單體靜電除塵器在傳輸系統(tǒng)和轉(zhuǎn)運(yùn)站的應(yīng)用
前言
單體除塵設(shè)備在大工業(yè)發(fā)展初期，作為主設(shè)備雛形被引進(jìn)工藝除塵過程中，在工業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)大化的今天又逐步被大的除塵器所代替。好多現(xiàn)場及設(shè)計(jì)人員認(rèn)為多點(diǎn)集中除塵就可以完全取代單體設(shè)備，其實(shí)這種理解是片面的，是有一定局限性的。在許多鋼鐵、電力行業(yè)現(xiàn)場，由于一些轉(zhuǎn)運(yùn)站和儲料倉距主現(xiàn)場很遠(yuǎn)，并不方便將除塵灰集中收集到主除塵器，因此近期又有很多項(xiàng)目在改擴(kuò)建過程中重新提到就地采用單體除塵工藝解決。
單體除塵設(shè)備按其結(jié)構(gòu)可分為：1.單體袋式除塵器2.單體靜電除塵器3.單體電袋除塵器4.無動(dòng)力重力除塵器，我們現(xiàn)在僅先就第二個(gè)系列"單體靜電除塵器系列"加以簡單闡述。
1、設(shè)備技術(shù)概述
在鋼鐵行業(yè)的噴煤工藝和電力行業(yè)的原煤配給過程中，煤塵是屬于易燃易爆的粉塵，用于輸煤系統(tǒng)的電除塵器必須采用可靠的供電方式，才能有效達(dá)到防燃防爆的目的。在此我主要提出的就是屬于輸煤過程中必談的防爆防靜電單體除塵設(shè)備--單體靜電除塵器。該設(shè)備主要依托的核心技術(shù)是"單電源供電多電場分布"技術(shù)，"單電源供電多電場除塵"技術(shù)是在一個(gè)電源供電的條件下，按電除塵器通道中粉塵濃度的分布規(guī)律，通過改變異極間距，將電場分成幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的電場強(qiáng)度均不同；由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)，電場強(qiáng)度合理增強(qiáng)，使整個(gè)通道都達(dá)到高除塵效率，每段都工作在最佳狀況，達(dá)到了在不增加電源的情況下的多電場串級運(yùn)行效率，大大提高了系統(tǒng)的除塵效率，在處理相同風(fēng)量的情況下，使設(shè)備體積減小，整機(jī)造價(jià)降低。該設(shè)備主要適用于轉(zhuǎn)運(yùn)站、倉庫、料庫頂?shù)葓鏊Ｓ墒諌m主體、風(fēng)機(jī)、高壓電源、高低壓自動(dòng)控制箱、清灰裝置、絕緣子室等組成，設(shè)備本體自帶吸塵風(fēng)機(jī)。
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設(shè)計(jì)中采用了動(dòng)態(tài)和分布參數(shù)設(shè)計(jì)（常規(guī)電除塵器設(shè)計(jì)是采用固定和集中參數(shù)設(shè)計(jì)），使電除塵設(shè)備使用中能更好地適應(yīng)工況和參數(shù)變化，對電場強(qiáng)度、電負(fù)荷匹配、收塵板面積的利用率、電源效率等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并選用了最佳數(shù)值。
在設(shè)置最佳極配的同時(shí)利用氣流的沖擊原理，使荷電粉塵顆粒產(chǎn)生合力驅(qū)進(jìn)的效應(yīng)，數(shù)倍提高了粉塵被收集的速度，除塵效率大大提高。
2、現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用方案
真正達(dá)到"從主體設(shè)計(jì)到供電方式、從事故前預(yù)防措施到萬一發(fā)生事故的防護(hù)措施"的目的。在鋼鐵、電力、化工等行業(yè)，由于有多種粉塵屬于易燃易爆物，因此在物料輸送過程中對除塵器本體設(shè)計(jì)及運(yùn)行工況控制中必須采取相應(yīng)的防燃防爆措施，增加收塵效果，主要采用以下措施：
2.1、用C型收塵板防二次揚(yáng)塵效果好，強(qiáng)度高不變形，長期使用除塵效果穩(wěn)定。
