高流速蜂窝式电滤器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及电滤净化【技术领域】，具体公开了一种高流速蜂窝式电滤器；包括：电源控制柜与高压发生器相连，高压发生器与瓷瓶拉杆相连，筒体顶部设有套管绝缘箱，套管绝缘件和瓷瓶拉杆为固定连接的一个整体与上吊架固定连接，上吊架与芒刺电晕极相连，沉淀极和芒刺电晕极均设在上吊架和下吊架之间，分气板设在下吊架的下方，防摆悬挂、芒刺电晕极、沉淀极和分气板设在筒体的内部，筒体的一侧下部设有气体进口，气体出口设在捕焦本体的顶部中心，焦油出口设在筒体的下部。本发明解决了气体电场风速在3-4m/s时气体的电滤净化问题，降低了设备本体的耗钢量，同时提高了电场的电晕功率，从而提高了电滤效率。
【专利说明】高流速蜂窝式电滤器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电滤净化【技术领域】，尤其是涉及一种对杂质气体通过静电沉积进行电滤净化的高流速蜂窝式电滤器。
【背景技术】
[0002]在静电分离与净化中，依靠高压直流电源产生的负高压接入电晕极形成放电极，与接地阳极之间构架成一个不均匀电场。当电场强度超过一定极限后在阴阳两极之间产生电晕放电。对电场内流动的气体电离，产生大量的自由电子和正离子。荷电粒子在电场中受库仑力的作用被驱往阳极，到达阳极表面放出所带电荷而沉集在阳极板上完成分离。
[0003]传统电滤器是由单相恒流源做电源输出平均电压较低；电晕极系统，通过吊钩在绝缘箱上悬挂上下吊架，单根直径2.5mm左右不锈钢丝做电晕极悬挂于上吊架，电晕极下悬挂重锤，电晕极与蜂窝面板间形成电场工作；这种形式的吊钩吊架及电晕极等的连接均采用活连接，在高气体流速下很容易摆动，为了保证设备的正常运行往往把气体流速控制在1.2m/s以下；这样就因加大电场截面积带来了设备耗钢量大、占地面积大的问题，对设备直径有特殊要求的场合，如脱硫石膏雨的净化，根本无法采用此类设备；同时单相电源还存在输出电压波纹系数大，电晕功率低、相间不平衡等问题。
[0004]目前还没有有效的方案来解决上述问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种高流速蜂窝式电滤器，本发明解决了气体电场风速在3-4m/s时气体的电滤净化问题，降低了设备本体的耗钢量，同时提高了电场的电晕功率，从而提高了电滤效率。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高流速蜂窝式电滤器，包括:三相晶闸管恒流高压直流电源和捕焦本体；所述三相晶闸管恒流高压直流电源包含电源控制柜和高压发生器；所述捕焦本体包含筒体、芒刺电晕极、防摆悬挂、沉淀极、气体进口、气体出口、分气板和焦油出口 ；所述防摆悬挂包含套管绝缘箱、套管绝缘件、瓷瓶拉杆、上吊架和下吊架；
[0007]所述电源控制柜与所述高压发生器相连，所述高压发生器与所述瓷瓶拉杆相连，所述筒体顶部设有所述套管绝缘箱，所述套管绝缘件和所述瓷瓶拉杆为固定连接的一个整体固定悬挂于所述套管绝缘箱的内部，所述套管绝缘件和所述瓷瓶拉杆为固定连接的一个整体与所述上吊架固定连接，所述上吊架与所述芒刺电晕极相连，所述沉淀极和所述芒刺电晕极均设在所述上吊架和所述下吊架之间，所述分气板设在所述下吊架的下方，所述防摆悬挂、所述芒刺电晕极、所述沉淀极和所述分气板设在所述筒体的内部，所述筒体的一侧下部设有所述气体进口，所述气体出口设在所述捕焦本体的顶部中心，所述焦油出口设在所述筒体的下部。
[0008]优选的，所述气体出口为设在捕焦本体顶部中心的一个法兰孔。[0009]更加优选的，所述分气板设在所述下吊架的下部1.2m处的筒体内部。
[0010]更加优选的，所述筒体接地。
[0011]更加优选的，所述电源控制柜包括控制系统、三相晶闸管调压电路和三相限流电抗器；所述控制系统用于自动化控制三相晶闸管调压电路的输出电压，实现恒流输出；所述三相晶闸管调压电路用于将三相电源反并联调压后，通过所述控制系统恒流输出到所述三相限流电抗器；所述三相限流电抗器用于限制最大输出电流，并输出到所述高压发生器；所述最大输出电流为额定工作电流的2.5倍。
[0012]更加优选的，所述控制系统包括:PLC、控制板、PID控制器、压控振荡器和电流互感器；所述PID控制器和所述压控振荡器均设在所述控制板上，所述PLC与所述控制板的所述压控振荡器和所述电流互感器相连，所述压控振荡器与所述三相晶闸管调压电路相连。
[0013]更加优选的，所述控制系统中的所述PLC用于代替电位器给定电流，所述PLC内部设置的阈值电平O?IOV给定到所述控制板；所述电流互感器取样所述三相晶闸管调压电路的电流并转换为O?IOV电压反馈到所述控制板；给定与反馈共同送入所述控制板内的所述PID控制器；反馈的电压与给定的O?IOV电平通过所述PID控制器进行PID运算形成恒流电压，恒流电压将所述三相晶闸管调压电路的输出调为恒流电压，实现恒流；所述控制板内部设有一个所述压控振荡器，所述压控振荡器将O?IOV的恒流电压经转换为频率输出。
