带电液滴的气体洗涤设备和方法技术

一种气体洗涤设备和方法，采用高度带电液滴（２２）从被净化气体同时去除颗粒和污染气体，具有从液体薄片（２０）边缘（２４）喷射液滴（２２）的扩散液体薄片电极（２０），它与导电感应电极（２８）交替设置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及了净化气体的设备和方法，更确切地说，是通过引入被净化气体的带电液滴的作用，从被净化空气或其它气体中同时去除颗粒污染物和污染气体。已有无数的工业作业，以及用于公用电厂的发电作业，其中利用了大量空气或其它气体，并被污染物高度污染，污染物分成两大类固态和液态颗粒，以及如毒性或酸性气体的污染气体。例如，在煤动力发电设备中煤的燃烧将大量产生这两类污染物。显然，有着强烈和不断的需求来开发改进的设备和方法，在把已处理空气重新引入大气之前，采用改进的去除污染物效率从受污染空气中同时去除这两类污染物；并且依靠更实用、可靠和费用合理的装置来达到这一点。如在申请人的信息发布资料所提供的各个专利中表明，已经知道在现有气体净化技术中采用了一种方法来从被净化气体中去除颗粒，其中把含有颗粒的气体通过适当的静电充电设备来首先使颗粒带静电，然后把具有与带电颗粒极性相反电荷的无数带电液滴引入被净化气体中。在这种方法中，通过带有相反电荷的液滴和颗粒之间的静电吸引作用，即单极-单极吸引力来进行关于颗粒的气体净化过程，单极-单极吸引力反比于液滴-颗粒分开距离的平方和正比于两个电荷值的积，这个力拉出颗粒来受到液滴吸引。然后用现有技术熟知的过程从空气流中取出液滴。在上述各专利中还表明，在现有技术中也知道通过引入液滴用于从空气流中去除污染气体，当它们的分子与液滴表面接触时，采用了液滴吸附毒性或酸性气体的过程，接着采用了常规方法从空气流中去除液滴和已收集的污染气体。希望提供一种设备和方法容许从被净化气体流中去除不带电的颗粒，因为这可以避免预先对颗粒充静电的任何需求。本专利技术把带着足够高电荷和具有足够数量密度的液滴引入被净化气体而达到了这一点，依靠单极-偶极的相互作用，而不是常规方法所用的带电液滴和带电颗粒之间的单极-单极相互作用，来达到即使是不带电颗粒的高的颗粒收集效率。在本专利技术中，每个高度带电液滴在附近每个不带电颗粒中感应了一个电偶极矩。已经知道，在电单极和附近感应的电偶极之间有一个吸引力。因此在本专利技术中，由单极-偶极力把颗粒吸到带电液滴上，而不是采用常规方法在设备中作用的单极-单极力。因为颗粒不带电，液滴收集颗粒不会改变液滴的电荷大小，从而不会降低液滴的偶极矩感应能力大小。如在以下的详细描述，与常规设备中作用的单极-单极力相比较，偶极-单极力的大小对于液滴-颗粒分开距离有着显著不同和更敏感的关系，对于液滴带电大小也有着更敏感的关系。因此，本专利技术必须满足相关的要求，在被净化气体中提供适当数量密度的适当带电液滴，以便利用单极-偶极力来产生高的颗粒净化效率。另外，对这个专利技术还需要能够达到从被净化气体中去除污染气体的足够效率，在被净化气体中，提供适当的液滴数量密度和足够的液滴表面积，以提供足够的单位体积液滴表面积，容许所需的液滴吸附污染气体作用。如以下的详细描述，本专利技术采用通过液滴和颗粒之间单极-偶极力作用而适于达到高颗粒收集效率的相同液滴也满足了这个要求。希望这个专利技术在液滴和被净化气体相互作用时，能够保持液滴电荷大小不变，从而在这个相互作用期间，保持每个液滴的颗粒收集能力，而不是如果液滴电荷被消耗而发生该能力被耗尽的情形。另外，对这个专利技术有一个相关的要求，它能够达到所需的液滴带电程度而不采用极高电压，在静电除尘器中往往需要高压，如60kV量级的电压，因为这种高压易于在被净化气体中引起电晕放电，它会消耗液滴的电荷，以及产生其它不良影响，包括可能会干扰对液滴适当充电的空间充电效应。通过在液滴产生和充电处采用电极的几何形状，本专利技术的设备满足了这个要求，包括从液体薄片边缘喷射液滴的扩散液体薄片电极，它与金属感应电极交替设置，在感应电极阵和液体薄片阵之间的静电势不大于20kV，并且相隔空间使得在液体薄片边缘可以保持适当高的电场强度，容许对从液体薄片喷射的液滴进行适当充电，而不发生电晕放电。如在以下的进一步详细描述，本专利技术满足的其它要求包括(但不限于)容许在一个净化室中同时进行颗粒和污染气体的洗涤过程；除了输送被净化气体通过净化室的鼓风机或其它装置的功率以外，不需要很大的功率；以及容许以低的液体-气体流比值来达到这些结果。