CN102078841B - 一种单区板式高温静电除尘器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单区板式高温静电除尘器，属于环保除尘设备的技术领域。该设备主要包括阳极板、阴极板、发射电极和高压电源，其中将两块不锈钢板接地、平行放置作为阳极板，将一块与阳极板形状、大小相同的不锈钢板与高压电源的阴极相连，作为阴极板，阴极板悬吊在两块阳极板的中央，并与阳极板平行，圆片状的发射电极均匀镶嵌在阴极板的两侧。本发明采用单区板式结构，使设备结构紧凑、电场分布均匀，提高了设备在高温下运行的稳定性和可靠性；发射电极采用掺杂氧化铈的钡钨热电子发射材料有利于提高除尘效率，延长设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种静电除尘器，特别是涉及一种高温下工作的单区板式静电除尘器，属于环保除尘设备的技术领域。
背景技术
作为高温净化技术的一项主要内容，高温除尘技术不仅是发展当前整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术、增压流化床燃烧（PFBC）联合循环发电技术的关键，对于开发更先进的燃煤联合循环发电技术尤为重要。此外，在化工领域，某些干燥系统以1100℃左右的高温烟气作为介质对物料进行直接干燥，含有杂质的高温烟气必须经过净化后才能投入使用。
自20世纪70年代起，人们已经开始进行高温除尘技术的研究。总体来说，美国、德国、日本、英国、荷兰等发达国家的研究较早，在此技术领域内居于领先地位。我国对高温除尘技术的研究无论从广度和深度上都与发达国家有较大差距。
迄今为止，所研究的高温除尘技术主要包括：静电除尘、旋风除尘、陶瓷过滤除尘、金属毡过滤除尘和移动颗粒层过滤除尘等。静电除尘技术具有压力降损失低，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。传统的静电除尘器均为基于高电压电晕放电的电晕式静电除尘装置，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；而且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。作为一种新颖的静电除尘技术：基于热电子发射的无电晕式静电除尘技术，由于其独特的工作原理，在高温除尘领域有着良好的发展前途和广泛的应用前景。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种单区板式静电除尘器，该设备不仅结构紧凑、节约空间，而且能在高温状态下稳定、可靠地运行。
为了解决以上技术问题，本发明的一种单区板式高温静电除尘器，包括：阳极板、阴极板、发射电极和高压电源，所述阳极板为两块平行放置并接地的不锈钢板；所述阴极板为一块与所述阳极板形状、大小都相同的不锈钢板，并与高压电源的阴极相连；所述阴极板悬吊在所述两块阳极板的中央，并与阳极板平行；圆片状的发射电极均匀镶嵌在所述阴极板的两侧。
其中，所述发射电极由掺杂氧化铈的钡钨热电子发射材料制成，其组成为质量百分比1~2％的氧化铈、98~99％的钨粉，掺杂氧化铈的多孔钨基的孔隙中浸渍有铝酸盐。
发射阴极被加热后，发射出大量的自由电子，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。在电场力的作用下，这些自由电子和负离子由阴极向阳极板作定向运动。高温含尘烟气流纵向进入工作区，烟气中的粉尘捕捉负离子或自由电子而荷电，荷电粒子在电场力的作用下向阳极迁移，并被阳极板捕捉，从而达到除尘的目的。
