一种高压静电除尘器无火花运行装置

技术领域

本发明涉及静电除尘器无火花运行技术领域，具体为一种高压静电除尘器无火花运行装置。

背景技术

高压静电除尘是目前工厂中常用的除尘方法，具有除尘效率高、能耗低等优势。为提高除尘器的荷电率，提升除尘效率，目前大多数高压静电除尘器多采用直流叠加窄脉冲的电压激励。但过高的电压会造成除尘器阴极和阳极之间的电场击穿，发生火花放电。火花放电不仅会导致电压瞬间下降，使除尘器失去除尘效果，影响除尘电源等设备的状态。在针对焦炉煤气等可燃气体的进行高压静电除尘时，火花放电甚至还会导致气体爆炸，造成严重安全事故。因此，设计一种高压静电除尘器无火花运行装置，从源头抑制火花放电的发生，可以有效的提高高压静电除尘器的安全性。

目前关于高压静电除尘器火花放电的研究主要是针对火花放电出现以后如何进行智能化控制，避免再次放电，降低火花率，现有研究成果无法在火花放电发生时对除尘设备进行保护，特别在焦炉煤气等可燃气体的工作环境下，单次的火花放电也是不被允许的。设计一种装置从源头抑制除尘器工作时可能出现的火花放电或者降低放电能量到燃点以下，能够有效提高高压静电除尘器的工程应用能力及安全性，在可燃气体除尘过程中可以有效防止事故的发生，保证设备安全稳定的运行。

发明内容

本发明提出一种高压静电除尘器无火花运行装置，以解决现有技术无法在高压静电除尘器发生火花放电时，对除尘设备进行保护的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压静电除尘器无火花运行装置，包括用于模拟高压静电除尘器火花放电的模拟单元、用于提供试验电压的脉冲电源、用于采集除尘器放电信号的高频电流传感器、用于放大初始信号的信号放大单元、用于触发气体开关的高压脉冲发生器、用于为脉冲发生器供电的直流充电回路、用于电荷泄放的气体开关。

进一步的，所述模拟单元包括用于放置试验电极的防爆柜、用于模拟除尘器阴极的阴极杆、用于模拟除尘器阳极的阳极筒、用于悬挂阴极杆的导电杆、用于固定导电杆的绝缘子、用于连接脉冲电容和导电杆的高压电缆、用于测量放电电压的分压器。

进一步的，所述防爆柜采用高强度金属材质，柜体高2.5m，左右宽1.5m，前后宽1.2m，所述防爆柜以及所述阳极筒采用绝缘导线与试验场地接地点连接，所述绝缘子安装在所述防爆柜的顶部，所述绝缘子包括两组耐高温陶瓷绝缘子，绝缘部分高度大于300mm，两绝缘子中心轴间距600mm，距离防爆柜前后壁距离大于500mm，所述导电杆固定在所述绝缘子下端，杆长700mm，两组所述绝缘子高压端通过金属杆连接，固定所述高压电缆连接至所述脉冲电源，所述脉冲电源输出端与所述模拟单元中绝缘子高压端采用导线连接。

进一步的，所述阴极杆杆长1.6m，下部1m长度范围内装设芒刺，阴极杆底部悬挂直径3cm，高5cm的圆柱金属块，以保证阴极杆与地面垂直。

进一步的，所述阳极筒筒壁为六边形结构，高1.5m，所述阳极筒底部焊接有金属底板，所述阳极筒与所述阴极杆保持同轴布置。

进一步的，所述分压器参数满足对所述脉冲电源的直接测量，所述分压器与所述绝缘子高压端连接。

进一步的，所述脉冲电源参数与实际除尘器所用脉冲电源相同，以保证模拟装置与实际除尘器电源激励的一致性，所述脉冲电源接地端采用绝缘导线连接至场地的接地点。

进一步的，所述高频电流传感器采用环形线圈结构，采样频率大于所述脉冲电源频率，所述高频电流传感器输出侧采用BNC信号线连接至所述信号放大单元，所述模拟单元接地端采用绝缘导线连接至场地的接地点后，所述高频电流传感器环套于绝缘导线上。

