CN101322957A - 高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置 - Google Patents

高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101322957A
CN101322957A CNA2008100221761A CN200810022176A CN101322957A CN 101322957 A CN101322957 A CN 101322957A CN A2008100221761 A CNA2008100221761 A CN A2008100221761A CN 200810022176 A CN200810022176 A CN 200810022176A CN 101322957 A CN101322957 A CN 101322957A
Authority
CN
China
Prior art keywords
emission
thermal electron
flue gas
rare earth
temperature flue
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008100221761A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101322957B (zh
Inventor
顾中铸
顾洲
许津津
傅晓慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changshu Nanjing Normal University Development Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Normal University filed Critical Nanjing Normal University
Priority to CN2008100221761A priority Critical patent/CN101322957B/zh
Publication of CN101322957A publication Critical patent/CN101322957A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101322957B publication Critical patent/CN101322957B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置，由发射电极棒(1)和导电筒体(2)构成；发射电极棒采用稀土钨复合功能材料，作为热电子发射阴极；导电筒体接地，作为热电子发射阳极；导电筒体中部设有绝缘套管(3)，一导电吊杆(4)穿过绝缘套管将发射电极棒吊悬于导电筒体中。本发明装置，以稀土钨复合功能材料制成热电子发射电极，提高了发射极的耐高温性能，使设备工作温度可达1200℃；荷电区采用环状结构，充分发挥了热电子发射的特点，提高了电子密度分布的均匀性；采用热电子发射技术，使荷电区电流密度比传统的电晕放电式荷电技术高3－4个数量级。

