[0001] 本发明涉及除尘技术领域，具体为一种喷枪以及除尘系统。

[0002] 目前人们对粉尘危害性的认识越来越深刻，粉尘中的微细颗粒即“呼吸性粉尘”(粒径小于10μm)对人体危害性较大，特别是PM2.5以下颗粒，其粒径小、比表面积大、吸附性强，且表面容易吸附有害物质，一旦通过呼吸进入人体，会深入肺部，沉积下来，不能被血液带走，诱发各种疾病，如尘肺病。因此对大气污染的微细颗粒物控制要求越来越高。过去在除尘技术措施中，注重对总粉尘量的控制，采用的设备主要有湿式除尘器、过滤式除尘器(如袋式除尘器)和高压静电等除尘器。这些除尘器对粉尘污染控制起到重要作用，但对微细粉尘捕集水平不高。

[0003] 现有除尘设备主要包括机械除尘器、电除尘器、水雾除尘、袋式除尘器、电袋复合式除尘器、湿式电除尘器等。

[0004] 其中，电除尘器对于微细粉尘如PM10以下的粉尘粒子捕集效率不佳，很难满足3
10mg/Nm的国家排放标准，尤其是运行了一段时间的电除尘器，性能下降；袋式除尘处理含水分较多或有较强吸湿性的粉尘时，会发生滤袋黏结、阻塞滤料，且当空气温度过低时，易冷凝结露而糊袋，并且对于大烟气量粉尘场合，由于阻力太大，流通能力有限，不能满足生产需要；湿式电除尘技术存在投资大、烟气带水、布置场地要求高、运行成本高等问题。机械除尘器如旋风除尘器等由于只能收集大颗粒粉尘，除尘效率不高，用得已经很少了。

[0005] 水雾除尘是一种在生产实际中广泛使用且简单实用的除尘方式。在一些扬尘点、粉尘空间中装设水雾喷淋装置，可有效去除部分粉尘颗粒，避免飞尘。通过喷雾对物料的湿度控制，对减少粉尘产生量起到重要的作用。但是喷雾对微细粉尘的控制效率较低，特别是漂浮在空气中的微细颗粒，与水雾粒子碰撞接触机率低，大部分粉尘绕过雾粒而悬浮在空气中。为了提高对粉尘的控制效果，增强雾粒与粉尘粒子的碰撞机率，近些年来，国内出现了水雾荷电技术，即将水雾粒子在电晕电场作用下带上电荷，在静电力作用下，增强粉尘与雾粒相互碰撞，达到捕集粉尘的目的。荷电水雾除尘是静电除尘与湿式除尘的结合，克服喷雾除尘对微细粉尘捕集率低的问题。

[0006] 水雾荷电除尘装置，在传统水雾除尘装置的基础上，增加了水雾荷电装置，使水雾雾滴荷电后再喷入粉尘中，能够更进一步地提高除尘效率。这主要是由于荷电雾滴具备静电力，能够吸引尤其是微细颗粒并使其粘附在雾滴上，使细颗粒物团聚长大，更容易被捕集。市场上出现了很多此类装置。如荷电水雾+旋风除尘器，利用荷电水雾凝并细微颗粒，大颗粒才能被旋风除尘器捕促。提高旋风除尘器效率。将药液雾滴荷电后喷洒到农作物上，喷洒更均匀，方向性更好，农作物覆盖更好，甚至向下的背面都被覆盖的很好，杀毒效果更好，并节省药液。在某些选矿厂皮带转运点、卸料点等粉尘浓度很大的空间，采用荷电水雾除尘器，取得了很好的效果。

[0007] 将喷雾荷电技术和常规的化学团聚喷雾除尘技术相结合，将进一步提高PM2.5及以下微细粉尘颗粒的团聚效果，且耗水量、耗气量、耗电量将会较大幅度地减少。耗水量减少，喷雾流量小，在烟道中就容易蒸发完全，被烟气带走，烟道不积灰、不结块。否则，烟道中水雾多，蒸发不完全，粉尘水分大，容易沉积、粘附到烟道壁上，久而久之，烟道结垢越来越多，烟道截面积减少，就会限制烟气流量，进而影响锅炉的燃烧，严重者导致锅炉停机，带来重大经济损失。

[0008] 水雾捕集气体中粉尘的机理比较复杂，目前认为是靠惯性碰撞、截留、重力、扩散等多种机理的综合作用。水雾荷电后，其捕尘机理主要是惯性碰撞、截留和静电力。实验证明，雾滴荷电后对粒径为2μm以下粉尘的捕集能力显著增强，这主要是由于荷电雾滴对微细粉尘的静电力吸引作用，另外水滴荷电后，其表面张力下降，与之接触的粉尘更易于粘附在水滴上，同时喷雾后粉尘表面湿润，增强了亲水性，粉尘与水滴及粉尘之间更易于粘合到一起，凝聚成较大的颗粒。

