一种含尘气体净化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含尘气体净化方法，属于除尘、废气治理和环境保护技术领域。
【背景技术】
[0002]目前工业除尘领域已经有了很多成熟技术，例如:机械除尘、湿法除尘、袋式除尘、电除尘以及静电布袋复合除尘等等。机械除尘是利用降尘室、旋风分离器等机械装置进行除尘的方法，该方法对于颗粒较大的粉尘具有较好的效果，然而对于造成灰霾污染的2 μ m左右的粒子，其净化效率很低，而且对于微细颗粒而言，这一类除尘装置的二次扬尘问题严重，无法在当前对于微细颗粒的除尘效率要求越来越高的情况下有效发挥作用。湿法除尘是利用喷淋塔、水膜除尘器或文丘里除尘器进行除尘的方法，常见于处理尘埃颗粒尺寸较大的气体，所缚集的颗粒可以通过和水形成泥浆而排出，该工艺对设备的要求也较高，设备体积较大，投资较高，且带来了泥浆废液处理的问题。
[0003]袋式除尘的除尘效率很高，对粉尘的粒径范围波动的耐受性好，即使微细的粉尘也可成功获得很高的截留率，然而，袋式除尘的压降较大，对于风机等气体传输设备的动力载荷要求高，此外，目前常见的布袋难以耐受高温，对于废气中含有红热颗粒和阴燃颗粒的烧结烟气而言，使用布袋除尘常常发生“烧袋”事故。此外，常见的工业废气处理工段，废气的压力很低，对于压降较大的袋式除尘，常常需要提高风机压头来应付布袋的压降，甚至需要重新选购风机。
[0004]电除尘也是当前非常常用和高效除尘手段，该方法是首先对气体中的粉尘荷电、而后通过电场力将其从气流中去除并固定在电极板表面的除尘方法。该方法可用于高温废气处理，且只有很小的压降阻力，但其缺点在于对粉尘的导电率、气体湿度都有一定要求，否则不能获得高的除尘率，此外该方法的一次性投资较高，运行成本也不低。同时，目前的工业电除尘技术对于粒径小于2.5 μπι的颗粒缚集效率很低，对于大气的灰霾污染贡献有限。
[0005]静电和布袋复合的收尘方法是在静电收尘工段之后再加一个布袋收尘，这样可以通过静电方法去除大颗粒粉尘，而采用布袋截留微细粉尘颗粒，这样布袋收尘工段清灰操作的频次可大大下降，整个装置除尘效果良好，因此这是目前工业上最为常用和成熟的复合除尘工艺选择，但其设备投资较大，当布袋选择有机织物时，前边的静电除尘工段产生的臭氧可能对布袋发生严重的损害，另外，对于含有焦油颗粒、火星和阴燃颗粒的烟气(如烧结烟气)而言，这一方案同样会发生“烧袋”事故。
[0006]目前随着工业多孔陶瓷技术的日臻成熟，已经有非常可靠的多孔陶瓷过滤管用于工业废气的粉尘过滤(如江苏省宜兴非金属化工机械厂相关产品)，由于陶瓷管热稳定性高，可以用于高温气体过滤的场合，然而，不同于布袋收尘、多孔陶瓷气体过滤管表面的积尘过厚时，不能通过“振打”的方式加以清灰，只能通过压缩气体反吹的方法加以清灰，这导致很多沉积在多孔陶瓷管孔道内的微小颗粒不能被彻底清除，使多孔陶瓷管在使用过程中气阻越来越大。此外，当气体中含有焦油颗粒时，粘稠的焦油颗粒会对多孔陶瓷过滤膜的孔道发生致命性的封堵作用，从而使其彻底丧失气体过滤能力。
