高濃度電除塵器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
水泥行業(yè)由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及節(jié)能降耗的需要，改進(jìn)了傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)，使電除塵器在生產(chǎn)，工藝中變成了直接處理高濃度煙塵(600～1000g/nm3) 的生料收集器；電力行業(yè)由于干法、半干法煙氣脫硫裝置的運(yùn)行，使經(jīng)脫硫運(yùn)行后的煙氣含塵濃度也達(dá)到了800g／Nm3以上。無論在水泥工業(yè)或電力工業(yè)中，高濃度電除塵器都是生產(chǎn)工藝中不可缺少的暈要設(shè)備，它運(yùn)行的好壞將直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)。雖然用電除塵器處理高濃度粉塵在我國還是一個(gè)新的課題，但歸根結(jié)底其本質(zhì)是解決效率問題。根據(jù)高濃度電除塵器所面臨的問題和對(duì)影響電除塵器效率的主要因素進(jìn)行分析可知，高濃度電除塵器的沒計(jì)關(guān)鍵在于解決好兩個(gè)問題： (1)高效捕集煙氣中的粉塵；(2)有效清除捕集到電極上的粉塵。
1、高效捕集結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
對(duì)常規(guī)電除塵器而言，其入口含塵濃度般小超過80g／Nm3，而高濃度電除塵器的人口含塵濃度高達(dá)600～1000g/nm3如此高濃度的煙氣如果直接進(jìn)入收塵電場，不僅會(huì)使電場負(fù)荷過大，而且也極易形成電暈封閉現(xiàn)象而使除塵效率急劇下降。因此，克服電暈封閉成為保證高效捕集的首要條件。
1．1設(shè)置預(yù)收塵裝置
為使高濃度電除塵器在工作時(shí)不發(fā)生電暈封閉現(xiàn)象，首先可通過在電除塵器入口處設(shè)置預(yù)收塵裝置(圖1)來降低進(jìn)入收塵電場的粉塵濃度。設(shè)置預(yù)收塵裝置并不是指增加新的設(shè)備，而是通過對(duì)進(jìn)氣口內(nèi)氣流均布裝置進(jìn)行改進(jìn)，利用粉塵的擴(kuò)散、碰撞、沉降、慣性等原理，既要使得高濃度粉塵在未進(jìn)入電場時(shí)就已經(jīng)開始被收集，從而最大程度地降低進(jìn)入收塵電場的粉塵濃度，以減輕電場的負(fù)荷，又要保證進(jìn)入電場的氣流分布均勻。
為達(dá)到上述目的，首先選用上進(jìn)氣方式，因?yàn)長進(jìn)氣可更允分地利用氣流的轉(zhuǎn)向及粉塵的慣性收集盡可能多的粉塵。其次在進(jìn)氣廣上部加裝了兩層交錯(cuò)布置的槽型折射板，主要目的在：f起到改變氣流方向及預(yù)除塵的效果。當(dāng)煙氣由上部引入進(jìn)氣口后，自上而下的氣流…于槽型折射板的阻礙作用發(fā)乍碰撞并轉(zhuǎn)向，粉坐在槽型折射板問相互碰撞、凝聚。由于管路截面的突然擴(kuò)大，造成煙氣流速從l5～20ms迅速降低至 lIn／s左右。此時(shí)，粗顆粒粉塵會(huì)由于重力的作用而與氣流分離，沉積下來。同時(shí)當(dāng)氣流進(jìn)入進(jìn)氣底部時(shí)，由于面積的收縮而使氣體發(fā)生強(qiáng)烈的湍流，從而加劇粉塵的碰撞、凝聚，約有20％～30％的粉塵經(jīng)慣性碰撞而在重力和慣性力的作用下沉降下來。
接著，在進(jìn)氣口中部采用了垂直折葉板。折葉板又稱垂直折板形式的均布板，常做成直角結(jié)構(gòu)。當(dāng)氣流流經(jīng)折葉板時(shí)，由于折葉板的導(dǎo)流作用，一方面使氣流產(chǎn)生90。的偏轉(zhuǎn)，改變含塵氣體的分散與均布：另一方面由于碰撞作用，能使氣流中的粉塵顆粒失去動(dòng)能，在重力的作用下沉降下來。一般情況下，通過以上兩級(jí)預(yù)收塵，可以使進(jìn)入第一電場的粉塵濃度降低 40％。50％。
