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附加阳极极配在改造碱回收炉电除尘器中的应用

发布时间:2018-04-25 浏览次数:12

论文作者:胡小吐、冯肇霖、谢逢俊、刘红成(华南理工大学510641)

摘要: 本文定性分析了附加阳极的极配方式、电场分布情况及其在电收尘中的作用,这种结构应用在造纸厂碱回收炉ZHF21-10型静电除尘器的改造中,获得成功。改造中采用了附加阳极与长针刺电晕极的极配方式和电磁型调幅控制的电源供电,电晕极、阳极及其它与烟气接触的构件采用不锈钢制作,使改造后电除尘器在烟气温度低于120℃时仍能正常、可靠和高效地工作,除尘效率高达98.8%,具有投资小、运行可靠、维护方便等优点。

关键词:静电除尘、附加阳极、极配、碱回收

一、引言

ZHF21-10型10m2静电除尘器是常用于造纸黑液碱回收炉烟气治理的电收尘器,主体外壳是混凝土结构,内部振打和供电及控制与SHW-10型电除尘器相同。事实上,常规电除尘器用于碱回收炉烟气的治理,会受到常规电除尘器的运行条件和技术参数的限制,而碱回收炉的烟气参数不完全符合常规电除尘的工况要求。如碱回收炉的烟气湿度高达50%以上;温度有时低于120℃;烟气中含有硫等腐蚀气体;碱灰轻且易吸潮,不但具有腐蚀性,而且粘附在极板不易脱落等等,因此常规电除尘器在碱回收炉应用中主要存在如下问题:

1.高压绝缘故障多,电热抗结露装置电耗大,而且不能有效防止绝缘缸套产生高压爬闪,容易损坏绝缘;

2.供电与电场及工况电负荷不匹配,工作点不稳定,易跳闸,除尘效率偏低,达不到排放要求。

3.电极容易腐蚀,一至两年就要更换。

为此,需要对ZHF21-10型电除尘器进行彻底的改造。改造中只保留原电除尘器壳体、清灰系统和高压整流变压器,重新设计电场分布、极配、绝缘、振打、低压控制和高压控制系统,采用实用技术。改造方案在广西某厂实施,经过近两年的使用,设备运行稳定可靠,效率高,达到了改造设计的目标。

二、新的电场结构及电场分布

改造后的收尘电场由385Z型阳极板、附加阳极和长针刺电晕极组成,这些电极全部采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制成,收尘电场的布置示意如图1。设计同极距为600毫米,中间用槽形附加阳极相隔,其电场分布见图2,从图中可见,槽形附加阳极板改变了电晕极间的电场分布,消除了两电晕极间的同极电力线交界,消除了在阳极板上的“零”电流分布区,从而提高了极板的利用面积。同时,槽形附加阳极板也进行垂直气流方向的横向收集作用,提高了收尘效率。图2中,由385Z阳极板、槽形附加阳极板围成一个矩形,长针刺电晕极呈“米”字形布置,其针尖的包络线也近似一个矩形,且与阳极围成的矩形相似,形成合理均匀的电力线分布,也即获得较均匀的电场分布。工作时烟气与385Z阳极板平行通过,并绕过槽形附加阳极板,由于电场分布较均匀,粉尘在电场力、紊流和扩散的共同作用下,附着沉淀在Z阳极板和槽形阳极板表面的粉尘附着也是均匀的,而不会或较少出现收尘弱区,这实际上提高了阳极的有效收尘面积,即降低了钢耗,降低了改造成本,有利于提高除尘效率。

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这种极配的电场分布与多管立式电除尘器相似,但其气流是绕穿过槽形附加阳极板与Z形阳极成平行通过,可见其收尘机理相当复杂,是多管立式、常规板卧式和横向电极卧式三种类型电除尘器收尘机理的综合。

三、绝缘和振打机构

原ZHF21-10型电除尘器的主绝缘是由瓷缸套和片式吊挂绝缘子组成,由于瓷缸套内侧与烟气接触,故尽管有保温箱保温,仍会在其内侧积上一层碱灰,这层碱灰极易吸潮、硬化而粘附在缸套内侧,不易振脱和清除。这碱灰层是导电的,尤其是当吸潮时,保温箱也无法保证其良好绝缘。故时常会发生高压爬闪,影响升压运行。为此,需要采用绝缘与烟气隔离的方法来保证主绝缘的强度。由于电晕极的重量轻,故采用吊挂绝缘子,其结构示意图见图3。

绝缘子室设有一个风扫调风阀,用于调节风扫的风量,以确保除尘壳体内的烟气不能进入绝缘子室,使绝缘子保持“清洁”状态,保证良好的绝缘性能和足够的耐压。密封门可以开启,便于检查和清洁。经过近两年的使用,证明这种结构可靠实用,绝缘故障明显减少。

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原ZHF21-10型电除尘器的振打是采用绕臂锤方式振打阳极,提升脱扣方式振打阴极,这些振打器的材料全部采用普通钢,振打部位均在除尘主体内,与烟气碱灰直接接触,已被腐蚀失效,脱灰效果不理想,阳极板上积灰层增厚超过50mm,减小了极间距离,使工作电压降低超过30%,除尘效率大大降低。改造时把振打点引到壳体外,并且采用多点振打,阳极用电动平板振动器振打,阴极采用电磁铁敲击振打,脱灰效果良好。分点振打有效减少了二次扬尘,而振打点引到壳体外,传振杆等与烟气接触部分采用不锈钢材料制作,可使振打系统比较耐用可靠,方便检修。经过近一年的运行,清灰比较干净,电晕的放电特性良好,保持了高效除尘,达到了改造的要求。

四、供电控制

改造前,原ZHF21-10型电除尘器的两个电场分别由2台GGAJ02-0.2c/60可控硅自动控制高压硅整流电源供电,其中高压整流变压器为高阻抗变压器,属调相控制电源。正常使用中,最佳的稳定运行电气参数如表1。 

从表1可见电源和电流均偏小,致使电源处于大马拉小车的状态,可控硅的开通角很小,在高压变压器中形成严重的高次谐波,电场电压升不高,二次工作电流更无法增加,根本无法达到设计的电气参数,这就是供电与电除尘器负载不匹配的现象,要克服这种现象,就需改造电场极配或改换适合匹配的高压电源供电。为了节省投资,在改造电场极配的同时只更换高压调压控制器,也即将可控硅自动控制更换为电磁式调幅高压控制器,这种电磁式调幅高压控制器具有较好的匹配特性,能较好地适应电除尘器的工况变化,工作中能获得最大的工作电压、电流和电功率,这就有利于提高除尘电场强度和粉尘的驱进速度ω,从而提高除尘效率。改造后运行的电气参数如表2,电气参数稳定,提高了工作电压和电流,电功率也大大提高,达到了设计的要求。

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五、主要技术性能

ZHF21-10型静电除尘器改造前后主要技术参数比较如表3。

六、效果与结论

ZHF21—10型10m2电除尘器经过改造后与烟气接触部分的梁、柱、框架和极板、极线全部采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制作,这些构件的总重量只约6吨。经过一年使用,未发现腐蚀现象。

电场、极配和调压控制经改造后,运行电气参数有了明显的改善,改造后第I、II电场的工况平均电场强度比改造前分别提高了29.6%、47.4%,平均电功率提高了13.3%和503%。这些参数的改善反映了电除尘效率也会相应提高,电除尘器的测定结果见表4。可见改造后的除尘效率比改造前提高了6.6%。

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综上所述,可以得出如下结论:

(1)采用附加阳极和长针电晕极的新极配方式改造ZHF21—10型电除尘器是可行的,这种改造可大量节省钢耗,降低投资,而且很好地改善工况的电气参数,提高收尘效率,使用稳定、可靠。这对改造其它板卧式电除尘器提供了一个参考实例。

(2)用于造纸行业碱回收炉烟气治理的电除尘器,其与烟气接触部分构件采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料是实用和可行的,防腐性能好。

(3)改造中采用电磁式调幅调压控制器作调压控制,可很好地匹配附加阳极和长针刺电晕极的极配,能得到较好的运行电气参数、运行稳定性好,除尘效率高。

(4)对于这种新的极配其收尘机理涉及板卧式、多管立式和横向电极卧式电除尘器的收尘机理的综合作用,有待进一步研究和探讨。

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