CN210356486U - 轴流旋风凝并式空气过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空气净化技术领域，且公开了轴流旋风凝并式空气过滤装置，包括预荷电区和轴流旋风凝并除尘装置，所述预荷电区布置在轴流旋风凝并除尘装置的进风侧，空气中的颗粒物在进入轴流旋风凝并除尘装置之前被荷上异极性的电荷。该轴流旋风凝并式空气过滤方法和装置，通过凝并技术和轴流旋风除尘技术有机结合起来，通过轴流旋风除尘器同时实现颗粒物凝并和除尘双项功能。由于在轴流旋风除尘器内部实现了凝并功能，本实用新型技术对超细颗粒物的过滤效率大大高于传统轴流旋风除尘装置的过滤效率。

Description

轴流旋风凝并式空气过滤装置

技术领域

本实用新型涉及空气净化技术领域，具体为轴流旋风凝并式空气过滤方法和装置。

背景技术

去除空气中的颗粒物，让空气变得更干净，是通风空调系统、空气净化系统、工业除尘系统、油烟净化系统、焊接烟气净化系统、涂装车间漆雾净化系统等领域的重要任务。

为解决常规空气过滤器、布袋除尘器运行一段时间后需频繁更换，以及双区式静电过滤器在清洗维护方面的不方便性，本实用新型人曾实用新型一款直流导叶式旋风除尘器(或称轴流旋风除尘器)，专利号：ZL 2015101739354，该直流导叶式旋风除尘器采用离心力和惯性力将颗粒物从空气中分离出来，具有运行阻力恒定、免维护等优势，经过几年的运行实践，该直流导叶式旋风除尘器对粒径在5.0μm以上空气中的颗粒物具有很好的分离效果，对于空气中粒径较小的可吸入悬浮颗粒物，如PM2.5，效果甚微，而这些悬浮在空气中的超细可吸入颗粒物对人体更加有害，并且空气被这些超细颗粒物污染的场合在我们日常生活、工作中比比皆是，如：雾霾天气、沙尘暴天气、焊接生产车间、喷涂生产车间，以及燃煤锅炉烟气排放、厨房油烟排放等等，因此，实用新型一种既能去除空气中的超细悬浮颗粒物，又能免维护、运行能耗又低的空气过滤装置具有极大的市场前景。

对于去除烟气排放中的超细可吸入颗粒物，凝并技术在燃煤锅炉的烟气净化系统中得到了广泛应用，通常的做法是：含尘气流首先经过预荷电区，气流中的颗粒物在预荷电区被荷以异极性电荷；然后被荷以异极性电荷的颗粒物在下一级的交变电场中进行凝并成大颗粒物，即所谓的电凝并技术；最后，凝并成的大颗粒物再进入诸如静电除尘器、布袋除尘器等粉尘捕集装置，实现空气的过滤净化功能，按此技术方案制作的除尘系统体积庞大、初投资高，且运行维护工作量大。

实用新型内容

针对上述背景技术的不足，本实用新型提供了轴流旋风凝并式空气过滤方法和装置，具备粒径≤5.0μm的颗粒物过滤效率提高的优点，解决了背景技术提出的问题。

本实用新型提供如下技术方案：轴流旋风凝并式空气过滤装置，包括预荷电区和轴流旋风凝并除尘装置，所述预荷电区布置在轴流旋风凝并除尘装置的进风侧。

优选的，所述预荷电区由正负离子发生器组成，所述正负离子发生器由供电电源、正电晕极、负电晕极和接地板组成，所述正电晕极与负电晕极交错布置在接地板的两侧，形成彼此相邻的正电晕区、负电晕区。

优选的，所述轴流旋风凝并除尘装置由进风口、导流叶片、导流体、外筒、出风口和排尘槽组成，所述出风口的内径小于所述外筒的内径，所述出风口由出风口内腔和与排尘槽构成的出风口外壁空腔组成。

