单体静电除尘器在传输系统和转运站的应用
前言
单体除尘设备在大工业发展初期，作为主设备雏形被引进工艺除尘过程中，在工业生产扩大化的今天又逐步被大的除尘器所代替。好多现场及设计人员认为多点集中除尘就可以完全取代单体设备，其实这种理解是片面的，是有一定局限性的。在许多钢铁、电力行业现场，由于一些转运站和储料仓距主现场很远，并不方便将除尘灰集中收集到主除尘器，因此近期又有很多项目在改扩建过程中重新提到就地采用单体除尘工艺解决。
单体除尘设备按其结构可分为：1.单体袋式除尘器2.单体静电除尘器3.单体电袋除尘器4.无动力重力除尘器，我们现在仅先就第二个系列"单体静电除尘器系列"加以简单阐述。
1、设备技术概述
在钢铁行业的喷煤工艺和电力行业的原煤配给过程中，煤尘是属于易燃易爆的粉尘，用于输煤系统的电除尘器必须采用可靠的供电方式，才能有效达到防燃防爆的目的。在此我主要提出的就是属于输煤过程中必谈的防爆防静电单体除尘设备--单体静电除尘器。该设备主要依托的核心技术是"单电源供电多电场分布"技术，"单电源供电多电场除尘"技术是在一个电源供电的条件下，按电除尘器通道中粉尘浓度的分布规律，通过改变异极间距，将电场分成几个区域，每个区域的电场强度均不同；由高浓度区向低浓度区，电场强度合理增强，使整个通道都达到高除尘效率，每段都工作在最佳状况，达到了在不增加电源的情况下的多电场串级运行效率，大大提高了系统的除尘效率，在处理相同风量的情况下，使设备体积减小，整机造价降低。该设备主要适用于转运站、仓库、料库顶等场所。由收尘主体、风机、高压电源、高低压自动控制箱、清灰装置、绝缘子室等组成，设备本体自带吸尘风机。
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设计中采用了动态和分布参数设计（常规电除尘器设计是采用固定和集中参数设计），使电除尘设备使用中能更好地适应工况和参数变化，对电场强度、电负荷匹配、收尘板面积的利用率、电源效率等参数进行了优化，并选用了最佳数值。
在设置最佳极配的同时利用气流的冲击原理，使荷电粉尘颗粒产生合力驱进的效应，数倍提高了粉尘被收集的速度，除尘效率大大提高。
2、现场的实际应用方案
真正达到"从主体设计到供电方式、从事故前预防措施到万一发生事故的防护措施"的目的。在钢铁、电力、化工等行业，由于有多种粉尘属于易燃易爆物，因此在物料输送过程中对除尘器本体设计及运行工况控制中必须采取相应的防燃防爆措施，增加收尘效果，主要采用以下措施：
2.1、用C型收尘板防二次扬尘效果好，强度高不变形，长期使用除尘效果稳定。
收尘板采用C型板，C型板的槽沟是较有效的防二次扬尘的公认典型的实用板型，国内几乎大、小型卧式电除尘器都采用这种板型，收集在极板上的粉尘脱落时会顺着槽沟，避开气流的冲刷落到集灰斗，最大限度减少被收集的粉尘重复回到气流中。C型阳极板采用两边轧压成槽沟，强度高不变形，保证了长期使用表面光滑易脱灰，应力变形和机械变形极小，极距的精度高，确保设备长期使用除尘效率不降低，使用寿命可达10年以上。
2.2、采用刚性结构，起晕电压低、放电电晕均匀稳定，使用可靠，寿命长。
采用不锈钢针电晕极，表面光滑易脱灰，具有起晕电压低、放电电晕均匀稳定、粉尘浓度变化时二次电流波动小等特点，使用寿命可达10年，极线不易断，无需定期更换。
2.3、配置振打清灰控制系统，采用超短时停风振打，解决排放二次扬尘问题，清灰效果好，长期使用除尘效果稳定。
