一種具有高氣密性卸灰裝置的電除塵器

曾勁松

（安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽蕪湖241000）

電除塵器是火力發(fā)電廠、鋼廠、化工廠、水泥廠必不可少的大型關(guān)鍵環(huán)保設(shè)備，它能夠有效清除工業(yè)煙氣中的粉塵，實(shí)現(xiàn)煙氣達(dá)標(biāo)排放[1-4]。

電除塵器的工作原理是利用高壓直流電產(chǎn)生的強(qiáng)電場，使工業(yè)煙氣中的氣體分子電離成大量電子和離子，在電場力的作用下向兩極移動(dòng)，在移動(dòng)過程中碰到氣流中的粉塵顆粒使其荷電，荷電粉塵在電場力作用下與氣流分離，分別向極性相反的極板或極線運(yùn)動(dòng)，荷電粉塵到達(dá)極板或極線時(shí)由靜電力吸附在極板或極線上，極板和極線在振打力作用下，粉塵落入灰斗聚集，然后由灰渣輸送系統(tǒng)排出電除塵器本體，以達(dá)成凈化煙氣之目的[5-8]。

電除塵器本體主要部件包括：煙箱系統(tǒng)、電暈極系統(tǒng)、收塵極系統(tǒng)、槽形板系統(tǒng)、灰渣輸送系統(tǒng)、殼體、管路、殼體保溫和梯子平臺等[9-10]。

灰渣輸送系統(tǒng)的功能是把從電極上落下來的粉塵聚集到灰斗里，并由灰渣輸送設(shè)備送到其他工藝設(shè)備及裝置。一般灰斗為四棱臺狀或棱柱狀，四棱臺狀灰斗多直接采用普通星形旋轉(zhuǎn)閥定時(shí)卸灰或采用雙板閥間斷卸灰，棱柱狀灰斗通常采用刮板機(jī)集中運(yùn)灰至機(jī)頭，再由機(jī)頭配置的一個(gè)普通星形閥進(jìn)行卸灰[11-12]。

1 現(xiàn)有電除塵器卸灰裝置存在的問題

目前，電除塵器不論是采用普通星形旋轉(zhuǎn)閥定時(shí)卸灰，還是采用雙板閥間斷卸灰，或者是采用刮板機(jī)集中運(yùn)灰至機(jī)頭再由配置的普通星形閥卸灰，以上三種卸灰方式都不是連續(xù)卸灰，且裝置存在密封不嚴(yán)、氣密性不高等缺陷，容易引發(fā)粉塵外泄、漏風(fēng)、二次揚(yáng)塵和灰斗積灰過多導(dǎo)致電場短路等嚴(yán)重問題[13-20]。

本文針對目前電除塵器灰斗卸灰裝置存在的問題，設(shè)計(jì)了一種具有高氣密性卸灰裝置的電除塵器。因?yàn)樵撾姵龎m器采用了特殊的密封結(jié)構(gòu)，既能確保高氣密性，又能保證卸灰暢通，能夠很好地解決目前電除塵器灰斗卸灰裝置因密封不嚴(yán)引起粉塵外泄、漏風(fēng)、二次揚(yáng)塵和灰斗積灰過多導(dǎo)致電場短路等嚴(yán)重問題，該項(xiàng)技術(shù)已獲國家專利授權(quán)，專利號為ZL 2017210094396。

2 本文設(shè)計(jì)的高氣密性卸灰裝置的電除塵器

2.1 技術(shù)方案

為解決現(xiàn)有電除塵器卸灰裝置存在的不足，本文提供了一種新型的具有高氣密性卸灰裝置的電除塵器，具體技術(shù)方案如下：

所述卸灰機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)卸灰閥和連接管，卸灰閥分別位于卸灰機(jī)構(gòu)的兩端并通過連接管相連通，卸灰閥包括閥體、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。卸灰閥的閥體連通于進(jìn)灰管、出灰管和連接管，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接于閥體以驅(qū)動(dòng)閥體轉(zhuǎn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和減速機(jī)。卸灰閥的閥體、減速機(jī)和電機(jī)順次相軸接。