[0014]更加优选的，所述控制系统还包括同步变压器，所述同步变压器为触发晶闸管提供同步信号。
[0015]更加优选的，所述三相晶闸管调压电路采用ispisiioie内部计数器；所述ispisiioie内部计数器用于计数完成移相，即计时；决定触发晶闸管脉冲出来的时刻，即输出电压；所述三相晶闸管调压电路包括六只晶闸管。
[0016]更加优选的，所述三相限流电抗器由硅钢片加工成口字型铁芯两边绕铜带而成，用于限制负载发生闪络时的最大输出电流。
[0017]更加优选的，所述高压发生器用于将所述三相限流电抗器输出的交流高压整流并形成直流高压电流向所述捕焦本体供电；所述高压发生器包括高压变压器和硅整流器；所述高压变压器和所述硅整流器相连，所述三相限流电抗器与所述高压变压器相连，所述硅整流器与所述捕焦本体相连；所述高压变压器用于升高电压，所述硅整流器用于升高后的电压进行整流，形成负高压，送入所述捕焦本体。
[0018]更加优选的，所述高压变压器将O?380V的电压升至O?55000V，实现升压，再经所述硅整流器整流后形成O?72000V负高压，最后送入所述捕焦本体。
[0019]更加优选的，所述高压变压器输入采用三角形连接方式，所述高压变压器为三相高压变压器，每一相有两个端子，将一相的尾端接另一相的头端形成三相三角形连接。
[0020]更加优选的，所述防摆悬挂包括:套管绝缘件、瓷瓶拉杆、套管绝缘箱、上吊架和下吊架；所述瓷瓶拉杆固定在所述套管绝缘件上，所述套管绝缘件与所述套管绝缘箱固定连接；所述瓷瓶拉杆与所述套管绝缘件为螺栓固定连接的一个整体通过上吊杆与所述上吊架悬件螺栓固定连接；所述上吊架与上吊架悬件焊接为不可拆整体结构，所述上吊架和所述下吊架通过吊架拉杆螺栓固定连接。
[0021]更加优选的，所述瓷瓶拉杆下端带有固定套，所述瓷瓶拉杆上端为螺纹，所述瓷瓶拉杆上端通过螺母、压板锁紧固定在所述套管绝缘件上，所述套管绝缘件与所述套管绝缘箱为螺母压紧连接。
[0022]更加优选的，所述套管绝缘件为瓷瓶。
[0023]更加优选的，所述上吊杆上端为M56X2的外螺纹，所述上吊杆下端为螺杆，所述上吊杆上端采用M56X2的外螺纹与所述瓷瓶拉杆对接，所述上吊杆下端采用双侧双螺母锁定所述上吊架悬件。
[0024]更加优选的，所述吊架拉杆两端均为8.8级螺杆，所述吊架拉杆为Φ 57mm空心构造，所述吊架拉杆的上下端均通过双侧双螺母锁定，所述吊架拉杆的上端穿透所述上吊架的方管主梁，所述吊架拉杆的上端采用双侧双螺母锁定在方管主梁上，所述吊架拉杆的下端采用双侧双螺母锁定在下吊架悬件上；下吊架悬件与所述下吊架为不可拆整体结构。
[0025]更加优选的，所述套管绝缘箱为4个。
[0026]更加优选的，所述芒刺电晕极包括:定位接头、固定接头、芒刺管、芒刺和电晕极调节横钩；所述定位接头的一端通过螺母与所述电晕极调节横钩连接；所述定位接头的另一端与首节所述芒刺管的一端焊接式连接；首节所述芒刺管的另一端通过固定接头与中间节所述芒刺管的一端焊接式连接，中间节所述芒刺管的另一端通过所述固定接头与尾节所述芒刺管的一端焊接式连接，尾节所述芒刺管的另一端与所述定位接头的一端焊接式连接，所述定位接头的另一端通过上下双螺母与所述电晕极调节横钩连接；所述芒刺嵌入式插在所述芒刺管上。
[0027]更加优选的，所述固定接头为采用螺旋对接连接的螺杆和螺母，螺杆长度为35?45mm ;所述定位接头为螺杆接头，螺杆接头长度为90?IlOmm ;所述芒刺管为内径14mm,夕卜径18mm的钢管；所述芒刺直径为2mm。
[0028]更加优选的，所述芒刺间距均匀螺旋式布置在所述芒刺管上；相邻的所述芒刺在所述芒刺管上的间隔为20mm ;相邻的所述芒刺之间的夹角为60° ;所述芒刺管数量为3根；所述芒刺的数量为220?270个。
[0029]本发明的工作原理是:
[0030]外部的交流电通过三相晶闸管恒流高压直流电源的恒流控制柜输出直流，经三相晶闸管恒流高压直流电源的高压发生器升压，并整流产生负高压电，高压发生器通过高压电缆接在套管绝缘箱内的防摆悬挂的瓷瓶拉杆的上部，负高压电经防摆悬挂的上吊架输送至捕焦本体的芒刺电晕极，芒刺电晕极(阴极)在沉淀极的中心与沉淀极(阳极)形成电场，电场强度超过一定极限(40KV)时，在阴极和阳极的两级间产生电晕放电，此时，流经电场区的气体发生电离，产生大量的离子和电子，含焦油杂质的气体经捕焦本体的气体进口进入，流经电滤器的分气板，在分气板上含焦油杂质的气体均匀分布，含焦油杂质的气体在经过电场时，与电场中的离子和电子结合而带电，在电场力的作用下，向阴阳两极运动，由于电子质量小、运动速度快、空间分布广，所以，带负电的电子向沉淀极(蜂窝)运动，到达沉淀极(蜂窝)后中和带负电的电子，依靠残存的静电引力和分子间凝聚力，先吸附于沉淀极(蜂窝)，然后靠自身重力，沿沉淀极(蜂窝)下落，通过焦油出口排出，处理后的洁净的气体经过捕焦本体上方的气体出口排出，在整个过程中，含焦油杂质的气体中的焦油、粉尘和水雾被去除干净，净化了气体。
[0031](I)当气体流速达到3-4m/s时，传统的电晕悬挂系统就不能正常工作了。因为气体流速高电晕悬挂系统受到的力就大，特别容易摆动造成电晕极与沉淀极间距不稳妥定形成拉弧放电等现象。为了解决摆动的问题设计了电晕极防摆悬挂:
