电除尘器的本体结构(2)

一、放电极系统

放电极又称电晕极或阴极,它是电除尘器电场的重要组成部分。其作用是与收尘极一起构成电场,产生电晕,是形成电晕电流的主要构件。阴极系统包括阴极线、阴极框架、阴极吊挂、阴极振打装置等。

由于阴极在工作时带高压,所以阴极和阳极及壳体之间要有足够的绝缘距离和绝缘装置。

1、阴极线

阴极线是与阳极板相对设置,由负高压电源供电,在除尘器内建立电场,使气体电离,粉尘荷电并产生电场效应的构件,也称为极线或电晕线。

阴极线良好的电气性能通常是指使阳极板上的电流密度分布均匀、平均电场强度高;对于含尘浓度高、粉尘粒径细及高比电阻粉尘均表现出极大的适应性。

对阴极线的基本要求是:
(1)放电性能好。

①起晕电压低,就是在相同的条件下,起晕电压越低就意味着单位时间内的有效电晕功率越大,则除尘效率越高。放电极线的起晕电压决定于自身的曲率半径,曲率半径越大的放电极线起晕电压越低,放电强度越高。

②电晕电流大,这是指伏安特性曲线的斜率越大越好,即在相同的外施电压条件下,电流越大越好。伏安特性好的放电极线对烟尘荷电的强度和概率大,对烟气条件变化的适应性强,这是指对烟气流速、含尘浓度和比电阻等的适应性强,使放电极在高烟气流速下效率下降少,在高含尘浓度时不发生电晕封闭,在处理高比电阻粉尘时不产生或延缓反电晕的发生。

③击穿电压高。

(2)机械强度高,不易断线,高温下不弯曲变形,耐腐蚀。
(3)放电极线固定,有利于维持准确的极距,有利于传递振打力,振打力传递均匀,粉尘容易脱落,不出现结瘤和肥大现象,易于清灰。

(4)结构简单,制造容易,成本低。

2、阴极线分类及结构型式

电除尘器的阴极线主要分为芒刺线和非芒刺线两类,芒刺线主要有管形芒刺线(简称管芒线)、锯齿芒刺线(简称锯齿线)、角钢芒刺线(简称角芒线)、鱼骨针刺线(简称鱼骨线)和Vs线等;非芒线主要有星形线、麻花星形线(简称麻花线)、螺旋线和V线等。

阴极线几种常用的型式
阴极线有多种型式,如管形芒刺线、新型管形芒刺线、星形线、锯齿线、鱼骨针刺线、螺旋线、角钢芒刺线等,如图所示,系目前国内常用的几种阴极线型式。

①管形芒刺线(RS线)的结构及其特点
管形芒刺线主材一般是用冷轧薄板轧制点焊而成的,先轧制两个半圆管并点焊成圆管作为主干,在圆管焊上(或冲击)若干个芒刺,主干两头加装连接管。
在电场内当芒刺线通上高压直流电时,在刺尖能产生强烈的电晕放电。强烈的离子流能破坏负空间电场效应,避免出现电晕闭塞。
起晕电压低,管形芒刺线的起晕电压为15kV。极线强度好,在热态运行情况下不易变形;振打力传递及清灰效果好,不易断线。
对烟气变化的适应性强,在含尘浓度高时不发生电晕封闭,对含尘浓度低、粒径细的粉尘也表现出极大的适应性。
制造容易、质量轻,材料采用碳钢,成本低,安装也较方便。

②螺旋线结构及其特点

螺旋线采用$2.2~$3.5的高镍不锈钢或其他材料制成,两端有做成弯钩形的螺旋线保护套管作为连接。它是靠拉伸后螺旋线自身的弹力来限制极线横向移动的。振打时极线会产生抖动,使其保持清洁。螺旋线的曲线率半径较大,能产生强烈的电晕放电,与极板间能产生较均匀的板电流,使极板收尘区域大且分布均匀,适用于烟气流速高、高比电阻和较细的粉尘场合。安全可靠性高,振打力的传递和清灰效果好,制造简单,包装运输方便,最大的特点是安装容易。

③星形线结构及其特点
星形线有两种形式:一种是星形直线,另一种是星形扭线,性能相似。
星形线常用4或6mm的方钢制成,有的将其断面轧制成四边内凹、四棱角突出的星形,两端有螺纹段用螺栓连接。
星形线的优点是易于制造,成本较低,包装运输方便及放电均匀,适用于靠后电场或含尘浓度低的场合;缺点是截面小、易断线,运行中容易吸附粉尘而出现极线肥大现象,牢固性差,对不同含尘浓度烟气的适应性差等。

④锯齿线结构及其特点
锯齿线是用厚度为2mm左右的普通碳素钢板冲制成形的。主干与芒刺同时冲一整体,两端焊上两个螺栓做连接。
锯齿线起晕电压低,伏安特性好,制造容易、成本低,包装运输方便,对较高的烟气流速适应性强,对较高比电阻的粉尘适应性也较好;缺点是断线率较高。

