專(zhuān)利名稱(chēng)：熱電復(fù)合激發(fā)式高溫?zé)煔忪o電處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種集煙氣的氣固分離(或除塵)兼氣體調(diào)質(zhì)、預(yù)處理多種功能為一體的煙氣處理裝置。
技術(shù)背景目前，對(duì)含粉塵、硫氧化物、氮氧化物等有害成分的煙氣靜電處理技術(shù)有靜電除塵技術(shù)、電子束照射脫硫脫硝技術(shù)、脈沖電暈等離子體脫硫脫硝技術(shù)以及荷電干式吸收劑 噴射脫硫技術(shù)等；這些技術(shù)均是基于高電壓或大功率的電カ能量基礎(chǔ)之上，以此來(lái)促使實(shí)現(xiàn)粉塵荷電后被捕集、吸收劑荷電后高效化學(xué)反應(yīng)、氣體離解活化或催化氧化后形態(tài)重整被因勢(shì)轉(zhuǎn)化的。因此，這些技術(shù)除了自身電耗較高之外，且因其技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中多數(shù)伴有電暈現(xiàn)象產(chǎn)生，使其在高溫場(chǎng)合(500 600°C以上)的應(yīng)用十分困難；因?yàn)楦邷叵職怏w密度很小，在高電壓下易于產(chǎn)生電暈擊穿，造成電場(chǎng)的不穩(wěn)定，致使設(shè)備工作失常。
發(fā)明內(nèi)容將ー種以高溫?zé)崮転橹?、低壓電能為輔的復(fù)合激發(fā)作用施加于某些低逸出功發(fā)射陰極之上，促使其材料內(nèi)部電子突破表面勢(shì)壘而逸出，并在高溫電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)定向移動(dòng)和空間碰撞；以達(dá)到促使煙氣之中粉塵荷電后被電場(chǎng)カ捕集、固體脫硫吸收劑荷電后能高效化學(xué)反應(yīng)的目的；也可促使高溫?zé)煔庵械膐2、N2、水蒸汽等發(fā)生輻射反應(yīng)，生成大量的離子、自由基、原子和各種激發(fā)態(tài)的原子、分子等活性物質(zhì)，并由它們將煙氣中的SO2和NOx氧化為SO3和NO2;還可促使CO2氣體離解成CO和O;通過(guò)對(duì)這些氣體調(diào)質(zhì)和預(yù)處理，達(dá)到使其有利用于進(jìn)一歩的化合轉(zhuǎn)化、深度反應(yīng)以及回收再利用的目的?；谝陨霞夹g(shù)原理的高溫?zé)煔馓幚矸椒?，被在ー個(gè)可應(yīng)用于高溫環(huán)境下的特定裝置中實(shí)現(xiàn)，此即本實(shí)用新型的內(nèi)容。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案ー種熱電復(fù)合激發(fā)式高溫?zé)煔忪o電處理裝置，包括殼體，在所述的殼體前端設(shè)置有煙氣進(jìn)ロ，在所述的的殼體后端設(shè)置有煙氣出ロ，在所述的殼體下端設(shè)置有粉塵出口，其特征在于在所述的靜電處理裝置內(nèi)還設(shè)置有發(fā)射極板以及收塵極板，在所述的發(fā)射極板與收塵極所述的收塵極板設(shè)置在殼體內(nèi)表面，所述的沉降區(qū)電極設(shè)置在殼體內(nèi)中部，所述收集電場(chǎng)兩電極間的電壓為1500伏 3000伏。在所述的靜電處理裝置內(nèi)還設(shè)置有ー沉降區(qū)極板，該沉降區(qū)極板設(shè)置在發(fā)射極板的后端，沉降區(qū)極板與所述的收塵極板之間也形成所述的收集電場(chǎng)，所述的發(fā)射極板與沉降區(qū)極板連接在同一電源上，所述的收集電場(chǎng)兩電極間的電壓為3000伏 6000伏。有效效果I.