CN104043532A

CN104043532A - 一种双区管式高温静电除尘装置

Info

Publication number: CN104043532A
Application number: CN201410271837.XA
Authority: CN
Inventors: 蒋振松; 董寰; 顾中铸
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing Normal University
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2014-09-17

Abstract

本发明公开了一种双区管式高温静电除尘装置，包括荷电区和收尘区。其中，荷电区包括发射阴极、荷电阳极圆管和荷电高压电源，发射阴极悬吊在荷电阳极圆管的中心，并与荷电高压电源的阴极相连，荷电阳极圆管接地；收尘区包括收尘阴极、收尘阳极圆管和收尘高压电源，收尘阴极悬吊在收尘阳极圆管的中心，并与收尘高压电源的阴极相连，收尘阳极圆管接地；荷电阳极圆管与收尘阳极圆管之间相互连通。本发明的装置一方面有效利用了烟气废热，节约能源；另一方面由于它发射电流密度高，因而对灰尘尤其是细小颗粒的捕集效率大大提高。

Description

一种双区管式高温静电除尘装置

技术领域

本发明涉及一种环保除尘设备，特别涉及一种双区管式高温静电除尘装置。

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发电系统（IGCC）、增压流化床燃烧技术（PFBC）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。

高温除尘技术的研究始于20世纪60年代。在高温除尘技术的研究中，美国起步较早，速度较快，也较为系统。总体研究水平代表全球高温气体除尘的最高技术水准。此外，德国、日本、英国、荷兰等发达国家亦居于领先地位。我国对高温除尘技术的研究无论从广度上还是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：旋风除尘、陶瓷过滤除尘、金属微孔过滤除尘、颗粒层过滤除尘和静电除尘等。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物捕集效率高等优点。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；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

本发明的目的在于提供一种双区管式高温静电除尘装置，采用以钨为基体添加稀土氧化物的材料作为荷电区热电子发射阴极，利用高温烟气本身的热量或其它加热方式使荷电区阴极温度增加而发射出电子，从而使粉尘颗粒荷电，然后通过收尘区电场力的作用将其从烟气中分离出来并捕集。一方面有效利用了烟气废热，节约能源；另一方面由于它发射电流密度高，因而对灰尘尤其是细小颗粒的捕集效率大大提高。

本发明采用的技术方案如下：

一种双区管式高温静电除尘装置，包括荷电区和收尘区，其中，荷电区包括发射阴极、荷电阳极圆管和荷电高压电源，发射阴极悬吊在荷电阳极圆管的中心，并与荷电高压电源的阴极相连，荷电阳极圆管接地；收尘区包括收尘阴极、收尘阳极圆管和收尘高压电源，收尘阴极悬吊在收尘阳极圆管的中心，并与收尘高压电源的阴极相连，收尘阳极圆管接地；所述荷电阳极圆管与收尘阳极圆管之间相互连通。

所述发射阴极由添加稀土氧化物的稀土钨热复合功能材料制成，其组成为质量百分比0.55％的氧化铈,1.65%的氧化钇和97.8%的钨。

进一步地，所述发射阴极与荷电阳极圆管连接处设有绝缘陶瓷套管，所述收尘阴极与收尘阳极圆管连接处设有绝缘陶瓷套管。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）能够有效利用烟气废热；2）掺杂稀土氧化物的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，有利于提高除尘效率，延长设备的使用寿命；3）采用双区管式结构，在荷电区，可以在较低的电压下使粉尘较充分的荷电，运行也更安全；在收尘区，则可通过适当增大收尘电压，增强电场的作用，两者同时作用可以提高收尘效率，尤其是对微细颗粒的捕集效率。

附图说明

图1为本发明一种双区管式高温静电除尘装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明的一种双区管式高温静电除尘装置分为两部分：荷电区1和收尘区2。

荷电区1包括发射阴极3、阳极圆管4和高压电源。发射阴极3由添加稀土氧化物 (质量分数为0.55％的氧化铈和1.65%的氧化钇)的稀土钨热复合功能材料制成，一根悬吊在阳极圆管4中心的发射阴极3与高压电源的阴极相连，作为发射阴极，根据高压电源的功率，单根的发射阴极可以扩增为多根或阵列等方式；阳极圆管4采用不锈钢圆管，接地作为荷电区阳极。