进一步的，所述信号放大单元包括初级信号放大单元电压比较器、二级放大单元脉冲放大器，所述电压比较器工作电压5V，阈值可调，输出固定为5V方波，输出延迟小于5ns，所述脉冲放大器用于将所述电压比较器输出放大为所述高压脉冲发生器所需触发脉冲幅值，所述电压比较器、所述脉冲放大器采用BNC线相连后，连接至所述高压脉冲发生器触发端。

进一步的，所述高压脉冲发生器的电路采用Marx结构，基本开关元件采用FMMT系列雪崩三极管，设置有充电端、触发端、接地端、输出端四个端口，所述高压脉冲发生器输出脉冲幅值大于气体开关所需触发脉冲，输出脉冲前沿小于5ns，所述高压脉冲发生器输出端连接至所述气体开关触发端。

进一步的，所述直流充电回路包括用于抬升电压的变压器、用于限流的限流电阻、用于整流的高压硅堆、用于滤波的滤波电容。所述变压器高压侧、所述限流电阻、所述高压硅堆正极、所述滤波电容高压端采用导线依次相连后，连接至所述脉冲发生器充电端口，所述变压器低压侧连接至市电，所述滤波电容低压端与所述变压器接地端采用绝缘导线连接至场地的接地点，所述直流充电回路输出端采用绝缘导线与所述高压脉冲发生器充电端连接，所述直流充电回路接地端和所述高压脉冲发生器接地端采用绝缘导线与场地接地点连接。

进一步的，所述气体开关电极采用多间隙结构，触发模式为电脉冲等离子体火花触发，设置有高压端、低压端、触发端三个端口，开关间隙利用螺栓调节大小，所述气体开关高压端与所述模拟单元中导电杆相连，所述气体开关低压端采用绝缘导线连接至接地点。

本发明提出了一种高压静电除尘器无火花运行装置，与现有技术相比具有以下优点：

通过对放电信号的采集分析，合理设置放电预判阈值，提前一定时间预判放电的发生，在放电发生前通过产生高压脉冲来触发开关装置使得除尘器高压端接地，终止放电过程，达到从源头上杜绝火花放电或者在火花放电发生后抑制放电能量在可燃气体燃点下的效果；另外，本发明提出的无火花运行装置可根据实际情况选择相应的气体开关与触发装置，可适用于不同类型高压静电除尘器的无火花运行；根据本发明提出的无火花运行装置，可有效提高高压静电除尘器的工程应用能力及安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的高压静电除尘器无火花运行装置结构示意图；

图2是本发明实施例的高压静电除尘器无火花运行装置电路原理图。

图中：1模拟单元、101防爆柜、102阴极杆、103阳极筒、104导电杆、105绝缘子、106高压电缆、107分压器、2脉冲电源、3高频电流传感器、4信号放大单元、401电压比较器、402脉冲放大器、5高压脉冲发生器、6直流充电回路、601变压器、602限流电阻、603高压硅堆、604滤波电容、7气体开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例中的一种高压静电除尘器无火花运行装置，包括用于模拟高压静电除尘器火花放电的模拟单元1、用于提供试验电压的脉冲电源2、用于采集除尘器放电信号的高频电流传感器3、用于放大初始信号的信号放大单元4、用于触发气体开关的高压脉冲发生器5、用于为脉冲发生器供电的直流充电回路6、用于电荷泄放的气体开关7。

如图1所示，高压静电除尘器火花放电的模拟单元1包括用于放置试验电极的防爆柜101、用于模拟除尘器阴极的阴极杆102、用于模拟除尘器阳极的阳极筒103、用于悬挂阴极杆的导电杆104、用于固定导电杆的绝缘子105、用于连接脉冲电容和导电杆的高压电缆106、用于测量放电电压的分压器107七个主要部分。

