进之一的供气装置。该静电过滤器装置的具体区别特征在于，应用使用前述的装置和方法的涡流盘，其产生已经由供气装置的前述实施例所描述的优点。

附图说明

下面，将参照附图对本发明进行更加详细地解释：

图1为静电过滤器装置的纵剖图，该装置具有一静电过滤器和一供气装置。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的静电过滤器装置1的实施例，该装置具有一静电过滤器2、一供气装置3和一排气装置4。在静电过滤器装置1的工作期间，所述供气装置3载着待过滤的气流5，并将该气流从竖直方向偏转为基本上呈水平方向，并将其引向过滤器2。然后，在过滤器2中借助前述的电过程，将所述待过滤的气流5中所包含的颗粒除去，然后过滤气流6通过排气装置4从静电过滤器装置1输出。

在该实施例中，所述供气装置3包括一竖直入流通道7，该通道具有基本上恒定的流截面。该入流通道中的弯曲部9沿主流方向与入流通道7相接。这里，待过滤的气流5的方向从竖直方向变为水平方向。

然后，沿着过滤器2的方向截面扩大的气体进口罩8沿弯曲的入流通道部分9延伸。流量分配器10，这里是简单的穿孔板，直接位于静电过滤器2之前，从而位于所述气体进口罩8的最大截面面积区域中。

产生前沿涡流的第一涡流装置11布置在入流通道7中，且位于弯曲截面9之前。产生前沿涡流的第二涡流装置12位于气体进口罩8的狭窄区域中，从而沿着流动的方向位于所述穿孔板10之前。在如图所示的实施例中，每个涡流装置均为一个单个的圆形涡流板，且在其面对气流的一侧上具有一入流表面13。该入流表面13与上游入流缘14和下游分离缘15相连接。

这里，第一涡流板11布置在所述弯曲部9之前，从而，所述入流表面13沿着流动的方向从所述弯曲部的外侧21延伸到弯曲部9的内侧22。对于如图所示的非常尖锐的弯曲部9，该弯曲部的外侧21为斜向上的板，而该弯曲部的内侧22与入流通道7和气体进口罩8之间的拐角或过渡相对应。

详细地说，所述第一涡流板11布置为使得入流缘14指向下，从而相对于待过滤的气流5，而分离缘15指向上。从而，在如图所示的纵向截面中，入流表面13从所述入流缘14斜向上地延伸到所述分离缘15。

在该涡流装置11接收到一斜向气流时，在所述入流缘14之后形成一发展良好的前沿涡系16，该涡系沿着主流5的方向从入流缘14竖直向上传播。这里，所述前沿涡流16的直径沿着垂直于气流5的主流方向的方向增加。相应的情况同样适用于第二涡流板12，在该板处，类似地形成一前沿涡系17，其中，该前沿涡系17基本上将气流引导到所述穿孔板10上，呈几乎水平状态。

为了将气流5从竖直方向朝着水平方向均匀偏转，将常规弯曲结构的偏转板18设置在所述气体进口罩8的顶部区域中。它们仅对已经由涡流装置11所产生的气流的方向变化进行补偿，特别是，并不用于涡流的形成。

为了对待过滤的气体5进行调节，一连接件19布置在入流通道7中，且明确地是位于第一涡流板11的入流缘14的区域中。借助该连接件，调节剂20可以被注入到所述入流通道中。由于在涡流16传播的下游的气流的强涡流效应，实现了所述气体与所述调节剂20的十分充分的混合，因此，复杂的多喷嘴混合装置可以省去。这就减小了流阻，降低了制造成本，且使得混合装置19不易受例如由灰尘沉积所引起的干扰。

Claims (12)

1.一种用于静电过滤器(2)的供气装置(3)，其包括，具有恒定截面面积的入流通道(7)，具有沿静电过滤器(2)的方向扩大的截面面积的气体进口罩(8)，和用于调节剂(20)的混合装置(19)，其中，至少一个流量分配器(10)布置在所述气体进口罩(8)的扩大的截面区域中，其特征在于，一产生前沿涡流(16)的第一涡流装置(11)布置在所述入流通道(7)中，一产生前沿涡流(17)的第二涡流装置(12)布置在所述气体进口罩(8)中且沿气流的方向位于所述流量分配器(10)之前，所述混合装置(19)布置在两个涡流装置(11，12)的区域中。

2.如权利要求1所述的供气装置，其特征在于，所述第一涡流装置(11)被布置在所述入流通道(7)中，且沿主流方向位于一弯曲部(9)之前。

3.如权利要求2所述的供气装置，其特征在于，所述第一涡流装置(11)布置为较所述弯曲部的外侧(21)更靠近所述入流通道中的弯曲部的内侧(22)。

4.如权利要求2或3所述的供气装置，其特征在于，所述第一涡流装置(11)以一定角度布置在所述入流通道(7)中，从而，至少一个面对气流(5)的入流表面(13)的入流缘(14)指向所述弯曲部的外侧(21)，且分离缘(15)指向入流通道(7)中的弯曲部的内侧(22)。

5.如前述权利要求中任一项所述的供气装置，其特征在于，所述第二涡流装置(12)布置在所述气体进口罩(8)的下部区域中。

6.如前述权利要求中任一项所述的供气装置，其特征在于，所述第二涡流装置(12)布置成与所述气体进口罩(8)的壁成一锐角。

7.如前述权利要求中任一项所述的供气装置，其特征在于，所述混合装置(19)在所述入流缘(14)的后面朝着涡流装置(11，12)开口。

8.如前述权利要求中任一项所述的供气装置，其特征在于，所述涡流装置(11，12)具有至少一个涡流盘。

9.如前述权利要求中任一项所述的供气装置，其特征在于，所述涡流装置(11，12)具有若干在流截面中一个挨着一个布置的涡流盘。

10.如前述权利要求中任一项所述的供气装置，其特征在于，所述涡流装置(11，12)具有若干串联的涡流盘。

11.如前述权利要求中任一项所述的供气装置，其特征在于，所述涡流装置(11，12)具有由若干涡流盘组成的系统。

12.一种静电过滤器装置(1)，其具有一静电过滤器(2)和如前述权利要求之一所述的供气装置(3)。