電除塵器濕式清灰專利技術發展分析

謝德娟 曹壽峰

摘 ?要：文章從專利角度對除塵器電極板濕式清灰技術的發展狀況做了相應的分析，著重對噴淋法和非噴淋法的重要節點專利進行了梳理。

關鍵詞：除塵器;電極板;清灰;噴淋;專利分析;技術發展

中圖分類號：T-18 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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

電除塵器作為一種工業煙氣除塵凈化設備，廣泛應用于電力、冶金、化工等行業。工業電除塵器（ESP）種類和結構形式繁多，但都基于相同的工作原理，主要包括電暈放電、粉塵荷電、荷電粉塵在電場中的遷移運動以及被捕集粉塵的清除[1]。在電除塵器中，電極板的清灰效果對電除塵器的除塵效率有著顯著的影響，有效清除電極板捕集的灰塵是保障電除塵器持續高效地運行的重要環節，如果沒有把電極上的積灰清除干凈，將引起供電功率下降從而導致電除塵器的除塵效率降低[2]。

目前市場上電除塵器主要分為干式除塵器和濕式除塵器，兩者的主要區別在于清灰方式的不同。干式除塵器主要采用機械振打、聲波吹灰等方式，而濕式除塵器則主要采用濕式清灰方式，其通過顆粒物荷電將灰塵吸附于極板，并通過水流將吸附在極板上的灰塵清除[3]。本文將對電除塵器濕式清灰技術的專利技術發展路線進行分析。

2 濕式清灰專利技術演進概況

濕式清灰技術是指利用清洗液將吸附在極板上的灰塵清除，本小節通過對濕式清灰除塵技術的相關專利文獻進行梳理和總結，得到該技術的技術發展路線演進圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，濕式清灰技術主要包括噴淋法和非噴淋法兩大類，噴淋法是利用噴嘴向除塵器內噴霧，水滴沉降在收塵級表面，將粉塵一起帶走。而非噴淋法是指采用水滴或溢流等方式在電極板表面形成從上到下連續不斷的水膜從而將極板上的粉塵帶走。從濕式清灰技術的發展脈絡來看，相關專利申請主要集中在噴淋法。

3 濕式清灰技術重要節點專利

3.1 噴淋法

1960年，GB912391A在電除塵器中設置了前噴淋沖洗區和后噴淋沖洗區，其中后噴淋沖洗區設置多個噴頭，一部分橫向噴過電極板，另一部分噴向電極板下方的落灰區域，最終前后噴淋的水流落入下方的同一個集水容器中。該噴淋清洗方式側重于側向噴淋沖洗，存在噴淋區域范圍有限以及噴淋不均勻的問題。

1969年，US3464185A中公開了一種頂部噴淋清灰技術，其在電極板上方沿橫向延伸設置噴淋管，噴淋管下方均勻設置多個噴淋孔，噴淋孔側邊配合設置有傾斜的擋板，噴淋管能夠繞軸向轉動，實現對每一塊電極板以及電極板整個表面的噴淋清洗。這種方式對電極板的覆蓋范圍以及噴淋均勻性有所提高，但仍然存在噴淋死角。

1973年，US3958960A中公開的噴淋方式，沿煙氣流動方向在電極板組前、兩組電極板之間以及電極板組后的空間中布置多組豎向延伸的隔板，并沿隔板的豎直方向設置多組噴頭，同時在電極板區域的頂部、側部也布置多個噴頭，從而大大提高了噴淋覆蓋的范圍，噴淋清灰效果得到極大的提高。然而由于設置了多組噴頭，結構較復雜，噴淋點較多，大量噴頭置于煙氣高溫環境中，容易損壞，且清洗水耗用量較大。

1978年，JPS5327285U中在電極板頂部設置噴頭，沿電極板高度方向分段設置橫向延伸的棚板，棚板上設置有間隔布置的狹縫，使得噴淋水沿電極板往下流動時每經過一段距離即可將噴淋水匯聚并進行重新分布，從而提高了噴淋水下落過程中在電極板上的分布均勻性，其不用在煙氣環境中設置大量噴頭即可實現噴淋水的均勻分布。然而，這種鋼結構由于水膜經過多道棚板的阻擋，容易堵塞棚板上的孔導致清灰失效。

1985年，US4646769A中在電極板之間懸掛可沿垂直方向上下移動的橫向清洗管道，管道兩側面設置有多個高壓液體噴頭，利用高壓噴頭向兩側的電極板噴射高壓清洗液。這種移動式的噴淋清洗裝置簡化了噴淋結構且同時擴大了噴淋液的覆蓋范圍、提高了噴淋的均勻性。

