一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種高溫除塵系統(tǒng)，具體涉及一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒 層高溫除塵系統(tǒng)，屬于煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)對(duì)于煤的高效、清潔利用以及現(xiàn)代石油 工業(yè)清潔生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，高溫合成氣除塵是當(dāng)前IGCC面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一。迄 今為止，國(guó)際上所研究的高溫除塵技術(shù)主要包括靜電除塵、旋風(fēng)除塵、陶瓷過(guò)濾除塵、金屬 氈過(guò)濾除塵和顆粒層過(guò)濾除塵等；這些技術(shù)均有各自的缺點(diǎn)和局限性，至今還存在一些難 以突破的技術(shù)瓶頸，尚不能完全滿足IGCC系統(tǒng)高溫合成氣直接除塵的商業(yè)化要求。根據(jù)對(duì) 不同高溫除塵方式的綜合分析，目前國(guó)際上公認(rèn)顆粒層過(guò)濾除塵最有發(fā)展前途。
[0003] 顆粒層過(guò)濾除塵的最大問(wèn)題是對(duì)微細(xì)顆粒的分級(jí)除塵效率低（具體表現(xiàn)在0. 5~ 9 μ m粒徑范圍內(nèi)的收集效率約75%~90% )，尚難以滿足燃?xì)廨啓C(jī)等設(shè)備安全運(yùn)行以及日 益苛刻的環(huán)保要求。因此，如果應(yīng)用顆粒層過(guò)濾器作為IGCC系統(tǒng)高溫煤氣除塵設(shè)備，需要 解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何提高其對(duì)微細(xì)顆粒的除塵效率。雖然通過(guò)調(diào)整過(guò)濾速度、床層厚度、 床層移動(dòng)速率以及床層介質(zhì)顆粒粒徑等方法可使總體過(guò)濾效率得到提高，然而對(duì)〇. 5~ 9 μπι的細(xì)小塵粒來(lái)說(shuō)，分離效率的提高卻不明顯。
[0004] 如果采用靜電增強(qiáng)的方法，則可集靜電除塵和顆粒層過(guò)濾的優(yōu)點(diǎn)于一體，既克服 了前者對(duì)粉塵比電阻敏感的缺點(diǎn)，又避免了后者對(duì)微細(xì)顆粒捕集效率低的弱點(diǎn)，而實(shí)現(xiàn)該 技術(shù)的前提和關(guān)鍵是如何對(duì)粉塵快速、充分地預(yù)荷電。
[0005] 迄今為止所報(bào)道的相關(guān)技術(shù)均采用傳統(tǒng)的高電壓氣體電暈放電方法使粉塵荷電， 它只適合在450°C以下的中低溫環(huán)境下工作，因?yàn)樵诟邷貭顟B(tài)下，其電暈運(yùn)行的電壓范圍縮 小，電暈現(xiàn)象難以維持；同時(shí)由于它的操作電壓高（高達(dá)IOOkV)，電絕緣的問(wèn)題難以解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型以逸出功較低的稀土鎢復(fù)合功能材 料制成熱電子發(fā)射陰極，以高溫煤氣所含熱量使其加熱并發(fā)射出熱電子，粉塵捕捉電子或 煤氣中的負(fù)離子后成為荷電粒子，高溫?zé)煔鈹y帶荷電粉塵進(jìn)入顆粒層過(guò)濾器，在靜電力和 機(jī)械力（過(guò)濾）的協(xié)同作用下捕獲荷電粉塵，利用本實(shí)用新型的除塵系統(tǒng)進(jìn)行除塵，效果顯 著。
[0007] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)，包括荷電區(qū)和收塵區(qū)，所述 荷電區(qū)中設(shè)有金屬筒體，在金屬筒體上分別設(shè)置有含塵氣體入口和含塵氣體出口；金屬筒 體的外壁接地，作為荷電區(qū)的陽(yáng)極；在金屬筒體中設(shè)置發(fā)射電極作為陰極，發(fā)射電極采用鎢 基復(fù)合材料，發(fā)射電極與高壓電源陰極相連；所述金屬筒體的外圍設(shè)有保溫裝置；所述收 塵區(qū)設(shè)有顆粒層過(guò)濾器，顆粒層過(guò)濾器的入口與所述荷電區(qū)的含塵氣體出口相連。
[0009] 所述金屬筒體為管式結(jié)構(gòu)，采用耐高溫材料。
[0010] 所述媽基復(fù)合材料由基體媽和稀土氧化物組成。
[0011] 進(jìn)一步地，所述稀土氧化物為Ce02、La203、Y 2O3中的一種或以上幾種稀土氧化物的 組合。