[0032]瓷瓶拉杆固定在套管绝缘件上，套管绝缘件与套管绝缘箱固定连接；瓷瓶拉杆与套管绝缘件为螺栓固定连接的一个整体通过上吊杆与上吊架悬件螺栓固定连接；上吊架与上吊架悬件焊接为不可拆整体结构，上吊架和下吊架通过吊架拉杆螺栓固定连接。整个电晕极防摆悬挂从上到下由传统活动铰接全设计成固定连接，消除了各分段连接处的自由可活动量，防止整个电晕极自由摆动。
[0033]瓷瓶拉杆下端带有固定套，瓷瓶拉杆上端为螺纹，瓷瓶拉杆上端通过螺母、压板锁紧固定在套管绝缘件上，套管绝缘件与套管绝缘箱为螺母压紧连接。
[0034]上吊杆上端为M56 X 2的外螺纹，上吊杆下端为螺杆，上吊杆上端采用M56 X 2的外螺纹与瓷瓶拉杆对接，上吊杆下端采用双侧双螺母锁定上吊架悬件；安装与检修独立拆换，检修维护方便省时省力。
[0035]吊架拉杆两端均为8.8级螺杆，吊架拉杆为Φ 57mm空心构造，较前期细圆钢型细长比更合理，吊架拉杆的上下端均通过双侧双螺母锁定，吊架拉杆的上端穿透上吊架的方管主梁，吊架拉杆的上端采用双侧双螺母锁定在方管主梁上，吊架拉杆的下端采用双侧双螺母锁定在下吊架悬件上；下吊架悬件与下吊架为不可拆整体结构。
[0036](2)传统电晕电极由单根不锈钢丝悬挂于上吊架，此电晕极电气性能差、起晕电压高而电流密度低，电晕电流低不足以处理高流速下气体的电离。同时此电晕极容易在放电过程中被击断造成设备短路故障。为此设计了芒刺电晕极:
[0037]定位接头的一端通过螺母与电晕极调节横钩连接；定位接头的另一端与首节芒刺管的一端焊接式连接；首节芒刺管的另一端通过固定接头与中间节芒刺管的一端焊接式连接，中间节芒刺管的另一端通过固定接头与尾节芒刺管的一端焊接式连接，尾节芒刺管的另一端与定位接头的一端焊接式连接，定位接头的另一端通过上下双螺母与电晕极调节横钩连接；芒刺嵌入式插在芒刺管上。
[0038]固定接头为采用螺旋对接连接的螺杆和螺母，螺杆长度为35?45mm。定位接头为螺杆接头，螺杆接头长度为90?110mm。芒刺管为内径14mm,外径18mm的钢管；芒刺直径为 2mm。
[0039]芒刺间距均勻螺旋式布置在芒刺管上；相邻的芒刺在芒刺管上的间隔为20mm ;相邻的芒刺之间的夹角为60° ;芒刺管数量为3根；芒刺的数量为220?270个。
[0040]整个电晕极从上到下由可拆卸自旋螺栓对接，结构简单，方便安装。
[0041](3)高流速下气体电离需要更高的电场电压及电流，传统单相恒流源已不能满足高流速气体电离的需要。因此设计了三相晶闸管高压直流电源:
[0042]本电源的电路控制原理是:控制系统控制三相晶闸管调压电路输出电压在O?380V电压，该输出电压连接三相限流电抗器后再连接高压发生器，高压发生器会输出在O?72KV的高压，高压发生器的输出高压再连接到捕焦本体。
[0043]为完成本电源的主要功能:三相输入、恒流、高压功能，实现过程是:
[0044]三相晶闸管调压电路三相输入电压；
[0045]控制系统取样三相晶闸管调压电路的电流，控制系统中的PLC用于代替电位器给定电流，PLC内部设置的电平O?IOV给定到控制板；电流互感器取样三相晶闸管调压电路的电流并转换为O?IOV电压反馈到控制板；给定与反馈共同送入控制板内PID控制器；反馈的电压与给定的O?IOV电平通过PID控制器进行PID运算形成恒流电压，恒流电压将所述三相晶闸管调压电路的输出调为恒流电压，从而实现恒流；控制板内部有一个压控振荡器，压控振荡器将O?IOV的恒流电压转换为频率输出；再由三相晶闸管调压电路的ispisiioie内部计数器计数完成移相，即计时，决定触发晶闸管脉冲出来的时刻，即输出电压；
[0046]高压发生器的高压变压器将O?380V的电压升至O?55000V，实现升压，再经高压发生器的硅整流器整流后形成O?72000V负高压，最后送入捕焦本体。高压硅堆是由多只高压整流二极管(硅粒)串联组成，其中高压范围是10KV-90KV ;高压变压器输入采用三角形连接方式，可以有效降低初级电流损耗。
[0047]三相限流电抗器主要是在捕焦本体发生电极短路和弧光放电3.3ms内将电流限制在工作电流的2.5倍，3.3ms以外靠PID控制器调节输出电流。
[0048]控制方式上设置了:相序自适应、恒流、负载开路控制、过电流、自动寻优和闪络控制，实现了设备全自动控制和现场无人值守。
[0049]相序自适应:三相同步信号送入大规模可编程序逻辑集成电路isplsil016内部计数器后，ispisiioie内部计数器会以其中一相为参考，计算另外二相到来的时间，若另外二相到来的时间和三相同步信号另外二相到来的时间依次对应，则关闭内部数字开关送出正相序触发脉冲；若到来的时间和三相同步信号另外二相到来的时间交叉对应，则启动内部数字开关，送出反相序触发脉冲。
[0050]PLC实现了全量程恒流。
[0051]负载开路控制:当捕焦本体发生开路时，高压变压器的输出电压会迅速上升，会击穿高压发生器的整流硅堆和连接用瓷瓶，负载开路控制电路会迅速封锁输出，保护整流硅堆和连接用瓷瓶的安全，PLC会给出故障信号代码，通知上位机。
