CN109890090A - 一种用于电除尘器的灰斗上的ptc电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，包括多个排布在灰斗外壁上的PTC加热元件和控制器；所述控制器将多个PTC加热元件分为多个加热单元依次开启；其中控制器开启一个加热单元后，控制器检测已开启的PTC加热元件的功率值变化直至功率值低于控制器的预设值，然后控制器开启下一个加热单元。本发明将PTC材料作为加热元件，可根据温度的变化自动调节加热功率，自行将加热温度控制在目标温度附近，无需加装控制装置，减少了控制装置带来的故障发生率；采用分批投入PTC加热元件的运行方式，充分利用了电缆承载电流的能力；部分PTC加热元件损坏不会影响整个装置工作，避免了因局部损坏导致系统无法运行的风险，提高系统运行可靠性。

Description

一种用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置

技术领域

本发明涉及电加热器领域，特别涉及一种用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置。

背景技术

为了减少大气污染物的排放，燃煤电厂须配备除尘系统对排烟中的烟尘颗粒进行收集。灰斗是除尘系统中重要的储灰设备，灰斗设置有加热系统以防止其运行时发生堵塞，灰斗加热系统的可靠运行对灰斗的正常储灰和出灰，以及整个机组的安全稳定运行都至关重要。

灰斗温度对其安全稳定运行具有重要影响，当灰斗内温度较低时，会导致灰斗堵塞现象的发生。烟气中硫分与水蒸气会结合成硫酸蒸汽，其凝结温度显著提高。当灰斗内烟气温度低于该酸露点温度时，飞灰中含有的钠钾镁钙等金属的氧化物和碳化物，以及二氧化硅等非金属氧化物将与烟气中的酸性物质反应而产生凝聚现象，在灰斗内形成搭桥现象，从而使得灰斗输灰不畅而产生堵塞；灰斗内的飞灰与凝结的水分混合之后，将会生成泥浆状物体，固化后会在灰斗内堆积，导致灰斗堵塞；飞灰从除尘器落入灰斗存在一定的冲击力，再加上储灰自重，可能在灰斗内产生压实现象，在出灰口处形成搭桥，造成灰斗堵塞。

灰斗堵塞将导致灰斗因输灰不畅而堆积大量灰尘，灰位过高会导致除尘器电极发生位移或短路，严重影响了除尘器的除尘效率和工作的稳定性，甚至导致除尘器停运。除尘系统效率下降或停运，会使得排出的灰尘浓度增加，对引风机产生磨损，严重时甚至会造成引风机的飞车事故。灰斗长时间的大量积灰，会造成灰斗的荷载增加，当超出灰斗的承受能力时，会发生灰斗的掉落或塌陷，引发严重的安全事故。

为了防止灰斗发生堵塞，应对灰斗设置加热系统，通过对灰斗长期加热，能够及时蒸发掉灰斗内的水分并防止新的水分凝结，防止飞灰固化；当灰斗内有大量存灰时应维持灰斗在烟气酸露点温度以上，从而防止灰斗内灰尘与酸性物质发生凝聚。

目前的灰斗加热器主要采用电加热和蒸汽加热两种加热方式。蒸汽加热方式以高温蒸汽作为热源对灰斗进行加热，充分利用电厂大量的低压乏汽，加热成本较低，但加热管疏水不当将导致局部超温或加热失效等情况，影响系统稳定运行；电加热方式通过电加热元件对灰斗外壁进行加热，但需要加装自动控温装置和测温元件以控制其加热温度，然而灰斗的运行环境具有粉尘浓度高、湿度高、机械和热冲击强度大等特点，在该环境条件下自动控温装置故障发生率较高，并由此引发相当严重的事故，这使得常规灰斗加热器的安全性与可靠性大为降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，旨在降低灰斗加热系统在其恶劣的工作环境下的故障发生率，加热温度平稳，提高电站除尘系统的可靠性。

技术方案：本发明提出一种用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，包括多个排布在灰斗外壁上的PTC加热元件和控制器；所述控制器将多个PTC加热元件分为多个加热单元依次开启；其中控制器开启一个加热单元后，控制器检测已开启的PTC加热元件的功率值变化直至功率值低于控制器的预设值，然后控制器开启下一个加热单元。