最后，在進(jìn)氣口尾部設(shè)置了一層多孔分布板作為氣流均布裝置，主要目的是通過增加局部阻力，把分布板前面大規(guī)模的紊流分割開來，在短距離內(nèi)減弱紊流的強(qiáng)度，使進(jìn)入電場的氣流接近層流狀態(tài)，從而提高除塵效率。
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通過以上設(shè)計(jì)，可以使進(jìn)入電場的粉塵濃度大幅降低，并使氣流速度沿電場截面合理分配，從而提高除塵效率。
1-2設(shè)置前置灰斗
高濃度的含塵氣體在進(jìn)入收塵電場前經(jīng)過三次氣流均布后，因慣性力的作用在進(jìn)氣口下部沉集了大量粉塵。為避免粉塵在進(jìn)氣口底板堆積造成部分?jǐn)嗝鏆饬鞑粫常瑲饬鞣植疾痪绊懗龎m效率，在進(jìn)氣口下部增加了4個(gè)前置灰斗，將由預(yù)除塵裝置收集下來的粉塵及時(shí)通過前置灰斗及其下面的輸灰系統(tǒng)運(yùn)走。
1．3采用恰當(dāng)?shù)臉O配形式
極板電流特性，包括電流密度分布和伏安特性，直接影響到電除塵器的除塵效果。因此，為使電除塵器達(dá)到高效捕集的目的，極配形式的選擇是至關(guān)重要的。
國外某研究機(jī)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)不同斷面的極板進(jìn)行了電流密度分布試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)極板上和極線上都附有一層高比電阻粉塵，測(cè)試結(jié)果表明，平板型的電流密度分布最差，C型和CSW型的也不理想，只有ZT24型極板的較接近理想斷面極板的電流密度分布，具有良好的電性能。
ZT24 型極板是魯奇公司開發(fā)的理論上最接近理想斷面的極板，這種極板斷面的形成，是該公司根據(jù)管式電除塵器中電力線徑向?qū)ΨQ并指向圓筒內(nèi)壁、極板表面各點(diǎn)到放電極距離相等的現(xiàn)象，將其斷面逐步加以改變而成。由圖2見，理想圓弧部分由圓弧切線形成鈍角的直邊所代替，其尖端被削平，其斷面像梯形，形狀像拉丁字母z，德文中梯形的第一個(gè)字母為T，故命名為ZT型極板。又因l塊zT型極板對(duì)2根放電極線(2根極線問的距離為24cm)，因此稱之為ZT24型極板。河南中材環(huán)保有限公詞自1984年引進(jìn)德國魯奇公司的電除塵技術(shù)后，日前已具有2條用來生產(chǎn)ZT24型極板的專用軋機(jī)生產(chǎn)線，因此確定極板形式為 Z124型。
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在極線的選擇方面，以往大量試驗(yàn)資料表明，芒刺型電暈線在工作時(shí)，在刺尖能產(chǎn)生強(qiáng)烈的尖端放電，尖端放電時(shí)產(chǎn)：生的強(qiáng)烈電風(fēng)能夠促進(jìn)帶電粉塵向收塵極運(yùn)動(dòng)，不僅能增大驅(qū)進(jìn)速度，還可有效地避免在處理高濃度粉塵時(shí)出現(xiàn)的電暈封閉現(xiàn)象。由多伊奇公式可知，各處理風(fēng)量和收塵面積。定的情況下，驅(qū)進(jìn)速度越高則除塵效率亦越高。因此對(duì)于相同規(guī)格型號(hào)的電除塵器而言，使用芒刺型電暈線可獲得較高的除塵效率。：芒刺型電暈線的種類很多，有WS芒刺線、RS：芒刺線、錒骨針芒刺線、V型芒刺線等等。V型線的主要形式有V0線、Vl5線、V25線、V40線等，在芒剌長度方面，V40 線>V25線>V15線>V0線。通過對(duì)兒種不同V型芒刺線做的試驗(yàn)結(jié)果表明，芒刺的刺越長，電暈電流越大，電風(fēng)強(qiáng)度也越強(qiáng)。