[0052]过电流是将三相输入电流用电流互感器取样，与设置的0-10V阈值电平进行比较，过阈值电平后输出高电平将三相晶闸管调压电路的输出为零。
[0053]自动寻优和闪络控制:当捕焦本体内部发生闪络时，PLC会自动按每次5%的幅度降低输出电压至到消除闪络的发生，并保持该电压；当消除闪络5分钟后，PLC会将输出电压恢复到原电压，以利于除油效率的提高。发生弧光放电时控制回路会将三相晶闸管调压输出的电压降为零，实现灭弧，维持3秒钟再将输出电压升至原电压。
[0054]其中，isplsil016为大规模可编程序逻辑集成电路，isplsil016是莱迪思(Lattice)半导体公司提供的ISP (在线可编程)复杂可编程逻辑器件(CPLD)，isplsil016有16个可编程序逻辑单元，每个逻辑单元可以通过编程写出所需要的逻辑功能，16个逻辑单元可以形成更加复杂的逻辑功能。ispisiioie是大规模可编程序逻辑集成电路，可以通过编程形成各种数字电路与复杂逻辑电路，也可以编程形成计数器，其中本发明的主要功能靠内部编程形成的计数器来完成。
[0055]其中，所述PID (比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation))控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。[0056]本发明与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0057]本发明提供了一种高流速蜂窝式电滤器，主要由三相晶闸管高压直流电源、电晕极防摆悬挂和芒刺电晕极组成。
[0058]本发明的三相晶闸管高压直流电源可以很好地弥补单相LC三相不平衡，有缺相损耗，输出纹波系数大的不足，采用晶闸管作为主控器件，与单相高压直流电源相比，单相满载输出平均值电压是峰值电压的约0.64倍，三相电源满载输出平均值电压是峰值电压的约0.95倍，在闪络电压一定时，三相电源可以有效输出较大的电功率；在实际运行中三相电源的功率输出是同等条件单相电源的2倍；提高了电滤器的效率。
[0059]本发明的电晕极防摆悬挂可有效克服电场放电及气流对电晕极施加外力影响，保持异极间距，减少摆动造成的放电现象，可提高运行电压和功率从而能提升整机的工作效率。
[0060]本发明的芒刺电晕极可有效提高电晕效果，降低起晕电压，增加电流，提高除尘效率。
[0061]本发明解决了气体电场风速在3-4m/s时气体的电滤净化问题，降低了设备本体的耗钢量，同时提高了电场的电晕功率，从而提高了电滤效率。本发明主要用于兰炭、火电、冶金、油页岩、碳素、建材、陶瓷、烟气等含杂质气体的电滤净化，也可用于有用能源物质的提取回收。
【专利附图】
【附图说明】
[0062]图1示例性的示出了本发明一种高流速蜂窝式电滤器的结构示意图；
[0063]图2示例性的示出了本发明的电晕极防摆悬挂的结构示意图；
[0064]图3示例性的示出了本发明的电晕极防摆悬挂的瓷瓶拉杆和套管绝缘箱连接A-A侧剖面结构放大示意图；
[0065]图4示例性的示出了本发明的电晕极防摆悬挂的上吊杆和上吊架悬件连接B-B侧剖面结构放大示意图；
[0066]图5示例性的示出了本发明的电晕极防摆悬挂的吊架拉杆和下吊架连接C-C侧剖面结构放大示意图；
[0067]图6示例性的示出了本发明的芒刺电晕极的结构示意图；
[0068]图7示例性的示出了本发明的芒刺电晕极的芒刺管的剖面示意图；
[0069]图8示例性的示出了本发明的芒刺电晕极的芒刺的局部放大示意图；
[0070]图9示例性的示出了本发明的三相晶闸管高压直流电源的结构示意图。
[0071]图1中所示的附图标记如下:1、电源控制柜，2、高压发生器，3、筒体，4、分气板，5、芒刺电晕极，6、沉淀极，7、气体进口，8、气体出口，9、焦油出口，10、套管绝缘箱，11、瓷瓶拉杆，12、套管绝缘件，13、上吊架，14、下吊架；
[0072]图2?5中所示的附图标记如下:1-1、套管绝缘件,1-2、瓷瓶拉杆，1-3、套管绝缘箱，1-4、上吊杆，1_5、上吊架，1_6、上吊架悬件，1_7、吊架拉杆，1_8、下吊架，1_9、螺母，1-10、压板，1-11、下吊架悬件，1-12、双侧双螺母，1-13、方管主梁；
[0073]图6?8中所示的附图标记如下:2_1、定位接头，2-2、芒刺管，2-3、固定接头，2-4、电晕极调节横钩，2-5、芒刺；[0074]图9中所示的附图标记如下:3-1、三相晶闸管调压电路，3-2、三相限流电抗器，3-3、高压发生器，3-4、捕焦本体，3-5、控制系统；
[0075]部件3-1中，SCR为晶闸管；
[0076]部件3-5中，TJ为控制板，TAl为一次电流互感器，TA2为二次电流互感器，L为三相电源输入端子，N为三相电源的零线。
【具体实施方式】
[0077]为了更好的理解本发明所解决的技术问题、所提供的技术方案，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明的实施，但并不用于限定本发明。
[0078]在优选的实施例中，图1示例性的示出了本发明一种高流速蜂窝式电滤器的结构示意图，包括:
