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(shè)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(tǒng)是電除塵器的核心結(jié)構(gòu)之一。作為產(chǎn)生電暈、建立電場的主要構(gòu)件,陰極系統(tǒng)決定著放電的強(qiáng)弱,影響著粉塵荷電的性能,而陰極線是陰極系統(tǒng)中激發(fā)高壓靜電場高效運(yùn)行的關(guān)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(yīng)用現(xiàn)場發(fā)現(xiàn),電除塵器在使用中頻繁發(fā)生陰極線掉落現(xiàn)象,導(dǎo)致電除塵器內(nèi)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(shè)備規(guī)格不斷增大、數(shù)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(yán)格,對煙氣除塵效率的要求也更為嚴(yán)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(xiàn)場中陰極線頻繁掉落現(xiàn)象,提出改進(jìn)陰極線防脫落結(jié)構(gòu)的建議,并對其進(jìn)行詳細(xì)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(qiáng)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(xiàn)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(jié)構(gòu)如圖1所示。在陰極線兩端車一定長度的螺紋,當(dāng)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(cè)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(cè)的螺母與陰極線螺桿點(diǎn)焊,陰極框架管內(nèi)側(cè)與陰極線本體點(diǎn)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(shí)現(xiàn)與陽極系統(tǒng)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(dá)到煙氣電離荷電、收塵的目的。

1.3陰極線結(jié)構(gòu)

以B8線為例,目前使用比較廣泛的陰極線結(jié)構(gòu)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(jìn)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(jié)構(gòu)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(zhì)量問題,有效提高整體強(qiáng)度。

2現(xiàn)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(shù)量較多,總長度基本都有好幾千米,而現(xiàn)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(jìn)行點(diǎn)焊固定,現(xiàn)場工作量很大、組裝效率不高、工作強(qiáng)度較大,而且需要嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量、焊接電流的強(qiáng)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(diǎn)焊質(zhì)量不夠好,會出現(xiàn)虛焊、焊接強(qiáng)度不夠等問題,點(diǎn)焊部位在除塵器后期的清灰振打過程中容易脫焊,進(jìn)而導(dǎo)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(diǎn)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(diǎn)焊位置發(fā)生應(yīng)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(yùn)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(jīng)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(dá)標(biāo)。

3改進(jìn)后的防脫落結(jié)構(gòu)介紹

改進(jìn)型電除塵器的陰極線防脫落結(jié)構(gòu)[7]主要包括陰極框架、陰極線、自鎖螺母、極線螺桿和鎖緊機(jī)構(gòu),如圖2所示,可以看到,該結(jié)構(gòu)在不改變極線本身大的整體結(jié)構(gòu)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(diào)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(jī)構(gòu)則設(shè)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(jī)構(gòu)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(jìn)后的防脫落結(jié)構(gòu)主要依靠自鎖螺母的自鎖功能實(shí)現(xiàn)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(fù)荷,這將導(dǎo)致其緊固件在工作振動負(fù)荷條件下因螺紋接觸面上的鎖緊力不佳而產(chǎn)生轉(zhuǎn)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(shè)置309的楔形斜面(圖4)。當(dāng)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(shè)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(chǎn)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(yuǎn)大于扣緊壓力,這都相應(yīng)地增加了自鎖螺紋的防松摩擦力。當(dāng)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(jìn)而產(chǎn)生鎖緊力,達(dá)到鎖緊固定的效果。除此以外,自鎖螺紋的楔形面的設(shè)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(jī)構(gòu)

在陰極線螺桿的端頭(自鎖螺母的外側(cè))各設(shè)置一鎖緊機(jī)構(gòu)(內(nèi)含鎖緊件),具體如圖5所示。在陰極線螺桿上設(shè)置一個凹槽,凹槽的內(nèi)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(nèi)壁通過轉(zhuǎn)軸連接,實(shí)現(xiàn)楔形鎖緊件的上下旋轉(zhuǎn)。陰極線凹槽的內(nèi)底部一側(cè)設(shè)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(jié)語

在陰極框架內(nèi)外兩側(cè)均采用自鎖螺母代替螺母加焊接的傳統(tǒng)陰極線固定形式,不僅易于陰極線的二次更換,大大減少現(xiàn)場工作量,提高現(xiàn)場極線的更換效率,而且可以避免因點(diǎn)焊造成的陰極線本體損傷進(jìn)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(shè)計與使用,不僅不會破壞陰極線自身的強(qiáng)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(jī)構(gòu)頂住自鎖螺母,可以達(dá)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(fù)使用,能夠有效減少人力、物力投入。改進(jìn)后的陰極線防脫落結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定和使用壽命較長等優(yōu)點(diǎn),更有利于電除塵器陰極線的長期高效穩(wěn)定運(yùn)行,能保證電除塵器電場正常,提高電除塵器的除塵效率。