阅读说明：本技术 一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置及方法 (Suspended cloud and mist dust-settling purification device and method based on magnetoelectric coupling ) 是由 荆德吉 贾荞溪 任帅帅 安日娜 庞星宇 王志恒 贾鑫 马纪闯 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及了一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置及方法,装置包括感应电荷喷雾装置、烟气感应电荷装置、除尘装置以及回收利用装置,所述感应电荷喷雾装置中水箱中的水经水泵泵入输水管道,经过磁化装置后变成磁化水,与高压空气结合流经组合电极形成带有正电荷和负电荷的磁化水雾喷入除尘装置；含尘气体经烟气感应电荷装置形成带有与磁化水雾带有相反电荷的含尘气流,进入除尘装置；带有相反电荷的磁化水雾和含尘气体在磁电耦合作用下相结合,磁化水喷雾吸附、捕获粉尘并排出污水,净化后的气体通过粉尘浓度传感器及粉尘粒度分析仪,排出符合标准的气体。本发明利用磁电耦合作用使带有相反电荷的水和灰尘充分交融并沉降,有效提高除尘效率。(The invention relates to a suspended cloud and mist dust-settling purification device and method based on magnetoelectric coupling, the device comprises an induced charge spraying device, a smoke induced charge device, a dust removal device and a recycling device, water in a water tank in the induced charge spraying device is pumped into a water pipeline through a water pump, the water is changed into magnetized water through a magnetizing device, and the magnetized water and high-pressure air are combined and flow through a combined electrode to form magnetized water mist with positive charges and negative charges to be sprayed into the dust removal device; the dust-containing gas forms dust-containing airflow with opposite charges to the magnetized water mist through the smoke induction charge device and enters the dust removal device; the magnetized water spray with opposite charges is combined with the dust-containing gas under the action of magnetoelectric coupling, the magnetized water spray adsorbs and captures dust and discharges sewage, and the purified gas passes through a dust concentration sensor and a dust particle size analyzer and discharges gas meeting the standard. The invention utilizes the magnetoelectric coupling effect to ensure that water and dust with opposite charges are fully blended and settled, thereby effectively improving the dust removal efficiency.)

一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置及方法

技术领域

本发明属于粉尘防治技术领域，尤其涉及一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置及方法。

背景技术

在我国工业高速发展的同时，环境正面临着严峻的考验，粉尘污染是导致环境恶化的重要因素之一，工业的大规模兴起及生产使得粉尘污染问题愈发严重，这不仅会对人体、工业生产、产品质量以及经济效益产生影响，还会使环境及生态平衡遭到破坏。

目前，最普及的除尘方式为湿式水雾降尘，虽然这种方式比较经济、简便，但由于随机性及环流、水滴表面张力较大等因素易造成除尘效率低，除尘效果不理想；在设备和管道腐蚀、污水和污泥的处理以及副产品的回收利用方面也存在着诸多问题。而在传统除尘原理的湿式除尘和静电除尘的基础上，基于带电磁化水雾与带电粉尘耦合的情况下，可使粉尘和水雾在磁电吸附力的作用下充分交融并沉降，不仅对大粒径的粉尘有着良好的吸附效果，对粒径较小的粉尘也有着明显的捕获效果，并且磁化水的蒸发速度更慢，在空气中滞留时间更长，进而能够取得更好的除尘净化效果。

因此，针对湿式水雾降尘等单一降尘形式所存在的不足，设计一种综合性能优良的净化装置是十分必要的。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置及方法，在传统除尘原理的湿式除尘及静电除尘基础上，利用带电磁化水雾与带电粉尘的耦合使粉尘和水雾在磁电吸附力的作用下充分交融并沉降。