因此，對(duì)處理高濃度粉塵而言，zT24型極板配V型芒刺線是一種較佳的極配形式。并且在高濃度電除塵器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)電場內(nèi)粉塵濃度的分布規(guī)律，在不同的粉塵濃度處設(shè)置不同芒剌長度的極線，濃度越高芒刺越長，從而取得最佳的除塵效果。
1-4防止氣流旁路的改進(jìn)設(shè)計(jì)
通常情況下，電除塵器的殼體內(nèi)壁四周都設(shè)置有阻流板，迫使氣流通過收塵電場而被捕集。對(duì)于高濃度電除塵器，防Il卜氣流旁路尤為重要，如果僅有0．5％的氣流產(chǎn)牛旁路，出氣口的含塵濃度將大大增加，從而降低除塵效率。如風(fēng)量按850000m3／h、入口含塵濃度按800g／n"l一汁算，出L1的含塵濃度將達(dá)4000m/Nm3，是國家標(biāo)準(zhǔn)的40 倍，此外，每年因氣流旁路造成的排塵量高達(dá)24480t，顯然，這將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。在防止氣流旁路的措施中，除了常規(guī)的兩側(cè)邊緣擋風(fēng)板、頂梁下阻流板、灰斗阻流板的設(shè)計(jì)外，還在第一、二電場之間，新增加了梯形截流墻的設(shè)計(jì)，梯形截流墻的高度約為電場高度的1／3，如圖3所示。這種設(shè)計(jì)思路，除考慮防止氣流旁路外，最主要的目的在于起到阻擋第一電場的高濃度帶電粒子進(jìn)入第二電場，以降低后置電場的粉塵濃度的作用，從而達(dá)到高效收塵的目的。
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1．5增強(qiáng)設(shè)備的密封性能
設(shè)備密封性能的好壞，決定了在負(fù)壓操作條件下漏風(fēng)量的多少。如果殼體密閉不嚴(yán)，就會(huì)從外部漏入冷空氣，不僅會(huì)使除塵器處理的煙氣量增大，增加工作負(fù)荷，而且會(huì)降低煙氣的溫度，使粉塵的比電阻增高，并在內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)露和粉塵結(jié)塊現(xiàn)象，從而降低除塵效率。
本體的漏風(fēng)主要來自殼體部件與部件間的現(xiàn)場連接焊接處、制造過程中部分部件的焊接處和開孔處。為增強(qiáng)設(shè)備的密封性能，減少漏風(fēng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡可能減少現(xiàn)場安裝焊接工作量，對(duì)于側(cè)板、梁柱的焊接應(yīng)采用氣密性焊接，并按一定的規(guī)范進(jìn)行焊縫密封性檢驗(yàn)。在人孔門的設(shè)計(jì)上采用雙層人孔門，人孔門的密封全部采用密封性能良好、在高達(dá)350℃的溫度下長時(shí)間不老化的硅橡膠密封條，以確保整體的密封性。
實(shí)踐表明，排灰裝置往往是主要的漏風(fēng)點(diǎn)，如果從排灰裝置漏人空氣，將會(huì)造成粉塵的二次飛揚(yáng)，從而降低除塵效率。為解決漏風(fēng)問題，一方面，拉鏈機(jī)殼體聯(lián)接處需采用密封焊接，其頭、尾的檢查門要妥善關(guān)閉；另一方面，在拉鏈機(jī)下部串聯(lián)了2臺(tái)回轉(zhuǎn)下料器，并且要求轉(zhuǎn)向相反，從而保證了電除塵器灰斗下部的氣密性，提高了除塵效率。
2 有效清灰結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
粉塵附著在電極上后，必須通過振打裝置的周期振打?qū)⒎e附在極板、極線上的粉塵振落下來并經(jīng)灰斗排出，才可保證電除塵器的可靠高效運(yùn)行。
2．1振打錘的改進(jìn)設(shè)計(jì)