[0079]三相晶闸管恒流高压直流电源和捕焦本体；所述三相晶闸管恒流高压直流电源包含电源控制柜I和高压发生器2 ;所述捕焦本体包含筒体3、芒刺电晕极5、防摆悬挂、沉淀极6、气体进口 7、气体出口 8、分气板4和焦油出口 9 ;所述防摆悬挂包含套管绝缘箱10、套管绝缘件12、瓷瓶拉杆11、上吊架13和下吊架14 ；
[0080]所述电源控制柜I与所述高压发生器2相连，所述高压发生器2与所述瓷瓶拉杆11相连，所述筒体3顶部设有所述套管绝缘箱10，所述套管绝缘件12和所述瓷瓶拉杆11为固定连接的一个整体固定悬挂于所述套管绝缘箱10的内部，所述套管绝缘件12和所述瓷瓶拉杆11为固定连接的一个整体与所述上吊架13固定连接，所述上吊架13与所述芒刺电晕极5相连，所述沉淀极6和所述芒刺电晕极5均设在所述上吊架13和所述下吊架14之间，所述分气板4设在所述下吊架14的下方，所述防摆悬挂、所述芒刺电晕极5、所述沉淀极6和所述分气板4设在所述筒体3的内部，所述筒体3的一侧下部设有所述气体进口 7，所述气体出口 8设在所述捕焦本体的顶部中心，所述焦油出口 9设在所述筒体3的下部。
[0081]在更加优选的实施例中，所述气体出口 8为设在捕焦本体顶部中心的一个法兰孔。
[0082]在更加优选的实施例中，所述分气板4设在所述下吊架14的下部1.2m处的筒体3内部。
[0083]在更加优选的实施例中，所述筒体3接地。
[0084]在更加优选的实施例中，图9示例性的示出了本发明的三相晶闸管高压直流电源的结构示意图；所述电源控制柜包括控制系统3-5、三相晶闸管调压电路3-1和三相限流电抗器3-2 ;所述控制系统3-5用于自动化控制三相晶闸管调压电路3-1的输出电压，实现恒流输出；所述三相晶闸管调压电路3-1用于将三相电源反并联调压后，通过所述控制系统3-5恒流输出到所述三相限流电抗器3-2 ;所述三相限流电抗器3-2用于限制最大输出电流，并输出到所述高压发生器3-3 ;所述最大输出电流为额定工作电流的2.5倍。
[0085]在更加优选的实施例中，所述控制系统3-5包括:PLC、控制板TJ、PID控制器、压控振荡器和电流互感器；所述PID控制器和所述压控振荡器均设在所述控制板TJ上，所述PLC与所述控制板TJ的所述压控振荡器和所述电流互感器相连，所述压控振荡器与所述三相晶闸管调压电路3-1相连。[0086]在更加优选的实施例中，所述控制系统3-5中的所述PLC用于代替电位器给定电流，所述PLC内部设置的阈值电平O?IOV给定到所述控制板TJ ;所述电流互感器取样所述三相晶闸管调压电路3-1的电流并转换为O?IOV电压反馈到所述控制板TJ ;给定与反馈共同送入所述控制板TJ内的所述PID控制器；反馈的电压与给定的O?IOV电平通过所述PID控制器进行PID运算形成恒流电压，恒流电压将所述三相晶闸管调压电路3-1的输出调为恒流电压，实现恒流；所述控制板TJ内部设有一个所述压控振荡器，所述压控振荡器将O?IOV的恒流电压经转换为频率输出。
[0087]在更加优选的实施例中，所述控制系统3-5还包括同步变压器，所述同步变压器为触发晶闸管提供同步信号。
[0088]在更加优选的实施例中，所述三相晶闸管调压电路3-1采用isplsil016内部计数器；所述ispisiioie内部计数器用于计数完成移相，即计时；决定触发晶闸管SCR脉冲出来的时刻，即输出电压；所述三相晶闸管调压电路3-1包括六只晶闸管SCR。
[0089]更加优选的，所述三相限流电抗器3-2由硅钢片加工成口字型铁芯两边绕铜带而成，用于限制负载发生闪络时的最大输出电流。
[0090]在更加优选的实施例中，图9示例性的示出了本发明的三相晶闸管SCR高压直流电源的结构示意图；所述高压发生器3-3用于将所述三相限流电抗器3-2输出的交流高压整流并形成直流高压电流向所述捕焦本体3-4供电；所述高压发生器3-3包括高压变压器和硅整流器；所述高压变压器和所述硅整流器相连，所述三相限流电抗器3-2与所述高压变压器相连，所述硅整流器与所述捕焦本体3-4相连；所述高压变压器用于升高电压，所述硅整流器用于升高后的电压进行整流，形成负高压，送入所述捕焦本体3-4。
[0091]在更加优选的实施例中，所述高压变压器将O?380V的电压升至O?55000V，实现升压，再经所述硅整流器整流后形成O?72000V负高压，最后送入所述捕焦本体3-4。
[0092]在更加优选的实施例中，所述高压变压器输入采用三角形连接方式，所述高压变压器为三相高压变压器，每一相有两个端子，将一相的尾端接另一相的头端形成三相三角形连接。
[0093]在更加优选的实施例中，图2示例性的示出了本发明的电晕极防摆悬挂的结构示意图；所述防摆悬挂包括:套管绝缘件1-1、瓷瓶拉杆1-2、套管绝缘箱1-3、上吊架1-5和下吊架1-8 ;所述瓷瓶拉杆1-2固定在所述套管绝缘件1-1上,所述套管绝缘件1-1与所述套管绝缘箱1-3固定连接；所述瓷瓶拉杆1-2与所述套管绝缘件1-1为螺栓固定连接的一个整体通过上吊杆1-4与所述上吊架悬件1-6螺栓固定连接；所述上吊架1-5与上吊架悬件