优选的，所述轴流旋风凝并除尘装置可根据处理空气流量大小将若干个单筒进行模块化拼装形成轴流旋风凝并除尘功能段。

优选的，所述正电晕区、负电晕区的出风侧与轴流旋风凝并除尘装置的进风侧设置V形导流板。

轴流旋风凝并式空气过滤方法，包括以下操作步骤：

第一步，含尘气流在外部风机动力的作用下，先经过预荷电区，然后空气中的颗粒物在彼此相邻的正电晕区、负电晕区与电场中的正离子、负离子碰撞后被分别带上正电荷、负电荷；

第二步，被带上正、负电荷的颗粒物随空气流入轴流旋风凝并除尘装置，并在轴流旋风凝并除尘装置的进风口、导流叶片处、外筒与导流体所组成的环形空腔内进行混合、压缩、碰撞和气流旋转，使得正、负荷电颗粒物在离心力和库仑力的作用下凝并成大颗粒物；

第三步，凝并过程中大量的超细颗粒物吸附在大颗粒物之上，凝并在一起的颗粒物在离心力、惯性力的双重作用下沿外筒内壁形成向前螺旋式移动的环状粉尘层，然后进入环状粉尘层的颗粒物之间因库仑力和电极化效应紧密粘接在一起，然后环状粉尘层在惯性力的作用下向前移动，并撞击到出风口外壁空腔的尾部后落入排尘槽，干净空气由出风口内腔排出，从而实现空气过滤功能；对于一些特殊应用场合，如含尘空气中含有易燃易爆气体，或含有粘性大的颗粒物(如漆雾)，为防止电晕极放电打火引起燃烧爆炸事故，或出于对电晕极本身保护的考虑，可采用将预荷电区的正负离子发生器安装于含尘气流主风道的外部，正负离子发生器的安装位置同样布置在轴流旋风凝并除尘装置的进风侧。由正负离子发生器产生的正负离子在风机或压缩空气等外部动力的作用下，随环境风(如室外新风)一起注入到含尘气流的主管道中，并与含尘气流中的颗粒物发生碰撞，在进入轴流旋风凝并除尘装置 (2)之前形成荷上正电荷的颗粒物(22)和荷上负电荷的颗粒物(23)，进一步提高空气的过滤。

本实用新型具备以下有益效果：

1、该轴流旋风凝并式空气过滤方法和装置，通过凝并技术和轴流旋风除尘技术有机结合起来，通过轴流旋风除尘器同时实现颗粒物凝并和除尘双项功能。由于在轴流旋风除尘器内部实现了凝并功能，本实用新型技术对超细颗粒物的过滤效率大大高于传统轴流旋风除尘装置的过滤效率。

2、该轴流旋风凝并式空气过滤方法和装置，通过轴流旋风凝并除尘装置中存在的正离子和负离子进行正负电荷中和的瞬间释放巨大能量，造成空气中细菌结构的改变和能量的转移，导致细菌死亡，实现杀菌的作用，而且能达到高效分解甲醛/苯系物/氨等TVOC及其他气态有机挥发物的作用，从而消除异味，进一步增加空气过滤时的净化效果。

附图说明

图1为本实用新型工作原理示意图；

图2为预荷电区的结构原理示意图；

图3为轴流旋风凝并除尘装置的结构示意图；

图4为轴流旋风凝并除尘装置的截面结构示意图；

图5为实际空气过滤系统的流程俯视图；

图6为正负离子发生器外置的另一种空气过滤系统的流程示意图。

图中：1、预荷电区；2、轴流旋风凝并除尘装置；3、轴流旋风凝并除尘功能段；4、V形导流板；5、供电电源；6、正电晕极；7、负电晕极；8、接地板；9、正电晕区；10、负电晕区；11、进风口；12、导流叶片；13、导流体；14、外筒；15、环状粉尘层；16、出风口；17、出风口外壁空腔；18、出风口内腔；19、排尘槽；20、风机；21、环境风；22、荷上正电荷的颗粒物；23、荷上负电荷的颗粒物。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，轴流旋风凝并式空气过滤装置，包括预荷电区1和轴流旋风凝并除尘装置2，预荷电区1布置在轴流旋风凝并除尘装置2的进风侧，便于空气中的颗粒物先经过预荷电区1，使得经过的颗粒物附带上正负电荷。