[0009] 对于电除尘器来说，它是一种利用静电吸附原理进行烟气除尘的机电设备。含有粉尘的气体流经极不均匀电场(电场处于电晕放电状态)，气体分子被电晕放电产生的电子撞击而荷电(即带上负电荷)，荷电后的气体分子再通过碰撞或扩散方式使粉尘粒子带电，带负电的粉尘粒子被带正电的阳极板通过静电力而吸附在阳极板上，达到一定厚度后通过机械振打而落入灰斗，再从灰斗中运输出去。

[0010] 电除尘器广泛用于燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂等行业的烟气除尘，是一种量大面广的除尘设备。在除尘设备中居于重要地位。虽然现在布袋除尘器应用越来越多，但在大烟气流量情况下，电除尘器仍是主要的除尘设备。

[0011] 对于电除尘器，粉尘的粒径分布对总的除尘效率有很大的影响。这是因为荷电粉尘的驱进速度随着粉尘粒径的不同而变化。通常粉尘的驱进速度(粉尘向收尘极运动的速度)与粒径大小成正比，粒径越大，驱进速度越快，除尘效率越高。实验结果显示，粉尘粒径在1.0μm时，除尘效率为96％，而当粉尘粒径在10.0μm时，除尘效率可达99.9％。除尘效率提高了近4％，则除尘器出口粉尘排放浓度则下降好几倍。粉尘粒径越小，其附着性越强，因此细粉尘容易造成电极积灰，影响电晕放电及振打清灰。另外，由于质量轻，容易产生二次飞扬，也易被气流带出除尘器。

[0012] 因此，如果能够将微细粉尘颗粒团聚变大，将会大大提高电除尘器除尘效率。目前已知的团聚技术有超声波团聚、静电团聚、化学团聚等。其中，静电团聚要在电除尘器前烟道装设高压直流放电装置和高压交流电场设备，工程量大，成本高，施工周期长，要求生产过程停机时间长，因此应用不多。超声波团聚技术因为团聚效果不好，应用也很少。

[0013] 此外，前面已经讲过，没有荷电的水雾雾滴和微细粉尘颗粒的碰撞概率低，相当多的粉尘颗粒没有被吸附，被烟气带入到电除尘器中。因此，为增大团聚效果，会将喷雾量加大，喷雾量加大到一定程度，会导致雾滴在烟道中蒸发不完全，粉尘颗粒含水量大，重力大，沉积在烟道下面，时间长了积灰越来越厚，减少烟道截面积，使烟气流量减少，影响了电厂锅炉的运行状况。并且，喷水量大，喷枪和喷嘴的温度和烟气的温度差增大，导致高温烟气中的水分碰到低温的喷枪、喷嘴外壳而冷凝出水分，水分再吸收粉尘粒子，粘到喷枪、喷嘴外壳上，时间一长，粘灰会越来越厚，越来越硬，不易清除。

[0014] 因此，设法使微细粉尘团聚成较大颗粒，则可避免上述因为粒径过细而造成的问题。

[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 请参阅图1至图3，本发明实施例提供一种喷枪，包括放电环1、喷液管2、与所述喷液管2连通的喷嘴3以及设于所述喷液管2上的绝缘子4，所述喷嘴3的两侧具有至少两个所述绝缘子4，且所述喷嘴3朝两个所述绝缘子4所形成的空间的方向喷射雾化液滴，两个所述绝缘子4均电连接在所述放电环1上，所述放电环1以及所述喷嘴3均通电。在本实施例中，本喷枪21可以将雾化液滴荷电，极大地提高除尘效率，且能够减少水的使用量，如此水雾可在烟道11中完全蒸发，可减轻甚至消除喷枪21、喷嘴3的结块，烟道11的积灰、结块，大大减少喷枪21、喷嘴3、烟道11清灰的维护工作量，将对工厂烟风系统的不利影响降到最小或消除。同时，用水用气大幅减少后，可以对工艺装置进行相当大幅度的简化、优化，而装置优化、简化，成本将大大减少，占地减少，房屋建设成本减少。装置体积减小后，可做成机电一体化的框架设备，在工厂就装配完成，大幅减少现场安装工程量，缩短工程周期。具体地，喷嘴3由喷嘴安装座6安装在喷液管2上，而绝缘子4可以由绝缘子安装座7安装在喷液管2上。雾化液滴由放电环1和喷嘴3产生极不均匀电场荷电，荷电后的雾化液滴与烟气中微细粉尘颗粒发生混合、碰撞、静电吸附等，使相当多的微细粉尘颗粒(PM10以下)团聚变成大颗粒(粒径可达500μm以上)，如此便于去除。经过核算，装置成本可由原来600万元左右减少到300万元左右，成本减少一半。另外耗水少，压缩空气用量大大减少，可选择功率小的空压机，占地小，
3
可用风冷，不用水冷，节水，减少材料及施工费用。电耗大大减少。改造前，用35m/min的空
3
压机，功率是185kW，改造后，用15m /min的空压机，功率是90kW，装置计算功率改造前是
72kW，改造后是39kW，年节电(185+72‑90‑39)*7000＝896000度电(年运行小时取7000)，一
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度电按0.3元，可节省电费896000*0.3＝27万元。用水量改造前为15m /h左右,改造后最多
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为5m/h，年节水(15‑5)*7000＝7万吨。