收尘区2的结构与荷电区1基本一致，包括收尘阴极5、阳极圆管6、高压电源。一根悬吊在阳极圆管6中心的收尘阴极5与高压电源的阴极相连，作为收尘阴极，收尘阴极5采用不锈钢棒；阳极圆管6采用不锈钢圆管，接地作为收尘区阳极。

阳极圆管4与阳极圆管6上部连通（通过法兰将其连接，确保气密性良好），使得荷电区1与收尘区2不是独立的。发射阴极3与阳极圆管4、收尘阴极5与阳极圆管6的连接处均设有绝缘陶瓷套管7。

发射阴极3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，然后在电场力的作用下，这些自由电子和负离子由阴极向阳极做定向运动。高温含尘烟气流入工作区，烟气中的粉尘在荷电区1捕捉负离子或自由电子而荷电；在收尘区2内，荷电粒子在电场力的作用下向阳极迁移，并被阳极壁面捕捉，从而达到除尘的目的。表1给出了实验的数据结果。

表1不同实施例得到的除尘效率

实施例	温度（K）	荷电电压（V）	收尘电压(V)	除尘效率（%）
					Ⅰ	1073	3400	1000	96.52
Ⅱ	1273	3400	1000	98.50
					Ⅲ	1073	3200	1000	67.81
Ⅳ	1073	3200	3000	82.72
					Ⅴ	1173	800	1000	75.59
Ⅵ	1173	2400	1000	93.83

实施例Ⅰ和Ⅱ给出的是在温度分别为1073K和1273K，其他条件相同（相对气压0.7bar,气流量1.5Nm³,除尘器入口粉尘浓度7.07g/Nm³,荷电电压3400V，收尘电压1000V）的情况下，除尘器的除尘效率分别为96.52%和98.5%。这表明了除尘效率随温度的升高而增大，且在高温情况下除尘效果较好。

实施例Ⅲ和Ⅳ给出的是在收尘电压分别为1000V和3000V，其他条件相同（相对气压0.7bar,气流量1.5Nm³,除尘器入口粉尘浓度9.67g/Nm³,荷电电压3200V，温度1073K）的情况下，除尘器的除尘效率分别为67.81%和82.72%。这表明了除尘效率随收尘电压的提高而增大，所以适当提高收尘电压有利于除尘。

实施例Ⅴ和Ⅵ给出的是在荷电电压分别为800V和2400V，其他条件相同（相对气压0.7bar,气流量1.5Nm³,除尘器入口粉尘浓度7.07g/Nm³,温度1173K，收尘电压1000V）的情况下，除尘器的除尘效率分别为75.59%和93.83%。这表明增大荷电电压有利于除尘效率的提高，且所需电压较传统电晕式的运行电压要小得多。

Claims

1.一种双区管式高温静电除尘装置，包括荷电区和收尘区，其特征在于，荷电区包括发射阴极、荷电阳极圆管和荷电高压电源，发射阴极悬吊在荷电阳极圆管的中心，并与荷电高压电源的阴极相连，荷电阳极圆管接地；收尘区包括收尘阴极、收尘阳极圆管和收尘高压电源，收尘阴极悬吊在收尘阳极圆管的中心，并与收尘高压电源的阴极相连，收尘阳极圆管接地；所述荷电阳极圆管与收尘阳极圆管之间相互连通。

2.根据权利要求1所述的一种双区管式高温静电除尘装置，其特征在于，所述发射阴极由添加稀土氧化物的稀土钨热复合功能材料制成，其组成为质量百分比0.55％的氧化铈、1.65%的氧化钇和97.8%的钨。

3.根据权利要求1或2所述的一种双区管式高温静电除尘装置，其特征在于，所述发射阴极与荷电阳极圆管连接处设有绝缘陶瓷套管，所述收尘阴极与收尘阳极圆管连接处设有绝缘陶瓷套管。