所述卸灰閥的閥體包括殼體、轉(zhuǎn)軸和葉輪。其中，殼體內(nèi)設(shè)置有用于葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的上下貫通的轉(zhuǎn)動(dòng)腔，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動(dòng)腔同軸設(shè)置，轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置于殼體的側(cè)壁上，另一端延伸至殼體的外側(cè)并軸接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；葉輪套接并固定于轉(zhuǎn)軸上，葉輪的兩端分別軸封于轉(zhuǎn)動(dòng)腔的兩端面，葉輪的外圍貼合于轉(zhuǎn)動(dòng)腔的側(cè)面。

上述所述葉輪包括套筒和葉片，套筒套接并固定于轉(zhuǎn)軸上，多個(gè)葉片沿套筒的周向均勻地固接于套筒的外壁，并沿套筒的徑向向外延伸，葉片的寬度方向與套筒的軸線方向相平行。葉片遠(yuǎn)離所述套筒的一端設(shè)置有與轉(zhuǎn)動(dòng)腔的內(nèi)壁相匹配的弧形密封件，葉片的數(shù)量為8～10個(gè)。

電除塵器灰斗與所述進(jìn)灰管之間，進(jìn)灰管與卸灰閥之間，卸灰閥與連接管之間，卸灰閥與出灰管之間，各自通過法蘭連接，且連接處均設(shè)置有密封墊片。

積灰高度傳感器為無源核子料位計(jì)。

根據(jù)技術(shù)方案，灰斗、進(jìn)灰管、卸灰機(jī)構(gòu)和出灰管自上而下順次相連通；積灰高度檢測傳感器固定于灰斗的內(nèi)表面，以用于測量灰斗內(nèi)的積灰的位置；可編程控制器分別電連接于積灰高度檢測傳感器和卸灰機(jī)構(gòu)，且可編程控制器與卸灰機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有變頻器。粉塵落入灰斗聚積之后通過灰渣輸送系統(tǒng)傳送依次進(jìn)入進(jìn)灰管、卸灰機(jī)構(gòu)和出灰管，自上而下排出電除塵器本體。為了能夠時(shí)時(shí)檢測粉塵在灰斗中的累積高度，專門設(shè)置有積灰高度檢測傳感器，以監(jiān)測灰斗中的積灰高度；積灰高度檢測傳感器中能夠?qū)崟r(shí)檢測灰斗中粉塵的累積高度，并將數(shù)據(jù)同步傳送到可編程控制器中，從而實(shí)現(xiàn)對灰斗積灰高度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。卸灰機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度、啟停和順序控制均由可編程控制器和變頻器自動(dòng)控制完成。

2.2 具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1～2，對技術(shù)方案的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本文方案。本文中，在未作相反說明的情況下，“上下左右、前后內(nèi)外”等包含在術(shù)語中的方位詞僅代表該術(shù)語在常規(guī)使用狀態(tài)下的方位，或?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員理解的俗稱，而不應(yīng)視為對該術(shù)語的限制。

微波輔助提取是指將各個(gè)成分放在微波反應(yīng)器中，選擇合適的溶劑，將其從動(dòng)植物或礦物中提取出來的方法。高經(jīng)梁等[20]對微波在提取花椒精油過程中的輔助作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)花椒精油微波提取的最優(yōu)提取條件為：料液比1∶10，微波強(qiáng)度600 W，50 ℃的溫度下提取2 min，得到的花椒精油的最終提取率為18.56%。與溶劑法相比，該方法精油收率可達(dá)到9.96%；與其他方法相比，該方法的能耗較少，所用時(shí)間短，且提取操作更方便，有效成分的得率較高，是一種較為新式的、具有明顯優(yōu)勢的提取方法。

圖1 實(shí)施方式的示意圖

圖2 閥體的一種優(yōu)選實(shí)施方式的截面圖

圖1和圖2所示的具有高氣密性卸灰裝置的電除塵器，該電除塵器主要包括灰斗1、進(jìn)灰管2、卸灰機(jī)構(gòu)3、連接管4、出灰管5、積灰高度檢測傳感器6、可編程控制器7和變頻器8。

通過對技術(shù)方案的實(shí)施，灰斗1、進(jìn)灰管2、卸灰機(jī)構(gòu)3、連接管4和出灰管5自上而下順次相連通；積灰高度檢測傳感器6固定于灰斗1的表面，以用于測量灰斗1內(nèi)的積灰的位置；可編程控制器7分別電連接于卸灰機(jī)構(gòu)3和積灰高度檢測傳感器6，且卸灰機(jī)構(gòu)3與可編程控制器7之間設(shè)置有變頻器8。

粉塵落入灰斗1之后通過連通的灰斗1、進(jìn)灰管2、卸灰機(jī)構(gòu)3、連接管4和出灰管5自上而下排出電除塵器本體，為了能夠?qū)崟r(shí)檢測粉塵在灰斗1中的高度，采用積灰高度檢測傳感器6檢測粉塵的高度，并把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇删幊炭刂破?中，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。在上述實(shí)施過程中，卸灰機(jī)構(gòu)3的運(yùn)行速度、啟停和順序控制均由可編程控制器7和變頻器8自動(dòng)控制完成。

卸灰機(jī)構(gòu)3包括上下兩個(gè)卸灰閥31，它們分別位于連接管4的上下兩端口且與連接管4相連通。上下兩個(gè)卸灰閥31具有一定的啟動(dòng)順序，其中，順序控制的要求是：當(dāng)本裝置剛剛投入運(yùn)行時(shí)，與出灰管5連接的下卸灰閥31先啟動(dòng)，與進(jìn)灰管2連接的上卸灰閥31后啟動(dòng)；反之，當(dāng)本裝置準(zhǔn)備停止運(yùn)行時(shí)，與進(jìn)灰管2連接的上卸灰閥31先停運(yùn)，與出灰管5連接的下卸灰閥31后停運(yùn)；具體延時(shí)時(shí)間依據(jù)工藝生產(chǎn)需要確定，其實(shí)現(xiàn)方法是通過修改可編程控制器7的定時(shí)器設(shè)定值完成。積灰高度檢測傳感器6的檢測信號傳送至可編程控制器7，當(dāng)灰斗1積灰高度處于正常設(shè)定值范圍之內(nèi)時(shí)，給卸灰機(jī)構(gòu)3以正常運(yùn)行頻率供電；當(dāng)灰斗1積灰高度超過設(shè)定值的上限值時(shí)，可編程控制器7自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號，同時(shí)變頻器8輸出頻率自動(dòng)增加，進(jìn)而卸灰機(jī)構(gòu)3的運(yùn)轉(zhuǎn)速度加快，此時(shí)卸灰機(jī)構(gòu)3的卸灰能力增強(qiáng)；當(dāng)灰斗1積灰較少時(shí)，變頻器8輸出頻率自動(dòng)下調(diào)，卸灰機(jī)構(gòu)3的運(yùn)行減慢，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。

卸灰閥31包括閥體311和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)312兩部分，閥體311連通于進(jìn)灰管2、連接管4和出灰管5，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)312連接于閥體311以驅(qū)動(dòng)閥體311轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施方式通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)312驅(qū)動(dòng)閥體311連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)312包括電機(jī)3121和減速機(jī)3122，且閥體311、電機(jī)3121和減速機(jī)3122順次軸接，通過電機(jī)3121驅(qū)動(dòng)減速機(jī)3122運(yùn)行，再由減速機(jī)3122提供足夠的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)閥體311的運(yùn)行；另外，變頻器8能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)3121的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制閥體311的運(yùn)行速度。