[0036] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图3，所述放电环1和所述喷嘴3均接高压直流电，且所述放电环1为阴极放电环，所述喷嘴3为阳极喷嘴。在本实施例中，绝缘子4为高压绝缘子。放电环1可接正极，也可接负极，那么喷枪21法兰8就是接负极或正极，雾滴就会荷负电或正电。所有喷枪21的放电环1可全部接正电，也可全部接负电，也可以正负相间一半接正电，一半接负电。一半接正电，一半接负电，那么，所有雾滴一半荷正电，一半荷负电，异性电荷相吸，可使粉尘粒子团聚变大。优选的，放电环1为阴极放电环，喷嘴3为阳极喷嘴，这样对除尘效率更高。具体哪个为阴极哪个为阳极，均可由供电设备来进行控制，该供电设备可以采用高压直流电源22，其电压可以在0～40kV内调整，以调制出最佳电场强度对雾滴荷质比的影响，该高压直流电源22通过绝缘穿墙套管9与放电环1电连接，绝缘穿墙套管9中可以穿过导电线5来连接彼此。通常来说，荷质比越高，除尘效果越高。

[0037] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图3，所述喷液管2呈长条状，沿所述喷液管2的长度方向依次布设有多个喷嘴3和多个放电环1，各所述喷嘴3和各所述放电环1一一对应设置，每个所述喷嘴3均与所述喷液管2连通，每个所述喷嘴3的两侧均具有至少两个所述绝缘子4，每个所述放电环1均和与其对应的喷嘴3的两侧的绝缘子4电连接，各所述绝缘子4通过导电线5电连接。在本实施例中，喷枪21上的喷嘴3可以根据实际情况设置2～4个，单个喷嘴3的用水量可以是100L/h，那么4个喷嘴3就是400L/h。喷液管2的材质为可以采用不锈钢，喷嘴3的材质为哈氏合金，喷雾角度30°。根据烟道11截面积、烟气量大小，确定喷枪21的长度、喷嘴3的数量和喷量、喷枪21的根数。保证有一个需要的烟道11覆盖。喷枪21压缩空气压力在0.35‑0.5MPa之间，喷枪21液体压力为0.15‑0.3MPa之间，以保证雾滴直径在50‑150μm。试验表明，雾粒直径为50～150μm时，微细粉尘捕集效率最高。优选的。阴极放电环采用直径为3mm的304不锈钢丝做成，环直径优选为60mm。

[0038] 阴极放电环直径及其和喷嘴3的距离影响雾滴的荷质比如图5所示，图5示出了直径水雾平均荷质比与电压、异极距关系四个曲线，放在同一副图中一起便于观察。通过实验曲线可看到，环形电极的水雾荷电时，达到最大的荷质比的参数是异极距为环形电极直径的1/2～2/3之间。喷液管2优选直径为60mm，喷嘴3到垂直距离为50mm，可达到最大荷质比3.5×10‑4C/kg。水雾荷质比和除尘效率的关系如图6所示。而图7为水雾荷电与除尘效率的关系曲线。可以看出，水雾荷电时，对微细粉尘(10μm以下)除尘效率有一定提高，当粉尘粒径大于10μm时，水雾荷电对粉尘除尘效率提高不明显，说明水雾荷电可提高对微细粉尘的除尘效率。从图5可知，30kV时荷质比较高，电压也受阴极放电环和阳极喷嘴之间距离的限制，优选的高压直流电源22额定电压为40kV，电流0.1A。

[0039] 另外，如图3所示，以方烟道11为例，实际上也有圆烟道11。喷枪21应安装在除尘器前的直管段上，喷枪21应垂直于气流方向，喷雾的方向应顺气流方向。喷枪21的喷嘴3喷量应按烟气流量及含尘量确定，喷嘴3的数量及之间距离、喷枪21的数量及之间距离，应根据喷嘴3的喷雾范围来确定，做到对烟气的全覆盖，但不能喷到烟道11壁上，也应避开烟道11内的支撑。当然，喷枪21也可布置不只一层(一处)，这可根据烟道11的情况、安装的便利性、除尘效果等来确定。

