專利名稱：：高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高溫?zé)煔獬龎m設(shè)備，具體說是涉及一種高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置，用于煙氣除塵技術(shù)中。技術(shù)背景大氣中細(xì)粒子的捕集與高溫?zé)煔獬龎m，是迄今為止國內(nèi)外環(huán)境工程領(lǐng)域所面臨的兩個難題，也是空氣污染治理方向的研究熱點(diǎn)。靜電除塵技術(shù)具有壓降力損失低，無堵塞，處理煙氣量大，除塵效率尤其對細(xì)顆粒捕集效率高等優(yōu)點(diǎn)。顆粒的荷電是靜電除塵的第一步，也是關(guān)鍵的一步。傳統(tǒng)的靜電除塵器均釆用基于高電壓電暈放電的電暈式顆粒荷電技術(shù)，它適合在450'C以下的中低溫環(huán)境下工作。在高溫狀態(tài)下其電暈運(yùn)行的電壓范圍縮小，電暈現(xiàn)象難以維持；由于它的搡作電壓高(高達(dá)50-100KV),因而在高溫狀態(tài)下電絕緣問題難以解決。美國、德國和日本等都進(jìn)行過電暈式高溫靜電除塵器的研究，已有在650°C-790。C，570KPa下運(yùn)行IOO小時的實(shí)驗(yàn)記錄，其除塵效率為95%-99.5%，但存在高溫時電暈現(xiàn)象難以維持等難題。為此，國內(nèi)東南大學(xué)和南京師范大學(xué)率先提出了基于材料熱電子發(fā)射的無電暈式靜電除塵技術(shù)，即熱電子發(fā)射式靜電除塵技術(shù)，該技術(shù)釆用某種逸出功較低的復(fù)合功能材料制成熱電子發(fā)射陰極，利用高溫?zé)煔獗旧砘蚱渌獠繜崃渴拱l(fā)射頭加熱而發(fā)射出電子，在一定的電場強(qiáng)度下，使微粒荷電，然后通過電場力作用將其從煙氣中分離出來。其關(guān)鍵是研制新型熱電子復(fù)合功能材料，實(shí)現(xiàn)在高溫?zé)煔猸h(huán)境中均勻、穩(wěn)定、高密度的熱電子發(fā)射。目前所用的技術(shù)是以在不銹鋼(lCrl8Ni9Ti)板上鑲嵌一組圓片狀發(fā)射材料作為熱電子發(fā)射陰極，發(fā)射材料是由在金屬基體上涂敷堿土金屬氧化物制成的。其缺點(diǎn)一是發(fā)射體在高溫?zé)煔庵幸字卸径?，其工作溫度^0(TC;二是荷電區(qū)電子密度分布不均勻，影響粉塵的荷電效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置。其熱電子發(fā)射體具有良好的抗高溫老化特性，在高溫?zé)煔猸h(huán)境中能夠穩(wěn)定、高密度地發(fā)射出熱電子，其工作溫度可達(dá)120(TC。本發(fā)明高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置，由發(fā)射電極棒和導(dǎo)電簡體構(gòu)成；發(fā)射電極棒釆用稀土鎢復(fù)合功能材料，作為熱電子發(fā)射陰極；導(dǎo)電筒體接地，作為熱電子發(fā)射陽極；導(dǎo)電簡體中部設(shè)有絕緣套管，一導(dǎo)電吊桿穿過絕緣套管將發(fā)射電極棒吊懸于導(dǎo)電簡體中。所述稀土鎢復(fù)合功能材料，為添加稀土氧化物Ce02、"203或/和YA的鎢基復(fù)合功能材料，其組份中包含至少一種Ce02、"203或￥203,所述稀土氧化物質(zhì)量百分比為0.55~2.2%,余量為鎢；當(dāng)包含Ce02、La203、丫203兩種或三種時，各稀土氧化物之間可以任意配比。其制備方法是將鎢酸鹽和稀土硝酸鹽通過摻雜、烘干、兩次氫還原工藝后制成鎢粉，再經(jīng)混料、壓型，預(yù)燒結(jié)，垂熔燒結(jié)，塑性加工成各種規(guī)格的圓棒。所述導(dǎo)電吊桿釆用剛玉瓷質(zhì)套管。本發(fā)明高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置，以稀土鎢復(fù)合功能材料制成熱電子發(fā)射電極，提高了發(fā)射極的耐高溫性能，使設(shè)備工作溫度可達(dá)120(TC;荷電區(qū)釆用環(huán)狀結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了熱電子發(fā)射的特點(diǎn)，提高了電子密度分布的均勻性；釆用熱電子發(fā)射技術(shù)，使荷電區(qū)電流密度比傳統(tǒng)的電暈放電式荷電技術(shù)高3-4個數(shù)量級；本發(fā)明利用高溫?zé)煔獗旧淼臒崃渴拱l(fā)射頭加熱而發(fā)射出電子，與傳統(tǒng)的高電壓電暈放電式粉塵荷電技術(shù)相比，不僅有效地利用了煙氣廢熱，節(jié)約能源，而且克服了后者高溫條件下電絕緣問題難以解決，工作穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。圖1為本發(fā)明高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例h如圖1所示，高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置，由發(fā)射電極棒1和導(dǎo)電簡體2構(gòu)成。為充分發(fā)揮熱電子發(fā)射的特點(diǎn)，本發(fā)明裝置采用管式結(jié)構(gòu)。