本实用新型涉及工业烟粉尘颗粒物排放控制技术领域，尤其涉及一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置。
背景技术：
近些年来雾霾天气频发，其主要罪魁祸首便是细颗粒物。细颗粒物主要指的是动力学当量直径小于2.5μm的颗粒(pm2.5)，其因为粒径较小可以长时间的悬浮在大气中，可以扩散到距离污染源很远的地方，因其本身带有痕量元素且易富集多环芳烃及细菌等大量有害物质，而极具危害性，在随着呼吸进入人体内后，会对人的健康造成极大的损害。除此之外，还会对地表温度、酸雨沉降、大气能见度等产生不利影响。随着人们环保意识的增强，工业领域所产生烟气中的细颗粒物脱除问题，特别是亚微米颗粒物的脱除成为相关领域研究的热点问题。
细颗粒物脱除污染控制设备主要利用气固、液固或气液固在特定条件下的分离机理捕集烟气中的固态或者液态颗粒物，现工业领域常用的除尘设备有电除尘装置、布袋除尘装置、湿法除尘装置及传统除尘设备等。静电除尘装置和布袋除尘装置是应用最为广泛的，其除尘总效率可达99％以上，但是存在0.1～1μm的穿透窗口，此范围内的颗粒物脱除效率大大下降。
目前，通常采用颗粒物团聚预处理技术，在传统除尘器之前增设预处理设备，使烟气中的细小颗粒物团聚长大成粒径更大的颗粒物，进而对它们进行有效脱除。因此，如何提高细小颗粒物的团聚效果成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型提供了一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置，用于提高细小颗粒物的团聚效果。
本实用新型的具体技术方案如下：
一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置，包括壳体以及位于所述壳体内依次连通设置的渐扩入口、细颗粒物荷电段、荷电水雾截留段、湍流团聚段和渐缩出口；
所述细颗粒物荷电段布置有第一高压电极线，所述第一高压电极线连接第一高压电源；
所述荷电水雾截留段包括雾化荷电装置，所述雾化荷电装置的顶部开设有水雾进口端，所述雾化荷电装置通过所述水雾进口端连接雾化器，所述雾化荷电装置内部布置有第二高压电极线，所述第二高压电极线连接第二高压电源，所述雾化荷电装置开设有荷电水雾喷管；
所述湍流团聚段布置有扰流柱；
所述第一高压电源和所述第二高压电源分别依次为正极高压电源和负极高压电源，或者所述第一高压电源和所述第二高压电源分别依次为负极高压电源和正极高压电源。
优选的，所述荷电水雾喷管的喷口朝向所述渐扩入口；
所述荷电水雾喷管的数量为两条以上，两条以上所述荷电水雾喷管呈水平设置。
优选的，所述雾化荷电装置的顶部和底部均固定于所述壳体上；
所述水雾进口端设有管盖，所述管盖开设有水雾进口通道。
优选的，所述第一高压电极线的数量为两条以上，两条以上所述第一高压电极线呈交错布置。
优选的，所述雾化荷电装置的数量为两个以上，两个以上所述雾化荷电装置呈交错布置。
优选的，所述雾化荷电装置的内部设有具有绝缘和疏水性能的填充材料；
所述填充材料的截面积沿所述水雾进口端至底部递增。
优选的，所述第一高压电极线和所述第二高压电极线的截面为鱼骨针形、圆形、星形、锯齿形或芒刺形。
优选的，所述扰流柱的数量为两根以上，两根以上所述扰流柱呈交错布置；
所述扰流柱的截面为三角形、圆形、z形、y形或v形。
优选的，所述雾化器为双管超声波雾化器；
所述超声波雾化器产生的雾化液滴的直径为1μm～5μm。
优选的，所述雾化荷电装置的底部开设有排水孔；
所述雾化荷电装置的内壁涂覆有具有绝缘和疏水性能的材料。
