專利名稱：靜電除塵器的制作方法
技術領域：
本發明涉及到用于發電廠、水電廠、水泥廠、工業廢料焚化爐、公路或隧道中的靜電除塵器，以回收漂浮的顆粒或放射性塵埃，或者凈化室內空氣。
靜電除塵所基于的原理是用高電壓把灰塵帶入機器的發射端。就靜電除塵器而言，發射極(負極)用于建立一個非均勻電場，而用于收集灰塵的灰塵收集電極彼此隔開并相互對置。在發射極和灰塵收集電極之間加上一個高電壓，在兩個電極之間的空氣中形成靜電。正電和負電發射兩者都可以用，然而正電發射產生少量臭氧。
如在

圖14所示的現有技術靜電除塵器100中，多個板型金屬灰塵收集電板200的表面彼此平行地按一定間隔設置著。多根導線400插在灰塵收集電極200之間，每根導線都懸掛著多個發射極300。要處理的空氣和灰塵收集電極200的表面平行地導入電極之間。發射極300不僅可以用導線400支撐，也可以用棒或管來支撐。
相對于灰塵收集電極200；把一個高的負電壓加到發射極300上以便在空氣中形成電暈放電，這樣在灰塵收集電極和發射極之間就形成了充電區。讓要處理的空氣通過充電區，使空氣中漂浮的灰塵顆粒m充上負電。這些充電的灰塵顆粒m被相對灰塵顆粒m來說帶有正電位的灰塵收集電極200所收集。此外，靜電除塵器100可以裝備有風機以送進要處理的空氣。
如圖15所示，這種構造的設備中，灰塵收集電極200是等間隔a設置的，發射極300是等間隔b設置在灰塵收集電極200之間。當發射極300加上高的負電壓時，在各電極之間的空氣中，從發射極300的導線端靠電暈放電產生了非均勻電場。其結果，被電離的灰塵顆粒m被灰塵收集電極200中直接與發射極300的端部相對的那部分收集的較好，這是因為在發射極300的端部和灰塵收集電極200之間存在有大的電位差。
在現有技術的另一實施例中，如圖16所示，靜電除塵器110包括有灰塵收集電極510，它的表面上有多個孔510a。灰塵收集電極510與空氣的流動方向垂直。該靜電除塵器還包括有多個由矩形金屬板組成的發射極，在其邊緣上呈鋸齒形610a。發射極610設置的使其表面和空氣的流動方向平行。
然而，如圖15所示，被灰塵收集電極200收集的灰塵顆粒m在空氣流動的方向上稍微移動。此外，在一層灰塵顆粒m覆蓋住灰塵收集電極200的收集表面之后，所收集的灰塵顆粒的這層的表面變得光滑而且被灰塵收集電極所收集的灰塵顆粒容易從電場的收集電極作用中逃脫。此外，灰塵顆粒一旦從接近發射極端部的電場較強的區域中離開，向下游電場較弱的區域漂浮，靜電除塵器未能提供高的清潔度。
此外，被收集的灰塵顆粒可能被部分電離，成為反向電離的顆粒，用m-表示。這些反向電離的顆粒m-可能被不均勻電場中的發射極300收集到。在如圖15所示的發射極300的表成和灰塵收集電極200相對的情況下，所產生的非均勻電場可能致使很多反向電離顆粒m-被發射極300收集到(如圖15中的下部所示)。結果是發生了粘附現象，在那里灰塵顆粒被電離線(或者發射極)收集。這個粘附現象產生了使發射電流變弱的問題。在圖16所示的設備中，恰恰相反，申請了一個用于振動灰塵收集電板510的裝置(如日本專利申請公開NO31399/1991所描述的)以便防止粘附現象。當這個振動器作用時，一部分收集的灰塵顆粒m在空氣中漂浮，這是所不希望的。
另一方面，由于灰塵收集電極200和流動方向平行，發射極300可以多段設置以便使得被上游段收集不到而離開的灰塵可以移動下游段。遺憾的是下游段的收集率低。這是因為大的灰塵顆粒具有高的充電能力并可能立刻被上游段收集到，反之，小灰塵顆粒具有的充電能力低，在上游側或下游側被收集的少。如果不同種的電極之間的間隔朝下游側逐漸變窄，電場相應增強以使在下游側收集到小灰塵顆粒。可是由于在下游側間隔是不變的，效率不可能高。因為它的結構不可能使間隔變窄，深度大時其效率低。如圖16所示的發射極610在流動方向上其裝置是一段結構的，這些裝置構成多段以增高效率。多段結構使靜電除塵器的深度加大，這就產生了設備所需空間加大的問題。此外，當板形電極垂直延伸時，必須防止相反的電極在垂直于電極表面的方向凸出。相反，如果凹出去，收集灰塵的效率變壞。
