引言

電除塵器是通過煙氣電離二粉塵荷電二荷電粉塵捕集二清灰等一系列步驟完成煙氣中顆粒污染物脫除的除塵設備。顯然,對于電除塵器而言,粉塵的荷電過程直接影響電除塵器的除塵效率。

陰極系統是電除塵器的核心結構之一。作為產生電暈、建立電場的主要構件,陰極系統決定著放電的強弱,影響著粉塵荷電的性能,而陰極線是陰極系統中激發(fā)高壓靜電場高效運行的關鍵零部件。因此,煙氣中的粉塵能否有效荷電很大程度上取決于陰極線能否正常且高效工作。

通過勘查電除塵器應用現場發(fā)現,電除塵器在使用中頻繁發(fā)生陰極線掉落現象,導致電除塵器內部含塵煙氣無法有效荷電,可能造成煙逃逸,影響除塵效率。隨著工業(yè)企業(yè)的日益大型化和自動化,設備規(guī)格不斷增大、數量不斷增加,極線長度也在增加,并且國家對環(huán)保要求越來越嚴格,對煙氣除塵效率的要求也更為嚴格,需要重視并尋找合適的方法徹底克服電除塵器陰極線頻繁掉落的問題。本文針對電除塵器使用現場中陰極線頻繁掉落現象,提出改進陰極線防脫落結構的建議,并對其進行詳細介紹。

1陰極線介紹

1.1陰極線種類

電除塵器中常用的陰極線種類有B8線、增強型V型線、Rs芒刺線、魚骨線等。

1.2陰極線固定方式

陰極線和框架一般采取現場組裝的方式,先將陰極線與框架管固定,再將帶有陰極線的框架管固定到框架上即可。雖然陰極線有多種類型,但其與框架管之間的固定形式以螺母加焊接為主,固定后的整體結構如圖1所示。在陰極線兩端車一定長度的螺紋,當陰極線安裝時,將陰極線車螺紋的兩端分別穿過框架管的兩個孔,兩個孔位之間形成一條直線。此時,先在框架管外側使用普通螺母與極線螺桿擰緊緊固,然后將陰極框架管外側的螺母與陰極線螺桿點焊,陰極框架管內側與陰極線本體點焊,完成陰極線的固定。

待陰極線固定在陰極框架管上后,再將陰極框架管通過其自身固定的懸臂架懸吊在陰極大框架上,陰極大框架懸吊在絕緣支撐瓷瓶上,從而實現與陽極系統的有效隔離。電除塵器通過高壓電源供電,極線本身尖端放電來達到煙氣電離荷電、收塵的目的。

1.3陰極線結構

以B8線為例,目前使用比較廣泛的陰極線結構一般分為以下兩種:

(1)極線本體采用6×24扁鋼加工,兩端采用圓鋼加工。先將極線本體進行激光切割,然后將圓鋼與極線本體焊接為一體,之后在陰極線兩端的圓鋼上加工一定長度的M8螺紋,滿足安裝要求。

(2)極線全部采用6×24扁鋼加工,只需在扁鋼兩端加工一定長度的M8螺紋即可。該結構不僅能夠有效減少加工量,還可避免因二次焊接引發(fā)的質量問題,有效提高整體強度。

2現有陰極線固定方式存在的弊端

目前常用的陰極線存在以下幾種弊端:

(1)一般電除塵器的陰極線數量較多,總長度基本都有好幾千米,而現有陰極線的安裝大多是將多個陰極線穿入框架管后,在陰極線與螺母、陰極線與框架管之間進行點焊固定,現場工作量很大、組裝效率不高、工作強度較大,而且需要嚴格控制焊接質量、焊接電流的強度,避免因焊接電流過大對陰極線本體造成損傷,因此對焊接人員的要求也比較高。

(2)若陰極線與螺母的點焊質量不夠好,會出現虛焊、焊接強度不夠等問題,點焊部位在除塵器后期的清灰振打過程中容易脫焊,進而導致螺母脫落。

(3)陰極線與陰極框架管之間需要焊接,由于框架管管壁厚度過大會造成陰極清灰過程中激振力傳遞效率降低,不易清灰,因此,框架管壁厚一般較薄,點焊時電流控制不好很容易穿透,從而造成框架管損傷,后續(xù)極線更換難度也會增加,極線更換的工作量也會較大。