⑤鱼骨针刺线结构及其特点
鱼骨针刺线是由一个圆管作为主干,在主干上穿入鱼骨针后,在针的根部端点焊或挤压,两端加连接板制作而成,是一种刚性极线。
鱼骨针刺线起晕电压低,强度好,在高温下不变形,振打力传递及清灰效果好,对高的烟气流速及高的粉尘浓度适应性都较好;缺点是易掉针,制造较复杂,运输过程中鱼骨针易歪斜变形,逐根校正费工费时。鱼骨针线一般以辅助电极或锯齿线组合使用。

⑥角钢芒刺线结构及其特点
角钢芒刺线是用小角钢做主干,直接在主干两侧按一定间距冲出10mm左右的芒刺,两端焊上连接螺栓制作而成的。
角钢芒刺线刚度大,能产生强烈的电晕,对高浓度粉尘的适应性强,电气伏安特性曲线较理想,制造比管形芒刺线容易,成本较低,起晕电压与锯齿线相近;缺点是振打力传递性较差。

3、电晕线线距

相邻电晕线的距离称为线距,一般根据异极距来确定。根据试验,异极距与线距之比为0.8~1.2,线距太小,相邻电晕极会产生干扰屏蔽,抑制电晕电流的产生。线距太大,电晕线总长度要缩短,总电晕功率减少,影响除尘效率。线距还要根据收尘极板宽度进行调整,可参照以下实例选择。
如小C形板宽190mm,每块板配一根线,间隙为10mm,线距为200mm;大C形板宽480mm,两板间隙为20mm,每块极板配两根线,线距为250mm。又如Z形板宽385mm,两板间隙为15mm,每块极板配两根线,线距为200mm。上述两种板也可配一根管状芒刺线,因其水平刺极距超过100mm,相当于线的效果。

在同极距为400mm的情况下,六种常用阴极线的起晕电压和板电流密度表

六种阴极线的伏安特性曲线

4、BE型电除尘器阴极线分类

阴极线多种多样,根据其放电形式,大致可分为三大类:
(1)点放电形式,有角钢芒刺形线、鱼骨形线和RS形线等。
(2)线放电形式,有星形线、麻花星形线等。
(3)面放电形式,有圆形线等。

几种常用的放电极线如图所示。

阴极线的选择
针对于不同的烟气性质和除尘器结构应选择不同阴极线,原则如下:
(1)一电场含尘浓度较高时,容易产生电晕封闭,宜选用新管形芒刺线或螺旋线。
(2)对于后几个电场或末电场,由于烟气含尘量较低、灰尘粒度细、黏性大、比电阻较高等特点,宜选用螺旋线。
(3)电场内烟气流速高时(1.3m/s以上),宜选用对风速适应性强的锯齿线、鱼骨针刺线或螺旋线。

在电除尘器前、后电场中的粉尘浓度相差很大时,可以在浓度高的电场(如第一、第二电场)采用芒刺线,放电强度高,可以防止产生电晕闭塞;而浓度低的电场(如第三、第四电场)采用星形线。

BE型电除尘器采用两种阴极线:针刺形线星形螺旋线,如图所示即为其代表。

针刺形线主体为Φ8的圆钢,针刺形线采用Φ2不锈钢针铆接在Φ8圆钢上。针刺形线起晕电压较低,电晕电流大,不易产生电晕封闭,适合于粉尘浓度高的场合。一般在BE型电除尘器的前电场采用。

星形螺旋线采用截面为4.8mm×4.8mm的方钢扭制而成。其截面比国内常见的星形线大,因此强度大。星形螺旋线起晕电压较高,在极板上电流分布均匀,工作电压高,较适合于粉尘浓度低的场合。一般在BE型电除尘器的后电场采用。

二、阴极框架
1、阴极小框架

阴极小框架是用钢管弯曲成一个封闭方框,其上装有电晕极线,通过卡子或伸出的臂固定在吊架上,在其侧部有一振打砧,下部有一定位装置。阴极小框架是阴极系统的组成单元。
阴极小框架的作用如下:
(1)支承并固定极线使之按一定间距和方向排列。
(2)传递振打力,确保阴极线的清洁。

阴极小框架分为笼式阴极小框架和单元式阴极小框架两种。

①笼式阴极小框架的结构组成
笼式阴极小框架(如图所示)根据电场高度不同,由2~4层小框架组成,小框架由方管和角钢焊成。方管4是用来固定极线的,左右两方管中心间距即为同极距。安装时将小框架对齐固定在大框架6上组成笼式框架。在电场内将极线逐根安装在上下相邻小框架之间的方管上,在方管上焊有连接件,极线安装方便。极线清灰是将振打锤直接振打于连接中层小框架的角钢2上的。

笼式阴极小框架与大框架是融合一体的组合,通过安装在框架竖梁上的拉杆来调整框架安装精度,操作方便。
笼式阴极小框架是目前使用最多的一种结构形式,该结构一般与阳极板为自由悬挂方式配合使用。

