高濃度電除塵器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計

水泥行業(yè)由于生產(chǎn)規(guī)模的擴大及節(jié)能降耗的需要，改進了傳統(tǒng)的工藝設(shè)計，使電除塵器在生產(chǎn)，工藝中變成了直接處理高濃度煙塵(600～1 000g/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行，使經(jīng)脫硫運行后的煙氣含塵濃度也達到了800 g／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一一個新的課題，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影響電除塵器效率的主要因素進行分析可知，高濃度電除塵器的沒計關(guān)鍵在于解決好兩個問題：(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。 
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高效捕集結(jié)構(gòu)的設(shè)計   

對常規(guī)電除塵器而言，其入口含塵濃度般小超過80 g／Nm3，而高濃度電除塵器的人口含塵濃度高達600～1 000 g/nm3如此高濃度的煙氣如果直接進入收塵電場，不僅會使電場負荷過大，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，而是通過對進氣口內(nèi)氣流均布裝置進行改進，利用粉塵的擴散、碰撞、沉降、慣性等原理，既要使得高濃度粉塵在未進入電場時就已經(jīng)開始被收集，從而最大程度地降低進入收塵電場的粉塵濃度，以減輕電場的負荷，又要保證進入電場的氣流分布均勻。   

為達到上述目的，首先選用上進氣方式，因為L進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。其次在進氣廣上部加裝了兩層交錯布置的槽型折射板，主要目的在：f起到改變氣流方向及預(yù)除塵的效果。當煙氣由上部引入進氣口后，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大，造成煙氣流速從l 5～20ms迅速降低至l In／s左右。此時，粗顆粒粉塵會由于重力的作用而與氣流分離，沉積下來。同時當氣流進入進氣【_]底部時，由于面積的收縮而使氣體發(fā)生強烈的湍流，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)。當氣流流經(jīng)折葉板時，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能，在重力的作用下沉降下來。一般情況下，通過以上兩級預(yù)收塵，可以使進入第一電場的粉塵濃度降低40％。50％。   

最后，在進氣口尾部設(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)減弱紊流的強度，使進入電場的氣流接近層流狀態(tài)，從而提高除塵效率。 

  
因高濃度粉塵進入電場后粉塵濃度梯度變化很大，在電場橫斷面的粉塵濃度呈現(xiàn)上小下大的分布規(guī)律，為有利于粉塵的捕集，電場下部的氣流速度應(yīng)低于平均流速。因此，應(yīng)采用上部開孔率高于下部開孔率的設(shè)計。為方便安裝，多孔分布板由許多塊小分布板組合而成，每個單塊的分布板通過定位銷被定位于豎立的支承型鋼上。分布板與支承型鋼為活動連接，以免因熱膨脹而使分布板產(chǎn)生變形。     

通過以上設(shè)計，可以使進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氣口下部沉集了大量粉塵。為避免粉塵在進氣口底板堆積造成部分斷面氣流不暢，氣流分布不均，影響除塵效率，在進氣口下部增加了4個前置灰斗，將由預(yù)除塵裝置收集下來的粉塵及時通過前置灰斗及其下面的輸灰系統(tǒng)運走。 

1．3采用恰當?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。    
 

國外某研究機構(gòu)在實驗室中對不同斷面的極板進行了電流密度分布試驗，試驗時極板上和極線上都附有一層高比電阻粉塵，測試結(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 n-n]‘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字母為T，故命名為ZT型極板。又因l塊zT型極板對2根放電極線(2根極線問的距離為24 cm)，因此稱之為ZT24型極板。河南中材環(huán)保有限公詞自1 984年引進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型極板的專用軋機生產(chǎn)線，因此確定極板形式為Z124型。 

 
在極線的選擇方面，以往大量試驗資料表明，芒刺型電暈線在工作時，在刺尖能產(chǎn)生強烈的尖端放電，尖端放電時產(chǎn)：生的強烈電風(fēng)能夠促進帶電粉塵向收塵極運動，不僅能增大驅(qū)進速度，還可有效地避免在處理高濃度粉塵時出現(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)進速度越高則除塵效率亦越高。因此對于相同規(guī)格型號的電除塵器而言，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、V l 5線、V25線、V40線等，在芒剌長度方面，V40線>V25線>V15線>V0線。通過對兒種不同V型芒刺線做的試驗結(jié)果表明，芒刺的刺越長，電暈電流越大，電風(fēng)強度也越強。     