(4)陰極線與陰極框架管焊接后,容易造成陰極線在點焊位置發(fā)生應力集中,在后期電除塵器的振打錘清灰或高流速煙氣的沖擊過程中,陰極線容易發(fā)生斷線。

以上陰極線固定方式所存在的弊端都可能影響陰極線正常工作,在電除塵器正常運行過程中一旦發(fā)生極線斷線,在煙氣的沖擊力和清灰裝置的振打作用下,已經斷線的陰極線會在陰陽極之間左右擺動,影響陰陽極之間的極間距,降低電除塵器效率,致使排放煙氣不達標。

3改進后的防脫落結構介紹

改進型電除塵器的陰極線防脫落結構[7]主要包括陰極框架、陰極線、自鎖螺母、極線螺桿和鎖緊機構,如圖2所示,可以看到,該結構在不改變極線本身大的整體結構的前提下,對極線和框架管之間的連接部分做了一些小的防脫落調整。首先,加大了陰極線兩端的車螺紋長度:其次,將陰極線套裝在陰極框架中,再將自鎖螺母固定于陰極框架上,用于鎖緊陰極框架與陰極線:最后,鎖緊機構則設置在極線螺桿上,其位于自鎖螺母鎖緊的陰極框架后,與自鎖螺母的外壁緊密銜接,該機構用于自鎖螺母的鎖緊加固,防止陰極框架后自鎖螺母因失效松動而造成陰極線脫落。改進后的防脫落結構主要依靠自鎖螺母的自鎖功能實現陰極線與框架管之間的固定。

3.1自鎖螺母

如圖3所示,普通的609角V形螺紋的第一螺紋嚙合面和第二螺紋嚙合面承載了其受力的70%~80%的負荷,這將導致其緊固件在工作振動負荷條件下因螺紋接觸面上的鎖緊力不佳而產生轉動,最終造成螺母松動和脫落。

與普通螺母不同,本方案在自鎖螺母的牙底設置309的楔形斜面(圖4)。當螺栓張力為P0時,普通的609角V形螺紋的法向壓力為P1=1.15P0,而自鎖螺母由于牙底設計的309楔形斜面,改變了法向壓力的角度、大小,使得螺紋間接觸所產生的法向力與螺栓軸呈609角,其法向壓力變?yōu)镻2=2P0。此時,普通螺紋與自鎖螺紋法向壓力之比(P2:P1)約為12:7。顯然,自鎖螺紋的法向壓力顯著大于普通螺紋,且螺紋的法向壓力遠大于扣緊壓力,這都相應地增加了自鎖螺紋的防松摩擦力。當極線螺桿與自鎖螺母相互擰緊時,極線螺桿的牙尖就會頂在自鎖螺母牙底部的楔形斜面上,進而產生鎖緊力,達到鎖緊固定的效果。除此以外,自鎖螺紋的楔形面的設計還有助于克服普通螺紋受力不均勻、脫扣咬死等問題。

3.2鎖緊機構

在陰極線螺桿的端頭(自鎖螺母的外側)各設置一鎖緊機構(內含鎖緊件),具體如圖5所示。在陰極線螺桿上設置一個凹槽,凹槽的內部安裝一個楔形鎖緊件,該鎖緊件的一端與陰極線凹槽的內壁通過轉軸連接,實現楔形鎖緊件的上下旋轉。陰極線凹槽的內底部一側設置壓縮彈簧,與楔形鎖緊件的底端相連接,可將鎖緊件撐起,使其與自鎖螺母外壁處于同一平面,從而頂住自鎖螺母,防止自鎖螺母松動。

4結語

在陰極框架內外兩側均采用自鎖螺母代替螺母加焊接的傳統陰極線固定形式,不僅易于陰極線的二次更換,大大減少現場工作量,提高現場極線的更換效率,而且可以避免因點焊造成的陰極線本體損傷進而引起極線斷線隱患、陰極框架管損傷以及除塵器清灰過程中脫焊甚至螺母脫落等問題。自鎖螺母的設計與使用,不僅不會破壞陰極線自身的強度,能夠有效防止陰極線斷線等潛在問題的發(fā)生,而且不會對陰極線框架造成損傷。通過自鎖螺母鎖定后,鎖緊機構頂住自鎖螺母,可以達到加固自鎖螺母,保證自鎖螺母無法脫落的目的。此外,與螺母加焊接的方式相比,自鎖螺母還可重復使用,能夠有效減少人力、物力投入。改進后的陰極線防脫落結構具有結構簡單、性能穩(wěn)定和使用壽命較長等優(yōu)點,更有利于電除塵器陰極線的長期高效穩(wěn)定運行,能保證電除塵器電場正常,提高電除塵器的除塵效率。