进一步，所述多个PTC加热元件在灰斗外壁按照上下分层排布；每层的PTC加热元件构成一个加热单元同时开启。

进一步，所述多个PTC加热元件在灰斗外壁均匀间隔排布。

进一步，每个所述PTC加热元件均通过耐温导热胶固定在灰外壁。

进一步，每个所述PTC加热元件的外侧均设置有防护外壳。

进一步，所述防护外壳包括依次包裹在PTC加热元件非加热面的绝缘层、保温材料层和保护层。

进一步，还包括控制柜；所述控制柜内设置有开关电源、接线端子和为PTC加热元件供电的电缆；所述电缆的一端连接接线端子；所述电缆的另一端连接有安装在PTC加热元件上的电极板。

有益效果：1、本发明能够有效保持灰斗运行温度，温度控制简单可靠。将PTC材料作为灰斗加热器的加热元件，可根据温度的变化自动调节加热功率，从而自行将加热温度控制在目标温度附近，无需加装控制装置，减少了控制装置带来的故障发生率；

2、本发明加热器采用在时间控制器控制下分批投入的运行方式，充分利用了电缆承载电流的能力，协调了初始加热阶段所需投资过大与后期电缆承载能力利用不充分的矛盾，节省了设备投资；

3、本发明灰斗加热器采用片状加热器分布式布置方式，其部分加热片损坏不会影响其他加热片的正常工作，相较于传统的板状加热器和管式加热器，避免了因加热器局部损坏导致系统无法运行的风险，提高了系统运行可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为PTC加热元件的局部结构示意图；

图3为本发明的自动控温原理图；

图4为本发明的控制逻辑图。

图中：100-电除尘器、200-灰斗、310-PTC加热元件、320-电极板、330-耐温导热胶、340-绝缘层、350-保温层、360-保护层、400-电缆、500-电源控制柜、510-控制器、520-开关电源、530-接线端子。

具体实施方式

如图1，一种用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，包括多个排布在灰斗200外壁上的PTC加热元件310和控制器510。

如图2，每个所述PTC加热元件310均通过耐温导热胶330固定在灰斗200外壁，所述导热胶330采用硅树脂胶，将PTC加热元件310与灰斗200外壁紧密胶接在一起。

每个所述PTC加热元件310的外侧均设置有防护外壳。所述防护外壳包括依次包裹在PTC加热元件310非加热面的绝缘层340、保温材料层350和保护层360。所述PTC加热元件310表面安装有绝缘层340，采用聚酰亚胺薄膜，用于加热元件的隔电保护兼热量传导；所述保温材料层350采用岩棉作为绝热材料，包裹于所述PTC加热元件及灰斗外侧，减少灰斗热量耗散；所述保护层360安装于保温层350外侧，对保温层350结构加以保护，延长保温层350使用寿命。

所述多个PTC加热元件310在灰斗200外壁均匀间隔在灰斗200外壁的中下部，并按照上下分层排布；每层的PTC加热元件310构成一个加热单元同时开启。

所述控制器510将多个PTC加热元件310分为多个加热单元依次开启；其中控制器510开启一个加热单元后，控制器510检测已开启的PTC加热元件310的功率值变化直至功率值低于控制器510的预设值，然后控制器510开启下一个加热单元。

本实施例的所述PTC加热元件310供电电源采用220V、50Hz的工频交流电源。如图3所示，PTC加热元件310的阻温特性呈现非线性正温度系数关系。当温度较低时，PTC加热元件310的电阻很小，电阻率变化也很小，此时供电电流和加热功率都很大。随着温度的增加PTC加热元件310的电阻先减小至最小电阻R_min，在该电阻下工作时其加热功率达到最大值，对应的温度为TR_min。随后电阻逐渐增大，R_c是开关电阻，对应的温度是元件的居里温度T_c。当温度超过居里温度T_c后，其电阻值进入跃变区，在较小的温度范围内急剧上升10³~10⁹个数量级，呈现出强烈的正温度效应，加热功率随之迅速降低；其中R_max是材料能够达到的最大电阻，相应温度为TR_max。该正温度效应的阻温特性使PTC加热元件310具备恒温加热功能，可将加热温度保持恒定值，该温度只与PTC加热元件310的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。因此，使用PTC加热元件310可将灰斗200温度自动保持在目标温度附近，无需加装控制装置。