實(shí)現(xiàn)了高溫環(huán)境中煙氣靜電處理技術(shù)的應(yīng)用目前電暈式靜電除塵器、金屬電袋除塵器等煙氣處理技術(shù)的最高工作溫度一般在400 600°C之下。溫度再高上去因氣體密度變小而極易使電暈場(chǎng)發(fā)生擊穿現(xiàn)象，致使靜電除塵器工作無(wú)法穩(wěn)定。[0010]而本實(shí)用新型使用的是基于材料電子熱發(fā)射的靜電處理技術(shù)，在工作期間它始終沒(méi)有電暈產(chǎn)生，因而也不存在電暈擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。但是，首先它須以低逸出功材料作發(fā)射扱，其次應(yīng)用環(huán)境須有800°c以上的高溫?zé)嵩?，以此作為激發(fā)發(fā)射極板內(nèi)部自由電子突破其材料表面勢(shì)壘的主要能量，試驗(yàn)結(jié)果表明該技術(shù)可以應(yīng)用在800°C乃至1000°C以上環(huán)境，而且性能十分穩(wěn)定；這是靜電技術(shù)在高溫?zé)煔馓幚眍I(lǐng)域應(yīng)用方面的重大突破。2.高溫靜電煙氣處理器的電子發(fā) 射強(qiáng)度大，可使其裝置體積和鋼耗遠(yuǎn)小于電暈式靜電除塵器本實(shí)用新型裝置的收塵極板電流密度為500毫安/平方米，它比目前常見(jiàn)電暈式靜電除塵器收塵極板電流密度高3至4個(gè)數(shù)量級(jí)。這樣，若在同樣除塵任務(wù)要求下，其無(wú)論是發(fā)射極數(shù)量還是收塵極面積相比較電暈式靜電除塵器而言就要求的更少，因此可以大大縮小除塵裝置體積并減少裝置的鋼耗水平。3.高溫靜電除塵的實(shí)現(xiàn)既可降低多種工程技術(shù)的エ藝難度，又可有效降低生產(chǎn)能耗以冶金、火力發(fā)電等生產(chǎn)為例，其含塵煙氣靜電除塵均是在500°C (多數(shù)在250°C )以下條件才得以進(jìn)行的；其結(jié)果是在火力發(fā)電廠鍋爐里1000°C 250°C區(qū)段布置的大面積各類(lèi)換熱器被高速流動(dòng)的高濃度含灰煙氣污染和沖刷磨損，導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱效率下降、換熱表面磨損嚴(yán)重，生產(chǎn)效率和設(shè)備可靠性均受到影響。在冶金爐中高溫?zé)煔獬３ｍ氁揽繃娝禍睾笤偈褂秒姤龎m器除塵，從而造成水資源和高溫?zé)崮艿臉O大浪費(fèi)。同時(shí)也使得這些行業(yè)的生產(chǎn)エ藝復(fù)雜化。本實(shí)用新型將煙氣除塵エ藝前移至上游800°C以上高溫段，這樣就可以規(guī)避上述問(wèn)題。4.以高溫能量代替高壓電能，既降低了裝置能耗又提高裝置可靠性本實(shí)用新型主要是利用須進(jìn)行煙氣處理的生產(chǎn)過(guò)程中高溫?zé)煔庾陨砭哂械母呶粺崮艽娉Ｒ?guī)靜電除塵器使用的高電壓電能激發(fā)材料內(nèi)部電子，并以S 6KV的極低水平電壓(常規(guī)靜電除塵器電壓水平為35KV 70KV)作為建立捕集電場(chǎng)作用；這樣的技術(shù)一方面能夠很好地利用高溫?zé)煔饽芰?，降低裝置電能消耗；另ー方面可以降低整個(gè)裝置用電電壓水平，從而降低了在高溫高電壓條件下電絕緣材料所面臨的雙重應(yīng)用極限的難度，使得裝置可靠性得以提聞。5.高溫靜電煙氣處理器的使用可以提高煙氣脫硫劑的使用效果在高溫?zé)煔饷摿颔ㄋ嚴(yán)镆话闶遣捎檬沂自剖肉}基吸收劑對(duì)煙氣中的ニ氧化硫進(jìn)行脫除的，如使含鈣基吸收劑的煙氣通過(guò)本高溫靜電煙氣處理器，吸收劑則可得到了大量的靜電荷(通常是負(fù)電荷)，其后又因吸收劑顆粒都帯同種電荷，因而相互排斥，能夠得以在煙氣中迅速擴(kuò)散、均勻懸浮，使每個(gè)吸收劑顆粒的表面都充分暴露在煙氣中，其與ニ氧化硫的反應(yīng)機(jī)會(huì)大大增加，從而提高了煙氣脫硫效率和縮短了ニ氧化硫被脫除的時(shí)間。