Description

高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置
技术领域
本发明涉及一种高温烟气除尘设备，具体说是涉及一种高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置，用于烟气除尘技术中。
背景技术
大气中细粒子的捕集与高温烟气除尘，是迄今为止国内外环境工程领域所面临的两个难题，也是空气污染治理方向的研究热点。静电除尘技术具有压降力损失低，无堵塞，处理烟气量大，除尘效率尤其对细颗粒捕集效率高等优点。颗粒的荷电是静电除尘的第一步，也是关键的一步。传统的静电除尘器均采用基于高电压电晕放电的电晕式颗粒荷电技术，它适合在450℃以下的中低温环境下工作。在高温状态下其电晕运行的电压范围缩小，电晕现象难以维持；由于它的操作电压高(高达50-100KV)，因而在高温状态下电绝缘问题难以解决。美国、德国和日本等都进行过电晕式高温静电除尘器的研究，已有在650℃-790℃，570KPa下运行100小时的实验记录，其除尘效率为95％-99.5％，但存在高温时电晕现象难以维持等难题。为此，国内东南大学和南京师范大学率先提出了基于材料热电子发射的无电晕式静电除尘技术，即热电子发射式静电除尘技术，该技术采用某种逸出功较低的复合功能材料制成热电子发射阴极，利用高温烟气本身或其它外部热量使发射头加热而发射出电子，在一定的电场强度下，使微粒荷电，然后通过电场力作用将其从烟气中分离出来。其关键是研制新型热电子复合功能材料，实现在高温烟气环境中均匀、稳定、高密度的热电子发射。目前所用的技术是以在不锈钢(1Cr18Ni9Ti)板上镶嵌一组圆片状发射材料作为热电子发射阴极，发射材料是由在金属基体上涂敷碱土金属氧化物制成的。其缺点一是发射体在高温烟气中易中毒而失效，其工作温度≤800℃；二是荷电区电子密度分布不均匀，影响粉尘的荷电效果。
发明内容
本发明所要解决的问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置。其热电子发射体具有良好的抗高温老化特性，在高温烟气环境中能够稳定、高密度地发射出热电子，其工作温度可达1200℃。
本发明高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置，由发射电极棒和导电筒体构成；发射电极棒采用稀土钨复合功能材料，作为热电子发射阴极；导电筒体接地，作为热电子发射阳极；导电筒体中部设有绝缘套管，一导电吊杆穿过绝缘套管将发射电极棒吊悬于导电筒体中。
所述稀土钨复合功能材料，为添加稀土氧化物CeO2、La2O3或/和Y2O3的钨基复合功能材料，其组份中包含至少一种CeO2、La2O3或Y2O3，所述稀土氧化物质量百分比为0.55～2.2％，余量为钨；当包含CeO2、La2O3、Y2O3两种或三种时，各稀土氧化物之间可以任意配比。其制备方法是：将钨酸盐和稀土硝酸盐通过掺杂、烘干、两次氢还原工艺后制成钨粉，再经混料、压型，预烧结，垂熔烧结，塑性加工成各种规格的圆棒。
所述导电吊杆采用刚玉瓷质套管。
本发明高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置，以稀土钨复合功能材料制成热电子发射电极，提高了发射极的耐高温性能，使设备工作温度可达1200℃；荷电区采用环状结构，充分发挥了热电子发射的特点，提高了电子密度分布的均匀性；采用热电子发射技术，使荷电区电流密度比传统的电晕放电式荷电技术高3-4个数量级；本发明利用高温烟气本身的热量使发射头加热而发射出电子，与传统的高电压电晕放电式粉尘荷电技术相比，不仅有效地利用了烟气废热，节约能源，而且克服了后者高温条件下电绝缘问题难以解决，工作稳定性差等缺点。
附图说明
图1为本发明高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：如图1所示，高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置，由发射电极棒1和导电筒体2构成。为充分发挥热电子发射的特点，本发明装置采用管式结构。发射电极棒采用稀土钨复合功能材料，作为热电子发射阴极；导电筒体外壁接地，作为热电子发射阳极；导电筒体中部设有绝缘套管3，用一不锈钢导电吊杆4穿过绝缘套管将发射电极棒吊悬于导电筒体中心，以保证热电子均匀地向四周发射。安装使用时两发射极与电源阴极相连。为确保在较大温度区间内热电子的稳定发射，在发射极与电源阴极之间设置调压、整流、滤波和稳压系统，将荷电电压控制在0-3000V之间，调压、整流、滤波和稳压为现有技术，在此不再赘述。为解决高温电绝缘问题，导电吊杆4以刚玉瓷质套管绝缘。
所述稀土钨复合功能材料，其组份中包含质量百分比为0.55的CeO2稀土氧化物，余量为钨。其制备方法是：将钨酸盐和稀土硝酸盐通过掺杂、烘干、两次氢还原工艺后制成钨粉，再经混料、压型，预烧结，垂熔烧结，塑性加工成各种规格的圆棒。
实施例2：与实施例1基本相同，所不同的是：所述稀土钨复合功能材料，其组份中包含稀土氧化物CeO2和La2O3，所述稀土氧化物质量百分比为1％，余量为钨；两稀土氧化物之间可以任意配比。
实施例3：与实施例2基本相同，所不同的是：所述稀土钨复合功能材料，其组份中包含稀土氧化物CeO2、La2O3和Y2O3，所述稀土氧化物质量百分比为2.2％，余量为钨；各稀土氧化物之间可以任意配比。
实施例4、与实施例1基本相同，所不同的是：所述稀土钨复合功能材料，其组份中包含稀土氧化物La2O3，所述稀土氧化物质量百分比为2.2％，余量为钨。
实施例5、与实施例1基本相同，所不同的是：所述稀土钨复合功能材料，其组份中包含稀土氧化物Y2O3，所述稀土氧化物质量百分比为1％，余量为钨。
本发明装置的工作原理是：如图1所示，含有粉尘的高温烟气流经荷电区，发射极被高温烟气加热后发射出自由电子，其中一部分电子被烟气中的负电性气体捕捉而变成负离子。这样，在荷电区空间内存在着大量的自由电子和一些负离子，它们在电场力的作用下，以一定的速率由发射极(阴极)向阳极迁移，形成荷电电流。粉尘随高温烟气纵向流过荷电区，与由发射极(阴极)向阳极迁移的自由电子和负离子碰撞并捕捉它们而变成带负电荷的粒子。
表1为实际测得的不同条件下的相关参数。
表1
  压力(Pa)   温度(℃)   电压(V) 电流密度(mA/m2)
  I   1.01*105   1194   2400   192
  II   1.01*105   1164   2640   203
  III   1.01*105   1188   1600   173
  IV   1.01*105   827   2280   89