[0007]近年来，在电袋复合除尘领域出现了将导电纤维编织在布袋当中从而给布袋荷电的除尘新技术，这种技术不用设置静电收尘极，而使用布袋做为收尘极，一般在布袋上面可以荷载与电晕极同种的电荷，也可以荷载相反的电荷，其中荷载相同电荷的更为合理，这样粉尘将被布袋表面推斥，从而在布袋上形成非常疏松的粉饼，所以布袋清灰的非常容易，而且粉饼的气阻很小，清灰的周期大大延长。然而该方案对布袋制作的要求较高，要求导电纤维非常均匀的混纺于布袋中，而且布袋不能耐受烟气温度过高的工况，此外，粉尘荷电极(电晕极)产生的臭氧仍然会对布袋发生氧化损害。
[0008]为了克服微细粉尘对陶瓷过滤管的阻塞作用，并减缓致密粉饼层导致的气体压降损失，发明人曾经公布了一种利用静电预荷电来提高粉饼疏松程度、再利用荷载与粉体同种电荷的导电陶瓷管防止微细粉尘“钻入”多孔陶瓷管过滤孔道的新除尘技术(201410148525.X)，该技术方案的在实验研究中取得了非常显著的效果:显著降低了除尘过程中的粉饼阻力，并改善了粉饼的再生性能。然而该技术方案也面临着几项明显的问题:首先，在原技术方案中，预荷电器的电晕极和后端导电多孔陶瓷过滤管相连接，导致两者必须同时供电、且电压相同，而在进一步的实际研究过程中发现，后端导电多孔陶瓷过滤管只需在除尘过程的开始阶段荷载高压电就可以了，而且其电压较低时就可以成功实现对导电多孔陶瓷过滤管的保护，并不需要荷载与前端预荷电器的电晕极相同的高电压。此外，在研究中我们还发现，导电多孔陶瓷过滤管和花板以及设备筒体之间的绝缘问题是非常重要和关键的。当导电多孔陶瓷过滤管上荷载与前端预荷电器的电晕极相同的高压时，导电多孔陶瓷过滤管与设备之间的电绝缘将非常难以实现，而前端预荷电器的电压越高则荷电效果越好，因此后端导电多孔陶瓷过滤管的电绝缘和前端预荷电器的荷电效果之间发生了难以兼顾的矛盾。
[0009]综上所述，目前亟需一种兼顾粉尘荷电效果和设备绝缘要求的新型除尘技术，该技术既要保持201410148525.X技术方案中气阻小、通量大、温度范围宽等优点，而且具有容易实现、易于工业化等优点。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于通过一种简单的方法获得具有低气阻、高通量的高效除尘装置。该装置兼具静电除尘的优势和多孔陶瓷膜过滤的优势，且荷电效率高，设备电绝缘容易实现。
[0011]本发明的目的是通过以下的技术方案实现的，采用具有负电晕的预荷电器对含尘气流中的粉尘颗粒进行荷电，然后将带有荷电粉尘颗粒的气流通入除尘箱体中，除尘箱体中安置导电多孔陶瓷过滤管，导电多孔陶瓷过滤管由电极导架互相连接，并和高压电源的负极相连，以利用高压电源对导电多孔陶瓷过滤管的表面荷载高压负电，导电多孔陶瓷过滤管的内部材质是堇青石、Sic陶瓷或者莫来石，导电多孔陶瓷过滤管通过表面涂覆导电多孔陶瓷涂层来实现导电性能，导电多孔陶瓷过滤管和设备花板之间通过绝缘密封垫圈实现气体密封和电绝缘，当被预荷电器荷电的粉尘颗粒随气流达到导电多孔陶瓷过滤管表面时，因为粉尘颗粒荷载有与导电多孔陶瓷过滤管表面相同的电荷，所以粉尘颗粒不能进入导电多孔陶瓷过滤管的微细过滤孔道，只能在导电多孔陶瓷过滤管表面形成疏松的粉饼层，同时，由于粉尘颗粒之间电荷相同，所以粉尘颗粒间有显著的静电相斥作用，使导电多孔陶瓷过滤管表面形成的粉饼层更加疏松，因此粉饼层气体阻力很小，也很容易通过压缩气体反吹再生，同时，经再生后的导电多孔陶瓷过滤管表面清洁，再生充分，不易有粉尘残由Ο