收塵板采用C型板，C型板的槽溝是較有效的防二次揚(yáng)塵的公認(rèn)典型的實(shí)用板型，國內(nèi)幾乎大、小型臥式電除塵器都采用這種板型，收集在極板上的粉塵脫落時(shí)會(huì)順著槽溝，避開氣流的沖刷落到集灰斗，最大限度減少被收集的粉塵重復(fù)回到氣流中。C型陽極板采用兩邊軋壓成槽溝，強(qiáng)度高不變形，保證了長期使用表面光滑易脫灰，應(yīng)力變形和機(jī)械變形極小，極距的精度高，確保設(shè)備長期使用除塵效率不降低，使用壽命可達(dá)10年以上。
2.2、采用剛性結(jié)構(gòu)，起暈電壓低、放電電暈均勻穩(wěn)定，使用可靠，壽命長。
采用不銹鋼針電暈極，表面光滑易脫灰，具有起暈電壓低、放電電暈均勻穩(wěn)定、粉塵濃度變化時(shí)二次電流波動(dòng)小等特點(diǎn)，使用壽命可達(dá)10年，極線不易斷，無需定期更換。
2.3、配置振打清灰控制系統(tǒng)，采用超短時(shí)停風(fēng)振打，解決排放二次揚(yáng)塵問題，清灰效果好，長期使用除塵效果穩(wěn)定。
電除塵器因設(shè)備體積、使用環(huán)境，特別是受空間的限制，要求體積小效率高，為確保收塵高效率和安全穩(wěn)定運(yùn)行，我們在該單體設(shè)備中采用了國際先進(jìn)的聲波清灰技術(shù)，使用聲波清灰振打的方式。以保證穩(wěn)定和極高的除塵效率。聲波清灰系統(tǒng)采用定時(shí)振打方式，及時(shí)通過聲波振打清除粘附在電暈極和收塵板上的粉塵，保證二次電流穩(wěn)定，確保除塵效率不下降。如果清灰不及時(shí)或清灰效果不佳，都會(huì)使電場的異極間距變窄，使運(yùn)行中二次電壓和二次電流下降，除塵效率下降，使粉塵排放不達(dá)標(biāo)，同時(shí)還存在設(shè)備燃爆的安全隱患。
雖然分開小區(qū)域清灰已盡量減少了二次揚(yáng)塵，但是作為電除塵器的固有缺點(diǎn)，當(dāng)靠近出風(fēng)口的收塵板（陽極）收集到相當(dāng)粉塵時(shí)，聲波清灰時(shí)仍然會(huì)有部分粉塵不能再次被收集，而直接隨氣流排出電除塵器，形成少量的二次揚(yáng)塵。為了減少或克服這種二次揚(yáng)塵，采用短時(shí)停風(fēng)清灰方式，即在聲波清灰器工作時(shí)停風(fēng)機(jī) 5～20秒時(shí)間(短時(shí)的停風(fēng)機(jī)現(xiàn)場粉塵的擴(kuò)散是可以容許的)，在此時(shí)間段完成清灰振打除去電極粘附的粉塵，使二次電壓和二次電流恢復(fù)到原穩(wěn)定值，保證高除塵率，使粉塵達(dá)標(biāo)排放。
2.4、采用外絕緣結(jié)構(gòu)，安全、可靠，無需加熱單元，可以直接投入使用。
采用電力系統(tǒng)戶外用高壓瓷質(zhì)支承絕緣子，直流耐壓是工作使用高壓（二次電壓）的二倍以上，具有抗老化性能好、抗高溫（表面閃絡(luò)時(shí)）和機(jī)械強(qiáng)度高、通用性能好等優(yōu)點(diǎn)。采用外絕緣結(jié)構(gòu)，絕緣子放置在絕緣子室中，工作時(shí)廢氣不與絕緣子接觸，降低絕緣子表面沾污的周期時(shí)間，使絕緣子可靠工作的時(shí)間延長。無需加熱預(yù)熱絕緣子，設(shè)備可以隨時(shí)起動(dòng)，隨時(shí)投入運(yùn)行。
2.5、采用電磁雙翻板卸灰閥，有效防止二次揚(yáng)塵
采用電磁雙翻板卸灰閥，有效防止二次揚(yáng)塵的產(chǎn)生，對于受現(xiàn)場空間的限制情況，為保證灰斗的有效卸灰角度，靈活采用刮板機(jī)和翻板卸灰閥結(jié)合的排灰系統(tǒng)，克服集灰堵塞的問題，使卸排灰順暢進(jìn)行。（如在不使用灰斗情況下可忽略此項(xiàng)）
2.6控制方式
2.6.1.運(yùn)行時(shí)采用電場閃絡(luò)臨界電壓以下的工作段工作，避免運(yùn)行中電場閃絡(luò)；
2.6.2.采用快速閃絡(luò)保護(hù)：在萬一電場發(fā)生掉板、塌架等故障產(chǎn)生電極短路，產(chǎn)生閃絡(luò)時(shí)，繼電保護(hù)采用瞬時(shí)動(dòng)作把高壓供電切斷；