Claims (3)

1、一种高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置，由发射电极棒(1)和导电筒体(2)构成；其特征是：发射电极棒采用稀土钨复合功能材料，作为热电子发射阴极；导电筒体接地，作为热电子发射阳极；导电筒体中部设有绝缘套管(3)，一导电吊杆(4)穿过绝缘套管将发射电极棒吊悬于导电筒体中。
2、根据权利要求1所述高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置，其特征是：所述稀土钨复合功能材料，其组份中包含至少一种CeO2、La2O3或Y2O3稀土氧化物，所述稀土氧化物质量百分比为0.55～2.2％，余量为钨；当包含CeO2、La2O3、Y2O3两种或三种时，各稀土氧化物之间可以任意配比。
3、根据权利要求1或2所述高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置，其特征是：所述导电吊杆采用刚玉瓷质套管。
CN2008100221761A 2008-07-22 2008-07-22 高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置 Expired - Fee Related CN101322957B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100221761A CN101322957B (zh) 2008-07-22 2008-07-22 高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100221761A CN101322957B (zh) 2008-07-22 2008-07-22 高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101322957A true CN101322957A (zh) 2008-12-17
CN101322957B CN101322957B (zh) 2011-03-09

Family

ID=40186754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100221761A Expired - Fee Related CN101322957B (zh) 2008-07-22 2008-07-22 高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101322957B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102078841A (zh) * 2010-11-22 2011-06-01 南京师范大学 一种单区板式高温静电除尘器
CN102343307A (zh) * 2011-09-29 2012-02-08 清华大学 一种荷电装置
WO2012055110A1 (zh) * 2010-10-29 2012-05-03 南京师范大学 一种单区板式高温静电除尘器
CN102494335A (zh) * 2011-12-30 2012-06-13 东南大学 循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置
CN102935407A (zh) * 2012-11-13 2013-02-20 东南大学 管式无电晕高温静电除尘器
CN105498967A (zh) * 2015-07-20 2016-04-20 南京师范大学 一种新型粉尘预荷电静电增强颗粒层高温除尘系统
CN107182165A (zh) * 2017-06-20 2017-09-19 华中科技大学 一种基于热电子发射阴极的等离子体发射装置
CN110433961A (zh) * 2018-05-03 2019-11-12 中国科学院过程工程研究所 荷电装置
CN113649168A (zh) * 2021-08-19 2021-11-16 南京师范大学 电子发射体及其制法与包含该电子发射体的粉尘荷电装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9089849B2 (en) 2010-10-29 2015-07-28 Nanjing Normal University Single-region-board type high-temperature electrostatic dust collector
WO2012055110A1 (zh) * 2010-10-29 2012-05-03 南京师范大学 一种单区板式高温静电除尘器
CN102078841A (zh) * 2010-11-22 2011-06-01 南京师范大学 一种单区板式高温静电除尘器
CN102078841B (zh) * 2010-11-22 2013-03-06 南京师范大学 一种单区板式高温静电除尘器
CN102343307A (zh) * 2011-09-29 2012-02-08 清华大学 一种荷电装置
CN102343307B (zh) * 2011-09-29 2013-07-03 清华大学 一种荷电装置
CN102494335A (zh) * 2011-12-30 2012-06-13 东南大学 循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置
CN102494335B (zh) * 2011-12-30 2014-02-19 东南大学 循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置
CN102935407A (zh) * 2012-11-13 2013-02-20 东南大学 管式无电晕高温静电除尘器
CN105498967A (zh) * 2015-07-20 2016-04-20 南京师范大学 一种新型粉尘预荷电静电增强颗粒层高温除尘系统
CN107182165A (zh) * 2017-06-20 2017-09-19 华中科技大学 一种基于热电子发射阴极的等离子体发射装置
CN107182165B (zh) * 2017-06-20 2024-05-14 华中科技大学 一种基于热电子发射阴极的等离子体发射装置
CN110433961A (zh) * 2018-05-03 2019-11-12 中国科学院过程工程研究所 荷电装置
CN113649168A (zh) * 2021-08-19 2021-11-16 南京师范大学 电子发射体及其制法与包含该电子发射体的粉尘荷电装置
WO2023019615A1 (zh) * 2021-08-19 2023-02-23 南京师范大学 电子发射体及其制法与包含该电子发射体的粉尘荷电装置
AU2021437024B2 (en) * 2021-08-19 2024-03-28 Nanjing Normal University Electron emitter and preparation method, and dust charging device comprising electron emitter