本發明的任務是提供一個靜電除塵器，使其裝配容易，而且改善空氣凈化效率。
為了達到上述目的，根據本發明，所提供的靜電除塵器包括多排平行設置的灰塵收集電極。每排(下文稱為“灰塵收集電極組”)由多個矩形灰塵收集電極組成，其表面垂直延伸并彼此相對灰塵收集電極組包括第一間隔調節裝置用于把矩形灰塵收集電極按預定的彼此間的間隔固定在每一組上。這些灰塵收集電極組按預定的彼此間的間隔順序安裝在靜電除塵器中，以使灰塵收集電極的表面平行于氣體通過靜電除塵器的流動方向。該靜電除塵器還包括有多排發射極。每排(下文稱為“發射電極組”)包括多個矩形的發射極，其邊緣呈鋸齒形。這些發射極相互并列，以使它們的表面垂直延伸并彼此相對。發射極組包括第二間隔調節裝置以把矩形發射極按預定的彼此間的間隔固定在每組上。這些發射極組以預定的彼此間的間隔順序安裝并使得發射極的表面平行于氣體通過靜電除塵器的流動方向。發射極組按預定的間隔插在相鄰的一對灰塵收集電極組之間。
此外，在上述的結構中，由第一和第二間隔調節裝置所固定的灰塵收集電極之間的預定間隔和發射極之間的預定間隔從靜電除塵器的上游側到下游側逐漸變窄。灰塵收集電極組和發射極組之間的預定間隔從靜電除塵器的上游側到下游側也逐漸變窄。
在根據本發明的上述結構中，灰塵收集電極組和發射極組沿著氣體流動方向依次交替排列。開始使用墊圈(或間隔調節裝置)裝配灰塵收集電極組和發射極組，然后把灰塵收集電極組和發射電極組裝在外殼上就能完成這種排列。外殼可以備有多個與空氣通路垂直的并列安裝托架(或間隔調節裝置)用于分別安裝多個灰塵收集電極和多個發射極。在多段結構中用較簡單的方式也能安裝。
因此，在這種情況下，等電位的電極由預定間隔調節裝置連接在一起，電極之間的間隔在裝配時不需要考慮。此外，等電位的電極被設置在凸出的方向上，因此不存在由撓曲現象產生的結構問題。
這樣排列的灰塵收集電極組和發射極組其平板端部分彼此相對，以致使每個發射極組朝著上游和下游側的兩個相鄰的灰塵收集電極組發射電子。由于這種電子發射的結果，在空氣中的灰塵顆粒趨向于被位于每個發射極組上游一側的灰塵收集電極組的電極的下游側吸引的較多，而不是被位于發射極組下游一側的灰塵收集電極組吸引的較多。即使用發射極組面對下游灰塵收集電極組的電極的上游邊，它們收集的灰塵也較少，這是由于它們受到已被上游灰塵收集電極組凈化的空氣流動的影響。此外，靠振動灰塵收集電極組很容易使已收集的灰塵脫落。附帶說一下，灰塵收集電極組安裝在發射極組的下游是為了加強外殼。
用第一和第二間隔調節裝置使各個灰塵了收集電極與灰塵收集電極組和發射極組的發射電極之間的間隔能夠從靜電除塵器的上游側到下游側逐漸變窄以增強下游側的電場強度和電流密度，從而增強了多段灰塵收集作用的性能。此外，灰塵收集電極組和發射極組之間的間隔也能夠從氣體通路的上游側到下游側逐漸變窄以改善多段灰塵收集作用的性能。
從上述結構中可看出，安裝在下游側的灰塵收集電極組和發射極組中同種和不同種類的電極之間的間隔能夠逐漸變窄以增加作用在下游側的灰塵上的電場強度和電流密度。
圖1是表示根據本發明的一個實施例的靜電除塵器的部分透視圖。
圖2是表示圖1所示靜電除塵器的透視圖。
圖3是表示圖1所示靜電除塵器的灰塵收集電極和發射極的排列的頂視圖。
圖4是描述圖1所示靜電除塵器的灰塵收集電極和發射極作用的頂視圖。
圖5是描述電極之間的間隔變化的一個實施例的頂視圖。
圖6是描述各電極之間的間隔在氣體流動方向上變化的一個實施例的頂視圖。
圖7是表示本發明另一實施例的灰塵收集部件的正視圖。
圖8是表示本發明另一實施例的發射部件的正視圖。
圖9是表示圖7中的灰塵收集部件與圖8中的發射部件組合的靜電除塵器的剖面圖。
圖10是表示用于安裝圖7所示灰塵收集電極的結構的透視圖。
圖11是表示用于支撐圖7中所示的灰塵收集電極中心部分的梳型導架局部的透視圖。
