專利名稱：：高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種高溫煙氣除塵設備，具體說是涉及一種高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置，用于煙氣除塵技術中。技術背景大氣中細粒子的捕集與高溫煙氣除塵，是迄今為止國內外環境工程領域所面臨的兩個難題，也是空氣污染治理方向的研究熱點。靜電除塵技術具有壓降力損失低，無堵塞，處理煙氣量大，除塵效率尤其對細顆粒捕集效率高等優點。顆粒的荷電是靜電除塵的第一步，也是關鍵的一步。傳統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，它適合在450'C以下的中低溫環境下工作。在高溫狀態下其電暈運行的電壓范圍縮小，電暈現象難以維持；由于它的搡作電壓高(高達50-100KV),因而在高溫狀態下電絕緣問題難以解決。美國、德國和日本等都進行過電暈式高溫靜電除塵器的研究，已有在650°C-790。C，570KPa下運行IOO小時的實驗記錄，其除塵效率為95%-99.5%，但存在高溫時電暈現象難以維持等難題。為此，國內東南大學和南京師范大學率先提出了基于材料熱電子發射的無電暈式靜電除塵技術，即熱電子發射式靜電除塵技術，該技術釆用某種逸出功較低的復合功能材料制成熱電子發射陰極，利用高溫煙氣本身或其它外部熱量使發射頭加熱而發射出電子，在一定的電場強度下，使微粒荷電，然后通過電場力作用將其從煙氣中分離出來。其關鍵是研制新型熱電子復合功能材料，實現在高溫煙氣環境中均勻、穩定、高密度的熱電子發射。目前所用的技術是以在不銹鋼(lCrl8Ni9Ti)板上鑲嵌一組圓片狀發射材料作為熱電子發射陰極，發射材料是由在金屬基體上涂敷堿土金屬氧化物制成的。其缺點一是發射體在高溫煙氣中易中毒而失效，其工作溫度^0(TC;二是荷電區電子密度分布不均勻，影響粉塵的荷電效果。
發明內容本發明所要解決的問題，在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置。其熱電子發射體具有良好的抗高溫老化特性，在高溫煙氣環境中能夠穩定、高密度地發射出熱電子，其工作溫度可達120(TC。本發明高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置，由發射電極棒和導電簡體構成；發射電極棒釆用稀土鎢復合功能材料，作為熱電子發射陰極；導電筒體接地，作為熱電子發射陽極；導電簡體中部設有絕緣套管，一導電吊桿穿過絕緣套管將發射電極棒吊懸于導電簡體中。所述稀土鎢復合功能材料，為添加稀土氧化物Ce02、"203或/和YA的鎢基復合功能材料，其組份中包含至少一種Ce02、"203或￥203,所述稀土氧化物質量百分比為0.55~2.2%,余量為鎢；當包含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，再經混料、壓型，預燒結，垂熔燒結，塑性加工成各種規格的圓棒。所述導電吊桿釆用剛玉瓷質套管。本發明高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置，以稀土鎢復合功能材料制成熱電子發射電極，提高了發射極的耐高溫性能，使設備工作溫度可達120(TC;荷電區釆用環狀結構，充分發揮了熱電子發射的特點，提高了電子密度分布的均勻性；釆用熱電子發射技術，使荷電區電流密度比傳統的電暈放電式荷電技術高3-4個數量級；本發明利用高溫煙氣本身的熱量使發射頭加熱而發射出電子，與傳統的高電壓電暈放電式粉塵荷電技術相比，不僅有效地利用了煙氣廢熱，節約能源，而且克服了后者高溫條件下電絕緣問題難以解決，工作穩定性差等缺點。圖1為本發明高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖，對本發明作進一步詳細說明。實施例h如圖1所示，高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置，由發射電極棒1和導電簡體2構成。為充分發揮熱電子發射的特點，本發明裝置采用管式結構。發射電極棒釆用稀土鎢復合功能材料，作為熱電子發射陰極；導電簡體外壁接地，作為熱電子發射陽極；導電簡體中部設有絕緣套管3,用一不銹鋼導電吊桿4穿過絕緣套管將發射電極棒吊懸于導電簡體中心，以保證熱電子均句地向四周發射。安裝使用時兩發射極與電源陰極相連。為確保在較大溫度區間內熱電子的穩定發射，在發射極與電源陰極之間設置調壓、整流、濾波和穩壓系統，將荷電電壓控制在0-3000V之間，調壓、整流、濾波和穩壓為現有技術，在此不再贅述。為解決高溫電絕緣問題，導電吊桿4以剛玉瓷質套管絕緣。所述稀土鎢復合功能材料，其組份中包含質量百分比為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，再經混料、壓型，預燒結，垂熔燒結，塑性加工成各種規格的圓棒。實施例2:與實施例l基本相同，所不同的是所述稀土錫復合功能材料，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。實施例3:與實施例2基本相同，所不同的是所述稀土鵒復合功能材料，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。實施例4、與實施例l基本相同，所不同的是所述稀土錫復合功能材料，其組份中包含稀土氧化物La203，所述稀土氧化物質量百分比為2.2%，余量為鎢。實施例5、與實施例l基本相同，所不同的是所述稀土鎢復合功能材料，其組份中包含稀土氧化物Y203，所述稀土氧化物質量百分比為1%，余量為錫。本發明裝置的工作原理是如圖1所示，含有粉塵的高溫煙氣流經荷電區，發射極被高溫煙氣加熱后發射出自由電子，其中一部分電子被煙氣中的負電性氣體捕捉而變成負離子。這樣，在荷電區空間內存在著大量的自由電子和一些負離子，它們在電場力的作用下，以一定的速率由發射極(陰極)向陽極遷移，形成荷電電流。粉塵隨高溫煙氣縱向流過荷電區，與由發射極(陰極)向陽極遷移的自由電子和負離子碰撞并捕捉它們而變成帶負電荷的粒子。表1為實際測得的不同條件下的相關參數。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、一種高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置，由發射電極棒(1)和導電筒體(2)構成；其特征是發射電極棒采用稀土鎢復合功能材料，作為熱電子發射陰極；導電筒體接地，作為熱電子發射陽極；導電筒體中部設有絕緣套管(3)，一導電吊桿(4)穿過絕緣套管將發射電極棒吊懸于導電筒體中。2、根據權利要求1所述高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置，其特征是所述稀土鎢復合功能材料，其組份中包含至少一種Ce02、1^03或￥203稀土氧化物，所述稀土氧化物質量百分比為0.55~2.2%，余量為鎢；當包含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、根據權利要求1或2所述高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置，其特征是所述導電吊桿釆用剛玉瓷質套管。全文摘要本發明公開了一種高溫煙氣熱電子發射式顆粒物荷電裝置，由發射電極棒(1)和導電筒體(2)構成；發射電極棒采用稀土鎢復合功能材料，作為熱電子發射陰極；導電筒體接地，作為熱電子發射陽極；導電筒體中部設有絕緣套管(3)，一導電吊桿(4)穿過絕緣套管將發射電極棒吊懸于導電筒體中。本發明裝置，以稀土鎢復合功能材料制成熱電子發射電極，提高了發射極的耐高溫性能，使設備工作溫度可達1200℃；荷電區采用環狀結構，充分發揮了熱電子發射的特點，提高了電子密度分布的均勻性；采用熱電子發射技術，使荷電區電流密度比傳統的電暈放電式荷電技術高3-4個數量級。文檔編號B03C3/38GK101322957SQ20081002217公開日2008年12月17日申請日期2008年7月22日優先權日2008年7月22日發明者傅曉慧,許津津,洲顧,顧中鑄申請人:南京師范大學