1-6焊接为不可拆整体结构，所述上吊架1-5和所述下吊架1-8通过吊架拉杆1-7螺栓固定连接。
[0094]在更加优选的实施例中，图3示例性的示出了本发明的电晕极防摆悬挂的瓷瓶拉杆1-2和套管绝缘箱1-3连接A-A侧剖面结构放大示意图；所述瓷瓶拉杆1-2下端带有固定套，所述瓷瓶拉杆1-2上端为螺纹，所述瓷瓶拉杆1-2上端通过螺母1-9、压板1-10锁紧固定在所述套管绝缘件1-1上，所述套管绝缘件1-1与所述套管绝缘箱1-3为螺母1-9压紧连接。
[0095]在更加优选的实施例中，所述套管绝缘件1-1为瓷瓶。
[0096]在更加优选的实施例中，图4示例性的示出了本发明的电晕极防摆悬挂的上吊杆1-4和上吊架悬件1-6连接B-B侧剖面结构放大示意图；所述上吊杆1-4上端为M56X2的外螺纹，所述上吊杆1-4下端为螺杆，所述上吊杆1-4上端采用M56X2的外螺纹与所述瓷瓶拉杆1-2对接，所述上吊杆1-4下端采用双侧双螺母1-12锁定所述上吊架悬件1-6。
[0097]在更加优选的实施例中，图5示例性的示出了本发明的电晕极防摆悬挂的吊架拉杆1-7和下吊架1-8连接C-C侧剖面结构放大示意图；所述吊架拉杆1-7两端均为8.8级螺杆，所述吊架拉杆1-7为Φ57_空心构造，所述吊架拉杆1-7的上下端均通过双侧双螺母1-12锁定，所述吊架拉杆1-7的上端穿透所述上吊架1-5的方管主梁1-13，所述吊架拉杆1-7的上端采用双侧双螺母1-12锁定在方管主梁1-13上，所述吊架拉杆1-7的下端采用双侧双螺母1-12锁定在下吊架悬件1-11上；下吊架悬件1-11与所述下吊架1-8为不可拆整体结构。
[0098]在更加优选的实施例中，所述套管绝缘箱1-3为4个。
[0099]在更加优选的实施例中，图6示例性的示出了本发明的芒刺电晕极的结构示意图；所述芒刺电晕极包括:定位接头2-1、固定接头2-3、芒刺管2-2、芒刺2-5和电晕极调节横钩2-4 ;所述定位接头2-1的一端通过螺母与所述电晕极调节横钩2-4连接；所述定位接头2-1的另一端与首节所述芒刺管2-2的一端焊接式连接；首节所述芒刺管2-2的另一端通过固定接头2-3与中间节所述芒刺管2-2的一端焊接式连接，中间节所述芒刺管2-2的另一端通过所述固定接头2-3与尾节所述芒刺管2-2的一端焊接式连接，尾节所述芒刺管
2-2的另一端与所述定位接头2-1的一端焊接式连接，所述定位接头2-1的另一端通过上下双螺母与所述电晕极调节横钩2-4连接；所述芒刺2-5嵌入式插在所述芒刺管2-2上。
[0100]在更加优选的实施例中，所述固定接头2-3为采用螺旋对接连接的螺杆和螺母，螺杆长度为35?45mm ;所述定位接头2_1为螺杆接头，螺杆接头长度为90?IlOmm ;所述芒刺管2-2为内径14臟，外径18mm的钢管；所述芒刺2-5直径为2mm。
[0101]在更加优选的实施例中，图7示例性的示出了本发明的芒刺电晕极的芒刺管2-2的剖面示意图；图8示例性的示出了本发明的芒刺电晕极的芒刺2-5的局部放大示意图；所述芒刺2-5间距均匀螺旋式布置在所述芒刺管2-2上；相邻的所述芒刺2-5在所述芒刺管2-2上的间隔为20mm ;相邻的所述芒刺2_5之间的夹角为60° ;所述芒刺管2_2数量为3根；所述芒刺2-5的数量为220?270个。
[0102]本发明的工作原理是:
[0103]高流速蜂窝式电滤器由三相晶闸管直流电源控制柜输出直流经高压发生器升压送输入设备本体防摆悬挂至芒刺电晕极电晕工作。
[0104]高流速蜂窝式电滤器由三相晶闸管直流电源控制柜变换输出直流后经高压发生器升压经高压电缆输入设备本体，高压电缆接在防摆悬挂的瓷瓶拉杆上部，高压电经各拉杆及上吊架至芒刺电晕极，电晕极在蜂窝管中心与接地沉淀极形成电场工作。
[0105](I)当气体流速达到3-4m/s时，传统的电晕悬挂系统就不能正常工作了。因为气体流速高电晕悬挂系统受到的力就大，特别容易摆动造成电晕极与沉淀极间距不稳妥定形成拉弧放电等现象。为了解决摆动的问题设计了电晕极防摆悬挂:
[0106]如图2?图5所示,瓷瓶拉杆1-2固定在套管绝缘件1-1上，套管绝缘件1_1与套管绝缘箱1-3固定连接；瓷瓶拉杆1-2与套管绝缘件1-1为螺栓固定连接的一个整体通过上吊杆1-4与上吊架悬件1-6螺栓固定连接；上吊架1-5与上吊架悬件1-6焊接为不可拆整体结构，上吊架1-5和下吊架1-8通过吊架拉杆1-7螺栓固定连接。整个电晕极悬挂从上到下由传统活动铰接全设计成固定连接，消除了各分段连接处的自由可活动量，防止整个电晕极自由摆动。
[0107]瓷瓶拉杆1-2下端带有固定套，瓷瓶拉杆1-2上端为螺纹，瓷瓶拉杆1-2上端通过螺母1-9、压板1-10锁紧固定在套管绝缘件1-1上，套管绝缘件1-1与套管绝缘箱1-3为螺母压紧连接。
[0108]上吊杆1-4上端为M56X2的外螺纹，上吊杆1_4下端为螺杆,上吊杆1-4上端米用M56X2的外螺纹与瓷瓶拉杆1_2对接,上吊杆1-4下端米用双侧双螺母1_11锁定上吊架悬件1-6 ;安装与检修独立拆换，检修维护方便省时省力。
