一种尾气粉尘收集系统的制作方法

1.本实用新型属于含有粉尘的尾气处理与环境治理领域，具体涉及一种尾气粉尘收集系统。


背景技术：

2.在金属冶炼、垃圾焚烧、燃煤发电、水泥生产、制药生产、面粉加工等过程中，通常会产生大量的粉尘，携带粉尘的尾气一般通过旋风分离、高压静电除尘、布袋除尘、湿法除尘的一种或几种工艺组合来处理，以达到环境治理的目的。而从干法除尘的规模与粉尘去除率考虑，目前布袋除尘的应用越来越普遍。以金属治炼为例，对于金属冶炼的尾气处理，通常采用布袋除尘加喷淋塔湿法除尘组合使用的方案来达到尾气治理达标的目的。
3.cn105107358a公开了一种稀土金属冶炼尾气回收的方法，针对多个熔炼炉，使不同稀土化合物电解产生的烟气通过不同的除尘器进行除尘收集，不仅使烟气在收集过程中不对其它类电解炉内的原料造成污染，还使烟气除尘收集到的含不同稀土金属或合金的颗粒物在不同的除尘器内收集，不用再筛拣分类，便于回收利用。但是该方法只能采用机械除尘器，这种机械除尘器通常是采用机械力(重力、惯性力、离心力等)将尘粒从气流中除去，只适用于含尘浓度高和颗粒粒度较大的气流、且除尘效率不高，因此该专利方法一般用于除尘要求不高的场合或用作高效除尘装置的前置预除尘器。
4.cn204933689u通过在电晕线模块和集尘板前面设置均风板装置的方式，使进入静电除尘模块的风分布均匀，达到静电除尘模块内的各个区域提高除尘效率的目的。但该静电除尘模块需要接通电源使极板间产生静电，对于不含有酸性腐蚀性气体的空气除尘比较适应，但无法用于含有氟气等强腐蚀性的气体中。
5.对于有色金属的粉尘，特别是稀土粉尘具有较高的回收价值，所以先采用类似布袋除尘的干法分类收集，再对尾气进行后期处理是行业内经过摸索后通行的做法。但布袋除尘工艺存在以下缺陷：(1)需要有较大风压使气体穿透滤层、造成风机能耗高、运行成本高；(2) 不得不采取措施防止滤层堵塞，即使这样也需要定期更换；(3)车间内温度与布袋除尘设置的室外环境相差较大时，特别是室外环境温度低于0℃时，有可能使过滤层聚集冷凝水而结冰，造成堵塞失效。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本实用新型提供一种能耗低、运行稳定的尾气粉尘收集系统，采用因地制宜的扩大风道截面积、降低风速，利用纤维摩擦静电吸附粉尘，粉尘降落后吹扫到集尘井定期收集，由此替代布袋除尘。
7.本实用新型公开的尾气粉尘收集系统，主要包括：至少一组汇聚风道；与汇聚风道连通的进气通道，所述进气通道外接尾气收集系统；布置在汇聚风道内的若干静电吸尘装置，所述静电吸尘装置具有多表面纤维结构；与汇聚风道连通的通气管道，所述通气管道连接压缩气体源，并设有用于控制压缩气体进气的阀门；与汇聚风道连通、布置在汇聚风道底
部的集尘井；与汇聚风道连通的排气通道，所述排气通道外接尾气处理系统；所述含尘尾气经进气通道进入汇聚风道后流速骤降，其中的大颗粒粉尘自由降落至汇聚风道底部，剩余微小颗粒物粉尘因与所述多表面纤维结构的纤维表面摩擦产生静电吸附，持续积累团聚后从纤维表面脱落并掉落至汇聚风道底部。
8.作为一种优选方案，所述汇聚风道的截面积大小与含尘尾气进入汇聚风道后的预期流速相关，所述预期流速≤3m/s，优选≤1m/s；所述汇聚风道的长度与大颗粒粉尘和团聚后的微小颗粒物粉尘在汇聚风道中的停留时间相关，所述停留时间≥5s，优选≥15s。
9.作为一种优选方案，所述多表面纤维结构的材料为尼龙纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维、氨纶纤维、碳纤维、陶瓷纤维、钢纤维、复合纤维的任意一种。
10.作为一种优选方案，所述静电吸尘装置被构造为包括与汇聚风道顶部固定连接的安装机构以及悬挂于安装机构底部的纤维阵列；所述纤维阵列具有多表面纤维结构，所述安装机构安装机构为绝缘表面。