专利技术概述本专利技术是一种气体洗涤设备和方法，采用带电液滴从被净化气体中同时去除颗粒和污染气体；容许依靠在带电液滴和由带电液滴在不带电颗粒中感应的电偶极之间的单极-偶极吸引力来洗涤不带电颗粒；以及容许采用相反电荷极性的带电液滴来增强对预先带电颗粒的洗涤；在一个实施例中，上述设备在液滴产生和充电处具有电极的几何形状，包括了产生平行扩散导电液体薄片的装置，构成从液体薄片边缘喷射液滴的电极，它与平行于上述液体薄片电极的导电感应电极交替设置，在感应电极阵和液体薄片阵之间的静电势不大于20kV，并且相隔空间使得在液体薄片边缘可以保持适当高的电场强度，容许对从液体薄片喷射的液滴进行适当充电，而不发生电晕放电，电晕放电可能消耗液滴电荷或干扰产生为适当液滴充电所需的电场强度；上述方法包括的步骤为产生适当数量、适当尺寸和适当电荷状态的带电液滴；以及把上述带电液滴和被净化气体完全混合；如以下的详细描述，这里由被净化气体中所含颗粒和毒性或酸性气体所希望的收集效率来确定适当的液滴数量、尺寸和电荷状态；上述专利技术容许在一个净化室中同时进行颗粒和污染气体的洗涤过程；除了输送被净化气体通过净化室的鼓风机或其它装置的功率以外，不需要很大的功率；以及容许以低的液体-气体流比值来达到这些结果。附图简述在一切用于说明本专利技术一个优选实施例的附图中附图说明图1是正视图。图2是喷嘴组件的平面视图。图3是表示两个喷嘴和相邻感应电极的放大侧视图，被喷射的扩散液体薄片分裂成为液滴。图4是从垂直于图3观察方向看的放大正视图，表示了两个喷嘴，喷射出分裂成为液滴的扩散液体薄片。对于液体薄片边缘相对于上述感应电极的两种不同的相对构形，图5(a)和5(b)定性地说明了在靠近其边缘的一个液体薄片和两个相邻感应电极之间延伸的两种电场线形式。为了简化，图中仅表示了一组喷嘴和一对感应电极。优选实施例描述现在参照附图，其中相同的编号表示了相同或相应的零部件，本专利技术优选实施例设备的主要部件装在一个垂直净化室10内，其中由一个在图中未表示的风扇或其它外部驱动力使被净化气体垂直向下流动，主要部件有一个喷嘴组件12，它包括至少一个和通常为多个的平行水平管14，每个管具有一系列喷嘴18，每个喷嘴18喷射出导电液体的垂直向下运动的扩散液体薄片电极20，如图4中最好地表示，上述每个液体薄片电极20从其边缘24沿着基本向下的方向喷射出大量的液滴22，在边缘24上液体薄片充分发散而分裂成单个液滴22；主要部件还有一个平行的垂直平面感应电极28的阵26，上述感应电极28位于管14之下并与管14和液体薄片电极20平行，上述感应电极28等间隔地位于上述液体薄片电极20的平面之间，喷嘴组件12和阵26的相对位置使得液体薄片电极20的边缘24靠近水平面30或在其之下，水平面30与感应电极28的每个上边缘32相交。为了对感应电极28提供高电压，依靠通过电绝缘套管36延伸到净化室10之外的电连接器34，把感应电极28的阵26与在图中未表示的常规高电压源连接，在净化室10内绝缘套管36的表面部分保持温度比被净化气体露点温度高本文档来自技高网...

【技术保护点】
同时从被净化气体去除颗粒污染物和气体污染物的设备，上述被净化气体已经沿着确定的气流和气体流动方向流动进入上述设备，上述气体流动方向定义了作为平行于上述气体流动方向的上述气流中的顺流方向，以及定义了作为与上述气体流动方向相反的上述气流中的逆流方向，上述设备包括： （ａ）一个压力液体装置，为一个在可控液体压力下提供压力液体源； （ｂ）一个与上述压力液体装置连接的液滴产生装置，用于喷射上述液体的大量液滴； （ｃ）一个与上述液滴产生装置连通的液滴充电装置，用于对上述液滴充电到一个平均电荷，它至少是上述液体的上述液滴能够承载的最大电荷的一个相当大部分； （ｄ）一个作用在上述液滴上的喷射装置，用于把上述液滴喷射到上述被净化气体中，并且按照上述液滴相对于上述被净化气体通过一段运行长度的运动，使上述液滴运行通过上述被净化气体，由此把上述液滴与上述被净化气体密切混合；以及 （ｅ）一个与上述被净化气体和喷射到上述气体中的上述液滴连通的液滴取出装置，用于在上述液滴与上述气体相互作用之后从上述被净化气体中取出上述液滴，以及用于把含在上述液滴中的液体收集一起。 其中上述压力液体装置、上述液滴产生装置、上述液滴充电装置、以及上述喷射装置均被构造和工作来提供上述液滴，液滴具有在上述被净化气体中上述液滴的尺寸、电荷、液滴产生率和运行长度的组合，从而对上述颗粒污染物以一个希望的颗粒去除效率来去除上述污染物，并且还以一个希望的气体污染物去除效率来去除上述气体污染物。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克莱德N理查兹，
申请(专利权)人：克莱德N理查兹，
类型：发明
国别省市：US[美国]