②单元式阴极小框架的结构组成
单元式阴极小框架(如图所示)一般是由Φ30 左右的钢管焊成的。对安装锯齿线的小框架,为防止极线过长而发生断线,框架沿高度方向分成四个间隔,每间隔一般为1.2~1.4m;对安装管形芒刺线或鱼骨针刺线的小框架,则把每个框架沿高度方向分为两个间隔,每个间隔一般为2.5~3.5m。在框架上还装有阴极振打承击砧和支架。
该结构在阳极板为紧固型悬挂和自由悬挂方式中均可使用。单元式阴极小框架的支架是用来把小框架固定在阴极大框架上的。

阴极小框架的作用是固定阴极线,沿电场高度方向将放电极线分割成若干段,每一段的长度视放电极线的线形而定,然后将放电极线安装在小框架上,保持基本一致的张力和稳定的异极距。这样有利于对放电极线进行振打清灰,典型框架结构如图所示。其中阴极小框架如图所示。

它由极线和钢管框架组成。阴极小框架固定在由钢管弯成的田字形小框和大框架上,放电极线固定在小框上,每一片小框架安装在大框架上,每一侧大框架由两根吊杆将放电极线框架悬吊在壳体顶部的绝缘套管上。小框架钢管的直径一般为25.4~31.8mm,壁厚为3~3.5mm,这样才能保证足够的刚度。

常用的极线固定方式有三种,如图所示。

对于大型电除尘器,由于电场高,放电极线应分段布置、分段安装。通常对于星形线和条状芒刺形线,每段线长度应小于2.0m。当采用螺旋形放电极线或 RS芒刺形放电极线时,每段长度应小于4.0m。如果每一段的放电极线过长,运行中会因电风、气流和振打引起摆动的综合作用发生晃动,造成电场电压的波动。

阴极线在小框架上的固定方式因线型的不同而不同,常用的阴极线固定方式有以下几类:
(1)星形放电极线与小框架的连接。

主要有两种固定方法:
① 采用螺栓固定。

如图(a)所示,这种固定方法有两种形式:一是在星形线两段直接加工成螺纹,螺纹直径仅4mm,结构简单,但问题是这种结构安装时容易脱扣;二是将M8的螺杆与星形线用一块连接板搭接起来,这样既可增加焊缝的长度,又能保证两者的牢固连接。

② 采用楔形销固定。

如图(b)所示,首先在小框架上、下安装放电极线的位置处钻孔,其孔径大于星形线,将星形线穿入小框架孔内,然后将楔形销打入星形线两侧,打紧后砸弯即可。

(2)芒刺形放电极线与小框架的连接。

主要有两种固定方式:
① 锯齿形芒刺线,一般采用螺栓固定。首先将锯齿形芒刺线的两端压制成半圆弧形,压制的弧度正好与螺杆相同,然后将螺杆放到锯齿形放电极线两端的半圆弧形内部,用点焊机点焊或用铜焊焊接而成,如图所示。

② RS管状芒刺形线,一般用螺栓将其固定在小框架上。在小框架的上、下横梁安装 RS管状芒刺形线的位置处各焊接一块耳板,在上耳板开圆孔,在下耳板开长方形孔,以利于RS形放电极线和小框架的热膨胀,如图所示。

(3)螺旋线与小框架的连接。

要求放电极线的上下挂钩处的结构要合理,否则容易在挂钩处因火花放电而烧断,典型连接方式如图19-40所示。螺旋线使用2.5mm的合金制成,螺旋线的两端设有挂钩。将中2.5mm的螺旋线放置在内径为3.0mm、外径为5.0mm钢管内,钢管弯制成钩形。在放电极小框架上焊有钩环,安装时将螺旋线的挂钩挂到小框架的钩环上即可。由于两者的曲率半径较大,所以在使用时不会发生火花放电。如果运行中一旦断线,它会自动收缩,不会搭接到收尘极板上。因此,螺旋形放电极线具有结构简单、运行可靠性较高的特点,因此近年来得到了较广泛的应用。

(4)整体框架。
整体框架只在电除尘器顶部设有悬吊放电极线的横梁,放电极长于收尘极板。这种放电极线的布置形式只用于顶部振打清灰方式,放电极的悬吊方式有以下两种:
① 重锤悬吊方式。
在电除尘器的顶部设置有放电极悬吊上横梁,上横梁上部设有悬吊放电极线的小梁。上横梁悬吊在放电极支吊架上,放电极线多用鱼骨线、RS形线和螺旋线类。每一个放电极线的上端固定在放电极线的小梁上,放电极线与小梁多用螺栓方式固定,这种布置方式的放电极线沿电场高度方向不分段,通常是一根从上一直到下。放电极线的下部悬吊重锤,用于张紧。有的为了防止放电极线摆动,在重锤的上部设计有网格框架排用于固定。

② 桅杆式悬吊方式。

在电除尘器的顶部设置有放电极悬吊上横梁,在上横梁上部设有悬吊放电极线的小梁。上横梁悬吊在放电极支吊架上。目前所有的放电极线都能使用。用螺栓将桅杆固定在小梁上,沿桅杆的高度方向用横杆分割成若干个小区间,放电极线固定在桅杆的横杆上。通常一组桅杆覆盖2~4块收尘极板(大C型480mm),收尘极板为了定位和防止桅杆摆动,在桅杆的下部设计有网格框架排。