6.高溫靜電煙氣處理器的使用可以對(duì)部分煙氣進(jìn)行有效調(diào)質(zhì)并促進(jìn)其進(jìn)ー步被轉(zhuǎn)化的效果高溫?zé)煔庵械膐2、N2、水蒸汽等經(jīng)過(guò)本高溫靜電煙氣處理器吋，將發(fā)生輻射反應(yīng)，生成大量的離子、自由基、原子和各種激發(fā)態(tài)的原子、分子等活性物質(zhì)，并由它們將煙氣中的SO2和NOx氧化為SO3和NO2,這些氣體被調(diào)質(zhì)后形態(tài)重整，活性增加，一方面極有利用其進(jìn)入下游恰當(dāng)エ藝環(huán)境時(shí)采用噴氨等方法，促使其轉(zhuǎn)化為硫酸氨和硝酸氨加以回收利用，從而實(shí)現(xiàn)煙氣的無(wú)害化處理。此時(shí)的高溫靜電煙氣處理器則是該無(wú)害化生產(chǎn)エ藝中煙氣預(yù)處理的重要環(huán)節(jié)上的關(guān)鍵設(shè)備。另ー方面煙氣調(diào)質(zhì)生成的SO3,體可以降低高溫?zé)煔庵械姆蹓m比電阻，有利于提高裝置本身氣固分離(或除塵)的效率。
圖I是雙區(qū)自激式電子輻射高溫?zé)煔馓幚砥魇疽鈭D。圖2是圖I的俯視圖。圖3單區(qū)自激式電子輻射高溫?zé)煔馓幚砥魇疽鈭D。圖4是圖3的俯視圖。其中1、殼體，2、發(fā)射極板，3、收塵極板，4、直流電源，5、灰斗6、沉降區(qū)極板。
具體實(shí)施方式
下面以圖I和圖3為例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說(shuō)明 圖I是雙區(qū)自激式電子輻射高溫?zé)煔馓幚砥魇疽鈭D，如圖所示，它包括發(fā)射極板、沉降區(qū)極板以及收塵極板，在發(fā)射極板與收塵極板之間形成第一個(gè)收塵區(qū)，在沉降區(qū)極板與收塵極板之前形成第二收塵區(qū)，所以在本領(lǐng)域稱(chēng)為雙區(qū)，圖3則是單區(qū)。800°C以上高溫含塵含有害氣體的煙氣進(jìn)入本裝置之后，首先由高溫?zé)煔庾陨砭邆涞母呶粺崮芗訜岵捎玫鸵莩龉Σ牧现谱鞯奶厥獍l(fā)射極板2，致使發(fā)射極板2材料內(nèi)部電子高度活化，并突破該材料表面勢(shì)壘的束服而逸出成為自由電子。發(fā)射陰極2以板電流密度為每平方米500毫安的高強(qiáng)度發(fā)射水平，使得大量自由電子在圖I所示雙級(jí)裝置和圖2所示單級(jí)裝置的全域空間里，與粉塵或有害氣體分子、煙氣中的O2、N2、水蒸汽等碰撞、，致使它們荷電或改變狀態(tài).同吋，通過(guò)直流電源4在圖I荷電區(qū)發(fā)射極板2、沉降區(qū)極板6與收塵極板3之間均施加(范圍)含3000伏電壓，一般最低為1500伏，或者在圖2發(fā)射極板2與收塵極板3之間施加3000伏 6000伏的電壓，形成電場(chǎng)勢(shì)促使自由電子做定向移動(dòng)或空間碰撞.上述各項(xiàng)作用可致使高溫?zé)煔庵谐使虘B(tài)的顆粒物(如粉塵、碳灰、脫硫劑等)荷電(一般表現(xiàn)為負(fù)電性)，并電場(chǎng)極性導(dǎo)引下流向圖中收塵極板3，最終被電カ捕集并墜落灰斗5后，可浄化排除或回收再利用。同吋，大量自由電子在裝置空間移動(dòng)過(guò)程中，也可以與高溫?zé)煔庵谐蕷鈶B(tài)的02、N2、水蒸汽等相遇，并發(fā)生輻射反應(yīng)，生成大量的離子、自由基、原子和各種激發(fā)態(tài)的原子、分子等活性物質(zhì)，并由它們將煙氣中的SO2和NOx氧化為SO3和N02。