本实用新型细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置应用时，烟气经过渐扩入口进入细颗粒物团聚装置，细颗粒物在流经第一高压电极线时被荷上电荷，渐扩入口的设置使烟气压力降低，流速减小，细颗粒物在团聚装置内的停滞时间增加，增加了细颗粒物荷电时间，改善了细颗粒物的荷电效果，之后烟气中的细颗粒物与雾化器产生的、已经在雾化荷电装置荷上异种电荷的水雾发生混合碰撞，因细颗粒物和水雾携带异种电荷，在库仑力的作用下彼此之间相互吸引，吸附在一起，使得细颗粒物能够被液滴更好的润湿，改善了细颗粒物的黏附特性，提高了细颗粒物之间的吸附效果，再经扰流柱扰流，进一步加强了湍流效应，加剧了细颗粒物彼此之间的碰撞团聚，进而形成更大的颗粒，团聚长大的颗粒为能够被现有除尘设备脱除的较大细颗粒物团聚体。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的俯视示意图；
图2为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的正视示意图；
图3为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的工作原理图，其中，a为细颗粒物荷电区域；b为荷电水雾截留段区域；c为携带异种电荷的水雾和细颗粒物相互吸引碰撞区域；d为水雾蒸发后的细颗粒物团聚区域；
图4为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置中雾化荷电装置的正视截面图；
图5为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置中管盖的结构示意图；
图6为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置中第一高压电极线截面为鱼骨针形时的结构示意图；
图示说明：1.渐扩入口；2.壳体；3.渐缩出口；4.第一高压电极线；5.雾化荷电装置；5a.雾化荷电装置外壳；5b.管盖；5c.第二高压电极线固定装置；5d.第二高压电极线；5e.荷电水雾喷管；5f.填充材料；5g.排水孔；5h.水雾进口通道；6.扰流柱；7.雾化器；8.第一高压电源；9.第二高压电源；10.废水排出口；11.接地线。
具体实施方式
本实用新型实施例公开了一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置，用于提高细小颗粒物的团聚效果。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
请参阅图1至图3，图1为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的俯视示意图，图2为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的正视示意图，图3为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的工作原理图。
本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的一个实施例，包括壳体2以及位于壳体2内依次连通设置的渐扩入口1、细颗粒物荷电段、荷电水雾截留段、湍流团聚段和渐缩出口3；
细颗粒物荷电段布置有第一高压电极线4，第一高压电极线4连接第一高压电源8；
荷电水雾截留段包括雾化荷电装置5，雾化荷电装置5的顶部开设有水雾进口端，雾化荷电装置5通过水雾进口端连接雾化器7，雾化荷电装置5内部布置有第二高压电极线5d，第二高压电极线5d连接第二高压电源9，雾化荷电装置5开设有荷电水雾喷管5e；
湍流团聚段布置有扰流柱6；
第一高压电源8和第二高压电源9分别依次为正极高压电源和负极高压电源，或者第一高压电源8和第二高压电源9分别依次为负极高压电源和正极高压电源。