Also Published As

Publication number Publication date
CN101322957B (zh) 2011-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101322957B (zh) 高温烟气热电子发射式颗粒物荷电装置
US9089849B2 (en) Single-region-board type high-temperature electrostatic dust collector
CN102078841B (zh) 一种单区板式高温静电除尘器
CN106255662B (zh) 利用等离子的硅纳米复合材料分散液的制造方法及阴极活性物质及锂二次电池
CN103008106B (zh) 一种气体净化装置及系统
CN202006137U (zh) 一种微细粉尘电凝聚装置
CN201632329U (zh) 稀土钨热电子发射式高温静电除尘器
CN103236517A (zh) 一种锂离子电池硅基负极材料及其制备方法
CN105214843A (zh) 一种高压放电单元及空气净化器
CN105498967A (zh) 一种新型粉尘预荷电静电增强颗粒层高温除尘系统
CN211359193U (zh) 一种适用于高比电阻工况的电除尘器
CN106168382B (zh) 集成式磁、电极选氢氧离子磁致气流助燃系统
CN111740099B (zh) 一种高分散金属氧化物/碳纳米纤维复合材料的制备方法与应用
CN101834106B (zh) 一种钨基浸渍阴极及其制备方法
CN103762146B (zh) 电离规
CN201579127U (zh) 一种带有粉尘静电凝集设备的旋风除尘装置
CN101396631A (zh) 循环流化床锅炉自激串行电旋风分离装置及其分离方法
CN104753395B (zh) 热离子电源发电单元
AU2021437024B2 (en) Electron emitter and preparation method, and dust charging device comprising electron emitter
CN203598940U (zh) 一种电除尘器阴极装置
CN204710552U (zh) 静电除尘新型环保自动化设备
CN1240235A (zh) 电子管阴极材料及其制备方法
CN103247500A (zh) 一种电子枪用灯丝
CN110653067A (zh) 一种适用于高比电阻工况的电除尘器
CN203367208U (zh) 一种电子枪用灯丝

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: CHANGSHU NJNU DEVELOPMENT RESEARCH INSTITUTE CO.,

Free format text: FORMER OWNER: NANJING NORMAL UNIVERSITY

Effective date: 20120720

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 210046 NANJING, JIANGSU PROVINCE TO: 215500 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20120720

Address after: 215500 Changshou City South East Economic Development Zone, Jiangsu, Jin Road, No. 8

Patentee after: Changshu Nanjing Normal University Development Research Academy Institute Co., Ltd.

Address before: Yuen Road in Nanjing city Jiangsu province 210046 Xianlin new town No. 1

Patentee before: Nanjing Normal University

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110309

Termination date: 20180722

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee