电除尘器阴极线防脱落结构改进

引言

电除尘器是通过烟气电离二粉尘荷电二荷电粉尘捕集二清灰等一系列步骤完成烟气中颗粒污染物脱除的除尘设备。显然,对于电除尘器而言,粉尘的荷电过程直接影响电除尘器的除尘效率。

阴极系统是电除尘器的核心结构之一。作为产生电晕、建立电场的主要构件,阴极系统决定着放电的强弱,影响着粉尘荷电的性能,而阴极线是阴极系统中激发高压静电场高效运行的关键零部件。因此,烟气中的粉尘能否有效荷电很大程度上取决于阴极线能否正常且高效工作。

通过勘查电除尘器应用现场发现,电除尘器在使用中频繁发生阴极线掉落现象,导致电除尘器内部含尘烟气无法有效荷电,可能造成烟逃逸,影响除尘效率。随着工业企业的日益大型化和自动化,设备规格不断增大、数量不断增加,极线长度也在增加,并且国家对环保要求越来越严格,对烟气除尘效率的要求也更为严格,需要重视并寻找合适的方法彻底克服电除尘器阴极线频繁掉落的问题。本文针对电除尘器使用现场中阴极线频繁掉落现象,提出改进阴极线防脱落结构的建议,并对其进行详细介绍。

1阴极线介绍

1.1阴极线种类

电除尘器中常用的阴极线种类有B8线、增强型V型线、Rs芒刺线、鱼骨线等。

1.2阴极线固定方式

阴极线和框架一般采取现场组装的方式,先将阴极线与框架管固定,再将带有阴极线的框架管固定到框架上即可。虽然阴极线有多种类型,但其与框架管之间的固定形式以螺母加焊接为主,固定后的整体结构如图1所示。在阴极线两端车一定长度的螺纹,当阴极线安装时,将阴极线车螺纹的两端分别穿过框架管的两个孔,两个孔位之间形成一条直线。此时,先在框架管外侧使用普通螺母与极线螺杆拧紧紧固,然后将阴极框架管外侧的螺母与阴极线螺杆点焊,阴极框架管内侧与阴极线本体点焊,完成阴极线的固定。

待阴极线固定在阴极框架管上后,再将阴极框架管通过其自身固定的悬臂架悬吊在阴极大框架上,阴极大框架悬吊在绝缘支撑瓷瓶上,从而实现与阳极系统的有效隔离。电除尘器通过高压电源供电,极线本身尖端放电来达到烟气电离荷电、收尘的目的。

1.3阴极线结构

以B8线为例,目前使用比较广泛的阴极线结构一般分为以下两种:

(1)极线本体采用6×24扁钢加工,两端采用圆钢加工。先将极线本体进行激光切割,然后将圆钢与极线本体焊接为一体,之后在阴极线两端的圆钢上加工一定长度的M8螺纹,满足安装要求。

(2)极线全部采用6×24扁钢加工,只需在扁钢两端加工一定长度的M8螺纹即可。该结构不仅能够有效减少加工量,还可避免因二次焊接引发的质量问题,有效提高整体强度。

2现有阴极线固定方式存在的弊端

目前常用的阴极线存在以下几种弊端:

(1)一般电除尘器的阴极线数量较多,总长度基本都有好几千米,而现有阴极线的安装大多是将多个阴极线穿入框架管后,在阴极线与螺母、阴极线与框架管之间进行点焊固定,现场工作量很大、组装效率不高、工作强度较大,而且需要严格控制焊接质量、焊接电流的强度,避免因焊接电流过大对阴极线本体造成损伤,因此对焊接人员的要求也比较高。

(2)若阴极线与螺母的点焊质量不够好,会出现虚焊、焊接强度不够等问题,点焊部位在除尘器后期的清灰振打过程中容易脱焊,进而导致螺母脱落。

(3)阴极线与阴极框架管之间需要焊接,由于框架管管壁厚度过大会造成阴极清灰过程中激振力传递效率降低,不易清灰,因此,框架管壁厚一般较薄,点焊时电流控制不好很容易穿透,从而造成框架管损伤,后续极线更换难度也会增加,极线更换的工作量也会较大。

