电除尘器平衡式限压限载装置

孙欣林 高 进 周万亩

（合肥水泥研究设计院，安徽合肥230051）

0 前言

近年来，随着水泥行业生产规模的扩大及节能降耗的需要，很多先进的大型水泥企业，使用窑、磨联合操作工艺新方法，对传统工艺进行了改进，将电除尘器在生产工艺中变成了直接处理高浓度烟尘的生料收集器，从而导致电除尘器入口的烟尘浓度达到600～1000g/Nm3；电力行业采用干法、半干法烟气脱硫装置，运行后的烟气浓度也高达800g/Nm3以上，常规电除尘器根本无法满足工艺要求，因而必须使用高浓度电除尘器。

国内、外水泥行业中，常规电除尘器在使用时，其入口烟尘浓度通常不高于100g/Nm3，内部工作压力常在2000Pa以内。而在窑、磨联合操作新工艺线上，电除尘器入口浓度甚至高达1000g/Nm3左右，且工作负压可高达±12000Pa，是常规的6倍。显然常规电除尘器结构是无法承受如此高的负压的，必须通过增加材料或改进材质的方式来满足本体的强度和刚度要求，因而如此高浓度电除尘器比常规电除尘器的投资成本将要高出许多。

“电除尘器平衡式限压限载装置”正是基于上述问题而研制的，本装置所要达到的目的是控制电除尘器顶板所承受的载荷在常规的压力范围之内，使得高浓度高负压电除尘器顶板结构可按常规电除尘器顶板结构设计。

本文就该装置的结构组成、工作原理以及实现过程作一介绍。

1 装置的结构组成

电除尘器平衡式限压限载装置的剖面结构形式如图1所示。

图1 电除尘器平衡式限压限载装置示意图

在电除尘器顶板（9）上，其检修孔上端面连接固定着一个法兰体（2）；法兰体的顶部，通过螺栓与密封体（1）连接固定；密封体的中间部分开设有气流通道；在位于气流通道下方、法兰体内的上端，设置有主芯门（3）；主芯门的外形呈蘑菇状，其上端的球面与气流通道配合，实现对气流通道的开启或封闭（称之为开度）；在主芯门四周，开设供导向杆（5）通过的孔；导向杆（5）的下端与底盘（7）连接固定，其上端分别依次穿过组合弹簧（6）和主芯门孔，与设置在密封体气流通道上方的锁紧架（4）和螺纹连接。

2 装置的工作原理

当电除尘器出口处的主风机开启时，电除尘器内部开始产生负压。随着风机风门加大，作用在顶板内侧上的负压力也将逐渐增大。压力增大到限定值（如-2000Pa）时，安装在顶板检修孔端面上的主芯门被打开（负压产生的拉力使主芯门向下运动），即密封体内、外两侧的气流通道被打开，顶板内、外气流通道将处于连通状态，根据气体力学原理，其压差将会迅速减少，并达到压差为零后停止变化。因此随着主风机风门进一步加大，主芯门的开度也愈来愈大，以保持或减小密封体内、外两侧的压差，直到主风机运行达到齿定值为止。然后随着主风机风门缩小，密封体内侧压力保持不变，外侧压力还在迅速增加，使得两侧的压差迅速减小。当两侧的压差开始减小时，主芯门在组合弹簧的反弹力作用下被慢慢推回，其开度不断减小，直至压差为零，达到动态平衡时，主芯门被推回原来位置，气流通道被再次封闭。

3 具体的实现过程

当电除尘器的主风机开启时，其内部开始产生负压。顶板内侧产生的负压对装置上的主芯门产生向下的拉力，当此负压产生的拉力大于组合弹簧对主芯门的反弹力时，主芯门被拉下，密封体中间部分开设的气流通道被打开，密封体内、外两侧压差随气体流动而减小；随着压差气流的减小，在组合弹簧反弹力作用下，主芯门被慢慢推回，直至压差为零，达到动态平衡，主芯门被推回至原位，限压限载过程结束。零压差状态的保持，由电除尘器顶板上各绝缘支撑瓷瓶顶面上的若干反吹风小孔所形成的气流通道实现。

在上述结构中，通过调整组合弹簧的弹性反力，能够控制主芯门的开度，进而控制限载压力。弹性反力由组合弹簧按压力等参数设计，该反力的大小，直接影响电除尘器及其顶板的正常使用。与此同时，本装置中的法兰体，既可作为平衡式限压限载装置的防尘罩，也可作为检修门的门框，拧开顶部与密封体之间的螺栓连接，即可作为检修人员进出的检修通道，这是本装置的另一个用途。

4 结论

综上所述，本装置即使按2000Pa的内部负压设计，对于内部负压高达12000Pa的高浓度电除尘器来说，也能达到顶板内外零压力的动态平衡，使顶板所承受的压力载荷变化在常规压力范围之内，这意味着高浓度电除尘器顶板结构，仍可按常规条件下设计，原来设计的钢板厚度和加强筋规格和数量可以不变，当然顶板重量也就不会增加。因此本装置，不仅为高浓度电除尘器降低了设备的投资成本，也为常规电除尘器的升级改造提供了一种切实可行的装置。

本装置因设计创新、结构简单、运行可靠、无传动部件、使用寿命长而成功申请国家发明专利。

[1]唐国山.工业电除尘器应用技术.北京：化学工业出版社，2005.9.

[2]胡志光.电除尘器运行及维修.北京：中国电力出版社，2004.10.

[3]中国环境保护产业协会电除尘器委员会.第十二届中国电除尘器学术会议论文集.2007.10.