[实用新型]一种新型粉尘预荷电静电增强颗粒层高温除尘系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温除尘系统，具体涉及一种新型粉尘预荷电静电增强颗粒层高温除尘系统，属于烟气净化技术领域。

背景技术

整体煤气化联合循环(IGCC)多联产技术对于煤的高效、清洁利用以及现代石油工业清洁生产具有重要的现实意义，高温合成气除尘是当前IGCC面临的关键问题之一。迄今为止，国际上所研究的高温除尘技术主要包括静电除尘、旋风除尘、陶瓷过滤除尘、金属毡过滤除尘和颗粒层过滤除尘等；这些技术均有各自的缺点和局限性，至今还存在一些难以突破的技术瓶颈，尚不能完全满足IGCC系统高温合成气直接除尘的商业化要求。根据对不同高温除尘方式的综合分析，目前国际上公认颗粒层过滤除尘最有发展前途。

颗粒层过滤除尘的最大问题是对微细颗粒的分级除尘效率低(具体表现在0.5～9μm粒径范围内的收集效率约75％～90％)，尚难以满足燃气轮机等设备安全运行以及日益苛刻的环保要求。因此，如果应用颗粒层过滤器作为IGCC系统高温煤气除尘设备，需要解决的关键问题是如何提高其对微细颗粒的除尘效率。虽然通过调整过滤速度、床层厚度、床层移动速率以及床层介质颗粒粒径等方法可使总体过滤效率得到提高，然而对0.5～9μm的细小尘粒来说，分离效率的提高却不明显。

如果采用静电增强的方法，则可集静电除尘和颗粒层过滤的优点于一体，既克服了前者对粉尘比电阻敏感的缺点，又避免了后者对微细颗粒捕集效率低的弱点，而实现该技术的前提和关键是如何对粉尘快速、充分地预荷电。

迄今为止所报道的相关技术均采用传统的高电压气体电晕放电方法使粉尘荷电，它只适合在450℃以下的中低温环境下工作，因为在高温状态下，其电晕运行的电压范围缩小，电晕现象难以维持；同时由于它的操作电压高(高达100kV)，电绝缘的问题难以解决。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型以逸出功较低的稀土钨复合功能材料制成热电子发射阴极，以高温煤气所含热量使其加热并发射出热电子，粉尘捕捉电子或煤气中的负离子后成为荷电粒子，高温烟气携带荷电粉尘进入颗粒层过滤器，在静电力和机械力(过滤)的协同作用下捕获荷电粉尘，利用本实用新型的除尘系统进行除尘，效果显著。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型粉尘预荷电静电增强颗粒层高温除尘系统，包括荷电区和收尘区，所述荷电区中设有金属筒体，在金属筒体上分别设置有含尘气体入口和含尘气体出口；金属筒体的外壁接地，作为荷电区的阳极；在金属筒体中设置发射电极作为阴极，发射电极采用钨基复合材料，发射电极与高压电源阴极相连；所述金属筒体的外围设有保温装置；所述收尘区设有颗粒层过滤器，颗粒层过滤器的入口与所述荷电区的含尘气体出口相连。

所述金属筒体为管式结构，采用耐高温材料。

所述钨基复合材料由基体钨和稀土氧化物组成。

进一步地，所述稀土氧化物为CeO₂、La₂O₃、Y₂O₃中的一种或以上几种稀土氧化物的组合。

进一步地，所述发射电极悬吊设置在金属筒体的轴线位置。

进一步地，所述含尘气体入口连接高温烟气。

进一步地，所述发射电极是圆柱状的。

本实用新型以添加稀土氧化物(CeO₂、La₂O₃、Y₂O₃)的钨基功能复合材料为热电子发射阴极，利用场助热电子发射的方式使高温烟气中的粉尘预荷电，然后进入颗粒层过滤器，借助静电强化和颗粒层过滤的协同作用高效捕集高温烟气中的微细粉尘；本实用新型具体的有益效果如下：

(1)本实用新型的除尘系统利用高温烟气本身的热量使发射头加热而发射出电子，与传统的高电压电晕放电式粉尘荷电技术相比，不仅有效地利用了烟气废热，节约能源；而且克服了后者高温条件下电绝缘问题难以解决，工作稳定性差等缺点。

(2)本实用新型的除尘系统特别适用于高温环境，温度越高，阴极热电子发射密度越大，越有利于捕集细小颗粒。

(3)本实用新型的除尘系统以高熔点、低逸出功的稀土钨复合功能材料为阴极，结合外加电场的增强效应，可显著改善阴极的放电性能，优化微细粉尘的荷电环境，从而显著提高颗粒层对超细粉尘尤其是亚微米颗粒的捕集效率。

(4)此外，本实用新型系统结构简单，使用方便，除尘效果显著，具有较高的实用价值。