[0012] 進(jìn)一步地，所述發(fā)射電極懸吊設(shè)置在金屬筒體的軸線位置。
[0013] 進(jìn)一步地，所述含塵氣體入口連接高溫?zé)煔狻?br>[0014] 進(jìn)一步地，所述發(fā)射電極是圓柱狀的。
[0015] 本實(shí)用新型以添加稀土氧化物（Ce02、La20 3、Y203)的鎢基功能復(fù)合材料為熱電子發(fā) 射陰極，利用場(chǎng)助熱電子發(fā)射的方式使高溫?zé)煔庵械姆蹓m預(yù)荷電，然后進(jìn)入顆粒層過(guò)濾器， 借助靜電強(qiáng)化和顆粒層過(guò)濾的協(xié)同作用高效捕集高溫?zé)煔庵械奈⒓?xì)粉塵；本實(shí)用新型具體 的有益效果如下：
[0016] (1)本實(shí)用新型的除塵系統(tǒng)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(wèn)題難以解決，工作穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。
[0017] (2)本實(shí)用新型的除塵系統(tǒng)特別適用于高溫環(huán)境，溫度越高，陰極熱電子發(fā)射密度 越大，越有利于捕集細(xì)小顆粒。
[0018] (3)本實(shí)用新型的除塵系統(tǒng)以高熔點(diǎn)、低逸出功的稀土鎢復(fù)合功能材料為陰極，結(jié) 合外加電場(chǎng)的增強(qiáng)效應(yīng)，可顯著改善陰極的放電性能，優(yōu)化微細(xì)粉塵的荷電環(huán)境，從而顯著 提高顆粒層對(duì)超細(xì)粉塵尤其是亞微米顆粒的捕集效率。
[0019] (4)此外，本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，除塵效果顯著，具有較高的實(shí)用價(jià) 值。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型的新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 其中，1-荷電區(qū)，2-收塵區(qū)，3-含塵氣體，4-高壓電源陰極，5-保溫層，6-稀土鎢 陰極，7-陽(yáng)極，8-顆粒層過(guò)濾器，9-底座，10-潔凈氣體，11-金屬筒體，12-含塵氣體入口， 13-含塵氣體出口。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023] 請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型的新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)， 其結(jié)構(gòu)包括荷電區(qū)1與收塵區(qū)2,在荷電區(qū)1中，為充分發(fā)揮陰極熱電子發(fā)射的特點(diǎn)，荷電 區(qū)1采用管式結(jié)構(gòu)，荷電區(qū)1的最高工作溫度可達(dá)1500°C ;其中，在荷電區(qū)1中設(shè)置耐高溫 金屬筒體11 (如耐高溫金屬的材料為2Cr25Ni2。不銹鋼），在耐高溫金屬筒體11上分別設(shè)置 有含塵氣體入口 12和含塵氣體出口 13 ;耐高溫金屬筒體11的外壁接地，作為荷電區(qū)1的 陽(yáng)極7 ;在金屬筒體11的中心懸吊設(shè)置圓柱狀的發(fā)射電極，以保證熱電子均勻地向四周發(fā) 射；發(fā)射電極為添加稀土氧化物的媽基功能復(fù)合材料制備而成，即稀土媽陰極6 ;媽基功能 復(fù)合材料的制備過(guò)程為在基體鎢中添加質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為〇. 1~3%的稀土氧化物，再通過(guò)粉 末冶金工藝制得；其中，稀土氧化物為Ce02、La203、Y2O 3中的一種或以上幾種稀土氧化物的 組合。
[0024] 為確保在較大溫度區(qū)間內(nèi)熱電子的穩(wěn)定發(fā)射，發(fā)射電極（稀土鎢陰極6)與高壓電 源陰極4相連。此外，在金屬筒體11的外部設(shè)有保溫層，以維持整個(gè)荷電區(qū)的工作溫度。在 收塵區(qū)2設(shè)置顆粒層過(guò)濾器8,顆粒層過(guò)濾器8的入口與荷電區(qū)1的含塵氣體出口 13連接。
[0025] 新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)的工作原理是：高溫含塵氣體3流 經(jīng)荷電區(qū)1，稀土鎢陰極6被高溫氣流直接加熱并通過(guò)外加電場(chǎng)的協(xié)同作用發(fā)射出熱電子， 同時(shí)激發(fā)高溫?zé)煔夥烹姰a(chǎn)生負(fù)離子，含塵氣體3中的粉塵捕捉電子或負(fù)離子后成為荷電粒 子，高溫?zé)煔鈹y帶荷電粉塵進(jìn)入顆粒層過(guò)濾器8,在靜電力和機(jī)械力（過(guò)濾）的協(xié)同作用下 捕獲荷電粉塵，得到潔凈氣體10,最終完成高溫除塵的過(guò)程。