本发明采用以下的技术方案实现：

一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置，包括感应电荷喷雾装置、烟气感应电荷装置、除尘装置以及回收利用装置，所述感应电荷喷雾装置包括空气压缩机、输气管道、水箱、水泵、输水管道、磁化装置、组合电极，空气压缩机与组合电极通过输气管道连接，管道上设有阀门和压力表，通过输水管道经水泵连接至输气管道；烟气感应装置包括电源、环形电极；除尘装置包括进尘口、除尘塔、出尘口、粉尘浓度传感器、粉尘粒度分析仪、风机二、PLC，各部件间通过输烟管道连接，靠近进尘口的输烟管道内壁焊有可挡板，进尘口经由输烟管道与除尘塔下部相连，粉尘浓度传感器与粉尘粒度分析仪安装于除尘塔上部与出尘口连接的输烟管道的接口处，PLC与粉尘浓度传感器、粉尘粒度分析仪、风机二电连接，所述环形电极环绕于靠近进尘口的输烟管道外侧，水箱位于除尘塔底部，所述除尘塔内设有灰斗；回收利用装置包括除尘塔内的灰斗以及多重滤网、水箱、水泵、输水管道、风机一，风机一与PLC电连接，多重滤网置于水箱与除尘塔间，水经由水泵、输水管道进入除尘塔参与含尘气流的净化过程，污水由灰斗通过多重滤网过滤重新回到水箱，从而实现了水的循环利用。

所述磁化装置为电磁式磁化器，便于对磁化时间进行调节，水箱中的普通液态水由水泵泵入输水管道，通过磁化装置后转化为磁化水。

所述组合电极包括喷嘴电极和环-针复合电极，组合电极可显著降低液滴粒径和速度，增强喷雾的稳定性，可根据实际情况设定组合电极的数量。

所述进尘口与除尘塔相连接的输烟管道内靠近进尘口部位设置灰尘收集槽，可收集挡板截留下来的大粒径灰尘。

所述挡板设置在灰尘收集槽上方垂直于进尘方向，数量为3～5块，所述挡板与输烟管道侧壁呈45°夹角。

所述除尘塔与出尘口经输烟管道相连接，除尘塔与输烟管道连接处安装粉尘浓度传感器及粉尘粒度分析仪，除尘装置中的风机二安装在靠近出尘口处，用于将符合排放的气体排出装置外；回收利用装置中的风机一安装在该输烟管道支路中与除尘塔组成回路，将不符合排放标准的气体再次排进除尘塔进行除尘。

所述水箱中的水通过水泵进入感应电荷喷雾装置，在水箱与输水管道的连接处安装单向透水膜，以保证净化装置中水的纯净，从而实现水的循环利用。

所述出尘口附近的输烟管道设置为漏斗状，在靠近出尘口方向安装防尘防水透气膜保证排出的气体的干燥，漏斗状底部连有输水管道连接至水箱，形成水循环回路。

所述多重滤网带有脉冲清灰装置，其下方设置致密网格状倾斜钢架，致密网格状倾斜钢架上铺设透水无纺布，脉冲清灰装置可将多重滤网上截留的污水中的杂质清理至透水无纺布上；所述致密网格状倾斜钢架带有自振功能，能够将杂质振动至致密网格状倾斜钢架的底端，其近地侧水箱上部外侧设置为拉门形式，便于对透水无纺布进行清洁。

前述的一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置的降尘净化方法，具体包括以下步骤：

步骤一：含尘废气由进尘口进入输烟管道内，挡板将大粒径粉尘沉降到灰尘收集槽中，除去大粒径粉尘的废气经输烟管道通过由电源与环形电极组成的烟气感应电荷装置，使得废气中的粉尘带有正电或负电，带有电荷的含尘气流继续通过输烟管道进入除尘塔内部；

步骤二：启动水泵将水箱中的普通液态水通过单向透水膜泵入输水管道并通过磁化装置变为磁化水，同时启动空气压缩机将空气加压，磁化水与高压空气经由阀门和压力表进入组合电极，形成带有与含尘气流相反电荷的磁化水喷雾，喷入除尘塔上部；

步骤三：带有相反电荷的含尘气流与磁化水喷雾在除尘塔内充分结合，磁化水喷雾吸附、捕获粉尘并通过灰斗排出污水，污水经多重滤网过滤重新进入到水箱中；净化后的气体通过粉尘浓度传感器及粉尘粒度分析仪，粉尘浓度传感器及粉尘粒度分析仪将检测到的粉尘浓度和粒径信号传输至PLC，若PLC接收到的净化后气体中粉尘的浓度和粒径均符合《大气污染物综合排放标准》中的颗粒物排放标准，则PLC启动靠近出尘口的风机二，风机二工作使气体由出尘口排出；若PLC接收到的净化后气体中粉尘的浓度或粒径任意一项不符合《大气污染物综合排放标准》中的颗粒物排放标准，则PLC控制位于另一条输烟管道的风机一开启工作，使烟气重新回到除尘塔中再次进行降尘，直至粉尘浓度及粒径均符合标准方可由出尘口排出，粉尘净化完成。