閥體311包括殼體3111、轉(zhuǎn)軸3112和葉輪3113；轉(zhuǎn)軸3112的一端設(shè)置于殼體3111的端蓋上，另一端延伸至殼體3111的另一端蓋并軸接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)312；葉輪3113套接并固定于轉(zhuǎn)軸3112上，葉輪3113的前后兩端面分別與殼體3111的前后端面對齊，葉輪3113的外圍貼合于殼體3111的內(nèi)側(cè)面。閥體311的上端口和下端口的直徑都要小于葉輪3113的直徑，以確保葉輪3113運(yùn)行時(shí)的氣密性，當(dāng)葉輪3113轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉輪3113能夠很好地貼合于殼體3111的內(nèi)側(cè)壁，從而確保了高氣密性。

葉輪3113包括套筒3113-1和葉片3113-2，套筒3113-1套接并固定于轉(zhuǎn)軸3112上，多個(gè)葉片3113-2沿套筒3113-1的圓周向方向均勻地固接于套筒3113-1的外圓壁，并沿套筒3113-1的徑向方向向外延伸，葉片3113-2的寬度方向與套筒3113-1的軸線方向相平行。通過這樣的實(shí)施，每兩個(gè)相鄰的葉片3113-2之間形成有一個(gè)夾角，該夾角再與殼體3111的內(nèi)壁一起圍成一個(gè)類似于“V”字型的儲物囊，當(dāng)儲物囊的開口朝上時(shí)，將粉塵接住，當(dāng)儲物囊朝下時(shí)，將粉塵進(jìn)行傾倒，進(jìn)入下游工藝設(shè)備。

為了進(jìn)一步提高閥體311運(yùn)行時(shí)的氣密性，葉片3113-2遠(yuǎn)離套筒3113-1的一端設(shè)置有與殼體3111的內(nèi)壁相匹配的耐磨型弧形密封件3113-3。

為了提高卸灰效果，葉片3113-2的數(shù)量為8～10個(gè)。使得每個(gè)相鄰的兩個(gè)葉片3113-2之間的夾角為36～45度，以獲得最好的儲存效果。

為了提高積灰高度傳感器6的測量精度，防止因測量誤差帶來的損失，積灰高度傳感器6優(yōu)選為無源核子料位計(jì)。

為了進(jìn)一步提高該裝置的氣密性，灰斗1與進(jìn)灰管2之間，進(jìn)灰管2與上卸灰閥31之間，上卸灰閥31與連接管4之間，下卸灰閥31與連接管4之間，下卸灰閥31與出灰管5之間，都各自通過法蘭9連接，且法蘭9的連接面均設(shè)置有密封墊片10。

3 采用上述方案對某廠電除塵器卸灰裝置改造后的效果

某廠的電除塵器卸灰裝置在較長時(shí)間里存在密封不嚴(yán)，經(jīng)常出現(xiàn)粉塵外泄、漏風(fēng)、二次揚(yáng)塵等問題，有時(shí)還出現(xiàn)因灰斗積灰過多引發(fā)的電場短路故障，環(huán)保指標(biāo)長期不能達(dá)標(biāo)。該廠自去年采用了本文提供的具有高氣密性卸灰裝置后，該廠電除塵器從未出現(xiàn)粉塵外泄、漏風(fēng)、二次揚(yáng)塵及電場短路故障。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，文中提出的具有高氣密性卸灰裝置的電除塵器是切實(shí)可行的。該項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新之處在于它采用了特殊的密封結(jié)構(gòu)，既能確保高氣密性，又能保證連續(xù)通暢卸灰，能夠很好地解決目前電除塵器卸灰裝置因密封不嚴(yán)引起粉塵外泄、漏風(fēng)、二次揚(yáng)塵問題，同時(shí)也解決了因卸灰不暢通而引發(fā)灰斗積灰過多導(dǎo)致電場短路等嚴(yán)重問題，因此值得推廣使用。