其中，预荷电区1由正负离子发生器组成，正负离子发生器由供电电源5、正电晕极6、负电晕极7和接地板8组成，正电晕极6与负电晕极7交错布置在接地板8的两侧，形成彼此相邻的正电晕区9、负电晕区10，空气中的颗粒物流经彼此相邻的正电晕区9、负电晕区10时，与电场中的正离子、负离子碰撞后被分别带上正电荷、负电荷，附图1中，仅示范性设置了1排正电晕极6、负电晕极7，实际应用中可根据空气中颗粒物的特性、粉尘浓度大小设置若干排，以保证空气中的颗粒物流经正电晕区9、负电晕区10时被充分荷上电荷，可以根据需求自适应增加设备。

其中，轴流旋风凝并除尘装置2由进风口11、导流叶片12、导流体13、外筒14、出风口16和排尘槽19组成，出风口16的内径小于外筒14的内径，出风口16由出风口内腔18和与排尘槽19构成的出风口外壁空腔17组成，出风口16的内径小于外筒14的内径，出风口16由出风口内腔18和与排尘槽19构成的出风口外壁空腔17组成，附图4，示意性显示了异极性荷电的颗粒物在轴流旋风凝并除尘装置2的外筒14内壁处凝并后形成的向前螺旋式移动的环状粉尘层15。

其中，轴流旋风凝并除尘装置2的单筒处理空气流量一般较小，可以采用模块化拼装结构，轴流旋风凝并除尘装置2可根据处理空气流量大小将若干个单筒进行模块化拼装形成轴流旋风凝并除尘功能段3，为保证流入轴流旋风凝并除尘功能段3的每个单筒的正、负荷电颗粒物配比均匀，可在正电晕区9、负电晕区10的出风侧设置V形导流板4，系统可根据应用场合设置各种类型的集中收尘箱，便于灰尘的收集和处理。

其中，预荷电区的正负离子发生器可以安装在含尘气流主管道的外部，并位于轴流旋风凝并除尘装置的进风侧。对于一些特殊应用场合，如含尘空气中含有易燃易爆气体，或含有粘性大的颗粒物(如漆雾)，为防止电晕极放电打火引起燃烧爆炸事故，或出于对电晕极本身保护的考虑，可采用将预荷电区1的正负离子发生器安装于含尘气流主风道的外部，正负离子发生器的安装位置同样布置在轴流旋风凝并除尘装置2的进风侧，由正负离子发生器产生的正负离子在风机20或压缩空气等外部动力的作用下，随环境风21(如室外新风)一起注入到含尘气流的主管道中，并与含尘气流中的颗粒物发生碰撞，在进入轴流旋风凝并除尘装置(2)之前形成荷上正电荷的颗粒物(22) 和荷上负电荷的颗粒物(23)。

按照上述装置实验测试对比数据如下：

不同工况下各粒径范围内的计数效率对比表(依据GB/T 14295-2008)

从上述实验数据可以看出：传统的轴流旋风除尘器在进风侧增加异极性的预荷电区后，对于粒径≤5.0μm的颗粒物的计数过滤效率得到了明显的提升。

本实用新型技术由于在轴流旋风除尘器中还存在正离子和负离子进行正负电荷中和的瞬间释放巨大能量，从而导致空气中细菌结构的改变和能量的转移，从而导致细菌死亡，实现杀菌的作用，而且能达到高效分解甲醛/苯系物/氨等TVOC及其他气态有机挥发物的作用，从而消除异味。同时，轴流旋风凝并式空气过滤方法和装置对空气中超细可吸入悬浮颗粒物(如粒径≤5.0 μm)、大粒径颗粒物(如粒径＞5.0μm)均具有较高的分离效率，且具有免维护、运行阻力恒定、运行能耗低的优势，可广泛应用于通风空调系统、空气净化系统、工业除尘系统、燃煤锅炉烟气净化系统、厨房油烟净化系统、焊接作业烟气净化系统、涂装作业漆雾净化系统等领域。