顶部振打阴极框架的结构组成
顶部振打阴极框架是刚性小框架结构,由焊接管和阴极线组合焊接而成(见图),可分为单桅杆框架和双桅杆框架。
单桅杆阴极框架采用一根焊接管为主干,每间隔1.2~2.0m布置一根横杆,上、下两端安装加强杆,在横杆与横杆之间采用鱼骨针刺线连接。
双桅杆阴极框架采用两根焊接管为主干,每间隔1.2~2.0m布置一根横杆,在横杆与横杆之间采用鱼骨针刺线连接。
顶部振打阴极框架上端固定于阴极吊梁上,下部自由悬挂,可有效抑制阴极框架受热膨胀变形。振打力通过主桅杆自上而下传递,振打加速度分布均匀,还可防止阴极线剪切破坏、变形及断线等问题,同时也可有效抑制发热产生的热延伸变形。

2、阴极大框架

设置阴极大框架的主要作用:一是承担阴极小框架、阴极线、阴极振打锤和轴的荷载,并通过阴极大框架将荷载传递到绝缘支柱上;二是固定阴极小框架,对阴极小框架进行定位。

阴极大框架一般是用型钢拼装而成,它被悬吊在每个电场前后的阴极吊杆上。阴极大框架上有用于安装和固定阴极小框架的角钢等,在有振打轴一侧的大框架上设有轴承底座,如图所示。

阴极小框架与大框架的连接方式主要有:
(1)阴极大框架与悬吊系统,每个独立的供电区由四个悬吊点,大框架由型钢焊接而成,如图(a)所示

(2)在大框架上设定位角钢,角钢上加工出定位缺口,在放电极小框架上设有定位支架,将支架卡入定位角钢缺口中,就可以使小框架定位,如图(b)所示。其特点是定位支架须事先安装在小框架上,装在大框架上不需要调整,安装方便,但制造当中小框架与定位支架连接时要求定位准确。

(3)安装在阴极大框架上的振打装置由传动轴、轴承和拨叉杆组成,振打锤固定在放电极小框架上,振打锤为整体锤,由拨叉拨动锤体,当锤体提升到一定高度后自由下落,锤击放电极小框架上的振打点,如图(c)所示。

(4)小框架固定到大框架上的主要连接件是槽钢支架,槽钢支架的一端用卡爪与小框架连接,另一端用螺栓与大框架连接,如图(d)所示。其特点是槽钢支架与小框架连接不需要调整,将小框架放到大框架上后一次调整到位,实用性较强,同时可以保证安装精度。

三、阴极吊挂
1、阴极悬吊杆及支撑套管

阴极大框架通过吊杆悬吊于壳体顶部的绝缘件上,绝缘部件除要承受电场内阴极系统的重量及经受振打时产生的机械负荷外,还要保证阴极系统与壳体之间有良好的绝缘性能,并使阴极系统处于负高压工作状态。

常用的阴极吊挂型式有以下两种。
(1)绝缘套管型。

绝缘套管既是承载件又是绝缘件,既承受阴极系统荷重及振打时的机械负荷,成锥台形,这种形式结构简单,占用空间小,大多数电除尘器都采用此种吊挂方式,如图所示。

在瓷套管的下端装有钢制防尘套,它处于电场烟气中,其作用如下:
(1)能防止烟气直接吹入瓷套管内部,以免造成瓷套内壁粘灰。
(2)有一定的收尘作用,可以减少粉尘进入瓷套管内。

侧部振打套管型吊挂装置的结构组成
侧部振打套管型吊挂装置的结构如图所示。每个电场或室有四个电瓷套管或石英套管,装在每个电场或室的内顶盖上。每个吊点用一个套管,通过阴极吊杆将阴极系统的荷重及振打时的机械负荷直接吊挂在电瓷套管或石英套管上。套管与内顶盖及上部承压金属盖之间用密封圈密封。

顶部振打套管型吊挂装置不但要考虑吊挂,也要考虑顶部振打力的传递,它主要由吊梁、悬吊管、悬吊螺母、支承盖和承压绝缘子构成,阴极系统通过砧梁悬挂在阴极吊梁上。悬吊螺母底部增设了球面接触装置,可使阴极悬吊始终保持铅垂状态,解决了由于安装或变形等引起的系统移位影响设备安全运行等 问题。传力采用吊梁与砧梁这种吊打 分开式的阴极悬挂振打系统,振打配置 灵活,着力点位置合理,传力效率高。