2.6.3.在投入高壓前，風(fēng)機(jī)會(huì)先起動(dòng)，把機(jī)內(nèi)的可燃?xì)怏w外排，確保機(jī)內(nèi)氣體在可引燃的濃度極限以下，才投入高壓電源；
2.6.4除塵器的風(fēng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)時(shí)間程序開、停，單獨(dú)開、停控制等多種工況的控制、閉鎖控制端子。特別是對于高揮發(fā)成份料粉，可采用風(fēng)機(jī)單獨(dú)定時(shí)受控開和關(guān)可達(dá)到排除倉內(nèi)可燃?xì)怏w，防止積聚，預(yù)防現(xiàn)場發(fā)生燃爆情況；
2.6.5停止除塵器時(shí)，先停風(fēng)機(jī)－振打清灰－停高壓。
3、在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用過程中需要非常注意的幾個(gè)方面
3.1 電源配置--純正弦波高壓輸出，恒流源控制供電方式具有防燃防爆功能，電氣參數(shù)全真值顯示，方便設(shè)備的調(diào)試和調(diào)整。
電除塵器設(shè)備采用純正弦波調(diào)幅調(diào)壓方式，恒流源控制高壓供電，油浸自冷式50Hz高壓整流變壓器，一次和二次電壓和電流為全真值顯示，可直接反映電除塵系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)和效率，指導(dǎo)設(shè)備的相應(yīng)調(diào)試和參數(shù)調(diào)整，符合電除塵器供電規(guī)范，具有安全可靠、維護(hù)維修簡單和使用壽命長(達(dá)20年以上)的特點(diǎn)。
3.2 定電流（恒流）的控制方式是設(shè)法將電除塵器控制在不發(fā)生火花閃絡(luò)的狀態(tài)下工作。這種方式適于處理有爆炸性氣體的電除塵器。
P=U×I
恒流源供電的工作方式是正常工作時(shí)整定的電流，在電場發(fā)生閃絡(luò)時(shí)也保持恒定的整定值，即電流控制在十幾至幾十毫安的范圍內(nèi)；由于電場發(fā)生閃絡(luò)時(shí)電壓值快速降低（短路時(shí)接近零），這時(shí)的閃絡(luò)（短路）電功率為電壓與電流的乘積，故功率下降接近零，即火花功率趨近于零，火花能量很小，不會(huì)引燃引爆粉塵。因此恒流源電源是對處理易燃易爆粉塵（煤塵）的電除塵器是具有安全和保護(hù)作用的高壓電源，是最安全的供電方式。
恒功率供電(包括脈沖、高頻或工頻恒功率供電)兩種電源就是無論在正常工作下還是發(fā)生電場閃絡(luò)、短路時(shí)，其輸出功率都是恒定的(顧名思義為"恒功率電源")。即假設(shè)當(dāng)正常工作時(shí)電除塵的工作電壓是60KV，工作電流為20mA，此時(shí)的功率為1200W(即60kV×0.02A)。而當(dāng)陣發(fā)性粉塵進(jìn)入電場，粉塵濃度瞬時(shí)升高，從而引起電場閃絡(luò)打火或短路時(shí)，閃絡(luò)功率(火花功率)也為1200W，火花能量很大；當(dāng)能量達(dá)到或超過點(diǎn)燃煤塵的能量時(shí)，就會(huì)點(diǎn)燃易燃易爆料粉，在電除塵器內(nèi)留下火種，這就極易引爆引燃易爆粉塵（煤粉）。因此恒功率供電很容易引燃引爆煤粉塵，是不宜在可燃可爆粉塵(煤粉塵)的電除塵器中使用的供電方式。為用戶操作人員和現(xiàn)場的安全考慮，我們設(shè)計(jì)的在此類場合下使用的電除塵器上不配恒功率電源，而采用恒流電源。"高壓回路采用恒流源供電，既適應(yīng)陣發(fā)性粉塵控制的要求，又具有防燃防爆功能"。
3.3、高低壓自動(dòng)控制器--控制柜除了PLC外其余所有器件為電磁器件，耐塵污和高溫高濕條件，適宜無空調(diào)的輸煤車間現(xiàn)場環(huán)境使用，高次諧波的干擾和影響小。