本实用新型实施例细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置应用时，烟气经过渐扩入口1进入细颗粒物团聚装置，细颗粒物在流经布置第一高压电极线4的细颗粒物荷电段时被荷上电荷，渐扩入口1的设置使烟气压力降低，流速减小，细颗粒物在细颗粒物团聚装置内的停滞时间增加，增加了细颗粒物荷电时间，改善了细颗粒物的荷电效果，之后烟气中的细颗粒物在荷电水雾截留段与雾化器7产生的、已经在雾化荷电装置5荷上异种电荷的水雾发生混合碰撞，因细颗粒物和水雾携带异种电荷，在库仑力的作用下彼此之间相互吸引，吸附在一起，使得细颗粒物能够被液滴更好的润湿，改善了细颗粒物的黏附特性，提高了细颗粒物之间的吸附效果，再经湍流团聚段的扰流柱6扰流，进一步加强了湍流效应，加剧了细颗粒物彼此之间的碰撞团聚，在湍流作用下水雾和细颗粒物相互吸引、碰撞加剧，进一步加强了凝并团聚效果，进而形成更大的颗粒，团聚长大的颗粒为能够被现有除尘设备脱除的较大细颗粒物团聚体，团聚长大的细颗粒物团聚体从渐缩出口3排出，进入后续的脱除装置。
本实用新型实施例细颗粒物团聚装置结构设计合理，细颗粒物和水雾分别荷电，而且荷上异种电荷，来加强彼此之间的吸引和粘附效果。将电团聚、雾化吸附和湍流团聚等技术结合，利用多重耦合协同作用，很好地增强了烟气中细颗粒物的团聚效果。
以上是对本实用新型实施例提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的一个实施例进行详细的描述，以下将对本实用新型实施例提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的另一个实施例进行详细的描述。
请参阅图1至图6，图4为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置中雾化荷电装置5的正视截面图，图5为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置中管盖5b的结构示意图，图6为本实用新型实施例中提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置中第一高压电极线4截面为鱼骨针形时的结构示意图。
本实用新型实施例提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置的另一个实施例，包括壳体2以及位于壳体2内依次连通设置的渐扩入口1、细颗粒物荷电段、荷电水雾截留段、湍流团聚段和渐缩出口3；
细颗粒物荷电段布置有第一高压电极线4，第一高压电极线4连接第一高压电源8；
荷电水雾截留段包括雾化荷电装置5，雾化荷电装置5的顶部开设有水雾进口端，雾化荷电装置5通过水雾进口端连接雾化器7，雾化荷电装置5内部布置有第二高压电极线5d，第二高压电极线5d连接第二高压电源9，雾化荷电装置5开设有荷电水雾喷管5e；
湍流团聚段布置有扰流柱6；
第一高压电源8和第二高压电源9分别依次为正极高压电源和负极高压电源，或者第一高压电源8和第二高压电源9分别依次为负极高压电源和正极高压电源。
本实用新型实施例细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置应用时，烟气中的细颗粒物和雾化器7产生的雾化液滴在高压电极的作用下携带异种电荷，经过扰流柱6的扰流，彼此之间因库仑力而相互吸引，因湍流效应而相互碰撞、结合，提高了雾化液滴对细颗粒物的润湿效果，改善了细颗粒物之间的吸附与粘附特性，加强了凝并团聚效果，荷电团聚、雾化团聚和湍流团聚彼此之间相互促进，通过多重耦合协同作用使得团聚效果得到良好的提升，进而团聚成更大的颗粒物，增强了后续脱出设备对烟气中细颗粒物的脱除效果。
本实用新型实施例中，荷电水雾喷管5e开设于雾化荷电装置外壳5a，与雾化荷电装置5内腔相连；
荷电水雾喷管5e的喷口朝向渐扩入口1，即朝向烟气的来源方向，水雾与烟气形成对流，提高了细颗粒物和水雾之间的碰撞概率，加强了水雾对细颗粒物的截留作用；
荷电水雾喷管5e的数量为两条以上，两条以上荷电水雾喷管5e呈水平设置。
本实用新型实施例中，雾化荷电装置5的顶部和底部均固定于壳体2上；
水雾进口端设有管盖5b，管盖5b开设有水雾进口通道5h，水雾进口通道5h的数量为两条以上，水雾进口通道5h与雾化器7连接，雾化器7为雾化荷电装置5提供雾化液滴。
本实用新型实施例中，第一高压电极线4的数量为两条以上，两条以上第一高压电极线4呈交错布置，能够改善细颗粒物的荷电效果。