本发明的有益效果是：

1、本发明中装置基于磁电耦合作用，利用磁、电耦合原理使带有相反电荷的磁化水雾与含尘气流充分结合，更好的吸附、捕获粉尘，适用于各种粒径范围的粉尘，可有效提高除尘效率，对设备起到了保护作用从而延长机器的使用寿命，能够减少粉尘对人体及环境的危害；

2、本发明中安装的回收利用装置可使得废水实现循环利用，避免水资源的浪费；

3、本发明中安装粉尘浓度传感器及粉尘粒度分析仪能够精确反馈出净化后气体中粉尘的浓度和粒径，保证其达到最佳除尘效果。

附图说明

图1为本发明中一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置的连接示意图；

图2为本发明中组合电极的主视图；

图3为本发明中组合电极中的环-针复合电机的俯视图；

图4为本发明进尘口结构示意图；

其中，

1—进尘口，2—电源，3—环形电极，4—水泵，5—输水管道，6—水箱，7—灰斗，8—除尘塔，9—风机二，10—出尘口，11—输气管道，12—压力表，13—阀门，14—空气压缩机，15—喷嘴电极，16—灰尘收集槽，17—单向透水膜，18—多重滤网，19—粉尘浓度传感器，20—粉尘粒度分析仪，21—防尘防水透气膜，22—环-针复合电极，23—致密网格状倾斜钢架，24—磁化装置，25—输烟管道，26—PLC，27—风机一，28—挡板。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。

如图1所示，一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置，包括感应电荷喷雾装置、烟气感应电荷装置、除尘装置以及回收利用装置。所述感应电荷喷雾装置包括空气压缩机14、输气管道11、水箱6、水泵4、输水管道5、磁化装置24、组合电极，空气压缩机14与组合电极通过输气管道11连接，管道上设有阀门13和压力表12，通过输水管道5经水泵4连接至输气管道11；所述磁化装置24为电磁式磁化器，水箱6中的普通液态水由水泵4泵入输水管道5，通过磁化装置24后转化为磁化水，磁化水经组合电极形成带电磁化水喷雾进入除尘塔8；如图2-3所示，所述组合电极包括喷嘴电极15和环-针复合电极22，所述喷嘴电极15为高压喷嘴与电源相连接，高压喷嘴产生的雾比其他种类喷嘴产生的雾更细，更易于吸附、捕获粉尘，环-针复合电极22为环形电极3与针状电极相结合的形式，利用感应荷电与电晕荷电两种方式对喷雾进行荷电，避免了单电极在喷雾区荷电的不稳定性，从而保证雾滴荷电过程的稳定性与持续性。组合电极可显著降低液滴粒径和速度，增强喷雾的稳定性，可根据实际情况设定组合电极的数量。本实施例中的组合电极数量为两个，环形电极3及环-针复合电极22选用不锈钢材质，组合电极中喷嘴电极15与环-针复合电极22之间的电极距需要根据喷雾的有效射程、雾化角度及粒径的状态进行调整，选定一个初始电极距，组合电极开始工作，待喷雾状态稳定，运用激光粒度仪测定喷雾粒径，并用相机拍下雾化图像，运用量角器测量雾化图像中雾化角的大小，调节电极距，重复上述调节过程直至雾化角达到60°，喷雾粒径约为5μm，使其达到最佳雾化状态，有效射程则根据实际需要净化的粉尘浓度或除尘塔的高度进行调整，尽可能使喷雾充满腔体。