防爆柜101采用高强度金属材质，柜体高2.5m，左右宽1.5m，前后宽1.2m。柜体以及阳极筒103采用绝缘导线与试验场地接地点连接。柜顶安装绝缘子105，绝缘子105包括两组耐高温陶瓷绝缘子，绝缘部分高度大于300mm，两绝缘子中心轴间距600mm，距离防爆柜前后壁距离大于500mm。绝缘子105下端固定导电杆104，杆长700mm。两组绝缘子105高压端通过金属杆连接，固定高压电缆106连接至脉冲电源2。

阴极杆102采用钢丝悬挂于金属杆4中间部位。阴极杆杆长1.6m，下部1m长度范围内装设芒刺，阴极杆底部悬挂直径3cm，高5cm的圆柱金属块，用以保证阴极杆垂直布置。

阳极筒103筒壁为六边形结构，高1.5m，采用6块宽20cm的金属板拼接而成。底部焊接50cm×50cm×1cm长×宽×厚的铁板，以保持阳极筒稳定。阳极筒与阴极杆同轴布置。

分压器107参数满足对脉冲电源的直接测量。分压器与绝缘子105高压端连接。

试验电源选用HF-II型除尘器专用复合脉冲电源2。

高频电流传感器3采用环形线圈结构，采样频率大于脉冲电源2频率。高频电流传感器3输出侧采用BNC信号线连接至信号放大单元4。

信号放大单元4由初级信号放大单元电压比较器401、二级放大单元脉冲放大器402两部分组成。电压比较器401采用TV3501芯片，工作电压5V，阈值可调，输出固定为5V方波，输出延迟小于5ns。脉冲放大器402采用单级Marx结构，核心开关器件采用50V耐压8050型三极管，用于将电压比较器401输出放大为高压脉冲发生器5所需触发脉冲幅值。

高压脉冲发生器5的电路采用Marx结构，基本开关元件采用FMMT系列的FMMT417雪崩三极管，设备基于PCB板开发，设置有充电端、触发端、接地端、输出端四个端口。高压脉冲发生器5输出脉冲幅值大于气体开关所需触发脉冲，输出脉冲前沿小于5ns。

高压脉冲发生器供电的直流充电回路6采用变压器601、限流电阻602、高压硅堆603、滤波电容604组成变压整流回路，为高压脉冲发生器提供直流充电电源。

气体开关7的电极采用多间隙结构，材料为石墨，触发模式为电脉冲等离子体火花触发，开关外部设置有高压端、低压端、触发端三个端口，开关间隙利用螺栓调节大小，以适用不同耐压要求。气体开关7高压端与高压静电除尘器火花放电的模拟单元1中导电杆104相连，低压端采用绝缘导线连接至接地点。

上述设备元件准备好之后，按照图2所示的电路图连接电路，具体连接方式如下：

脉冲电源输出端与高压静电除尘器火花放电的模拟单元1中绝缘子105高压端采用导线连接。脉冲电源2接地端采用绝缘导线连接至试验场地的接地点。

高压静电除尘器火花放电的模拟单元1接地端采用绝缘导线连接至试验场地的接地点后，高频电流传感器3环套于绝缘导线上。电压比较器401、脉冲放大器402采用BNC线相连后，连接至高压脉冲发生器5触发端。高压脉冲发生器5输出端与气体开关7触发端连接。

直流充电回路6输出端采用绝缘导线与高压脉冲发生器5充电端连接。直流充电回路6接地端和高压脉冲发生器5接地端采用绝缘导线与试验场地接地点连接。

上述设备元件连接完成后，具体工作流程如下：

在放电发生前，高频电流传感器3输出初始信号，初始信号触发电压比较器401。电压比较器401输出信号经由脉冲放大器402放大后，触发被直流充电回路6充电的高压脉冲发生器5。高压脉冲发生器5输出高压脉冲触发气体开关7。气体开关7导通，高压静电除尘器火花放电的模拟单元1的高压端接地，电荷经由气体开关7泄放。放电过程中断。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。