绝缘套管又可分为以下几类:
1)陶瓷绝缘套管。

其使用温度一般在150~250℃,耐压100kV,抗压强度450~550MPa。
2)石英绝缘套管。

其由不透明石英玻璃烧制成,壁厚为20~25mm,直径为Φ400mm,高度为500~700mm,使用温度可达800℃,耐压100kV,抗压强度为20~30MPa。

3)氧化硅绝缘套管。

其要求二氧化硅含量大于99.5%,使用温度一般在500℃,耐压100kV,抗压强度450~550MPa。
4)刚玉瓷质绝缘套管等。
用于电除尘器的绝缘套管应具有以下特性:电绝缘性能好、机械强度高、耐高温、表面光滑不易积灰尘和化学稳定性好。套管型绝缘子分石英及瓷质两种,前者适用于120℃以上,后者适用于120℃以下。高压绝缘材料应达到表中的要求。

电除尘器绝缘件包括瓷套、绝缘子、绝缘轴、穿墙套管及其他绝缘材料。对于瓷套及其他与烟气直接接触的绝缘材料,允许工作温度应不低于正常工况条件下的烟气温度;绝缘轴、支柱绝缘子、穿墙套管及其他不直接接触烟气的绝缘材料应满足工况要求,允许工作温度应不低于150℃,直流耐压值应不低于工作电压的1.5倍。

绝缘子室应设置电加热器和自动恒温控制装置,使绝缘子环境温度大于露点温度,防止绝缘子结露爬电。

通常在绝缘套管的下端,设置直径为 400mm、高度为400~450mm的防尘罩,其作用是防止含尘烟气直接进入绝缘套管的内壁,以免因内壁积灰而引起表面爬电和电击穿。由于吊杆是带高压的,而防尘罩不带电,因此它们之间就形成了电场,带电粉尘进入后也能沉积到防尘罩上。因此,必须在绝缘套管上留有检查和进气孔,利用电场的负压将空气漏入绝缘套管和防尘罩内,以起到清扫的作用。

为了防止绝缘子内表面积灰,引起爬电从而影响运行电压,有的在绝缘子保温箱内设置热风清扫系统,如图所示。在电场负压的作用下,经加热后的热风进入绝缘子保温箱内,并从绝缘子内表面流过,起到清扫的作用。

保温箱内电瓷转轴部位的清灰可采用下列两种方式:

(1)通过保温箱内装螺旋装置来实现,螺旋装置的转向与振打轴的转向相反,运行时使进入保温箱的粉尘能不断排入电场内。该方式目前应用较多。

(2)通过绝缘密封板来实现。绝缘密封板一般采用5mm厚具有良好绝缘性能的聚四氟乙烯板制成,它不仅起到与壳体绝缘的作用,而且使电瓷转轴保温箱与电场内含尘烟气隔绝。但绝缘密封板积灰后会降低绝缘性能,影响运行。

(2)绝缘支柱型。

绝缘套管一方面受到高温烟气的作用,另一方面又要承受放电极系统的负荷。而放电极系统的振打装置或多或少要承受一定的振动,在安装或检修过程中摆动或扭动放电极系统的情况是不可避免的。因此,绝缘套管有受到扭动而破裂的可能。一旦破损就会沿面爬电,直接影响电除尘器的运行。为了改善绝缘支柱的工作条件,将放电极系统的重量由外部的一组瓷支柱承担,绝缘套管不承荷载,在绝缘套管上部加钢制盖子,钢制盖子上开有通气孔,从而使保温箱内干净空气进入绝缘套管,起到清扫的作用。绝缘套管只起到密封和绝缘的作用。

放电极吊杆悬吊于瓷支柱上部的工字形横梁上,悬吊杆与横梁之间设有一对螺母和球面垫圈,用以补偿放电极大框架与吊杆的不垂直度。工字形横梁安放在两个或四个瓷支柱上,瓷支柱的耐电压为100kV,抗压强度为440~540MPa,抗拉强度为30~50MPa,抗弯强度60MPa,耐温150~250℃,其特点是承载能力大,绝缘可靠性高,但布置较复杂。

支柱型吊挂装置的结构如图所示。每个电场或室有四组绝缘支柱,安装在每个电场或室的前后大梁中,而每组绝缘支柱又由四个瓷支柱、一个瓷套管、阴极吊杆及防尘套1等组成。四个瓷支柱通过阴极吊杆和横梁承担了阴极系统的荷重及振打时的机械负荷。瓷套管与瓷支柱材质一样,但它不承压,只起绝缘作用。阴极吊杆上端有一组螺母和蝶形弹簧垫圈,固定在瓷支柱上面的横梁上,下端与阴极大框架相连接,从而达到承重和绝缘的目的。

电瓷套管的使用条件
电瓷套管在低温下有良好的电绝缘性能,一般用于烟气温度不超过250℃的电除尘器,其抗压强度、抗冲击性能均比石英套管优越。其运行安全可靠、造价低及安装方便,而且各大、中、小型电除尘器都能适用,是目前国内常规电除尘器中应用最广泛的绝缘套管。
石英套管的使用条件
石英套管在高温下(可达800℃)有良好的电绝缘性能,可用于烟气温度较高(250℃以上)的电除尘器。但其抗压强度、抗冲击性能相对较差,且价格高,一般只用于特殊工况的小型电除尘器,目前国内应用很少。
绝缘轴的使用条件
绝缘轴在烟气温度不高于180℃时,常温下抗压强度应不小于600MPa,抗弯强度应不小于150MPa;当烟气温度高于180℃时,常温下抗压强度应不小于2000MPa,抗弯强度应不小于150MPa。
2、阴极悬吊保温箱和高压引入室