轴流旋风凝并式空气过滤方法，包括以下操作步骤：

第一步，含尘气流在外部风机动力的作用下，先经过预荷电区1，然后空气中的颗粒物在彼此相邻的正电晕区9、负电晕区10与电场中的正离子、负离子碰撞后被分别带上正电荷、负电荷；

第二步，被带上正、负电荷的颗粒物随空气流入轴流旋风凝并除尘装置2，并在轴流旋风凝并除尘装置2的进风口11、导流叶片12处、外筒14与导流体13所组成的环形空腔内进行混合、压缩、碰撞和气流旋转，使得正、负荷电颗粒物在离心力和库仑力的作用下凝并成大颗粒物；

第三步，凝并过程中大量的超细颗粒物吸附在大颗粒物之上，凝并在一起的颗粒物在离心力、惯性力的双重作用下沿外筒14内壁形成向前螺旋式移动的环状粉尘层15，然后进入环状粉尘层15的颗粒物之间因库仑力和电极化效应紧密粘接在一起，然后环状粉尘层15在惯性力的作用下向前移动，并撞击到出风口外壁空腔17的尾部后落入排尘槽19，干净空气由出风口内腔18 排出，从而实现空气过滤功能。采用上述方法，由于在轴流旋风除尘器内部实现了凝并功能，可大大提高空气中超细颗粒物的过滤效率。对于一些特殊应用场合，如含尘空气中含有易燃易爆气体，或含有粘性大的颗粒物(如漆雾)，为防止电晕极放电打火引起燃烧爆炸事故，或出于对电晕极本身保护的考虑，可采用将预荷电区1的正负离子发生器安装于含尘气流主风道的外部，正负离子发生器的安装位置同样布置在轴流旋风凝并除尘装置2的进风侧。由正负离子发生器产生的正负离子在风机20或压缩空气等外部动力的作用下，随环境风21(如室外新风)一起注入到含尘气流的主管道中，并与含尘气流中的颗粒物发生碰撞，在进入轴流旋风凝并除尘装置(2)之前形成荷上正电荷的颗粒物(22)和荷上负电荷的颗粒物(23)，被荷上异极性的颗粒物在轴流旋风凝并除尘装置(2)内部进行凝并，进一步提高空气的过滤效率，增加易燃易爆气体，或含有粘性大的颗粒物在过滤时的安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.轴流旋风凝并式空气过滤装置，其特征在于：包括预荷电区(1)和轴流旋风凝并除尘装置(2)，所述预荷电区(1)布置在轴流旋风凝并除尘装置(2)的进风侧。

2.根据权利要求1所述的轴流旋风凝并式空气过滤装置，其特征在于：所述预荷电区(1)由正负离子发生器组成，所述正负离子发生器由供电电源(5)、正电晕极(6)、负电晕极(7)和接地板(8)组成，所述正电晕极(6)与负电晕极(7)交错布置在接地板(8)的两侧，形成彼此相邻的正电晕区(9)、负电晕区(10)。

3.根据权利要求2所述的轴流旋风凝并式空气过滤装置，其特征在于：所述轴流旋风凝并除尘装置(2)由进风口(11)、导流叶片(12)、导流体(13)、外筒(14)、出风口(16)和排尘槽(19)组成，所述出风口(16)的内径小于所述外筒(14)的内径，所述出风口(16)由出风口内腔(18)和与排尘槽(19)构成的出风口外壁空腔(17)组成。

4.根据权利要求3所述的轴流旋风凝并式空气过滤装置，其特征在于：所述轴流旋风凝并除尘装置(2)可根据处理空气流量大小将若干个单筒进行模块化拼装形成轴流旋风凝并除尘功能段(3)。

5.根据权利要求4所述的轴流旋风凝并式空气过滤装置，其特征在于：所述正电晕区(9)、负电晕区(10)的出风侧与轴流旋风凝并除尘装置(2)的进风侧设置V形导流板(4)。

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