[0012]该含尘气体净化方法，其特征还在于:所采用的预荷电器是极线-圆管式预荷电器或者极线-平板式预荷电器，电晕极荷载高压负电，电压为_30kV?_70kV，极间距为10cm ?40cmo
[0013]该含尘气体净化方法，其特征还在于:所述的导电多孔陶瓷过滤管表面荷载高压负电，电压为_5kV?30kV。
[0014]该含尘气体净化方法，其特征还在于:所述的导电多孔陶瓷过滤管表面只需在除尘过程开始至除尘过程的中间阶段荷载高压负电，荷电的时间为除尘-再生周期的1/4?1/2。
[0015]该含尘气体净化方法，其特征还在于:所述的导电多孔陶瓷过滤管表面的导电性能是利用涂覆掺杂铜粉、镍粉、铝粉、铁粉、锰粉、石墨粉、碳纳米管、导电炭黑、碳纤维当中的一种或任意几种的混合物的导电多孔陶瓷涂层而获得的，导电多孔陶瓷涂层的线电阻在ΙΟΩ/m ?20ΜΩ/πι 之间。
[0016]该含尘气体净化方法，其特征还在于:所采用的导电多孔陶瓷过滤管的管径50?400mm,长度lm?3m，孔隙率15%?90%，平均气孔尺寸0.3 μ m?100 μ m。
[0017]本发明所公开的含尘气体净化方法，其气阻较小，同时由于导电多孔陶瓷过滤管表面的粉饼疏松，除尘过程中装置的气阻变化不大，而且疏松的粉饼很容易反吹去除而使装置再生，此外，导电多孔陶瓷过滤管耐热耐腐，可以用于高温和含有腐蚀性气体的场合，即使电晕极因为异常情况发生火花放电，也不会发生对导电多孔陶瓷过滤管的损害，这是采用布袋收尘不能比拟的，同时，由于前端的预荷电器和后端的导电多孔陶瓷过滤管分别使用两个电源进行供电，可以在前端预荷电器上荷载更高的电压，以保证粉尘被充分荷电，而同时可以在后端导电多孔陶瓷过滤管上荷载较低的电压，以确保导电多孔陶瓷过滤管和装置花板及外筒体之间实现电绝缘。
【附图说明】
[0018]该装置模块如图1和图2所示，图1为除尘装置的结构示意图和A-A和B-B处的剖视图，图2为除尘装置局部的放大图，重点表现出了导电多孔陶瓷过滤管、电极导架和花板的连接关系，图2还给出了导电多孔陶瓷过滤管管壁经过除尘操作后积累粉尘后的断面示意图。图1和图2中各部分的名称如下:
[0019]1:洁净气箱上盖板；2:洁净气箱；3:花板；4:洁净气流；5:导电多孔陶瓷过滤管；6:导电多孔陶瓷过滤管封头；7:电极导架；8:含尘气流；9:导电多孔陶瓷过滤管管壁；10:粉饼；11:预荷电器的高压电源；12:预荷电器；13:除尘箱；14:含尘气流入口 ；15:高压气体反吹口(用于除尘装置清灰)；16:集灰仓；17:导电多孔陶瓷过滤管和花板之间的绝缘密封圈；18:给导电多孔陶瓷过滤管荷电的高压导线和设备箱体之间的绝缘密封圈；19给导电多孔陶瓷过滤管荷电的高压电源。
[0020]图1和图2给出了该除尘模块的一种排布方式，但并不对该技术方案中预荷电器结构形式、电晕极的数量、导电多孔陶瓷过滤管数量、排布方式、长度构成任何限制，只要预荷电器能保证含尘气流被充分荷电，