[0109]吊架拉杆1-7两端均为8.8级螺杆，吊架拉杆1-7为Φ 57mm空心构造，较前期细圆钢型细长比更合理，吊架拉杆1-7的上下端均通过双侧双螺母1-12锁定，吊架拉杆1-7的上端穿透上吊架1-5的方管主梁1-13，吊架拉杆1-7的上端采用双侧双螺母1-12锁定在方管主梁1-13上，吊架拉杆1-7的下端采用双侧双螺母1-12锁定在下吊架悬件1-14上；下吊架悬件1-14与下吊架1-8为不可拆整体结构。
[0110](2)传统电晕电极由单根不锈钢丝悬挂于上吊架，此电晕极电气性能差、起晕电压高而电流密度低，电晕电流低不足以处理高流速下气体的电离。同时此电晕极容易在放电过程中被击断造成设备短路故障。为此设计了芒刺电晕极:
[0111]如图6?图8所示，定位接头2-1的一端通过螺母与电晕极调节横钩2-4连接；定位接头2-1的另一端与首节芒刺管2-2的一端焊接式连接；首节芒刺管2-2的另一端通过固定接头2-3与中间节芒刺管2-2的一端焊接式连接，中间节芒刺管2-2的另一端通过固定接头2-3与尾节芒刺管2-2的一端焊接式连接，尾节芒刺管2-2的另一端与定位接头2-1的一端焊接式连接，定位接头2-1的另一端通过上下双螺母与电晕极调节横钩2-4连接；芒刺2-5嵌入式插在芒刺管2-2上。
[0112]固定接头2-3为采用螺旋对接连接的螺杆和螺母，螺杆长度为35?45mm。定位接头2-1为螺杆接头，螺杆接头长度为90?110mm。芒刺管2_2为内径14mm，外径18mm的钢管；芒刺2-5直径为2mm。
[0113]芒刺2-5间距均匀螺旋式布置在芒刺管2-2上；相邻的芒刺2-5在芒刺管2_2上的间隔为20mm ;相邻的芒刺2-5之间的夹角为60° ;芒刺管2_2数量为3根；芒刺2_5的数量为220?270个。
[0114]整个电晕极从上到下由可拆卸自旋螺栓对接，结构简单，方便安装。
[0115](3)高流速下气体电离需要更高的电场电压及电流，传统单相恒流源已不能满足高流速气体电离的需要。因此设计了三相晶闸管高压直流电源:
[0116]如图9所示，三相电源接入三相电源输入端子L后送入三相晶闸管调压电路3-1的晶闸管SCR中，控制系统3-5控制三相晶闸管调压电路1-1实现恒流，调节后的恒流电压送入三相限流电抗器(NK) 3-2进行电流限制后再送入高压发生器3-3，高压发生器3-3将O?380V的电压升至O?55000V，经硅整流器整流后形成O?72000V负高压送入捕焦本体3-4，即电捕焦油器。
[0117]控制部分:三相同步信号由三相电源输入端子L送入控制部分的输入端子，控制板TJ的触发脉冲输出端子与晶闸管SCR的门极相连接，为正确触发晶闸管SCR提供同步信号；由PLC送出恒电流的电平值，晶闸管会输出电压和输出电流，主回路电流的检测由六只电流互感器TA组成，其中三只TAl是一次互感器，TAl为穿芯互感器；其中三只TA2是二次互感器，相当于变流器，将三只一次互感器TAl变换为小电流的，实际用5A/0.1A ;每只TA2的两个端子和每只TAl的两个端子相连接；检测后的电流形成反馈电流，与PLC送出恒电流的电平值进行PID运算，运算的结果就是恒流信号，该信号会形成触发脉冲，送入晶闸管相对应的控制极，从而实现电压的调节和电流的恒定。
[0118]提高电捕焦油器的捕集效率，要尽量提高电捕焦油器的注入功率，以利于提高焦油雾滴的驱进速度。
[0119]注入功率的提高就是高压发生器输入电压和电流的提高，高压发生器有一个最佳工作电压，超过这个电压，反应器会发生闪络，峰值电压的高低决定了闪络点，甚至产生电弧严重影响电捕效率。
[0120]具体实施例:
[0121]表1、相同条件下单相电源与三相电源数据对比表
[0122]
【权利要求】
1.一种高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，包括:三相晶闸管恒流高压直流电源和捕焦本体；所述三相晶闸管恒流高压直流电源包含电源控制柜和高压发生器；所述捕焦本体包含筒体、芒刺电晕极、防摆悬挂、沉淀极、气体进口、气体出口、分气板和焦油出口；所述防摆悬挂包含套管绝缘箱、套管绝缘件、瓷瓶拉杆、上吊架和下吊架； 所述电源控制柜与所述高压发生器相连，所述高压发生器与所述瓷瓶拉杆相连，所述筒体顶部设有所述套管绝缘箱，所述套管绝缘件和所述瓷瓶拉杆为固定连接的一个整体固定悬挂于所述套管绝缘箱的内部，所述套管绝缘件和所述瓷瓶拉杆为固定连接的一个整体与所述上吊架固定连接，所述上吊架与所述芒刺电晕极相连，所述沉淀极和所述芒刺电晕极均设在所述上吊架和所述下吊架之间，所述分气板设在所述下吊架的下方，所述防摆悬挂、所述芒刺电晕极、所述沉淀极和所述分气板设在所述筒体的内部，所述筒体的一侧下部设有所述气体进口，所述气体出口设在所述捕焦本体的顶部中心，所述焦油出口设在所述筒体的下部。
2.根据权利要求1所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述电源控制柜包括控制系统、三相晶闸管调压电路和三相限流电抗器；所述控制系统用于自动化控制三相晶闸管调压电路的输出电压，实现恒流输出；所述三相晶闸管调压电路用于将三相电源反并联调压后，通过所述控制系统恒流输出到所述三相限流电抗器；所述三相限流电抗器用于限制最大输出电流，并输出到所述高压发生器；所述最大输出电流为额定工作电流的2.5倍。
