电除尘器湿式清灰专利技术发展分析
摘 要：文章从专利角度对除尘器电极板湿式清灰技术的发展状况做了相应的分析，着重对喷淋法和非喷淋法的重要节点专利进行了梳理。
关键词：除尘器;电极板;清灰;喷淋;专利分析;技术发展
中图分类号：T-18 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）28-0014-02
Abstract： This paper makes a corresponding analysis on the development of wet ash removal technology of dust collector electrode plate from the point of view of patent， focusing on the important node patents of spray method and non-spray method.
Keywords： dust collector; electrode plate; ash cleaning; spray; patent analysis; technology development
1 概述
电除尘器作为一种工业烟气除尘净化设备，广泛应用于电力、冶金、化工等行业。工业电除尘器（ESP）种类和结构形式繁多，但都基于相同的工作原理，主要包括电晕放电、粉尘荷电、荷电粉尘在电场中的迁移运动以及被捕集粉尘的清除[1]。在电除尘器中，电极板的清灰效果对电除尘器的除尘效率有着显著的影响，有效清除电极板捕集的灰尘是保障电除尘器持续高效地运行的重要环节，如果没有把电极上的积灰清除干净，将引起供电功率下降从而导致电除尘器的除尘效率降低[2]。
目前市场上电除尘器主要分为干式除尘器和湿式除尘器，两者的主要区别在于清灰方式的不同。干式除尘器主要采用机械振打、声波吹灰等方式，而湿式除尘器则主要采用湿式清灰方式，其通过颗粒物荷电将灰尘吸附于极板，并通过水流将吸附在极板上的灰尘清除[3]。本文将对电除尘器湿式清灰技术的专利技术发展路线进行分析。
2 湿式清灰专利技术演进概况
湿式清灰技术是指利用清洗液将吸附在极板上的灰尘清除，本小节通过对湿式清灰除尘技术的相关专利文献进行梳理和总结，得到该技术的技术发展路线演进图如图1所示。
从图1中可以看出，湿式清灰技术主要包括喷淋法和非喷淋法两大类，喷淋法是利用喷嘴向除尘器内喷雾，水滴沉降在收尘级表面，将粉尘一起带走。而非喷淋法是指采用水滴或溢流等方式在电极板表面形成从上到下连续不断的水膜从而将极板上的粉尘带走。从湿式清灰技术的发展脉络来看，相关专利申请主要集中在喷淋法。
3 湿式清灰技术重要节点专利
3.1 喷淋法
1960年，GB912391A在电除尘器中设置了前喷淋冲洗区和后喷淋冲洗区，其中后喷淋冲洗区设置多个喷头，一部分横向喷过电极板，另一部分喷向电极板下方的落灰区域，最终前后喷淋的水流落入下方的同一个集水容器中。该喷淋清洗方式侧重于侧向喷淋冲洗，存在喷淋区域范围有限以及喷淋不均匀的问题。
1969年，US3464185A中公开了一种顶部喷淋清灰技术，其在电极板上方沿横向延伸设置喷淋管，喷淋管下方均匀设置多个喷淋孔，喷淋孔侧边配合设置有倾斜的挡板，喷淋管能够绕轴向转动，实现对每一块电极板以及电极板整个表面的喷淋清洗。这种方式对电极板的覆盖范围以及喷淋均匀性有所提高，但仍然存在喷淋死角。
1973年，US3958960A中公开的喷淋方式，沿烟气流动方向在电极板组前、两组电极板之间以及电极板组后的空间中布置多组竖向延伸的隔板，并沿隔板的竖直方向设置多组喷头，同时在电极板区域的顶部、侧部也布置多个喷头，从而大大提高了喷淋覆盖的范围，喷淋清灰效果得到极大的提高。然而由于设置了多组喷头，结构较复杂，喷淋点较多，大量喷头置于烟气高温环境中，容易损坏，且清洗水耗用量较大。
1978年，JPS5327285U中在电极板顶部设置喷头，沿电极板高度方向分段设置横向延伸的棚板，棚板上设置有间隔布置的狭缝，使得喷淋水沿电极板往下流动时每经过一段距离即可将喷淋水汇聚并进行重新分布，从而提高了喷淋水下落过程中在电极板上的分布均勻性，其不用在烟气环境中设置大量喷头即可实现喷淋水的均匀分布。然而，这种钢结构由于水膜经过多道棚板的阻挡，容易堵塞棚板上的孔导致清灰失效。