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng) 的除塵效果來(lái)作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0027] 實(shí)施例
[0029] 以上所述僅為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù) 范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫除塵系 統(tǒng)包括荷電區(qū)和收塵區(qū)，所述荷電區(qū)中設(shè)有金屬筒體，在金屬筒體上分別設(shè)置有含塵氣體 入口和含塵氣體出口；金屬筒體的外壁接地，作為荷電區(qū)的陽(yáng)極；在金屬筒體中設(shè)置發(fā)射 電極作為陰極，發(fā)射電極采用鎢基復(fù)合材料，發(fā)射電極與高壓電源陰極相連；所述金屬筒體 的外圍設(shè)有保溫裝置；所述收塵區(qū)設(shè)有顆粒層過(guò)濾器，顆粒層過(guò)濾器的入口與所述荷電區(qū) 的含塵氣體出口相連。2. 如權(quán)利要求1所述的一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)，其特征在 于，所述金屬筒體為管式結(jié)構(gòu)，采用耐高溫材料。3. 如權(quán)利要求1所述的一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)，其特征在 于，所述鎢基復(fù)合材料由基體鎢和稀土氧化物組成。4. 如權(quán)利要求3所述的一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)，其特征在 于，所述稀土氧化物為Ce02、La 203、Y2O3中的一種或以上幾種稀土氧化物的組合。5. 如權(quán)利要求1-4任意之一所述的一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系 統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射電極懸吊設(shè)置在金屬筒體的軸線位置。6. 如權(quán)利要求1-4任意之一所述的一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系 統(tǒng)，其特征在于，所述含塵氣體入口連接高溫?zé)煔狻?. 如權(quán)利要求1-4任意之一所述的一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系 統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射電極是圓柱狀的。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種新型粉塵預(yù)荷電靜電增強(qiáng)顆粒層高溫除塵系統(tǒng)，屬于煙氣凈化領(lǐng)域。該高溫除塵系統(tǒng)包括荷電區(qū)和收塵區(qū)，荷電區(qū)中設(shè)有金屬筒體，在金屬筒體上分別設(shè)置有含塵氣體入口和含塵氣體出口；金屬筒體的外壁接地，作為荷電區(qū)的陽(yáng)極；在金屬筒體中設(shè)置發(fā)射電極作為陰極，發(fā)射電極采用鎢基復(fù)合材料，發(fā)射電極與高壓電源陰極相連；金屬筒體的外圍設(shè)有保溫裝置；收塵區(qū)設(shè)有顆粒層過(guò)濾器，顆粒層過(guò)濾器的入口與荷電區(qū)的含塵氣體出口相連。本實(shí)用新型的高溫除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，除塵效果顯著，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
【IPC分類】B03C3/41, B03C3/34, B03C3/12
【公開號(hào)】CN204866200
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520526954
【發(fā)明人】顧中鑄, 蔣振松, 吳運(yùn)運(yùn), 袁也
【申請(qǐng)人】南京師范大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日