圖12是表示圖7中的灰塵收集電極和梳型導架排列的頂視圖。
圖13是表示用于支撐圖8所示發射極中心部分的導棒局部的透視圖。
圖14是表示現有技術中靜電除塵器局部透視圖。
圖15是表示圖14中電極排列的頂視圖。
圖16是表示現有技術中另一種靜電除塵器的電極排列的透視圖。
結合一系列實施例并參照附圖敘述本發明。如圖1所示，多個矩形平板狀的灰塵收集電極2在墊圈7(7a，7b和7c)之間(或間隔調節裝置)連結在一起以組成一排灰塵收集電極8(下文稱為“灰塵收集電極組8”)。多個兩側有鋸齒部分6a的發射極6在墊圈(或間隔調節裝置)9(9a和9b)之間連在一起以組成一排發射極10(下文稱為“發射極組10”)。該灰塵收集電極2和發射極6用導電金屬(如扁鋼)制造。選擇灰塵收集電極組8與發射極組10之間的間隔和墊圈7和9的尺寸以增強靜電除塵器凈化空氣的能力。
如圖2所示，在靜電除塵器1中，多個部件11由殼體12支承，其中發射極組10排列并固定在相鄰的一對灰塵收集電極組8之間。如圖1所示，灰塵收集電極組8和發射極組10靠從墊圈7和9端伸出的螺栓13固定在部件11上。處于高負電壓的負電極與發射極組10連接，而正電極與灰塵收集電極組8連接。靠靜電除塵器處理的空氣用風機吹并從電極之間通過。
如圖3所示，灰塵收集電極組8和發射極組10中的各個灰塵收集電極2和發射極6的尺寸和排列選擇得使發射極6的寬度S大約是灰塵收集電極2寬度的2倍。灰塵收集電極2和發射極6之間的間距C大約是灰塵收集電極2的寬度的2倍。灰塵收集電極2之間的間距a小于灰塵收集電極的寬度t。各發射極6之間的間距b大于灰塵收集電極2之間的間距。根據發明者以往的經驗，灰塵收集電極2的寬度常常在10到100毫米之間，厚度在0.5到50毫米之間。發射極6的厚度常大約在0.3到2毫米之間。附帶說一下，由于發射極6做得較薄，增強了發射電子的能力。
如圖4所示，當高電壓加到位于一對灰塵收集電極組8之間的發射極組10上時，在發射極組和灰塵收集電極組之間流過發射電流并形成了一個立體的、復雜的、非均勻電場。因為發射極組10中的發射極6具有等電位的相鄰表面，因此沒有形成電場，急劇減少灰塵收集電極組8收集通向充電粒子m-帶電灰塵粒子m被吸收并沉積在和發射極組10的電極6的上游邊相對的灰塵收集電極組8的電極2的下游邊上。在灰塵收集電極上形成一層灰塵顆粒m之后，灰塵顆粒層的表面變得光滑而且被灰塵收集電極所收集的灰塵顆粒容易脫離電場的收集作用。然而，靠發射電場的作用，灰塵顆粒m克服了氣流被吸引到灰塵收集電極組8的電極2的下游邊。當灰塵顆粒m聚集并沉積到吸引力不能維持住它們的一點時，這些灰塵顆粒就脫落。這樣，凈化了空氣。
此外，由于灰塵收集電極2具有垂直的表面，也由于電場是不均勻的，已被收集的灰塵顆粒m落下而沒有移動到相鄰的灰塵收集電極2上。由于發射極組10上有少許逆向充電粒子m-的沉積，這們對發射的阻力低，使發射極能夠維持高的發射電流，這樣就延長了設備的壽命。
現在參照圖5敘述靜電除塵器1中灰塵收集電極組8和發射組10之間的關系。用于連接灰塵收集電極2的墊圈7(如圖1所示)沿空氣流動越往下游做的越短(如圖5所示，a>a1)。用于連接發射極6的墊圈9(如圖1所示)沿空氣流動越往下游做的越短(如圖5所示，b>b1)。簡單地說，對于裝在下游的電極，電極之間的間隔能夠變窄以提高電流密度。其結果，即使是電量小的灰塵顆粒也能被收集到。
另一方面，如圖6所示，不同種電極組的電極之間的間距越往下游能夠逐步變窄(圖6中C>C1)。其結果，下游的電場強度能增加以收集到小尺寸的灰塵顆粒m。此外，下游排列的電極能夠使得同種和不同種電極之間的間距變窄以致加到灰塵顆粒上的電場強度、電流密度在靜電除塵器的下游部分能夠增加，這樣，改善了空氣凈化性能。