本实用新型实施例中，雾化荷电装置5的数量为两个以上，两个以上雾化荷电装置5呈交错布置，对烟气具有扰流作用，增加了烟气在流道中的扰动，使得细颗粒物之间的碰撞增加。
本实用新型实施例中，雾化荷电装置5的内部设有具有绝缘和疏水性能的填充材料5f，填充材料5f可选用有机玻璃或四氟乙烯；
填充材料5f的截面积沿水雾进口端至底部递增，能够平衡水雾量减少造成的压降。
本实用新型实施例中，第一高压电极线4和第二高压电极线5d的截面为鱼骨针形、圆形、星形、锯齿形或芒刺形，优选为鱼骨针形。当第一高压电极线4和第二高压电极线5d为鱼骨针型时，其中心材质优选为铜或304不锈钢，外围骨针优选采用不锈钢材质。
进一步的，第一高压电极线4和第二高压电极线5d中心采用4～6mm的圆柱铜线或不锈钢线，第一高压电极线4为鱼骨针型，相邻鱼骨针之间的夹角为90°。需要说明的是，还可根据需要调整鱼骨针根数，不同层鱼骨针交错布置，放电尖端为尖刺型，其长度可以根据第一高压电极线4的布置间距做相应调整。
更进一步的，第一高压电极线4每排均匀布置3～5根，错排布置2～4根；
雾化荷电装置5每排均匀布置2～4个，错排布置1～3个，雾化荷电装置外壳5a一侧开有6～8个直径为50～60mm的圆孔，焊接荷电水雾喷管5e。
本实用新型实施例中，扰流柱6的数量为两根以上，两根以上扰流柱6呈交错布置，增强烟气的扰动，提高细颗粒物的碰撞几率，提高团聚作用，扰流柱6的两端均与壳体2连接，扰流柱6可采用可拆卸式的固定件如螺栓螺母连接壳体2，也可采用焊接方式与壳体2连接；
扰流柱6的截面为三角形、圆形、z形、y形或v形，优选为三角形，扰流柱6的材料优选为氟塑料。
进一步的，扰流柱6采用边长为60～70mm的三棱柱，每排均匀布置5～8根，错排布置6～7根。
需要说明的是，扰流柱6还可采用顺排整齐阵列或其它排列布置。
本实用新型实施例中，雾化器7为双管超声波雾化器7；
超声波雾化器7出雾口直径为100～110mm，超声波雾化器7产生的雾化液滴的直径为1μm～5μm，易于荷电和润湿细颗粒物。
需要说明的是，必要时双管超声波雾化器7的数量为两个以上，用以满足雾化荷电装置5的需求，双管超声波雾化器7的数量可根据实际需要进行调整。
本实用新型实施例细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置应用时，雾化器7产生的雾化液滴的温度低于烟气温度。
本实用新型实施例中，雾化荷电装置5的底部开设有排水孔5g，排水孔5g能使凝结水排出，在重力作用下使得积水可以有效排出，而且弥补了雾化荷电装置5底部水雾量减少压力降低的现象，使得雾化荷电装置5能够稳定运行；
雾化荷电装置5的内壁涂覆有具有绝缘和疏水性能的材料，使得水雾不会吸附在雾化荷电装置5内壁。
进一步的，渐扩入口1、细颗粒物荷电段、荷电水雾截留段、湍流团聚段和渐缩出口3由左向右依次设置；
第一高压电极线4布置于细颗粒物荷电段中心，雾化荷电装置5设置于荷电水雾截留段中心，雾化荷电装置5在荷电水雾截留段竖直布置，第二高压电极线5d设置于雾化荷电装置5中心，第二高压电极线5d通过第二高压电极线固定装置5c固定。填充材料5f的截面积优选从雾化荷电装置5三分之二位置处开始从上至下递增，水雾进口端截面积小，排水孔5g端截面积大，填充材料5f的截面积沿水雾流动方向递增，到下端几乎完全填充雾化荷电装置5内部，在利于排水的同时增加了水雾的排出压力。
更进一步的，排水孔5g并不直接将废水排出荷电水雾截留段，而是流经荷电水雾截留段底部后再经废水排出口10排出，具有一定清洁荷电水雾截留段底部沉降细颗粒物的作用，同时排出口低于荷电水雾截留段底部高度，且具有一定的储存废水的空间，避免因排水而造成的烟气泄露。
进一步地，壳体2、雾化荷电装置外壳5a与接地线11相连接，避免静电、漏电造成的安全事故，提高了安全性能，保证细颗粒物团聚装置的安全性，同时也避免荷电颗粒、水雾吸附到壳体2上。
请参阅图3，本实用新型实施例细颗粒物团聚装置在工作时，烟气细颗粒物和水雾相互碰撞团聚，主要经历了以下阶段：
