一种适用于静电除尘器阴极板的复合涂层结构及其制备方法与流程

本发明属于环境工程，具体涉及一种适用于静电除尘器阴极板的复合涂层结构及其制备方法。

背景技术：

1、电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃灶或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。

2、电除尘器的主体结构是钢结构，全部由型钢焊接而成，外表面覆盖蒙皮(薄钢板)和保温材料，为了设计制造和安装的方便。结构设计采用分层形式，每片由框架式的若干根主梁组成，片与片之间由大梁连接。为了安装蒙皮和保温层需要，主梁之间加焊次梁。按工程实际设计要求和电除尘器主体结构设计，主要考察结构强度、结构稳定性及悬挂阴极板主梁的最大位移量。对于局部区域主要考察阴极板与主梁连接处在长期承受周期性打击下的疲劳损伤；阴极板上烟尘脱落的最佳频率选择；风载作用下结构表面蒙皮(薄板)与主、次梁连接以及它们之间刚度的最佳选择等等。

3、随着大气污染的加剧以及社会经济的高速发展，国家出台了更为严苛的大气污染防治法，对烟气的排放制定了更高的标准。电除尘技术作为一种简洁高效的除尘手段，广泛应用于烟气净化领域，但现有静电除尘器中阴极板清灰技术的不足，严重影响了电除尘设备长期的高效稳定运行，并最终影响到电除尘技术在新排放标准下的继续应用。

4、静电除尘器分为干式静电除尘器和湿式除尘器，其基本原理都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达收尘极板，再通过清灰装置收集极板上的粉尘。现行主流的清灰技术为振打清灰，包括机械振打(挠臂锤方式、拨叉方式)和电磁振打，振打点的位置又分为阴极板侧部振打和顶部振打。即将锤体以旋转或提升的方式进行蓄能，然后以冲击振动的方式，将能量传递到阴极板的阴极线，产生一个瞬间加速，使阴极线上附着的粉尘层因惯性剪切而剥落，从而清除极板上的粉尘。

5、一般情况下，干式静电除尘器的极板材质通常为普通碳钢。运行一段时间后，收尘极板往往会受到烟气的腐蚀，极板的表面通常会出现腐蚀斑点，慢慢的会蔓延扩大成片，情况严重，甚至会出现极板穿孔的现象。湿式静电除尘器的极板材质通常为不锈钢，在潮湿的运行环境中，不锈钢极板也会收到烟气的腐蚀。一旦极板受到腐蚀，既不利于极板的清灰，也不利于粉尘的荷电，大大降低了静电除尘器除尘效率。并且由于现有阴极板本体的结构性缓冲，导致振动能量在传递过程中衰减严重(振动能量沿程衰减大)，离敲击点越远，清灰效果越差。现有阴极板存在整体清灰效果差的缺点，长期使用，其放电效果将大幅下降，进而降低除尘能力，导致排放超标。

6、公开号为cn112808461a，申请日为2020年12月17日的中国专利公开了“一种低排放且具有扬尘收集清理结构的电除尘器”，其中扬尘收集清理结构包括支撑平台和送灰杆，所述支撑平台的下方活动连接有出灰斗，且出灰斗的内壁固定连接有防静电涂层，使得含有电荷的灰尘在抖落的过程中也能顺利被导出，从而提高了扬尘收集的质量，但是该涂层根据出灰斗的内壁而设计，阴极板的材质形状与出灰斗均存在差异，无法得知是否同样适合阴极板；公开号为cn108372028a，申请日为2018年3月23日的中国专利公开了“一种静电除尘器的涂层极板”，由极板和涂层构成，其特征是在收尘极板的两面均匀地喷涂一层耐腐蚀高分子不粘涂层，利用耐腐蚀高分子材料的抗酸抗碱、耐高温、抗各种有机溶剂和摩擦系数极低的特点，对于干式静电除尘器在收尘极板的表面覆盖耐腐蚀高分子涂层后可有效防止烟气对极板的腐蚀，同时也可有效的避免粉尘在极板上的结垢现象，但是所述高分子涂层主要解决阴极板耐腐蚀以及结垢的技术问题，但无法克服粉尘粘污阴极板或影响阴极板导电性能的技术问题。

7、因此针对静电除尘器技术中阴极板清灰困难的缺陷，设计一种能够提升阴极板干燥程度与导电性能的专用复合涂层结构，使阴极板不仅可以高效捕获荷电粉尘，而且可以提升振打清灰的除尘效率，有助于提升火力发电厂的经济效益，以及改善环境污染与提高空气质量。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种适用于静电除尘器阴极板的复合涂层结构及其制备方法，所述复合涂层结构不仅与电除尘器阴极板界面结合强度高，在提升涂层低温防粘性能的同时，改善涂层的导电性。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的目的之一在于提供一种适用于静电除尘器阴极板的复合涂层结构的制备方法，所述制备方法如下：