电除尘器因设备体积、使用环境，特别是受空间的限制，要求体积小效率高，为确保收尘高效率和安全稳定运行，我们在该单体设备中采用了国际先进的声波清灰技术，使用声波清灰振打的方式。以保证稳定和极高的除尘效率。声波清灰系统采用定时振打方式，及时通过声波振打清除粘附在电晕极和收尘板上的粉尘，保证二次电流稳定，确保除尘效率不下降。如果清灰不及时或清灰效果不佳，都会使电场的异极间距变窄，使运行中二次电压和二次电流下降，除尘效率下降，使粉尘排放不达标，同时还存在设备燃爆的安全隐患。
虽然分开小区域清灰已尽量减少了二次扬尘，但是作为电除尘器的固有缺点，当靠近出风口的收尘板（阳极）收集到相当粉尘时，声波清灰时仍然会有部分粉尘不能再次被收集，而直接随气流排出电除尘器，形成少量的二次扬尘。为了减少或克服这种二次扬尘，采用短时停风清灰方式，即在声波清灰器工作时停风机 5～20秒时间(短时的停风机现场粉尘的扩散是可以容许的)，在此时间段完成清灰振打除去电极粘附的粉尘，使二次电压和二次电流恢复到原稳定值，保证高除尘率，使粉尘达标排放。
2.4、采用外绝缘结构，安全、可靠，无需加热单元，可以直接投入使用。
采用电力系统户外用高压瓷质支承绝缘子，直流耐压是工作使用高压（二次电压）的二倍以上，具有抗老化性能好、抗高温（表面闪络时）和机械强度高、通用性能好等优点。采用外绝缘结构，绝缘子放置在绝缘子室中，工作时废气不与绝缘子接触，降低绝缘子表面沾污的周期时间，使绝缘子可靠工作的时间延长。无需加热预热绝缘子，设备可以随时起动，随时投入运行。
2.5、采用电磁双翻板卸灰阀，有效防止二次扬尘
采用电磁双翻板卸灰阀，有效防止二次扬尘的产生，对于受现场空间的限制情况，为保证灰斗的有效卸灰角度，灵活采用刮板机和翻板卸灰阀结合的排灰系统，克服集灰堵塞的问题，使卸排灰顺畅进行。（如在不使用灰斗情况下可忽略此项）
2.6控制方式
2.6.1.运行时采用电场闪络临界电压以下的工作段工作，避免运行中电场闪络；
2.6.2.采用快速闪络保护：在万一电场发生掉板、塌架等故障产生电极短路，产生闪络时，继电保护采用瞬时动作把高压供电切断；
2.6.3.在投入高压前，风机会先起动，把机内的可燃气体外排，确保机内气体在可引燃的浓度极限以下，才投入高压电源；
2.6.4除尘器的风机可实现时间程序开、停，单独开、停控制等多种工况的控制、闭锁控制端子。特别是对于高挥发成份料粉，可采用风机单独定时受控开和关可达到排除仓内可燃气体，防止积聚，预防现场发生燃爆情况；
2.6.5停止除尘器时，先停风机－振打清灰－停高压。
3、在现场实际应用过程中需要非常注意的几个方面
3.1 电源配置--纯正弦波高压输出，恒流源控制供电方式具有防燃防爆功能，电气参数全真值显示，方便设备的调试和调整。
电除尘器设备采用纯正弦波调幅调压方式，恒流源控制高压供电，油浸自冷式50Hz高压整流变压器，一次和二次电压和电流为全真值显示，可直接反映电除尘系统运行中的状态和效率，指导设备的相应调试和参数调整，符合电除尘器供电规范，具有安全可靠、维护维修简单和使用寿命长(达20年以上)的特点。
3.2 定电流（恒流）的控制方式是设法将电除尘器控制在不发生火花闪络的状态下工作。这种方式适于处理有爆炸性气体的电除尘器。
P=U×I
恒流源供电的工作方式是正常工作时整定的电流，在电场发生闪络时也保持恒定的整定值，即电流控制在十几至几十毫安的范围内；由于电场发生闪络时电压值快速降低（短路时接近零），这时的闪络（短路）电功率为电压与电流的乘积，故功率下降接近零，即火花功率趋近于零，火花能量很小，不会引燃引爆粉尘。因此恒流源电源是对处理易燃易爆粉尘（煤尘）的电除尘器是具有安全和保护作用的高压电源，是最安全的供电方式。
