本发明属于静电除尘，尤其是涉及一种基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术。
背景技术：
1、静电除尘技术是燃煤电场废气、锅炉燃烧烟气治理与公共区域等场所降低细颗粒物排放的主要技术手段之一，具有除尘效率高、可连续运行周期长且无污染等优点。在公开号为cn1603004a与cn105396441a中提出了颗粒物直流或脉冲电凝并的方法，但颗粒物所处荷电环境为单通道，放电产生的正负电荷在湍流作用下易于混合，导致同一颗粒物上的电荷容易被异性电荷中和，从而不利于颗粒物的库伦凝并，单一极性荷电操控以及颗粒物等量异极性荷电，特别对于细颗粒物的高效荷电凝并仍有待解决。
2、细颗粒物荷电方式包括扩散荷电和场致荷电，对于大粒径颗粒物(大于1μm)主要为场致荷电，对于小粒径颗粒物(0.17μm以下)主要为扩散荷电。于亚微米级颗粒物(粒径在1μm以下)表面积小而质量轻，难以被充分荷电，因此实际收尘效果不佳。传统的过滤式除尘方式如多层布袋除尘尽管除尘效果较好但存在压降大且需定期更换布袋的缺点。单极性荷电的电除尘不仅对细小颗粒物荷电困难，荷电颗粒物也会因同电性相斥而难以通过库伦凝并实现小颗粒物凝并成大颗粒物以便收集的效果。
3、电凝并技术具有成本低，效率高，可控性好的特点，主要分为三种，分别是异极性带电颗粒物的库伦碰撞凝并、交变电场反向电场力促进同性带电颗粒物的碰撞凝并和通过交变电池反向电场力与库仑力促进的异性带电颗粒物的碰撞凝并。其中异性颗粒物的库伦凝并对于颗粒物的凝并效果相对较好且成本最低，但颗粒物在凝并前的异极性荷电效果尤为重要。高压脉冲电晕荷电虽能解决直流高压放电允许运行电压低、单一极性荷电效果差的问题，但如何在双极性双区脉冲荷电时获得带电量相等的带电颗粒物，在凝并时减小凝并剩余电荷相斥引起的粒间凝并阻力，以最大程度强化凝并的效果，对所使用电源输出脉冲高压的电学特征、荷电区的放电电结构设计与荷电区的布置提出了新的挑战。
技术实现思路
1、本发明提供了一种基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，通过使用由单台同步输出正负纳秒或微秒脉冲电源构成的差分高压脉冲电源，结合的多区间异极性脉冲荷电调控来实现细颗粒物的等量双极性荷电，可解决传统亚微米级颗粒物凝并效果不足的问题。
2、一种基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，包括顺次连接的双极性多区脉冲荷电单元、强化凝并单元和静电收尘装置；
3、所述的差分多区脉冲荷电单元包含差分高压脉冲电源和双数个荷电区，正、负极性荷电区数量相等且交替布置，每个荷电区内包含放电电极和接地电极；所述的差分高压脉冲电源为单台同步输出正负纳秒或微秒脉冲电源；电源的正负高压端分别与正、负极性荷电区的放电电极连接，不与荷电区的接地电极连接；
4、所述的强化凝并单元内包含扰流柱和多孔均流板；
5、细颗粒物经双极性多区脉冲荷电单元荷电后流入强化凝并单元，由于流通截面积的变化，气流主体内部流速大小发生变化引起流体内部的湍动和混合，同时被荷上正负异极性电荷的细颗粒物在库伦引力作用下彼此靠近实现细颗粒物凝并成大颗粒物；细颗粒物经强化凝并单元后流入静电除尘装置进行收集。
6、可选择地，所述荷电区的放电结构形式为线板式或线筒式。所述的放电电极为细丝放电电极、锯齿形放电电极或多尖端放电电极；所述的接地电极为金属板电极或金属圆筒电极。
7、优选的技术方案中，荷电区放电结构为线筒式放电结构，放电电极为多尖端放电电极，多尖端放电电极可以降低电晕放电所需运行电压与能耗，线筒式放电结构可以实现空间内最为均匀的放电效果。
8、优选地，所述差分高压脉冲电源的脉宽范围从微秒级到纳秒级，电压范围为0～±100kv，荷电区放电间距设置可调。
9、进一步地，荷电区的接地电极接地。
10、进一步地，双极性多区脉冲荷电单元中，经各个荷电区荷电后的细颗粒物，其正、负极性带电量几乎相等。