4、s1、配置含有改性石墨烯与镍基的沉积液，在电场作用下于电除尘器阴极板基体表面共同沉积改性石墨烯和镍基，构成镍基涂层骨架；

5、s2、配置成型电沉积镍的电解液，在镍基涂层骨架上成型电沉积镍制得镍沉积层；

6、s3、采用蚀刻溶液对镍沉积层进行蚀刻处理，蚀刻后在镍沉积层上引入氟聚合物微粒并进行热处理；

7、s4、使用等离子火焰热处理引入氟聚合物的镍沉积层，在出现镜面反映时移动火焰至邻近外区，直至扫描完成阴极板基体全部外表面，冷却后即制得所述复合涂层结构。

8、进一步的，所述s1沉积液配方如下：0.1-0.5mol/l硅烷偶联剂改性石墨烯水分散液、1.01-1.07mol/l niso4·7h2o、0.2-2.1mol/l nicl2·6h2o、3.36-3.78mol/l hcl。

9、进一步的，所述s1中电沉积条件如下：在ph为6-7的环境中，以5-6a/dm2电流密度电沉积所述沉积液4-6min，在电除尘器阴极板基体表面制得厚度为6-8μm的镍基涂层骨架。

10、进一步的，所述s2中电解液配方如下：40-41g/l niso4·7h2o、9-11g/lnicl2·6h2o、33-34g/l h3bo3、56-60g/l na3c6h5o3·2h2o、0.01-0.15g/lc12h25so3na。

11、进一步的，所述s2中成型电沉积条件如下：在ph为6-7的环境中，以3-4a/dm2电流密度在镍基涂层骨架上成型电沉积所述电解液90-180min，制得厚度为23-24μm的镍沉积层。

12、进一步的，所述s3中蚀刻溶液含有16-24％硫酸、14-26％磷酸、0.5-5％十二烷基苯磺酸、2-10％磷酸钠。

13、进一步的，所述s3中蚀刻处理采用电化学蚀刻，以直流电源为电源，在4-16a/dm2电流大小，45-65℃下蚀刻2-6min。

14、进一步的，所述s3中采用喷涂法引入氟聚合物微粒，其中氟聚合物微粒浓度为110-290g/l，喷涂厚度为5-8μm，真空度为4-0.08pa，热处理温度为330-430℃，热处理时间为35-58min。

15、进一步的，所述s4中等离子火焰的温度为3000-4000℃。

16、本发明的目的之二在于提供一种适用于静电除尘器阴极板的复合涂层结构。

17、进一步的，所述复合涂层结构包括平行于阴极板基体的镍基涂层骨架和设置于镍基涂层骨架上的镍沉积层。

18、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

19、1、本发明利用电沉积工艺以及含有硅烷偶联剂改性石墨烯水分散液与镍基的沉积液，在静电除尘器的阴极板基体表面构建镍基涂层骨架。电沉积过程恒定的电压促使石墨烯在阴极板基体表面均匀分布，与镍基组成的涂层骨架不仅加强了与基体的界面结合强度和耐蚀性，减轻连接处长期承受周期性打击下的疲劳损伤，而且提升了阴极板的导电性能，进而能够高效吸引带正电的灰尘粒子使其沉降，提高了静电除尘器的使用寿命以及除尘效率。

20、2、本发明复合电沉积工艺与等离子火焰处理工艺，使镍沉积层和镍基涂层骨架具有良好的结合强度与一致性，并且由于热处理的引入镍沉积层的氟聚合物，复合涂层结构在干燥程度以及自润滑性能方面同样表现优异，使振打周期除尘时，烟尘可以顺利跌落至下方的灰斗中完成收集，缓解了过厚的积灰烟尘或者潮湿工作环境致使的粘结对静电除尘器的除尘效率造成影响，减少了静电除尘器的运行故障概率。

21、3、本发明所述静电除尘器阴极板的复合涂层结构的制备工艺操作简单，易于控制，电沉积工艺可以满足静电除尘设备阴极板大面积的施工要求，阴极板每处制得的复合涂层结构均一平整，对于烟尘具有统一的不粘性并且附着力强。使用本发明所述复合涂层结构能够减轻行业普遍存在的因氨逃逸、烟气水分含量高对除尘操作的影响，进一步提高静电除尘器的节能减排效率以及运行时的稳定性，提高火力发电厂的经济效益，改善相应的环境污染，提高周边空气质量。