發(fā)射電極棒釆用稀土鎢復(fù)合功能材料，作為熱電子發(fā)射陰極；導(dǎo)電簡體外壁接地，作為熱電子發(fā)射陽極；導(dǎo)電簡體中部設(shè)有絕緣套管3,用一不銹鋼導(dǎo)電吊桿4穿過絕緣套管將發(fā)射電極棒吊懸于導(dǎo)電簡體中心，以保證熱電子均句地向四周發(fā)射。安裝使用時兩發(fā)射極與電源陰極相連。為確保在較大溫度區(qū)間內(nèi)熱電子的穩(wěn)定發(fā)射，在發(fā)射極與電源陰極之間設(shè)置調(diào)壓、整流、濾波和穩(wěn)壓系統(tǒng)，將荷電電壓控制在0-3000V之間，調(diào)壓、整流、濾波和穩(wěn)壓為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。為解決高溫電絕緣問題，導(dǎo)電吊桿4以剛玉瓷質(zhì)套管絕緣。所述稀土鎢復(fù)合功能材料，其組份中包含質(zhì)量百分比為0.55的Ce02稀土氧化物，余量為鎢。其制備方法是:將鎢酸鹽和稀土硝酸鹽通過摻雜、烘干、兩次氫還原工藝后制成鎢粉，再經(jīng)混料、壓型，預(yù)燒結(jié)，垂熔燒結(jié)，塑性加工成各種規(guī)格的圓棒。實(shí)施例2:與實(shí)施例l基本相同，所不同的是所述稀土錫復(fù)合功能材料，其組份中包含稀土氧化物Ce02和"203，所述稀土氧化物質(zhì)量百分比為1%,余量為鎢；兩稀土氧化物之間可以任意配比。實(shí)施例3:與實(shí)施例2基本相同，所不同的是所述稀土鵒復(fù)合功能材料，其組份中包含稀土氧化物Ce02、"203和Y203,所述稀土氧化物質(zhì)量百分比為2.2%，余量為鎢；各稀土氧化物之間可以任意配比。實(shí)施例4、與實(shí)施例l基本相同，所不同的是所述稀土錫復(fù)合功能材料，其組份中包含稀土氧化物L(fēng)a203，所述稀土氧化物質(zhì)量百分比為2.2%，余量為鎢。實(shí)施例5、與實(shí)施例l基本相同，所不同的是所述稀土鎢復(fù)合功能材料，其組份中包含稀土氧化物Y203，所述稀土氧化物質(zhì)量百分比為1%，余量為錫。本發(fā)明裝置的工作原理是如圖1所示，含有粉塵的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)荷電區(qū)，發(fā)射極被高溫?zé)煔饧訜岷蟀l(fā)射出自由電子，其中一部分電子被煙氣中的負(fù)電性氣體捕捉而變成負(fù)離子。這樣，在荷電區(qū)空間內(nèi)存在著大量的自由電子和一些負(fù)離子，它們在電場力的作用下，以一定的速率由發(fā)射極(陰極)向陽極遷移，形成荷電電流。粉塵隨高溫?zé)煔饪v向流過荷電區(qū)，與由發(fā)射極(陰極)向陽極遷移的自由電子和負(fù)離子碰撞并捕捉它們而變成帶負(fù)電荷的粒子。表1為實(shí)際測得的不同條件下的相關(guān)參數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置，由發(fā)射電極棒(1)和導(dǎo)電筒體(2)構(gòu)成；其特征是發(fā)射電極棒采用稀土鎢復(fù)合功能材料，作為熱電子發(fā)射陰極；導(dǎo)電筒體接地，作為熱電子發(fā)射陽極；導(dǎo)電筒體中部設(shè)有絕緣套管(3)，一導(dǎo)電吊桿(4)穿過絕緣套管將發(fā)射電極棒吊懸于導(dǎo)電筒體中。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置，其特征是所述稀土鎢復(fù)合功能材料，其組份中包含至少一種Ce02、1^03或￥203稀土氧化物，所述稀土氧化物質(zhì)量百分比為0.55~2.2%，余量為鎢；當(dāng)包含Ce02、La203、乙03兩種或三種時，各稀土氧化物之間可以任意配比。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置，其特征是所述導(dǎo)電吊桿釆用剛玉瓷質(zhì)套管。全文摘要本發(fā)明公開了一種高溫?zé)煔鉄犭娮影l(fā)射式顆粒物荷電裝置，由發(fā)射電極棒(1)和導(dǎo)電筒體(2)構(gòu)成；發(fā)射電極棒采用稀土鎢復(fù)合功能材料，作為熱電子發(fā)射陰極；導(dǎo)電筒體接地，作為熱電子發(fā)射陽極；導(dǎo)電筒體中部設(shè)有絕緣套管(3)，一導(dǎo)電吊桿(4)穿過絕緣套管將發(fā)射電極棒吊懸于導(dǎo)電筒體中。本發(fā)明裝置，以稀土鎢復(fù)合功能材料制成熱電子發(fā)射電極，提高了發(fā)射極的耐高溫性能，使設(shè)備工作溫度可達(dá)1200℃；荷電區(qū)采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了熱電子發(fā)射的特點(diǎn)，提高了電子密度分布的均勻性；采用熱電子發(fā)射技術(shù)，使荷電區(qū)電流密度比傳統(tǒng)的電暈放電式荷電技術(shù)高3-4個數(shù)量級。文檔編號B03C3/38GK101322957SQ20081002217公開日2008年12月17日申請日期2008年7月22日優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日發(fā)明者傅曉慧,許津津,洲顧,顧中鑄申請人:南京師范大學(xué)