本发明提供的一种单区板式高温静电除尘器，其优点可以归纳如下：（1）该设备利用高温烟气本身的热量使发射电极加热而发射出电子，从而能有效地利用烟气废热，节约能源；（2）掺杂氧化铈的钡钨阴极具有表面逸出功低、发射电流大、抗中毒能力强等特点,因此，发射电极采用掺杂氧化铈的钡钨热电子发射材料有利于提高除尘效率，延长设备的使用寿命；（3）采用单区板式结构，集荷电、收尘为一体，不仅使设备结构紧凑，节约了空间，而且充分发挥了本发明荷电电流密度高，工作电压低等特点。此外，由于采用板式结构，电场分布均匀，提高了设备在高温下运行的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的单区板式高温静电除尘器的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，单区板式高温静电除尘器主要是由阳极板1、阴极板2、发射电极3和高压电源四部分组成。将两块不锈钢板接地，平行放置作为阳极板1；一块与阳极板1形状、大小相同的不锈钢板与高压电源的阴极相连，作为阴极板2；阴极板2悬吊在两块阳极板1的中央，并与阳极板1平行；圆片状的发射电极3均匀镶嵌在阴极板2的两侧，发射电极3由掺杂氧化铈的钡钨热电子发射材料制成。
其中，掺杂氧化铈的钡钨热电子发射材料为添加稀土氧化物CeO2的钡钨复合功能材料，其组成为质量百分比1％的CeO2和99％的钨粉，掺杂氧化铈的多孔钨基的孔隙中浸渍有铝酸盐。掺杂氧化铈的钡钨热电子发射材料的制备方法如下：经烧结退火处理后的钨粉, 与氧化铈干法混合, 再经烘干、模压成型、烧结, 制得多孔基体；然后在H2气氛下, 以铝酸盐为原料，采用“埋粉”浸渍法制备而成。
本实施例的单区板式高温静电除尘器，在压力0.1 MPa、温度657℃、电压6000 V的条件下，实际测得的除尘效率为83.3%。
实施例2：
与实施例1基本相同，所不同的是：所述掺杂稀土氧化物CeO2 的钡钨复合功能材料，其组成为质量百分比1.1％的CeO2和98.9％的钨粉，掺杂氧化铈的多孔钨基的孔隙中浸渍有铝酸盐。本实施例的单区板式高温静电除尘器，在压力为0.1MPa、温度690℃、电压6000 V的条件下，实际测得的除尘效率为95.1％。
实施例3：
与实施例1基本相同，所不同的是：所述掺杂稀土氧化物CeO2 的钡钨复合功能材料，其组成为质量百分比1.2％的CeO2和98.8％的钨粉，掺杂氧化铈的多孔钨基的孔隙中浸渍有铝酸盐。本实施例的单区板式高温静电除尘器，在压力为0.1 MPa、温度566℃、电压6000 V的条件下，实际测得的除尘效率为78.2％。
实施例4：
与实施例1基本相同，所不同的是：所述掺杂稀土氧化物CeO2 的钡钨复合功能材料，其组成为质量百分比1.5％的CeO2和98.5％的钨粉，掺杂氧化铈的多孔钨基的孔隙中浸渍有铝酸盐。本实施例的单区板式高温静电除尘器，在压力0.3 MPa、温度820℃、电压5000 V的条件下，实际测得的除尘效率为92.1％。
实施例5：
与实施例1基本相同，所不同的是：所述掺杂稀土氧化物CeO2 的钡钨复合功能材料，其组成为质量百分比1.7％的CeO2和98.3％的钨粉，掺杂氧化铈的多孔钨基的孔隙中浸渍有铝酸盐。本实施例的单区板式高温静电除尘器，在压力为0.4 MPa、温度823℃、电压6000 V的条件下，实际测得的除尘效率为93.9％。
实施例6：
与实施例1基本相同，所不同的是：所述掺杂稀土氧化物CeO2 的钡钨复合功能材料，其组成为质量百分比1.8％的CeO2和98.2％的钨粉，掺杂氧化铈的多孔钨基的孔隙中浸渍有铝酸盐。本实施例的单区板式高温静电除尘器，在压力为0.6 MPa、温度820℃、电压6000 V的条件下，实际测得的除尘效率为93.3％。
本发明采用掺杂氧化铈的钡钨复合功能材料，作为热电子发射阴极，利用高温烟气本身的热量或其它加热方式使阴极温度增加而发射出电子，从而使粉尘颗粒荷电，然后通过电场力的作用将其从烟气中分离出来并捕集。本发明一方面有效地利用了烟气废热，节约能源，另一方面由于热电子发射阴极的发射电流密度高（比电晕式静电除尘器高2个数量级以上），因而对尘粒尤其是细小颗粒的捕捉效率大大提高。因此，本发明的静电除尘器的操作电压较低，高温电绝缘问题容易解决。
Claims (1)
1.一种单区板式高温静电除尘器，包括阳极板、阴极板、发射电极和高压电源，其特征在于：所述阳极板为两块平行放置并接地的不锈钢板；所述阴极板为一块与所述阳极板形状、大小都相同的不锈钢板，并与高压电源的阴极相连；所述阴极板悬吊在所述两块阳极板的中央，并与阳极板平行；圆片状的发射电极均匀镶嵌在所述阴极板的两侧；所述发射电极由掺杂氧化铈的钡钨热电子发射材料制成，其组成为质量百分比1~2％的氧化铈、98~99％的钨粉；掺杂氧化铈的多孔钨基的孔隙中浸渍有铝酸盐。
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