(4)阴极线与阴极框架管焊接后,容易造成阴极线在点焊位置发生应力集中,在后期电除尘器的振打锤清灰或高流速烟气的冲击过程中,阴极线容易发生断线。

以上阴极线固定方式所存在的弊端都可能影响阴极线正常工作,在电除尘器正常运行过程中一旦发生极线断线,在烟气的冲击力和清灰装置的振打作用下,已经断线的阴极线会在阴阳极之间左右摆动,影响阴阳极之间的极间距,降低电除尘器效率,致使排放烟气不达标。

3改进后的防脱落结构介绍

改进型电除尘器的阴极线防脱落结构[7]主要包括阴极框架、阴极线、自锁螺母、极线螺杆和锁紧机构,如图2所示,可以看到,该结构在不改变极线本身大的整体结构的前提下,对极线和框架管之间的连接部分做了一些小的防脱落调整。首先,加大了阴极线两端的车螺纹长度:其次,将阴极线套装在阴极框架中,再将自锁螺母固定于阴极框架上,用于锁紧阴极框架与阴极线:最后,锁紧机构则设置在极线螺杆上,其位于自锁螺母锁紧的阴极框架后,与自锁螺母的外壁紧密衔接,该机构用于自锁螺母的锁紧加固,防止阴极框架后自锁螺母因失效松动而造成阴极线脱落。改进后的防脱落结构主要依靠自锁螺母的自锁功能实现阴极线与框架管之间的固定。

3.1自锁螺母

如图3所示,普通的609角V形螺纹的第一螺纹啮合面和第二螺纹啮合面承载了其受力的70%~80%的负荷,这将导致其紧固件在工作振动负荷条件下因螺纹接触面上的锁紧力不佳而产生转动,最终造成螺母松动和脱落。

与普通螺母不同,本方案在自锁螺母的牙底设置309的楔形斜面(图4)。当螺栓张力为P0时,普通的609角V形螺纹的法向压力为P1=1.15P0,而自锁螺母由于牙底设计的309楔形斜面,改变了法向压力的角度、大小,使得螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴呈609角,其法向压力变为P2=2P0。此时,普通螺纹与自锁螺纹法向压力之比(P2:P1)约为12:7。显然,自锁螺纹的法向压力显著大于普通螺纹,且螺纹的法向压力远大于扣紧压力,这都相应地增加了自锁螺纹的防松摩擦力。当极线螺杆与自锁螺母相互拧紧时,极线螺杆的牙尖就会顶在自锁螺母牙底部的楔形斜面上,进而产生锁紧力,达到锁紧固定的效果。除此以外,自锁螺纹的楔形面的设计还有助于克服普通螺纹受力不均匀、脱扣咬死等问题。

3.2锁紧机构

在阴极线螺杆的端头(自锁螺母的外侧)各设置一锁紧机构(内含锁紧件),具体如图5所示。在阴极线螺杆上设置一个凹槽,凹槽的内部安装一个楔形锁紧件,该锁紧件的一端与阴极线凹槽的内壁通过转轴连接,实现楔形锁紧件的上下旋转。阴极线凹槽的内底部一侧设置压缩弹簧,与楔形锁紧件的底端相连接,可将锁紧件撑起,使其与自锁螺母外壁处于同一平面,从而顶住自锁螺母,防止自锁螺母松动。

4结语

在阴极框架内外两侧均采用自锁螺母代替螺母加焊接的传统阴极线固定形式,不仅易于阴极线的二次更换,大大减少现场工作量,提高现场极线的更换效率,而且可以避免因点焊造成的阴极线本体损伤进而引起极线断线隐患、阴极框架管损伤以及除尘器清灰过程中脱焊甚至螺母脱落等问题。自锁螺母的设计与使用,不仅不会破坏阴极线自身的强度,能够有效防止阴极线断线等潜在问题的发生,而且不会对阴极线框架造成损伤。通过自锁螺母锁定后,锁紧机构顶住自锁螺母,可以达到加固自锁螺母,保证自锁螺母无法脱落的目的。此外,与螺母加焊接的方式相比,自锁螺母还可重复使用,能够有效减少人力、物力投入。改进后的阴极线防脱落结构具有结构简单、性能稳定和使用寿命较长等优点,更有利于电除尘器阴极线的长期高效稳定运行,能保证电除尘器电场正常,提高电除尘器的除尘效率。