[0040] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图3，本喷枪21还包括可装设在烟道11上的法兰8，所述喷液管2固定在所述法兰8上且部分所述喷液管2伸入至所述烟道11中。
在本实施例中，设此法兰8方便安装和导电。

[0041] 请参阅图1至图4，本发明实施例提供一种除尘系统，包括上述的喷枪21。采用上述的喷枪21，可以将雾化液滴荷电，极大地提高除尘效率，且能够减少水的使用量，如此水雾可在烟道11中完全蒸发，可减轻甚至消除喷枪21、喷嘴3的结块，烟道11的积灰、结块，大大减少喷枪21、喷嘴3、烟道11清灰的维护工作量，将对工厂烟风系统的不利影响降到最小或消除。同时，用水用气大幅减少后，可以对工艺装置进行相当大幅度的简化、优化，而装置优化、简化，成本将大大减少，占地减少，房屋建设成本减少。装置体积减小后，可做成机电一体化的框架设备，在工厂就装配完成，大幅减少现场安装工程量，缩短工程周期。

[0042] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图4，本系统还包括为所述喷枪21供给团聚液的供液装置。在本实施例中，从喷枪21中喷射出的雾化液滴是由供液装置提供的团聚液。

[0043] 进一步优化上述方案，请参阅图4所述供液装置包括用于用于制作乳化液的乳化罐12以及用于将所述乳化液与溶液混合成团聚液的混合罐19，所述混合罐19与所述喷枪21连通。在本实施例中，供液的方式是先通过乳化罐12制备乳化液，该乳化液优选为0.3％的浓度。然后再通过混合罐19稀释混合为团聚液，并供给至喷枪21。在乳化罐12上设有团聚剂料斗13，可以将团聚剂送入乳化罐12，然后再向乳化罐12汇总加入工业水。优选的，所述乳化液和所述溶液的比例为1:10，并先在静态混合器18中混合后再输入至所述混合罐19。另外，所采用的溶液可以是脱硫废水，也可以是工艺水，通过1:10的比例混合后可形成流动性较好的团聚液，此时制成的团聚液的浓度为0.3‰，该浓度的团聚液的团聚效果最好。其中，利用脱硫废水进行团聚除尘，也起到了处理少量脱硫废水的作用。因为脱硫废水含氯离子浓度高、腐蚀性强，也含有少量的重金属、钙镁离子及有害物质，国家要求进行无害化处理，实施零排放。将脱硫废水在高温烟道11中全部蒸发，也是脱硫废水实施零排放的有效技术之一。

[0044] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图4，本系统还包括将乳化液从所述乳化罐12的罐底抽出并送回所述乳化罐12的输送泵16。在本实施例中，通过该输送泵16可以将乳化液从罐底部抽出，经过剪切泵15再从罐上部回流进罐中，这样循环几次，就制成了均匀的乳化液。其中剪切泵15用来搅拌剪切团聚剂和水的混合物，使两者充分混合均匀。

[0045] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图4，本系统还包括用于将所述喷枪21在烟道11中处理烟气后形成的大颗粒去除的电除尘器23。在本实施例中，最终的除尘可以采用电除尘器23，当然采用布袋除尘器、电袋复合除尘器、湿式除尘器、旋风除尘器等也是可行的，本实施例对此不作限定。

[0046] 作为本发明实施例的优化方案，所述喷枪21可以采用双流体喷枪21，可以同时将压缩空气和溶液注入喷枪21，靠压缩空气的压力将溶液挤压、粉碎、雾化成细小的雾滴。

[0047] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图4，团聚剂粉料称重后落入乳化罐12中，在乳化罐12中和水混合，由输送泵16和剪切泵15从罐底部抽出，剪切泵15负责水和团聚剂的充分混合均匀，再从上部回流至乳化罐12中，如此循环几次，混合均匀，浓度是0.3％。关闭第一电动阀14(即回流阀)，打开第二电动阀17(即输送阀)，乳化液和脱硫废水以1：10混合进入混合罐19中，浓度变为0.3‰。再由喷雾泵20输送到双流体喷枪21雾化荷电喷入烟道11。优选的，可以设置两套乳化泵16和剪切泵15作为一用一备，提高工作可靠性。喷雾泵20两用一备，可以一套装置两台机组喷枪21共用。一台喷雾泵20对应一台机组的喷枪21，有一台喷雾泵20为两者作备用，保证工作连续性。

[0048] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。