烟气感应装置包括电源2、环形电极3；

除尘装置包括进尘口1、除尘塔8、出尘口10、粉尘浓度传感器19、粉尘粒度分析仪20、风机二9、PLC26，所述进尘口1通过输烟管道25与除尘塔8连接，所述环形电极3环绕于靠近进尘口1的输烟管道25外侧，如图4所示，靠近进尘口1的输烟管道25内壁焊有可挡板28，进尘口1与除尘塔8相连接的输烟管道25内靠近进尘口1部位设置灰尘收集槽16，可收集挡板28截留下来的大粒径灰尘，挡板28设置在灰尘收集槽16上方垂直于进尘方向，数量为3～5块，与输烟管道25侧壁呈45°夹角，本实施例中挡板28的数量为5块。进尘口1经由输烟管道25与除尘塔8下部相连，粉尘浓度传感器19与粉尘粒度分析仪20安装于除尘塔8上部与出尘口10连接的输烟管道25的接口处，PLC26与粉尘浓度传感器19、粉尘粒度分析仪20、风机二9电连接，所述除尘塔8内设有灰斗7；水箱6位于除尘塔8底部，水箱6中的水通过水泵4进入感应电荷喷雾装置，在水箱6与输水管道5的连接处安装单向透水膜，以保证净化装置中水的纯净，从而实现水的循环利用。本实施例中粉尘浓度传感器的型号为GCG-1000，粉尘粒度分析仪型号为Mastersizer 3000E。

回收利用装置包括除尘塔8内的灰斗7以及多重滤网18、水箱6、水泵4、输水管道5、风机一27，风机一27与PLC电连接，多重滤网18置于水箱6与除尘塔8间，带有脉冲清灰装置，其下方设置致密网格状倾斜钢架23，致密网格状倾斜钢架23上铺设透水无纺布，脉冲清灰装置可将多重滤网18上截留的污水中的杂质清理至透水无纺布上；所述致密网格状倾斜钢架23带有自振功能，能够将杂质振动至致密网格状倾斜钢架23的底端，其近地侧水箱6上部外侧设置为拉门形式，便于对透水无纺布进行清洁。水经由水泵4、输水管道5进入除尘塔8参与含尘气流的净化过程，污水由灰斗7通过多重滤网18过滤重新回到水箱6，从而实现了水的循环利用；除尘塔8的出尘口10附近的输烟管道25设置为漏斗状，在靠近出尘口10方向安装防尘防水透气膜21保证排出的气体的干燥，漏斗状底部连有输水管道5连接至水箱6，防尘防水透气膜21截留的水晶输水管道5流回至水箱6，形成水循环回路。

所述除尘塔8与出尘口10相连接的输烟管道25连接处安装粉尘浓度传感器19及粉尘粒度分析仪20，除尘装置中的风机二9安装在该管道靠近出尘口10处，用于将符合排放的气体排出装置，回收利用装置中的风机一27安装在该输烟管道25支路中与除尘塔8组成回路，将不符合排放标准的气体再次排进除尘塔8进行除尘。

前述的一种基于磁电耦合的悬浮云雾降尘净化装置的降尘净化方法，具体包括以下步骤：

步骤一：含尘废气由进尘口1进入输烟管道25内，挡板28将大粒径粉尘沉降到灰尘收集槽16中，除去大粒径粉尘的废气经输烟管道25通过由电源2与环形电极3组成的烟气感应电荷装置，使得废气中的粉尘带有正电或负电，带有电荷的含尘气流继续通过输烟管道25进入除尘塔8内部；

步骤二：启动水泵4将水箱6中的普通液态水通过单向透水膜泵入输水管道5并通过磁化装置24变为磁化水，同时启动空气压缩机14将空气加压，磁化水与高压空气经由阀门13和压力表12进入组合电极，形成带有与含尘气流相反电荷的磁化水喷雾，喷入除尘塔8上部；

步骤三：带有相反电荷的含尘气流与磁化水喷雾在除尘塔8内充分结合，磁化水喷雾吸附、捕获粉尘并通过灰斗7排出污水，污水经多重滤网18过滤重新进入到水箱6中；净化后的气体通过粉尘浓度传感器19及粉尘粒度分析仪20，粉尘浓度传感器19及粉尘粒度分析仪20将检测到的粉尘浓度和粒径信号传输至PLC26，若PLC26接收到的净化后气体中粉尘的浓度和粒径均符合《大气污染物综合排放标准》中的颗粒物排放标准，则PLC26启动靠近出尘口10的风机二9，风机二9工作使气体由出尘口10排出；若PLC26接收到的净化后气体中粉尘的浓度或粒径任意一项不符合《大气污染物综合排放标准》中的颗粒物排放标准，则PLC26控制位于另一条输烟管道25的风机一27开启工作，使烟气重新回到除尘塔8中再次进行降尘，直至粉尘浓度及粒径均符合标准方可由出尘口10排出，粉尘净化完成。