1994年的JPH0847654A、1996年的JPH10165840A以及1999年的JP2001087676A也同樣采用了可動式噴淋清洗結構，JPH0847654A將噴淋管設為T形管結構，橫管部分具有噴水縫，該T型管可沿電極板布置方向往復運動，且可繞橫管的軸進行旋轉運動。JPH10165840A在與電極板平行的位置沿橫向懸掛多排噴霧裝置，每排噴霧裝置中沿豎直方向設置多個回轉式噴霧器，每個噴霧器上沿不同方向設置有多個噴頭，實現全方位無死角噴淋。JP2001087676A在電極板前、后以及兩排電極板之間的空間沿電極板側邊豎直方向設置兩個可旋轉清洗軸，每個清洗軸沿橫向設置多個高壓噴出部，每個高壓噴出部沿周向設置多個噴頭，通過軸的旋轉使得每根清洗軸負責靠近其兩側區域的電極板的清洗。

到本世紀中，我國在噴淋式清灰技術的清洗均勻性、節水性也作了較多改進，例如，2012年的CN102671767A中在工藝水管上設置主噴嘴和指向性噴嘴，通過指向性噴嘴朝靠近殼體側壁與殼體側壁相對的集塵板面上噴射清灰水，使該面能形成均勻完整液膜覆蓋。2014年CN104259006A中公開了一種間歇噴淋沖洗系統，其陰極、陽極噴淋沖洗噴嘴均采用間歇噴淋的沖洗方式，陰、陽極沖洗層之間，以及陰極沖洗層各分區之間、陽極沖洗層各分區之間均可相互錯開進行沖洗，或同時沖洗，在保證噴淋覆蓋均勻性的同時降低了耗水量。

3.2 非噴淋法

1969年，DE1457087A1中采用了溢流法進行水沖洗，其進水管從除塵器兩側供水，水能夠在除塵電極之間上方的罩體內溢出從而沿每個電極以水膜的形式下落。

1978年，US4189308A則將每塊電極板采用空心管道懸掛，在管道中通水，管道與電極板兩側接觸的部位開設溢水縫，從而使得每塊電極板的兩側形成均勻下落的水膜，其相對于溢流法提高了水膜的均勻性且更便于控制水量。

1987年，JPS63182053A采用滴淋法，在除塵電夾板頂部設置多根平行設置的多孔管，多孔管的下方設置有多孔板，將多孔管中落下的清洗液在多孔板上重新分布并經多孔板上的孔落下對下方的電極板進行噴淋清洗，清洗后的液體在集液槽中經過濾再返回至頂部的噴淋板中。由于采用多孔板進行了清洗液的進一步分配，使得滴淋更為均勻。

2001年，JP2002224588A對設置在電極板上方的水管構造進行改進，將其設置成五邊形，管體下部形成縮口并采用與縮口處管臂螺栓連接的兩塊擋板與電極板夾設形成出水狹縫，管體內設置有多個帶有通孔的增強板，即使在較高流速下也能夠形成均勻可靠的液膜，大大提高了液膜形成的穩定性。

2007年，JP2008212846A在極板上方用于滴淋的水管中同軸設置進水管道，管道設置有噴頭，可以穩定快速地形成水膜，且沖洗水的流量具有較好的調節性能，提高了滴淋法形成水膜的穩定性。

2013年，CN103586135A采用耐高溫、耐腐蝕材料制成收塵極板，布水管路設置在極板內部，極板表面貼有纖維編制薄膜，利用毛細作用在極板表面形成完整均勻的清灰水膜，避免二次揚塵。這種結構通過對極板構造的改進，不需要特別考慮淋水結構的改善即能提高水膜覆蓋的均勻性。

2015年，CN205164968U設置了由輸水管、均流管、雙層對稱波紋面極板組成的清洗結構，清洗水通過輸水管滴淋或溢淋到雙層波紋面極板上部的均流管頂端，由均流管將水滴均分到雙層波紋面極板的兩表面，在極板上形成的水膜均勻、清洗徹底。由于對極板結構進行了改進，大大提高了水膜的均勻性。

4 結束語

由本文的上述分析可知，由于濕式清灰技術中，噴淋的均勻性、覆蓋面以及水膜形成的均勻性、穩定性等是影響其清灰效率的關鍵因素。水流稍有不均勻，就會在極板上造成局部的干區，干濕交界處會出現粉塵堆積，因此，無論是噴淋法還是非噴淋法，相關專利申請的改進均主要圍繞清洗液分布的均勻穩定及可靠性進行。

參考文獻：

[1]鄭欽臻，李樹然，周靖鑫，等.振打清灰對電除塵器排放的影響：工業應用分析[J].高壓電技術，2017，43（02）：499-506.

[2]王俊民.電除塵工程手冊[M].北京：中國標準出版社，2007.

[3]朱婉瑩，王榜，黃悅峰，等.清灰方式對電除塵器清灰效果的影響分析[J].裝備制造技術，2018（2）：103-106.