(1)阴极悬吊保温箱。

主要有以下两种布置形式:
① 放电极悬吊保温箱设置在电除尘器顶部组合大梁内。只有壳体结构采用组合梁的布置形式时,才能将悬吊放在组合梁内。其特点是整体性好,利于组合梁内保温,但组合梁加工制造要求高。

② 当电除尘器壳体顶梁采用工字形梁结构时,必须在工字形梁上壳体外部另设放电极悬吊保温箱。其特点是电除尘器顶部工字形梁结构简单,制造加工容易,但放电极悬吊保温箱加热功能要求高。为防止绝缘套管表面结露及积尘,须在箱体内设管状电加热器或向箱体送入清洁的热风,使箱体内温度高出烟气结露点30℃。

(2)高压引入室。

通常电除尘器的高压电源有两种布置方式:一种是低位布置,另一种是高位布置。当电除尘器高压电源采用低位布置时,也就是高压变压器布置在离电除尘器较远的地面,高压变压器的输出需用高压电缆引入电除尘器中。这时在电除尘器的引入端需要增设高压电缆引入室。它虽然对高压变压器的检修带来了方便,但随之而来的就是这种引入方式存在许多弊端,如电缆接头的处理、电缆的绝缘破坏、故障率较高等。因此,目前已不再采用这种低位布置形式。现在几乎所有的电除尘器都采用高压电源高位布置的方式,将高压整流变压器布置在电除尘器的顶部,采用低压常规电缆,将电源引入高压整流变压器,经整流和升压后引入高压隔离开关柜,经隔离开关柜后直接引入电除尘器的电场,如图所示。

四、阴极振打装置

阴极振打装置的作用是连续或周期性地敲打阴极小框架,使附着在阴极线和框架上的粉尘被振落。其主要目的是阴极系统的清灰而不是收尘。

由于正离子的质量远远大于负电荷,因此当产生电晕时正离子就积聚在放电极附近很小的范围内处于气动流状态,不可避免地有极少量的粉尘被荷上正电荷,在电场力的作用下,带正离子的粉尘在放电极上沉积,达到一定厚度时需通过振打的方式将粉尘清除,以保证阴极清洁。阴极振打装置的种类有很多,按安装部位可分为侧部振打、顶部振打和顶部传动侧部振打三类,而顶部传动侧部振打又可分为顶部机械传动侧部振打和顶部脱钩侧部振打;按振打形式可分为机械振打和电磁振打两大类。通常侧部振打、顶部传动侧部振打和顶部脱钩侧部振打均属机械振打类。

对振打的要求如下:
(1)在电极表面上任何一点都有一定的加速度,在一般情况下,根据不同的收尘性质的最小加速度为(500~200)g(g为重力加速度),放电极框架的最小加速度为(400~500)g。
(2)在电极各点上的振打加速度分布比较均匀。
(3)在振打时二次扬尘小,特别是对收尘极。为此要调整振打周期,粉尘积到一定厚度,振打时会成片状脱落,直接落入灰斗。由于各电场的含尘浓度不同,各电场的振打周期也应不同,可在现场调试时确定,同时要避免各电场同时振打。

阴极振打传动主要有下列四种结构形式:
(1)侧向传动振打(与阳极振打相同)。
(2)顶部传动侧向振打,振打方式与阳极侧向振打相同,但其动力由除尘器顶部传入。
(3)侧向传动顶部振打,传动与振打方式与第一种基本类似,只是振打系统布置在除尘器顶部。
(4)顶部电磁振打(同阳极电磁振打)。

阴极振打与阳极振打的振打原理基本相同,主要区别在于:阴极振打轴、锤带有高压电,所以必须与壳体及传动装置相对绝缘,每排阴极线所需振打力比阳极排小,故阴极振打锤质量相应比阳极振打锤轻。
阴极振打与阳极振打一般均要求间断振打,阴、阳极振打及前后相邻电场振打时间尽量错开,以避免引起较大的二次飞扬,影响效率。

阴极振打连续运行,而阳极振打周期运行,

这是因为阳极振打若采用连续运行会引起很大的粉尘二次飞扬。采用周期振打,积灰可以成片下落,不会引起二次飞扬。而阴极振打若采用周期运行,电晕线积灰过多,不能产生正常的电晕,电晕电流减小,除尘效率降低。

