高溫高壓靜電除塵器及陰極發(fā)射性能的基礎研究

設計了一臺無電暈式高溫高壓靜電除塵器。共進行了擬定工況下的近50次熱態(tài)除塵試驗。匯總試驗分析，可得出以下結論：1.常壓含塵煙氣條件下，無電暈式電除塵的電流密度比電暈式電除塵的荷電電流密度高出1-2個數量級達14-15mA/m(2)；2.對電廠灰，單電場的最大除塵效率在0.1Mpa的環(huán)境條件下可達98.9%（荷電電壓為2500V，收塵電壓為6000V）。電壓不變，在0.6Mpa時其除塵效率可達93.26%；3.對不同的灰進行了除塵試驗，該裝置對水泥灰也具有良好的除塵效果，在同樣的電壓和環(huán)境壓力為0.1Mpa時，其除塵效率達到98.1%；4.新研制的除塵器，在高溫（800℃）、高壓（0.6Mpa）的煙氣環(huán)境條件下，累計運行500小時后，其除塵效率仍可達90%。 2100433B

基本內容

摘　要：運用高能球磨法制備了納米尺度的W和稀土氧化物混合粉體，通過熱壓燒結制得晶粒尺寸仍為納米級的陰極塊體材料。分析了納米晶陰極材料引弧性能優(yōu)于傳統(tǒng)陰極材料的原因。

關鍵詞：納米W；高能球磨；陰極材料

隨著鎢極惰性氣體保護焊（TIG）和等離子（PLASMA）等鄰域內自動焊，等離子噴射、切割，高精度焊接等一系列新技術、新工藝的興起，要求電極材料具有突出的可靠性和穩(wěn)定性。熱電子發(fā)射性能、起弧性能、高溫耐燒蝕性能等是影響陰極材料使用性能的主要因素。純金屬鎢極發(fā)射效率低、高溫下再結晶形成等軸晶組織而變脆、易斷裂。而致力于新型電極材料的研究目前集中在稀土（鑭、鈰、釔及其復合氧化物）鎢電極材料方面。

金相學研究表明，電極的使用性能強烈依賴于稀土金屬氧化物。燃弧過程中它們的行為是影響電極使用性能、電極溫度、逸出功和電極穩(wěn)定性的最重要的因素。通常情況下由于添加的稀土金屬氧化物擴散速率遠小于它的蒸發(fā)速率以及氧化物分布不均勻導致陰極的電弧燒蝕嚴重而限制了陰極材料的使用。因此稀土金屬氧化物的補給與表面蒸發(fā)之間的平衡是實現穩(wěn)定和長壽命工作的關鍵。另外，鎢電極的晶粒形狀也會影響稀土氧化物的行為和穩(wěn)定性，并影響鎢極的燒損情況。

納米晶體由于小尺寸量子效應導致微粒熔點急劇下降、擴散性能增強、晶體穩(wěn)定性提高等特性用于鎢陰極材料制備可使陰極性能得以改善，同時可以實現稀土氧化物的均勻分布。本文通過試驗研究的納米陰極材料的制備過程并比較了其與常規(guī)陰極材料的使用性能。

1　試驗

試驗的工藝過程。

1．1　納米粉的制備

高能球磨法具有設備和工藝簡單等優(yōu)點，被普遍接受為制備納米材料的方法之一。它能制備常規(guī)方法難以獲得的高熔點金屬（如鎢等）或合金納米材料。高應變速率下由位錯的密集網絡組成的切變帶的形成是高能球磨導致納米晶結構的主要形變機制。球磨最終獲得的材料是由相互間無規(guī)則取向的納米微晶粒組成。合理控制工藝可以使得稀土氧化物在鎢中均勻分布并使二者尺寸均達到納米級。

1．2　雜質和氧化物的去除

高能球磨的主要缺點是雜質和氧化，雜質多為球磨設備引入如球磨筒壁、攪拌桿和磨球。氧化則主要由于材料在達到納米級時活性增大而設備密封不嚴成形的。雜質的去除主要通過化學酸洗和堿洗，化學處理后的粉末須經干燥和分散處理。

（1）酸洗去除鐵雜質：2Fe 2HCL=FeCL H

利用電化學阻抗(Els)技術研究了N80鋼在不同介質條件下CO₂腐蝕過程中可能存在的陰極反應及其反應速度。結果表明，N80鋼在CO₂腐蝕環(huán)境下存在H 和H₂O以及H₂CO₃，HCO₃^-的還原反應、但在不同條件下各個還原反應的速度并不相同 。在酸性的飽和CO₂溶液中，H 的還原控制著陰極反應速度，HCO₃^-和H₂CO₃的還原反應速度較小；在中性的飽和CO₂溶液中，陰極過程以HCO₃^-和H₂CO₃的還原為主，H 的還原反應速度比較微弱；在堿性的NaHCO₃溶液通入CO₂后，HCO₃^-的還原控制著陰極反應速度。在以上條件下，H₂O的還原速度比較微弱，還不會對陰極交換電流產生影響。