11、可选择地，扰流柱的形状为三棱柱形或椭圆形，扰流柱和多孔均流板的材质为金属或塑料。
12、优选地，多孔均流板为pp聚丙烯材质，材料加工制造成本较低且荷电凝并效果良好。
13、优选地，荷电区内的放电电极和接地电极材质均为金属。
14、细颗粒物的空气动力学直径为0～10μm，处理颗粒物类型包括因工业后级除尘器难以收集而逃逸的粉煤灰细颗粒物、锅炉烟气处理过程中凝结的复杂氧化物气溶胶以及室内与公共区域存在的细颗粒物。
15、本发明的工作原理为：含尘的气流流入双极性多区脉冲荷电单元，分流后分别进入交错排布的正、负极性荷电区，荷电区的荷电电极在外接差分高压脉冲电源作用下在电极周围产生强空间电场使得电极与接地板间空气被电离为电晕等离子体，带电的正负极性离子通过布朗运动或在电场作用下的定向迁移与颗粒物进行碰撞使得颗粒物带电，最终负极性荷电区颗粒物主要荷负电而正极性荷电区颗粒物荷正电。同极性荷电过程可单独调控，经正负荷电的含尘气流随后流入强化凝并单元，在扰流柱的作用下正负荷电区流出的气流彼此混合，分别带正负电性的颗粒物在气流混合和库仑引力作用下彼此碰撞凝并成粒径更大的颗粒物。
16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17、本发明基于差分高压脉冲电源分区颗粒物荷电凝并技术，双极性荷电区通过设计放电间距可调以及差分高压脉冲电源的使用解决了因荷电电源输出波形不一致，峰值电压和相位差距较大、输入功率不一致引起的颗粒物荷电量不匹配的问题；强化凝并单元中三棱柱形和椭圆柱形扰流柱的综合使用降低了凝并装置成本且颗粒物凝并强化效果良好。通过将高频脉冲或复合脉冲电源电晕放电与静电除尘技术结合，实现了亚微米级细颗粒物的高效电凝并脱除。
1.一种基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，其特征在于，包括顺次连接的差分多区脉冲荷电单元(3)、强化凝并单元(4)和静电收尘装置(5)；
2.根据权利要求1所述的基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，其特征在于，所述差分高压脉冲电源(2)的脉宽范围从微秒级到纳秒级，电压范围为0～±100kv。
3.根据权利要求1所述的基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，其特征在于，所述的放电电极(11)为细丝放电电极、锯齿形放电电极或多尖端放电电极；所述的接地电极(12)为金属板电极或金属圆筒电极。
4.根据权利要求1所述的基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，其特征在于，荷电区放电结构形式包括线板式和线筒式。
5.根据权利要求1所述的基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，其特征在于，荷电区的接地电极(12)接地。
6.根据权利要求1所述的基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，其特征在于，双极性多区脉冲荷电单元(3)中，经各个荷电区荷电后的细颗粒物，其正、负极性带电量几乎相等。
7.根据权利要求1所述的基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，其特征在于，扰流柱(14)的形状为三棱柱形或椭圆形，扰流柱(14)和多孔均流板(15)的材质为金属或塑料。
8.根据权利要求1所述的基于差分高压脉冲的分区颗粒物荷电凝并技术，其特征在于，细颗粒物的空气动力学直径为0～10μm，处理颗粒物类型包括因工业后级除尘器难以收集而逃逸的粉煤灰细颗粒物、锅炉烟气处理过程中凝结的复杂氧化物气溶胶以及室内与公共区域存在的细颗粒物。