11.作为一种优选方案，所述纤维阵列为周期性错位排布的纤维束；优选的，纤维束的直径为0.01-50mm，相邻纤维束间距为纤维束直径的1-4倍。
12.作为一种优选方案，所述纤维阵列为周期性错位排布的的纤维片，纤维片的表面平行于气流方向；优选的，纤维片的厚度为0.01～1mm，纤维片的宽度为1-50mm，相邻纤维片在工作时互不接触干涉。
13.作为一种优选方案，纤维阵列沿汇聚风道长度方向的总长度为风道宽度的0.3-10倍。
14.作为一种优选方案，所述安装机构采用为塑料、陶瓷、木材、玻璃钢制作，或者表面喷涂绝缘漆。
15.作为一种优选方案，每个进气通道下游布置至少一个静电吸尘装置，以形成一组除尘单元；所述通气管道布置在汇聚风道的端部，并位于静电吸尘装置和集尘井的上游。
16.作为一种优选方案，所述汇聚风道为地下混凝土结构，或者地面构筑物形式。
17.作为一种优选方案，所述汇聚风道为两组以上时，还包括用于连接各汇聚风道的联系通道，且各汇聚风道共用一个排气通道。
18.有益效果：
19.(1)本实用新型通过具有较大截面积的尾气汇聚风道使含尘尾气进入汇聚风道后的流速迅速降低，去除含尘尾气中的大部分大颗粒粉尘；通过静电吸尘装置对含尘尾气中剩余的微小颗粒粉尘进行二次除尘，由此通过两级除尘达到预期的除尘效果。
20.(2)本实用新型中可通过设计合适的尾气汇聚风道的截面积大小，控制一定风量的含尘尾气进入风道后的流速迅速降低至预设范围；通过设计汇聚风道的长度控制粉尘颗粒自由降落的时间在预期范围内，具有较好的工艺可控性。
21.(3)本实用新型中采用创新设计的静电吸尘装置，一方面，结构简单且无需外接电源，在同样尾气风量的情况，由于不需要克服布袋过滤层的阻力，使除尘系统电耗下降50％以上，节能效果明显；另一方面，不再需要更换过滤布袋，风道内设置的多表面纤维结构还可以长期使用，没有堵塞的隐患，亦不受使用环境的影响，风道底部由压缩气体自动吹扫，只需定期收集井底粉尘即可，完全可达到取代布袋除尘的目的；并且，该静电吸尘装置还可
用于含有氟气等强腐蚀性的气体的除尘，具有较高的使用安全性。
22.(4)本实用新型尾气汇聚风道的截面积尺寸可以根据需要处理的风量和预期流速来设置；尾气汇聚风道的长度、多表面纤维的结构形式、尺寸与密度，以及粉尘收集井的数量和尺寸等也可以根据需要处理的风量、尾气中的粉尘含量、需要达到的除尘效果来设置，具有较强的适应性和灵活性。
23.(5)本实用新型可通过联系通道将多组尾气汇聚风道并联，共用一套尾气收集系统，这种集中收集方式大大降低尾气收集和尾气处理系统的投入成本，相也应的减少环保设施运行的能耗。
24.(6)本实用新型的尾气汇聚风道可以因地制宜采用地下混凝土结构，也可以采用地面构筑物的办法，具有较强的适应性。
附图说明
25.图1为实施例1所示的尾气粉尘收集系统的系统的主视图；
26.图2为实施例1所示的尾气粉尘收集系统的系统的俯视图；
27.图3为静电吸尘器结构示意图；
28.图4a为静电吸尘器的截面示意图；图4b为静电吸尘器的截面示意图2；
29.图5为实施例2所示的尾气粉尘收集系统的系统构成示意图；
30.附图标注：1、进气通道；2、静电吸尘器，21、固定件，22、多表面纤维，22a、纤维束，22b、纤维片；3、集尘井(a、b、c、d
……
)；4、通气管道；5、尾气汇聚风道；6、排气通道；7、电磁阀；8、尾气发生源(a、b、
……
x、y)；9、联系通道。
具体实施方式
31.本实用新型所公开的尾气粉尘收集系统通过控制含尘尾气流速并结合静电吸尘方式，除尘效果好，系统运行稳定、维护简单、没有系统堵塞隐患、亦不受使用环境的影响。下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释说明。