3.根据权利要求2所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述控制系统包括:PLC、控制板、PID控制器、压控振荡器和电流互感器；所述PID控制器和所述压控振荡器均设在所述控制板上，所述PLC与所述控制板的所述压控振荡器和所述电流互感器相连，所述压控振荡器与所述三相晶闸管调压电路相连。
4.根据权利要求3所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述控制系统中的所述PLC用于代替电位器给定电流，所述PLC内部设置的阈值电平O~IOV给定到所述控制板；所述电流互感器取样所述三相晶闸管调压电路的电流并转换为O~IOV电压反馈到所述控制板；给定与反馈共同送入所述控制板内的所述PID控制器；反馈的电压与给定的O~IOV电平通过所述PID控制器进行PID运算形成恒流电压，恒流电压将所述三相晶闸管调压电路的输出调为恒流电压，实现恒流；所述控制板内部设有一个所述压控振荡器，所述压控振荡器将O~IOV的恒流电压经转换为频率输出。
5.根据权利要求2所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述三相晶闸管调压电路采用ispisiioie内部计数器；所述ispisiioie内部计数器用于计数完成移相，即计时；决定触发晶闸管脉冲出来的时刻，即输出电压；所述三相晶闸管调压电路包括六只晶闸管。
6.根据权利要求1所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述高压发生器用于将所述三相限流电抗器输出的交流高压整流并形成直流高压电流向所述捕焦本体供电；所述高压发生器包括高压变压器和硅整流器；所述高压变压器和所述硅整流器相连，所述三相限流电抗器与所述高压变压器相连，所述硅整流器与所述捕焦本体相连；所述高压变压器用于升高电压，所述硅整流器用于升高后的电压进行整流，形成负高压，送入所述捕焦本体；所述高压变压器将O~380V的电压升至O~55000V，实现升压，再经所述硅整流器整流后形成O~72000V负高压，最后送入所述捕焦本体；所述高压变压器输入采用三角形连接方式，所述高压变压器为三相高压变压器，每一相有两个端子，将一相的尾端接另一相的头端形成三相三角形连接。
7.根据权利要求1所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述防摆悬挂包括:套管绝缘件、瓷瓶拉杆、套管绝缘箱、上吊架和下吊架；所述瓷瓶拉杆固定在所述套管绝缘件上，所述套管绝缘件与所述套管绝缘箱固定连接；所述瓷瓶拉杆与所述套管绝缘件为螺栓固定连接的一个整体通过上吊杆与所述上吊架悬件螺栓固定连接；所述上吊架与上吊架悬件焊接为不可拆整体结构，所述上吊架和所述下吊架通过吊架拉杆螺栓固定连接。
8.根据权利要求7所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述上吊杆上端为M56X2的外螺纹，所述上吊杆下端为螺杆，所述上吊杆上端采用M56X2的外螺纹与所述瓷瓶拉杆对接，所述上吊杆下端采用双侧双螺母锁定所述上吊架悬件；所述吊架拉杆两端均为8.8级螺杆，所述吊架拉杆为Φ57_空心构造，所述吊架拉杆的上下端均通过双侧双螺母锁定，所述吊架拉杆的上端穿透所述上吊架的方管主梁，所述吊架拉杆的上端采用双侧双螺母锁定在方管主梁上，所述吊架拉杆的下端采用双侧双螺母锁定在下吊架悬件上；下吊架悬件与所述下吊架为不可拆整体结构。
9.根据权利要求1所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述芒刺电晕极包括:定位接头、固定接头、芒刺管、芒刺和电晕极调节横钩；所述定位接头的一端通过螺母与所述电晕极调节横钩连接；所述定位接头的另一端与首节所述芒刺管的一端焊接式连接；首节所述芒刺管的另一端通过固定接头与中间节所述芒刺管的一端焊接式连接，中间节所述芒刺管的另一端通过所述固定接头与尾节所述芒刺管的一端焊接式连接，尾节所述芒刺管的另一端与所述定位接头的一端焊接式连接，所述定位接头的另一端通过上下双螺母与所述电晕极调节横钩连接；所述芒刺嵌入式插在所述芒刺管上。
10.根据权利要求9所述的高流速蜂窝式电滤器，其特征在于，所述固定接头为采用螺旋对接连接的螺杆和螺母，螺杆长度为35~45mm ;所述定位接头为螺杆接头，螺杆接头长度为90~IlOmm ;所述芒刺管为内径14臟，外径18mm的钢管；所述芒刺直径为2mm ;所述芒刺间距均匀螺旋式布置在所述`芒刺管上；相邻的所述芒刺在所述芒刺管上的间隔为20mm ；相邻的所述芒刺之间的夹角为60° ;所述芒刺管数量为3根；所述芒刺的数量为220~270个。
【文档编号】B03C3/66GK103817009SQ201410092217
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】周建勋, 陈新华, 陈涛, 钟汉昌 申请人:襄阳九鼎昊天环保设备有限公司