1)烟气从渐扩入口1进入壳体2，烟气的流动速度会降低，在细颗粒物团聚装置内的停滞时间增加，有利于后面的细颗粒物荷电以及与水雾的充分碰撞团聚，促进团聚细颗粒物的长大；
2)烟气进入渐扩入口1之后首先经过细颗粒物荷电段，在高压电场的作用下，细颗粒物的表面被荷上正电荷，如图3a所示；同时，在荷电水雾截留段雾化器7产生的水雾在雾化荷电装置5内被荷上负电，如图3b所示；
3)烟气细颗粒物经过细颗粒物荷电段之后进入荷电水雾截留段，荷电水雾喷管5e管口朝向渐扩入口1，喷出的水雾与烟气细颗粒物形成对流，细颗粒物和水雾发生充分的碰撞；同时由于水雾和细颗粒物携带有异种电荷，而且液滴也具有一定的表面粘滞力，所以水雾和细颗粒物彼此之间会相互吸引，粘附在一起，如图3c所示；
4)最后水雾和细颗粒物经过湍流团聚段，扰流柱6形成的湍流使得水雾和细颗粒物之间的碰撞更加剧烈、混合更加充分，团聚成长为更大的细颗粒物，在水雾蒸发之后，便形成了如图3d所示的细颗粒物团聚状态。
以上对本实用新型所提供的一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
1.一种细颗粒物和水雾分别荷电的细颗粒物团聚装置，其特征在于，包括壳体以及位于所述壳体内依次连通设置的渐扩入口、细颗粒物荷电段、荷电水雾截留段、湍流团聚段和渐缩出口；
所述细颗粒物荷电段布置有第一高压电极线，所述第一高压电极线连接第一高压电源；
所述荷电水雾截留段包括雾化荷电装置，所述雾化荷电装置的顶部开设有水雾进口端，所述雾化荷电装置通过所述水雾进口端连接雾化器，所述雾化荷电装置内部布置有第二高压电极线，所述第二高压电极线连接第二高压电源，所述雾化荷电装置开设有荷电水雾喷管；
所述湍流团聚段布置有扰流柱；
所述第一高压电源和所述第二高压电源分别依次为正极高压电源和负极高压电源，或者所述第一高压电源和所述第二高压电源分别依次为负极高压电源和正极高压电源。
2.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述荷电水雾喷管的喷口朝向所述渐扩入口；
所述荷电水雾喷管的数量为两条以上，两条以上所述荷电水雾喷管呈水平设置。
3.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述雾化荷电装置的顶部和底部均固定于所述壳体上；
所述水雾进口端设有管盖，所述管盖开设有水雾进口通道。
4.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述第一高压电极线的数量为两条以上，两条以上所述第一高压电极线呈交错布置。
5.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述雾化荷电装置的数量为两个以上，两个以上所述雾化荷电装置呈交错布置。
6.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述雾化荷电装置的内部设有具有绝缘和疏水性能的填充材料；
所述填充材料的截面积沿所述水雾进口端至底部递增。
7.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述第一高压电极线和所述第二高压电极线的截面为鱼骨针形、圆形、星形、锯齿形或芒刺形。
8.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述扰流柱的数量为两根以上，两根以上所述扰流柱呈交错布置；
所述扰流柱的截面为三角形、圆形、z形、y形或v形。
9.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述雾化器为双管超声波雾化器；
所述超声波雾化器产生的雾化液滴的直径为1μm～5μm。
10.根据权利要求1所述的细颗粒物团聚装置，其特征在于，所述雾化荷电装置的底部开设有排水孔；
所述雾化荷电装置的内壁涂覆有具有绝缘和疏水性能的材料。
技术总结