恒功率供电(包括脉冲、高频或工频恒功率供电)两种电源就是无论在正常工作下还是发生电场闪络、短路时，其输出功率都是恒定的(顾名思义为"恒功率电源")。即假设当正常工作时电除尘的工作电压是60KV，工作电流为20mA，此时的功率为1200W(即60kV×0.02A)。而当阵发性粉尘进入电场，粉尘浓度瞬时升高，从而引起电场闪络打火或短路时，闪络功率(火花功率)也为1200W，火花能量很大；当能量达到或超过点燃煤尘的能量时，就会点燃易燃易爆料粉，在电除尘器内留下火种，这就极易引爆引燃易爆粉尘（煤粉）。因此恒功率供电很容易引燃引爆煤粉尘，是不宜在可燃可爆粉尘(煤粉尘)的电除尘器中使用的供电方式。为用户操作人员和现场的安全考虑，我们设计的在此类场合下使用的电除尘器上不配恒功率电源，而采用恒流电源。"高压回路采用恒流源供电，既适应阵发性粉尘控制的要求，又具有防燃防爆功能"。
3.3、高低压自动控制器--控制柜除了PLC外其余所有器件为电磁器件，耐尘污和高温高湿条件，适宜无空调的输煤车间现场环境使用，高次谐波的干扰和影响小。
采用电磁型高低压自动控制柜：高压控制输出为调幅电压，波型为纯正弦波，克服了高次谐波的干扰和影响（可控硅或IGPT控制输出的是调相波形，高次谐波干扰影响严重）。控制柜除了PLC外其余所有器件为电磁器件，其主要目的有：适用于储运车间的现场安全可靠使用。由于控制柜是放在现场使用，车间内的空气含尘，含少量腐蚀性气体和有害气体，同时车间温度、湿度直接受当地环境气候影响，所以储运系统电除尘器的电气设计只有选用电磁器件才能较好地适应现场使用环境（粉尘、腐蚀气体、温度、湿度等）；通过统计多台电除尘器控制柜的使用效果，检验证实了这种电气配置的故障率低于千分之六（6‰），比电子式（微机和集成电路的控制柜）的可靠性高得多，相比之下两种方式的配置的故障率相差一个数量级以上。
4、设备配置结构及预期达到的使用效果
4.1.采用分电场结构，避免粉尘阵发性进入电除尘器时产生的电场闪络；
4.2.采用恒流源高压供电，避免在恒功率供电下短路易发生事故的情况发生；【注：有别于普通除尘器的恒功率电源供电。因为在恒功率供电下电场发生短路时会产生电流急剧升高极易引爆引燃易爆料粉而发生事故。而恒流电源供电，在电场短路时，电流值不变，电压趋近于0，火花能量(S=IV)很小，远低于粉尘引爆能量，所以在电场闪络打火时不易引爆粉尘。】；
4.3.除尘器绝缘体不直接与含尘气体接触，避免了绝缘体沿面爬闪放电的现象，保证了电除尘器长期可靠升压运行，大大提高了运行率，特别是对高挥发份物料物质，此防燃防爆是个非常必要的措施；
4.4.电除尘器设有有效的防爆卸压门（阀），减低意外发生爆炸时产生的压力，避免二次损害；
4.5.为防止电除尘主体火灾时，电除尘器能迅速退出运行并发出火灾警报；
结论
单体静电除尘设备可广泛应用于电力、冶金、建材、化工等行业。用于收集输送皮带机卸料、中转、运送过程中产生的粉尘。单体除尘设备设计合理，结构紧凑，是一种集吸尘、除尘、回灰的机电一体化新型电除尘单体机。具有除尘效率高、工作稳定、可靠、安全、自动化程度高、安装使用方便、体积小、重量轻和高效节能等优点。使用时可直接安装在仓库、粉料库顶的顶部或转运站内部，可直接安装在皮带面上方，也可根据现场情况，放置在皮带上层厂房，扬尘可直接进入电除尘器，占用空间小，回收的粉尘可直接回落到料仓内或可直接落在皮带上，节省了粉尘的回送设备（如输送机、转运皮带和水冲输送等），相应节省了工程投资额及运行费用，同时也避免回收粉尘回送时产生的扬尘污染。
参考文献：
1.黎在时--《电除尘器的选型安装与运行管理》
2.陈康元--《电除尘清灰振打技术》
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