32.结合图1至图3所示，实施例1公开一种尾气粉尘收集系统，主要包括进气通道1、静电吸尘器2、集尘井3、通气管道4、汇聚风道5和排气通道6，通过上述结构构成实现尾气粉尘的两级处理。其中：进气通道1有若干个，一端外接尾气发生源8(例如，熔炼炉)，另一端连接汇聚风道5；排气通道6通常设置一个，集中收集，其一端外接尾气收集系统进行尾气处理，另一端连接连接汇聚风道5。
33.汇聚风道5作为除尘主通道，可以因地制宜采用地下混凝土结构，也可以采用地面构筑物的方式进行设计。汇聚风道5的截面积通常远大于进气通道1和排气通道6，其截面积大小主要根据待处理含尘尾气的风量和预期流速进行设计，使进入汇聚风道5的含尘尾气流速骤降，例如，控制含尘尾气的流速≤3m/s，优选≤1m/s，此时，含尘尾气中的大颗粒粉尘自由降落，由此实现一级除尘。在设计时通常还可以考虑汇聚风道5的长度，使含尘尾气中的粉尘颗粒有足够的降落时间，例如，汇聚风道5的长度大于尾气汇聚风道高度的两倍以上，选择使尾气在风道中停留5秒以上。
34.静电吸尘器2间隔布置在汇聚风道5中，利用摩擦静电吸附不容易沉降得微小颗粒物粉尘。如图3所示，静电吸尘器2主要包括固定件21和多表面纤维22，其中，固定件21固定
于汇聚风道5内壁顶部，具体可采用一块与汇聚风道5内壁形状相适应的贴附于汇聚风道5 内壁上的连接板，连接板可选用塑料、玻璃钢、陶瓷、木材等绝缘材料制作，设有挂阵列排布的挂钩、安装孔、安装槽等结构，用于安装和固定多表面纤维22。结合图4a所示，多表面纤维22具体可以采用多表面纤维束阵列结构，纤维束阵列主要由周期性排布的纤维束22a 组成，纤维束22a的直径范围在0.01-50mm，具体可由多根直径为0.005～0.1mm的纤维捆扎成束。纤维束阵列的排列方式可以是：每一个静电吸尘器的纤维束排列不少于三排，总排列长度(即沿汇聚通道长度方向纤维束阵列的总长度)根据尾气含尘性质及除尘要求确定，通常为风道宽度的0.3-10倍，前后排纤维束中心位置实行错位排列，以减小风阻，相邻纤维束的间距为纤维束直径的1-4倍。纤维束的长度则以连接固定绝缘板后不接触风道地面为限。结合图4b所示，多表面纤维也可以是多表面纤维片阵列结构，即多个纤维片22沿气流方向阵列布置，相邻两排的纤维片实行错位排列。纤维片22b的厚度为0.01～1mm，宽度通常为 1-50mm，总排列长度(即沿汇聚通道长度方向纤维片阵列的总长度)约为风道宽度的0.3-10 倍，纤维片长度同样以连接固定绝缘板后不接触风道地面为限，相邻纤维片22之间间隔以每排纤维片不相互接触干涉为原则即可。纤维束或纤维片的一端固定在连接板上，另一端与接触汇聚风道5底面间隔一定距离，悬挂于汇聚风道5内。纤维束或纤维片具体可由尼龙纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维、氨纶纤维、碳纤维、钢纤维、陶瓷纤维、复合纤维等的纤维材料制作或编织而成的。含尘尾气与纤维表面摩擦产生静电，使纤维与尾气粉尘因静电产生吸附。吸附在纤维表面的粉尘因持续累积而产生团聚，团聚的粉尘受重力作用克服静电吸引力从纤维表面脱落，掉落到风道底部，由此实现二级除尘。
35.在具体设置时，可在每一个进气通道1下游设置至少一个静电吸尘器2，形成一组除尘单元。集尘井3布置在汇聚风道5的底部，可根据实际需求间隔布置多个，主要用于收集落入风道底部的粉尘。集尘井3本身也可看作是一个集尘通道，尾气流径集尘通道时，通道截面积进一步扩大，可再次降低风速，促使大颗粒粉尘的降落。
36.汇聚风道5两端还设有连接压缩气体的通气管道4，通气管道4上设有电磁阀7，主要用于控制管道内压缩气体的开启时间。使用时，定期打开电磁阀使压缩气体自管道喷出后对风道底部的粉尘进行脉冲式吹扫，粉尘通过集尘井3时因风道截面积进一步明显增加而速度下降，受重力作用而落入集尘井中。这里的压缩气体可根据含尘尾气的种类进行选择，例如，空气、氮气、二氧化碳等。