1985年，US4646769A中在电极板之间悬挂可沿垂直方向上下移动的横向清洗管道，管道两侧面设置有多个高压液体喷头，利用高压喷头向两侧的电极板喷射高压清洗液。这种移动式的喷淋清洗装置简化了喷淋结构且同时扩大了喷淋液的覆盖范围、提高了喷淋的均匀性。
1994年的JPH0847654A、1996年的JPH10165840A以及1999年的JP2001087676A也同样采用了可动式喷淋清洗结构，JPH0847654A将喷淋管设为T形管结构，横管部分具有喷水缝，该T型管可沿电极板布置方向往复运动，且可绕横管的轴进行旋转运动。JPH10165840A在与电极板平行的位置沿横向悬挂多排喷雾装置，每排喷雾装置中沿竖直方向设置多个回转式喷雾器，每个喷雾器上沿不同方向设置有多个喷头，实现全方位无死角喷淋。JP2001087676A在电极板前、后以及两排电极板之间的空间沿电极板侧边竖直方向设置两个可旋转清洗轴，每个清洗轴沿横向设置多个高压喷出部，每个高压喷出部沿周向设置多个喷头，通过轴的旋转使得每根清洗轴负责靠近其两侧区域的电极板的清洗。
到本世纪中，我国在喷淋式清灰技术的清洗均匀性、节水性也作了较多改进，例如，2012年的CN102671767A中在工艺水管上设置主喷嘴和指向性喷嘴，通过指向性喷嘴朝靠近壳体侧壁与壳体侧壁相对的集尘板面上喷射清灰水，使该面能形成均匀完整液膜覆盖。2014年CN104259006A中公开了一种间歇喷淋冲洗系统，其阴极、阳极喷淋冲洗喷嘴均采用间歇喷淋的冲洗方式，阴、阳极冲洗层之间，以及阴极冲洗层各分区之间、阳极冲洗层各分区之间均可相互错开进行冲洗，或同时冲洗，在保证喷淋覆盖均匀性的同时降低了耗水量。
3.2 非喷淋法
1969年，DE1457087A1中采用了溢流法进行水冲洗，其进水管从除尘器两侧供水，水能够在除尘电极之间上方的罩体内溢出从而沿每个电极以水膜的形式下落。
1978年，US4189308A则将每块电极板采用空心管道悬挂，在管道中通水，管道与电极板两侧接触的部位开设溢水缝，从而使得每块电极板的两侧形成均匀下落的水膜，其相对于溢流法提高了水膜的均匀性且更便于控制水量。
1987年，JPS63182053A采用滴淋法，在除尘电夹板顶部设置多根平行设置的多孔管，多孔管的下方设置有多孔板，将多孔管中落下的清洗液在多孔板上重新分布并经多孔板上的孔落下对下方的电极板进行喷淋清洗，清洗后的液体在集液槽中经过滤再返回至顶部的喷淋板中。由于采用多孔板进行了清洗液的进一步分配，使得滴淋更为均匀。
2001年，JP2002224588A对设置在电极板上方的水管构造进行改进，将其设置成五边形，管体下部形成缩口并采用与缩口处管臂螺栓连接的两块挡板与电极板夹设形成出水狭缝，管体内设置有多个带有通孔的增强板，即使在较高流速下也能够形成均匀可靠的液膜，大大提高了液膜形成的稳定性。
2007年，JP2008212846A在极板上方用于滴淋的水管中同轴设置进水管道，管道设置有喷头，可以稳定快速地形成水膜，且冲洗水的流量具有较好的调节性能，提高了滴淋法形成水膜的稳定性。
2013年，CN103586135A采用耐高温、耐腐蚀材料制成收尘极板，布水管路设置在极板内部，极板表面贴有纤维编制薄膜，利用毛细作用在极板表面形成完整均匀的清灰水膜，避免二次扬尘。这种结构通过对极板构造的改进，不需要特别考虑淋水结构的改善即能提高水膜覆盖的均匀性。
2015年，CN205164968U设置了由输水管、均流管、双层对称波纹面极板组成的清洗结构，清洗水通过输水管滴淋或溢淋到双层波纹面极板上部的均流管顶端，由均流管将水滴均分到双层波纹面极板的两表面，在极板上形成的水膜均匀、清洗彻底。由于对极板结构进行了改進，大大提高了水膜的均匀性。
4 结束语
由本文的上述分析可知，由于湿式清灰技术中，喷淋的均匀性、覆盖面以及水膜形成的均匀性、稳定性等是影响其清灰效率的关键因素。水流稍有不均匀，就会在极板上造成局部的干区，干湿交界处会出现粉尘堆积，因此，无论是喷淋法还是非喷淋法，相关专利申请的改进均主要围绕清洗液分布的均匀稳定及可靠性进行。
参考文献：
[1]郑钦臻，李树然，周靖鑫，等.振打清灰对电除尘器排放的影响：工业应用分析[J].高压电技术，2017，43（02）：499-506.
[2]王俊民.电除尘工程手册[M].北京：中国标准出版社，2007.
[3]朱婉莹，王榜，黄悦峰，等.清灰方式对电除尘器清灰效果的影响分析[J].装备制造技术，2018（2）：103-106.