原陰陽極系統(tǒng)的振打錘為夾板錘，組合零件較多，不但裝配費(fèi)時(shí)，而且在運(yùn)行一段時(shí)間后，夾片受沖擊易開口，出現(xiàn)掉錘現(xiàn)象，導(dǎo)致極板、極線積灰，影響除塵效率。現(xiàn)改為整體切割錘，錘的轉(zhuǎn)動(dòng)部分用彈性套作為滑動(dòng)軸承，錘頭和錘軸的聯(lián)接采用管卡式結(jié)構(gòu)，故安裝方便，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，可避免運(yùn)轉(zhuǎn)中掉錘的故障。此外，與夾板錘相比，在保持相同振打力的前提下，整體切割錘具有較小的回轉(zhuǎn)半徑，可節(jié)省電場空間。改進(jìn)前、后的錘見圖4所示。
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2．2收塵極振桿的改進(jìn)
原收塵極振打桿是由2根扁鋼通過夾塊與極板夾緊聯(lián)接，這種結(jié)構(gòu)的振打桿振打效果不理想，且易變形。根據(jù)魯奇公司的試驗(yàn)結(jié)果，鋼管對(duì)振打力的傳遞效果明顯優(yōu)于扁鋼，因此改進(jìn)后的振打桿采用鋼管上焊接聯(lián)接板的形式與收塵極板聯(lián)接，這種振打桿剛度大，傳遞到收塵極板上的法向振打加速度大而且均勻，如圖5所示。圖5 中測(cè)試的極板為15m高電場長度
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計(jì)量單位：重力加速度g，即9.81m／s。
采用管式振打桿時(shí)ZT極板法向加速度的分布圖的ZT24型極板，振打錘重量為6．1kg，電場長度為5．76m，振打桿為鋼管式振打桿，從圖5中可以看出，極板右排上方的加速度最小，但仍有 250×9．81m／s2，這一數(shù)值對(duì)于實(shí)現(xiàn)良好清灰已經(jīng)足夠。2．3收塵極板懸吊方式的改進(jìn)收塵極板原來采用雙點(diǎn)吊掛方式，但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，由于加工和安裝的誤差及ZT24型極板的相互扣接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，很容易造成事實(shí)上的單點(diǎn)受力，容易使極板排在工作中產(chǎn)生偏移或極板間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，甚至造成振打后極板不能復(fù)位，影響了電場內(nèi)的放電效果和振打力的傳遞。因此將極板的懸吊采用整體掛板，單點(diǎn)中心吊掛，這樣不僅可以省去1套掛板，便于安裝，而且可使極板振打時(shí)移動(dòng)更為靈活，有利于振打力的傳遞及振打加速度在極板上的均勻分布，提高振打清灰的效果。
2．4放電極振打方式的改進(jìn)
放電極原振打方式為頂部凸輪提升振打機(jī)構(gòu)，通過頂部凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)將振打錘圍繞放電極錘軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，然后依靠錘自由下落時(shí)的沖擊對(duì)框架進(jìn)行振打。由于每一個(gè)電場內(nèi)的所有放電極振打錘提升角度是相同的，因此對(duì)一個(gè)電場內(nèi)的每排框架而言是同時(shí)振打的，這樣做不僅沖擊力太大易造成高壓支承絕緣子破損，絕緣瓷軸折斷，而且在安裝時(shí)不易保證錘同時(shí)作用于振打砧，實(shí)質(zhì)上削弱了陰極振打力，易產(chǎn)生局部極線包灰現(xiàn)象，降低除塵效率。為此將頂部凸輪提升振打改為側(cè)部撓臂錘振打，單個(gè)撓臂錘每旋轉(zhuǎn)360。振打一次對(duì)應(yīng)的單排框架，并且由于相鄰錘之間錯(cuò)開一定的角度，避免了振打力同時(shí)作用于所有單排框架上，使得每個(gè)電場內(nèi)陰極框架整體沖擊力大大減小，不但保護(hù)了頂部支承絕緣子，而且還加強(qiáng)了每排陰極框架的振打力，從而保證了放電極的清灰效果。
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