37.在对汇聚风道、静电吸尘器的相关参数设计时：可根据预处理的风量、尾气中的粉尘含量，以及要求达到的除尘效果来设置尾气汇聚风道、进气通道和集尘通道(集尘井)的相关尺寸参数，静电吸尘器中多表面纤维束阵列的最小单元尺寸及数量，集尘井3的数量等参数，使尾气中的粉尘通过本系统后达到除尘目标要求，如：将尾气颗粒物含量降至30mg/m3以下，并且对于有价值的粉尘实现资源化收集利用。
38.基于实施例1所述的尾气粉尘收集系统，其工作原理如下：尾气发生源产生的含尘尾气通过进气通道1进入汇聚风道5中，在确保风量不变的前提下，由于汇聚风道5的截面积明显扩大，使气流速度降低到能满足大颗粒粉尘自由降落，微小颗粒物则通过静电吸尘器2与多纤维表面摩擦产生静电吸附而团聚，团聚长大形成大颗粒粉尘后自由降落至风道底部，落入汇聚风道5底部的粉尘经通气管道4通入的压缩气体吹扫并落入集尘井3，最后对集尘井3 内的粉尘进行收集处理。通过本方法，无需使用布袋吸尘器，不必提高风压克服布袋
过滤的阻力，大幅度节省能耗，同时，也不需要使用通常需要外接电源的高压静电吸尘器，即防止电极损坏也避免电极通道堵塞。
39.如图5所示，实施例2公开了另一种尾气粉尘收集系统，相较于实施例1，包括至少两组汇聚风道5并在两组汇聚风道5之间增加了联系风道9，各汇聚风道5共用一个排气通道6，排气通道6可以设置在任意一组汇聚通道5中，也可以设置在联系通道9上。联系风道9可采用与汇聚风道类似的设计，只是没有进气通道，通过联系风道相互联通，收集至一套尾气处理系统进行集中处理。通过这种设计使两组生产过程产生的同类尾气通过类似的除尘工艺进行除尘与粉尘收集，除尘后的尾气经尾气收集系统集中收集后再通过喷淋塔对含有的酸性物质进行中和处理，尾气治理达标后经排气筒排放。由此也可以减少后续一套尾气处理系统，主要包括一套循环喷淋系统与一个排气筒，相应的也减少了喷淋塔的循环泵数量，节约喷淋塔等设施的投资，且相应减少环保设施运行能耗，节约监控成本与资源。
40.下面结合两个应用案例，对本实用新型及其效果作进一步说明。
41.应用案例1：某金属熔炼车间，有16股需要处理的尾气，每股尾气为3000m3/h，尾气粉尘含量为330mg/m3，采用实施例1所述的尾气粉尘收集系统，将每股尾气引入地下风道(即尾气汇聚风道)中，地下风道截面尺寸为高1.5米、宽1.2米，在地下风道中设置静电吸尘器 40组，每组为尺寸1.2米长、0.8米宽的pp塑料板固定在风道混凝土顶部，pp塑料板底部悬挂尼龙纤维阵列，纤维长度1米，相互间隙1-5毫米。经降尘与吸附处理后，风道出口粉尘含量为44mg/m3，尾气被引入喷淋塔系统中，进一步对尾气中氟化物进行碱液中和处理，最终尾气中颗粒物含量10mg/m3以下，氟化物含量3mg/m3以下，达标排放。
42.应用案例2：某车间有32股粉尘尾气，每股尾气风量为2000m3/h，尾气粉尘含量 450mg/m3，采用实施例2所述的尾气粉尘收集系统，将每股尾气引入相应的尾气汇聚风道中，然后经联系风道进入尾气中，尾气汇聚风道和联系风道全部采取地下混凝土结构，不挤占地面空间，联系风道截面尺寸为高1.2米、宽1米，尾气汇聚风道尺寸为高1.5米、宽1米；在尾气汇聚风道中设置静电吸尘器80组，每组为尺寸1米长、0.5米宽的pp塑料板固定在风道混凝土顶部，pp塑料板底部悬挂尼龙纤维阵列，纤维长度0.8米，相互间隙1-5毫米。经尾气汇聚风道次降尘处理后，经第三方检测，尾气中粉尘含量为40mg/m3，尾气被引入喷淋塔中对尾气中的氟化物进一步处理，最终尾气中颗粒物含量6mg/m3以下，氟化物含量3mg/m3以下，达标排放，对落入收集井的粉尘定期收集回用。
43.最后需要说明的是，尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。