1、阴极机械振打装置

阴极机械振打装置主要包括绝缘轴、星形摆线针轮减速机、振打轴、叉式轴承、拨叉、保险片和密封件等组成,如图所示。

2、侧部传动装置
阴极系统在运行中带高电压,它的动、静部分与收尘极系统和壳体应有足够的绝缘距离,同时还必须使振打轴和壳体外部的振打传动装置绝缘,振打轴和传动装置的绝缘是靠绝缘电磁轴来完成的。电磁轴的直流耐压为100kV,耐温大于150℃,承受扭矩100kgf·m。它安装在振打轴与传动装置之间。在电磁轴两端安装一组万向联轴节,用以吸收振打轴传来的热膨胀位移,消除振打轴和传动装置的同轴度偏差。电磁轴是易损部件,因此在传动装置上装有保险片,保险片能承受的扭矩为80kgf·m,当轴系负荷过载时,保险片首先断裂,从而起到保护电磁轴和星形摆线针轮减速机的作用。电磁轴处在长期运行中,表面不能积灰、结露,以免造成泄漏电流过大或沿面放电,电磁轴被安装在保温箱内,保温箱内设置有电加热器,并用聚四氟乙烯板将保温箱和电场烟气隔开。

在振打轴对应放电极小框架的合适位置处安装有拨动振打锤的拨叉,它按放电极小框架的位置定位。这种结构的特点是能保证振打锤能准确地打击在承击砧上,不会发生因安装不当或受热膨胀而造成的打偏、打不上承击砧的现象。在振打轴与电磁轴相连的一端有内外花键套,内外花键套之间留有热膨胀位移的距离。它的作用是除了传递扭矩外,还可以吸收振打轴热膨胀的位移。振打轴安装在叉式轴承上,而叉式轴承又安装在放电极大框架上,安装中必须使轴上的耐磨套与叉式轴承上的托板接触良好,这样才能保证振打轴的正常运转,提高其耐磨性能。

阴极旋转挠臂振打的传动装置结构原理
阴极旋转挠臂振打的传动装置结构组成如图所示。在每个电场或室的一个阴极大框架上安装一根或数根水平振打轴,轴上安装若干副振打锤。当轴旋转时,锤头被背起,锤头的运动与挠臂锤一样,当锤头落下时打击到安装在框架上的承击砧上,从而达到振打清灰的目的。旋转挠臂锤振打的传动装置常用于侧面传动和顶部传动。

阴极旋转挠臂振打的侧面传动装置结构原理

阴极旋转挠臂振打侧面传动装置与阳极振打的传动方式相同,只是振打装置安装在阴极小框架的中部。传动装置如图所示,减速电动机通过一链轮传动,促使装在大链轮上的短轴回转。短轴经过万向节与电瓷转轴连接,然后与振打轴相接。由于振打轴和阴极大框架在电场内受烟气的热膨胀而伸长,为防止锤头错位和轴转动卡死现象,用万向联轴节或有径向位移的柱销联轴节来补偿热膨胀位移,传动装置的绝缘通过电瓷转轴来实现。

阴极振打传动方式有两种,即上传动和下传动,通常应用中以上传动方式为主。图中绝缘瓷轴与传动机构的连接方式有两种:一种是螺栓连接;一种是耳扣连接。在实际应用中以耳扣连接为最多,这种结构安装方便,也便于拆卸。

振打绝缘轴是在电气上起绝缘作用,在机械上传递阴极系统所需的扭矩、振动或冲击力的绝缘器件。

电瓷转轴应能承受60~100kV的直流电压及大于600N·m的 扭矩,电瓷转轴用保温箱加管式电加热来加热并保温。

阴极旋转挠臂振打的顶部传动装置结构原理为:

为了改善传动轴绝缘瓷轴的工作条件和减少传动电动机,可将传动装置布置在电除尘器顶部,结构如图所示。这种传动装置是通过针轮啮合来传递动力,通过一对90°交叉的大小针轮将垂直回转变成水平回转,带动带有振打锤的水平振打轴回转,从而实现旋转挠臂锤振打。

顶部传动装置补偿框架受热变形和垂直转动轴受热伸长的方法与侧面传动装置相同,也是通过万向节或有径向位移的柱销联轴节来实现的。垂直传动轴的质量由轴端的支承盘承担,支承盘焊接在阴极竖梁上。

传动装置放在电除尘器顶部且自带保温箱,采用管状加热器对保温箱加热即可达到电瓷转轴保温的目的。

由于应用了垂直竖轴传递动力,这样在竖轴上可安装两对以上的针轮啮合副,与侧向传动相比减少了一半以上的传动电动机,节省了运行费用和制造成本,减少了安装、维护及检修的工作量。

这种顶部安装减速电动机,通过针轮传动的机构,由于具有以上诸多优点,所以目前国内外应用非常普遍。

阴极顶部机械重锤振打阴极传动为“侧面传动装置”,安装在电除尘器的上侧部,电除尘器内部阴极框架类似于“单元式阴极小框架”结构,振打受力点设置在框架上部,框架通过横梁及吊挂系统支承在内顶上。该结构的特点是电除尘器的高度有所增加,因为把阴极振打放置在了电场顶部位置,所以相同有效长度的电场柱间距大大减小,适用于场地受到限制的项目,特别是改造项目。

3、提升脱钩振打装置

提升脱钩振打装置的结构原理为:在每个电场或室的一个阴极大框架上安装一根水平振打轴,轴上安装着若干振打锤,在轴的某一处固定着一个曲柄与上下移动的提升杆铰接。当提升杆向上运动时,曲柄转动一个角度,此时固定在轴上的所有锤头同时摆过一角度而得到提升;当提升杆自由下落时,锤头在重力作用下振打阴极小框架的承击砧,使框架和阴极线产生振动,达到清灰的目的。