圖7表示出灰塵收集部件14，其中垂直細長的灰塵收集電極2直接連接到外殼12上。在外殼12的上架12a和下架12b上并列有多個裝配托架15(或稱間隔調節裝置)。該裝配托架15有預定的間隔并裝備有螺栓16(參看圖10)。用于把多個灰塵收集電極2固定到外殼12上以構成灰塵收集電極組8。此外，如圖10所示，裝在下架12b上的裝配托架15開有長孔17用來調節灰塵收集電極2的張力。
此外，對于灰塵收集電極2的中部，有附加的梳型導架18，如圖11和12所示，該梳型托架裝備有多個并列插到各灰塵收集電極2之間的齒18a。其結果，該灰塵收集電極2能防止撓曲以致靠振動梳型導架18就能使收集到的灰塵落下。
圖8表示出一個發射板部件19，其中垂直細長的發射電極6直接接到的懸掛在外殼12上的架20上。該架20有多個裝備有多個并列安裝托架15(或間隔調節裝置)的上架20a和下架20b。用螺栓16把多個發射極6連接到多個裝配托架15上(如圖10所示)。沿著鋸齒部分6a裝有導棒21的穩定發射極6的中部，如圖13所示。
一個發射部件19如圖9所示插到一對灰塵收集部件14中間，構成靜電除塵器1的最小單元。這樣構成的靜電除塵器1的尺寸能很大(例如，高度達10米左右)，因為沒有來自電極的撓曲所產生的危險，甚至把灰塵收集電極2和發射極6做得數米長時也是如此。附帶說一下，裝配作業比最先提到的實施例容易并且不需要任何墊圈。
此外，灰塵收集和發射部件中的上架12a或20a可以裝備有鉤子替代裝配托架15。鉤子懸掛灰塵收集電極2和發射極6的上部以拉緊電極2和6，而電極2和6的下部調準并固定。
根據這樣敘述的本發明的結構，灰塵收集電極組和發射極組，組成灰塵收集和發射極部件能容易地安裝到殼體上。其結果，能夠把殼體制做的較小且結構堅固，或者也可把殼體做得較大，靠把灰塵收集電極或發射極直接裝在殼體上，安裝工序簡單。此外，灰塵顆粒被強烈吸引到與發射極組上游相對的灰塵收集電極組中電極的下游端。甚至有大量的灰塵顆粒沉積以致使顆粒容易從灰塵收集電極脫離并向下游漂浮時，這些顆粒將被吸引拉回上游。其結果，沉積的灰塵顆粒由重力作用向下落下時不會受到灰塵收集電極或發射極的阻礙，這就改善了空氣凈化性能。
靠提供的第一和第二間隔調節裝置，即電極之間的墊圈，灰塵收集電極組和發射極組中電極之間的間隔能較容易地變窄。此外，灰塵收集電極和發射極組之間的間隔也能變窄。這樣，通過充分利用多級結構提供一種具有優良性能的靜電除塵器是可能的。
權利要求
1.一種靜電除塵器，包括多排平行設置的灰塵收集電極，每排包括多個相互并列的矩形灰塵收集電極以使它們的表面垂直設置并彼此相對；第一間隔調節裝置，用于把所述的矩形灰塵收集電極彼此按預定間隔固定在每排內，所說各排灰塵收集電極彼此按預定間隔依次安裝使所述的灰塵收集電極的表面平行于氣體的流動方向；多排發射極，每排包括多個矩形發射極，每個發射極的兩個邊緣有鋸齒形部分，所述的發射極彼此并排使其表面垂直設置并彼此相對；第二間隔調節裝置，用于把所述的矩形發射極彼此按預定間隔固定在每排內；所述的各排發射極彼此按預定間隔依次安裝使所述的發射極的表面平于氣體流動方向，每排發射極按預定間隔插在相鄰的兩排灰塵收集電極組之間。
2.如權利要求1所述的靜電除塵器，其中所述的灰塵收集電極或者所述的發射極之間的預定間隔靠所述的第一或第二間隔調節裝置從氣體流動方向的上游逐漸變窄。
3.如權利要求1所述的靜電除塵器，其中所述的各排灰塵收集電極和各排發射極之間的預定間隔從氣體流動方向的上游逐漸變窄。
全文摘要
一種靜電除塵器，包含多排平行設置的灰塵收集電極，每排包括多個彼此并列的矩形灰塵收集電極。各排灰塵收集電極依次排列使灰塵收集電極的表面平行于所要處理的氣體的流動方向。靜電除塵器還包括多排發射極，每排包括多個在其兩邊緣有鋸點部分的矩形發射極。這些發射極是并列的，類似于灰塵收集電極，各排發射極的排列也類似于各排灰塵收集電極。每排發射極插在相鄰兩排灰塵收集電極之間。
文檔編號B01D35/06GK1113169SQ9510290
公開日1995年12月13日 申請日期1995年1月29日 優先權日1994年1月31日
發明者原惠一 申請人:原惠一, 日本過濾株式會社