根据上述PTC加热元件310的工作特性可知：在低温时电阻较小，供电电流和加热功率较大，随着加热温度的升高，供电电流和加热功率逐渐降低。初始加热阶段，PTC加热元件310全部投入会产生过大的电流，需要配备较粗的电缆以提高承载电流的能力，增加了设备投资。当灰斗200温度逐渐升高后，PTC加热元件310工作电流逐渐减小，浪费了电缆的电流承载能力。鉴于以上情况，本发明设置控制器510控制PTC加热元件310分批投入运行。

考虑到灰斗200的积灰从底部开始积累，所述控制器510按照由下向上的顺序分批投入运行。初始加热阶段，投入部分PTC加热元件310，供电电流较小，可配备较细的电缆，降低了设备投资；当投入的PTC加热元件310运行温度升高后，电缆中电流减小，通过控制器510投入新一批PTC加热元件310。按照以上过程控制PTC加热元件310分批投入，直至PTC加热元件310全部投入运行。通过上述控制，可充分利用电缆的承载能力，协调了初始加热阶段所需投资过大与后期电缆承载能力利用不充分的矛盾，节省了设备投资。

如图4所示，本实施例采用如下具体方案：

在灰斗200初始加热阶段，单个PTC加热元件310温度较低，在居里温度以下，供电电流和加热功率很大，通过控制器510控制投入最下层的一组加热单元，并确保电缆供电功率在150kW以下；随着灰斗200温度的升高，PTC加热元件310电阻逐渐增大，其加热功率逐渐降低，当投入的PTC加热元件310的功率降低到75kW时，在控制器510控制下按照由下到上的顺序依次投入新一组加热单元，并确保电缆供电功率在150kW以下。直至PTC加热元件310全部投入运行，然后将灰斗200的温度加热到工作温度。

灰斗200温度达到工作温度后，PTC加热元件310发出的热量与灰斗散热相平衡，灰斗温度保持稳定。当外界扰动造成灰斗200温度偏离工作温度后，PTC加热元件310正温度效应的阻温特性可使其自动调整加热功率，使灰斗200温度保持在工作温度附近。

本发明还包括控制柜500；所述控制柜500内设置有开关电源520、接线端子530和为PTC加热元件310供电的电缆400；所述电缆400的一端连接接线端子；所述电缆400的另一端连接有安装在PTC加热元件310上的电极板320，所述电极板320贴在PTC加热元件310的非加热面用于对PTC加热元件310供电。

以上所述具体实施例，对本发明的结构、技术方案、有益效果进行了详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不限于上述实施方式，凡在不脱离本发明的精神和原则范围下所做的替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，其特征在于：包括多个排布在灰斗（200）外壁上的PTC加热元件（310）和控制器（510）；所述控制器（510）将多个PTC加热元件（310）分为多个加热单元依次开启；其中控制器（510）开启一个加热单元后，控制器（510）检测已开启的PTC加热元件（310）的功率值变化直至功率值低于控制器（510）的预设值，然后控制器（510）开启下一个加热单元。

2.根据权利要求1所述的用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，其特征在于：所述多个PTC加热元件（310）在灰斗（200）外壁按照上下分层排布；每层的PTC加热元件（310）构成一个加热单元同时开启，控制器（510）由下至上逐层开启。

3.根据权利要求2所述的用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，其特征在于：所述多个PTC加热元件（310）均匀间隔排布在灰斗（200）外壁的中下部。

4.根据权利要求1所述的用于电除尘器的灰斗（200）上的PTC电加热器装置，其特征在于：每个所述PTC加热元件（310）均通过耐温导热胶（330）固定在灰斗（200）外壁。

5.根据权利要求4所述的用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，其特征在于：每个所述PTC加热元件（310）的外侧均设置有防护外壳。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，其特征在于：所述防护外壳包括依次包裹在PTC加热元件（310）非加热面的绝缘层（340）、保温材料层（350）和保护层（360）。

7.根据权利要求6所述的用于电除尘器的灰斗上的PTC电加热装置，其特征在于：还包括控制柜（500）；所述控制柜（500）内设置有开关电源（520）、接线端子（530）和为PTC加热元件（310）供电的电缆（400）；所述电缆（400）的一端连接接线端子；所述电缆（400）的另一端连接有安装在PTC加热元件（310）上的电极板（320）。