典型的提升脱钩振打装置结构如图所示。驱动电动机安装在电除尘器的顶部,当传动链条1做旋转运动时,轴上固定的曲柄2也做相应的运动,曲柄一端连接的链轮3则上下运动。链条的另一端悬吊着绝缘子4及吊钩5,当链条下落时,提升钩钩住提升杆6,链条向上运动时,提升钩提起提升杆,链条被提升至一定高度,则提升钩的连杆与销轴9相碰,提升杆脱落,滑到下部装有减振弹簧的支撑座7上。在提升机构的下部,水平安装在放电极大框架上的振打轴固定着振打锤,在轴的固定位置处固定一个曲柄,曲柄与上下移动的提升杆铰链相连接。提升杆向上运动时,曲柄转动一个角度,安装在轴上的振打锤也相应地转动一个角度,当提升杆自由下落时,振打锤在重力作用下锤击相应放电极框架上的振打砧,完成一次冲击振打。提升杆的提升高度一般为40~100mm,它的调节可通过改变销轴9的位置来实现。

提升脱钩振打装置的缺点

提升脱钩振打结构复杂,提升杆下落时会冲击下部绝缘瓷套管。由于一根轴上安装的所有振打锤同时振打整个电场或室的阴极小框架,造成粉尘二次飞扬严重,影响除尘效率。由于烟气温度的影响,提升机构相关尺寸会经常发生变化,需经常调节,否则会出现挂不上钩或不脱钩现象,运行不够可靠。因此,目前已不采用这种振打机构和振打方式。

4、顶部电磁振打装置

放电极顶部电磁振打装置的布置形式如图所示。它主要由电磁振打器和振打绝缘轴组成。放电极顶部电磁振打系统的悬吊方式又分为两种:一是悬吊和振打合一式;一是悬吊和振打分离式。悬吊和振打合一式是将一个供电区或一个供电小分区(两个小分区为一个供电区),用四个悬吊点共同悬吊放电极系统,同时这四个悬吊点又是放电极的振打点,如图(a)所示。其特点是振打点少,每一振打点所覆盖的放电极范围大,相应的振打加速度偏小,振打加速度分布均匀性差。悬吊和振打分离式是将一个供电区或一个供电小分区(两个小分区为一个供电区),用四个悬吊点单独悬吊放电极系统,振打点是根据需要灵活分配布置的,振打点不受悬吊点的限制,相应的振打点数可以增加,振打加速度相应地也会增大,加速度分布均匀性有所改善,如图(b)所示。刚性放电极线的悬吊多采用桅杆式悬吊方式,如图(c)所示。

(1)电磁锤振打器的工作原理
电磁锤振打器主要由电磁线圈组件、振打棒、振打砧棒、密封装置和振打器底座组成。
当电磁锤振打器中的线圈加上直流电压时,线圈的周围会产生磁场,而振打棒在磁场力作用下会被吸引提升。当提升到一定高度时线圈立即断电,磁场就会消失,此时振打棒在重力的作用下自由下落撞击振打杆,通过振打杆将产生的振打力传递到内部阴、阳极系统或气流分布装置上,从而达到振打清灰的目的。
(2)顶部电磁振打的控制原理
电磁振打器用于电区清灰,安装在电袋复合除尘器前区电场顶部。电磁振打器的工作原理是利用电磁力效应。当振打器线圈流过直流电时,产生磁力将振打棒提起至某一高度,然后断电,磁力消失,振打棒落下,撞击阳极板砧梁或阴极框架,产生振动力,从而清除黏附在阳极板或阴极框架的粉尘。振打效果与振打力度、振打频率相关,振动力的大小由振打高度决定,而振打高度又由流过线圈电流的大小决定,因此通过改变流过线圈电流的大小,便可控制振打高度,而改变线圈电流则是通过晶闸管相控实现的。振打频率则可通过设定振打间隔、振打次数等参数进行调节。
(3)顶部电磁振打系统的要求
① 振打装置采用电磁锤振打器,振打强度、振打间隔、振打周期可调,可实现程序自动控制。
② 电磁锤振打器在使用过程中振打器的线圈温升极限为40℃。当振打棒提升高度调定后,其提升高度极限偏差为士10mm。
③ 振打器适用于间断性长期工作制,使用寿命应不低于175 000h。
④ 振打棒用材保证振打端部硬度达58~62HRC,振打砧棒可用普通钢制造。
⑤ 振打传力杆宜采用锥套或焊接连接。
⑥ 振打器线圈对保护套外壳应进行外施工频交流电压的耐压试验,试验电压为2000V,历时1min,应无绝缘击穿、闪络或异常响声。
⑦ 阴极振打传力杆与除尘器顶板之间宜采用耐热老化及耐候性较好的硅橡胶双层密封措施。
⑧ 阳极最小振打加速度值不小于100g,阴极最小振打加速度值不小于50% 。
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