采用電磁型高低壓自動(dòng)控制柜：高壓控制輸出為調(diào)幅電壓，波型為純正弦波，克服了高次諧波的干擾和影響（可控硅或IGPT控制輸出的是調(diào)相波形，高次諧波干擾影響嚴(yán)重）。控制柜除了PLC外其余所有器件為電磁器件，其主要目的有：適用于儲運(yùn)車間的現(xiàn)場安全可靠使用。由于控制柜是放在現(xiàn)場使用，車間內(nèi)的空氣含塵，含少量腐蝕性氣體和有害氣體，同時(shí)車間溫度、濕度直接受當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候影響，所以儲運(yùn)系統(tǒng)電除塵器的電氣設(shè)計(jì)只有選用電磁器件才能較好地適應(yīng)現(xiàn)場使用環(huán)境（粉塵、腐蝕氣體、溫度、濕度等）；通過統(tǒng)計(jì)多臺電除塵器控制柜的使用效果，檢驗(yàn)證實(shí)了這種電氣配置的故障率低于千分之六（6‰），比電子式（微機(jī)和集成電路的控制柜）的可靠性高得多，相比之下兩種方式的配置的故障率相差一個(gè)數(shù)量級以上。
4、設(shè)備配置結(jié)構(gòu)及預(yù)期達(dá)到的使用效果
4.1.采用分電場結(jié)構(gòu)，避免粉塵陣發(fā)性進(jìn)入電除塵器時(shí)產(chǎn)生的電場閃絡(luò)；
4.2.采用恒流源高壓供電，避免在恒功率供電下短路易發(fā)生事故的情況發(fā)生；【注：有別于普通除塵器的恒功率電源供電。因?yàn)樵诤愎β使╇娤码妶霭l(fā)生短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流急劇升高極易引爆引燃易爆料粉而發(fā)生事故。而恒流電源供電，在電場短路時(shí)，電流值不變，電壓趨近于0，火花能量(S=IV)很小，遠(yuǎn)低于粉塵引爆能量，所以在電場閃絡(luò)打火時(shí)不易引爆粉塵。】；
4.3.除塵器絕緣體不直接與含塵氣體接觸，避免了絕緣體沿面爬閃放電的現(xiàn)象，保證了電除塵器長期可靠升壓運(yùn)行，大大提高了運(yùn)行率，特別是對高揮發(fā)份物料物質(zhì)，此防燃防爆是個(gè)非常必要的措施；
4.4.電除塵器設(shè)有有效的防爆卸壓門（閥），減低意外發(fā)生爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓力，避免二次損害；
4.5.為防止電除塵主體火災(zāi)時(shí)，電除塵器能迅速退出運(yùn)行并發(fā)出火災(zāi)警報(bào)；
結(jié)論
單體靜電除塵設(shè)備可廣泛應(yīng)用于電力、冶金、建材、化工等行業(yè)。用于收集輸送皮帶機(jī)卸料、中轉(zhuǎn)、運(yùn)送過程中產(chǎn)生的粉塵。單體除塵設(shè)備設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，是一種集吸塵、除塵、回灰的機(jī)電一體化新型電除塵單體機(jī)。具有除塵效率高、工作穩(wěn)定、可靠、安全、自動(dòng)化程度高、安裝使用方便、體積小、重量輕和高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。使用時(shí)可直接安裝在倉庫、粉料庫頂?shù)捻敳炕蜣D(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)部，可直接安裝在皮帶面上方，也可根據(jù)現(xiàn)場情況，放置在皮帶上層廠房，揚(yáng)塵可直接進(jìn)入電除塵器，占用空間小，回收的粉塵可直接回落到料倉內(nèi)或可直接落在皮帶上，節(jié)省了粉塵的回送設(shè)備（如輸送機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶和水沖輸送等），相應(yīng)節(jié)省了工程投資額及運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也避免回收粉塵回送時(shí)產(chǎn)生的揚(yáng)塵污染。
參考文獻(xiàn)：
1.黎在時(shí)--《電除塵器的選型安裝與運(yùn)行管理》
2.陳康元--《電除塵清灰振打技術(shù)》
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