而高溫?zé)煔庵型ǔ８邼舛却嬖诘腃02氣體與大量自由電子之間在電場(chǎng)カ的作用下通過(guò)簡(jiǎn)接過(guò)程則離解為CO和O；這些氣體被調(diào)質(zhì)或預(yù)處理之后形態(tài)重整、活性倍増，使其在流向下游其它エ序時(shí)已具備良好的化合轉(zhuǎn)化、深度反應(yīng)和回收再利用的條件；從而以此達(dá)到對(duì)高溫?zé)煔庾龊枚ㄏ蝾A(yù)處理的目的。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型通過(guò)采用制成的發(fā)射陰極、常規(guī)耐熱鋼為陽(yáng)極組成的靜電處理器，借助高溫?zé)煔饩邆涞母咂肺粺崮芎偷蛪弘妶?chǎng)能量，不僅可以實(shí)現(xiàn)熱電復(fù)合激發(fā)材料內(nèi)部電子高強(qiáng)度發(fā)射的目的，而且具有捕集煙氣中帶電固體顆粒、調(diào)整煙氣組分特性以及引導(dǎo)有害氣體定向轉(zhuǎn)化等多項(xiàng)處理功能。
權(quán)利要求1.ー種熱電復(fù)合激發(fā)式高溫?zé)煔忪o電處理裝置，包括殼體，在所述的殼體前端設(shè)置有煙氣進(jìn)ロ，在所述的的殼體后端設(shè)置有煙氣出ロ，在所述的殼體下端設(shè)置有粉塵出口，其特征在于在所述的靜電處理裝置內(nèi)還設(shè)置有發(fā)射極板以及收塵極板，在所述的發(fā)射極板與收塵極板之間形成收集電場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱電復(fù)合激發(fā)式高溫?zé)煔忪o電處理裝置，其特征在于所述的收塵極板設(shè)置在殼體內(nèi)表面，所述的沉降區(qū)電極設(shè)置在殼體內(nèi)中部，所述收集電場(chǎng)兩電極間的電壓為1500伏 3000伏。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱電復(fù)合激發(fā)式高溫?zé)煔忪o電處理裝置，其特征在于在所述的靜電處理裝置內(nèi)還設(shè)置有ー沉降區(qū)極板，該沉降區(qū)極板設(shè)置在發(fā)射極板的后端，沉降區(qū)極板與所述的收塵極板之間也形成所述的收集電場(chǎng)，所述的發(fā)射極板與沉降區(qū)極板連接在同一電源上，所述的收集電場(chǎng)兩電極間的電壓為3000伏 6000伏。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種熱電復(fù)合激發(fā)式高溫?zé)煔忪o電處理裝置，包括殼體，在殼體前端設(shè)置有煙氣進(jìn)口，在所述的的殼體后端設(shè)置有煙氣出口，在所述的殼體下端設(shè)置有粉塵出口，在所述的靜電處理裝置內(nèi)還設(shè)置有發(fā)射極板以及收塵極板，在所述的發(fā)射極板與收塵極板之間形成收集電場(chǎng)。本實(shí)用新型使用的是基于材料電子熱發(fā)射的靜電處理技術(shù)，在工作期間它始終沒(méi)有電暈產(chǎn)生，因而也不存在電暈擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。首先它以低逸出功材料作發(fā)射極,其次應(yīng)用環(huán)境須有800℃以上的高溫?zé)嵩?以此作為激發(fā)發(fā)射極板內(nèi)部自由電子突破其材料表面勢(shì)壘的主要能量，試驗(yàn)結(jié)果表明該技術(shù)可以應(yīng)用在800℃乃至1000℃以上環(huán)境,而且性能十分穩(wěn)定；這是靜電技術(shù)在高溫?zé)煔馓幚眍I(lǐng)域應(yīng)用方面的重大突破。
文檔編號(hào)B03C3/66GK202447200SQ20112056566
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者楊亞平 申請(qǐng)人:東南大學(xué)