因此，對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設(shè)計     

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850000 m3／h、入口含塵濃度按800 g／n"l一汁算，出L1的含塵濃度將達4 000 m/Nm3，是國家標準的40倍，此外，每年因氣流旁路造成的排塵量高達24 480 t，顯然，這將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失，同時也造成嚴重的環(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)計外，還在第一、二電場之間，新增加了梯形截流墻的設(shè)計，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入第二電場，以降低后置電場的粉塵濃度的作用，從而達到高效收塵的目的。

     
1．5增強設(shè)備的密封性能   

設(shè)備密封性能的好壞，決定了在負壓操作條件下漏風(fēng)量的多少。如果殼體密閉不嚴，就會從外部漏入冷空氣，不僅會使除塵器處理的煙氣量增大，增加工作負荷，而且會降低煙氣的溫度，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。為增強設(shè)備的密封性能，減少漏風(fēng)，設(shè)計時應(yīng)考慮盡可能減少現(xiàn)場安裝焊接工作量，對于側(cè)板、梁柱的焊接應(yīng)采用氣密性焊接，并按一定的規(guī)范進行焊縫密封性檢驗。在人孔門的設(shè)計上采用雙層人孔門，人孔門的密封全部采用密封性能良好、在高達350℃的溫度下長時間不老化的硅橡膠密封條，以確保整體的密封性。   

實踐表明，排灰裝置往往是主要的漏風(fēng)點，如果從排灰裝置漏人空氣，將會造成粉塵的二次飛揚，從而降低除塵效率。為解決漏風(fēng)問題，一方面，拉鏈機殼體聯(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，在拉鏈機下部串聯(lián)了2臺回轉(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   

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行。 

2．1振打錘的改進設(shè)計   
原陰陽極系統(tǒng)的振打錘為夾板錘，組合零件較多，不但裝配費時，而且在運行一段時間后，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?，F(xiàn)改為整體切割錘，錘的轉(zhuǎn)動部分用彈性套作為滑動軸承，錘頭和錘軸的聯(lián)接采用管卡式結(jié)構(gòu)，故安裝方便，運轉(zhuǎn)可靠，可避免運轉(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。改進前、后的錘見圖4所示。

 
2．2收塵極振桿的改進   

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)魯奇公司的試驗結(jié)果，鋼管對振打力的傳遞效果明顯優(yōu)于扁鋼，因此改進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中測試的極板為15 m高電場長度 
計量單位：重力加速度g，即9.81m／s。

 
采用管式振打桿時ZT極板法向加速度的分布圖的ZT24型極板，振打錘重量為6．1 kg，電場長度為5．76 m，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250×9．8 1 m／s2，這一數(shù)值對于實現(xiàn)良好清灰已經(jīng)足夠。2．3收塵極板懸吊方式的改進  收塵極板原來采用雙點吊掛方式，但在實際應(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，很容易造成事實上的單點受力，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移動更為靈活，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   
放電極原振打方式為頂部凸輪提升振打機構(gòu)，通過頂部凸輪的轉(zhuǎn)動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的沖擊對框架進行振打。由于每一個電場內(nèi)的所有放電極振打錘提升角度是相同的，因此對一個電場內(nèi)的每排框架而言是同時振打的，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，而且在安裝時不易保證錘同時作用于振打砧，實質(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，單個撓臂錘每旋轉(zhuǎn)360。振打一次對應(yīng)的單排框架，并且由于相鄰錘之間錯開一定的角度，避免了振打力同時作用于所有單排框架上，使得每個電場內(nèi)陰極框架整體沖擊力大大減小，不但保護了頂部支承絕緣子，而且還加強了每排陰極框架的振打力，從而保證了放電極的清灰效果。