CN112698167B - 高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置及方法，所述装置包括：防爆柜(1)；模拟除尘器阳极的阳极筒(2)；模拟除尘器阴极的阴极杆(3)；悬挂阴极杆(3)的导电杆(4)；固定导电杆(4)的绝缘子(5)；模拟除尘器电极电容的脉冲电容器(6)；连接脉冲电容器(6)和导电杆(4)的高压电缆(7)；保护高压电缆(7)的云母管(8)；向防爆柜阳极筒(2)内通入可燃气体的进气单元；测量爆炸压力的压力传感器(10)；以及观察爆炸现象的摄像头(11)。利用所述装置进行高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验，可模拟除尘器火花放电引起除尘器内部可燃气体爆炸的过程，并对火花放电、气体爆炸的特征量进行测量，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及静电除尘器火花放电领域，尤其涉及高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置及方法。
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。在对焦炉煤气等可燃气体进行高压静电除尘时，若气体中氧含量超标，一旦除尘电极中发生火花放电，可能导致气体燃爆损坏除尘器，甚至还会导致严重的爆炸事故。
目前对于可燃气体通过高压静电除尘时的爆炸预防，一方面是在除尘器的进气部位设置氧含量监测装置，一旦发现气体中氧含量超标立即停止设备运行；另一方面是降低对除尘器工作电压，避免火花放电出现。对于前一种措施，氧含量的监测一定程度上存在滞后性，且一旦监测装置出现故障，没有后备保护措施，因此仍存在一定安全风险。而降低除尘器的工作电压，除尘器的除尘效率也会随之下降，经济性方面存在不足。深入除尘器火花放电特性以及可燃气体爆炸特性，有助于从火花放电能量、爆炸冲击等角度入手研发新的爆炸抑制措施，以更准确的把握除尘器的安全性和经济性之间的平衡点。但在实际除尘器中开展气体燃爆试验，爆炸能量强，危险性过高，且除尘器结构庞大不便于放电以及爆炸特征信号的测量，因此这方面的研究受到了限制，难以开展。
发明内容
本发明提供高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置及方法，以解决现有技术进行高压静电除尘器火花放电特性以及除尘器中可燃气体爆炸特性研究时，试验危险性高及相关测量难以实现的问题。
根据本发明实施例的一方面，提供一种高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置，包括：
防爆柜，其上设置有用以减轻气体燃爆时柜身压力的泄压口和接地螺栓；
阳极筒，所述阳极筒固定在所述防爆柜内并通过所述防爆柜接地，所述阳极筒底部封闭顶部敞开，所述阳极筒上端设置有与其内部相通的金属管，压力传感器安装在所述金属管上以通过所述金属管内部空气对其进行隔热保护，所述压力传感器的电线从所述防爆柜上引出；
阴极杆，其一端悬挂于导电杆上，另一端位于所述阳极筒内，所述导电杆固定在所述防爆柜内的绝缘子上；
脉冲电容，所述脉冲电容用于模拟除尘器电极电容，其高压端与高压电缆的一端相连，所述高压电缆另一端在位于所述防爆柜上的云母管中与所述导电杆相连；
摄像头，设置在所述防爆柜内用于观察爆炸现象，所述摄像头外部装设耐热玻璃罩；
进气单元，包括止回阀、两个电磁阀和带有压力表的储气罐，所述止回阀的一端通过第一导气管连接所述阳极筒底部的进气口，与所述止回阀的另一端相连的第二导气管从所述防爆柜上引出接至所述两个电磁阀中的一个的一端，所述两个电磁阀中的所述一个的另一端通过第三导气管接至所述储气罐出气口，所述储气罐进气口通过第四导气管接至所述两个电磁阀中的另一个的一端，所述两个电磁阀中的所述另一个的另一端连接用于在试验中的配气环节与相应气瓶相连的第五导气管。
在一些示例中，所述阴极杆位于所述阳极筒内的部分具有芒刺。
在一些示例中，所述阴极杆底部具有保证其垂直布置的配重块。
在一些示例中，所述阳极筒为正棱柱结构，所述阳极筒与所述阴极杆保持同轴布置。
根据本发明实施例的另一方面，提供一种高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验方法，利用所述的装置进行模拟试验，所述方法包括：
步骤1，将试验所用除尘器脉冲电源接至分压器以及所述脉冲电容的高压端，脉冲电源的接地端、所述脉冲电容的接地端、所述防爆柜的所述接地螺栓分别通过绝缘导线汇集到同一点与试验场地的接地点相连，并在各绝缘导线上装设电流特高频传感器，以测量接地电流；
步骤2，关闭所述两个电磁阀中的所述一个，采用分压法在所述储气罐中配好试验所需的气体，配气完毕后关闭所述两个电磁阀中的所述另一个；
步骤3，将各特高频传感器连接至示波器，锁好所述防爆柜柜门，启动脉冲电源，提升电压直至所述阳极筒和所述阴极杆之间出现火花放电，记录此时电压U1，并借助示波器观测各特高频传感器采集到的放电信号，然后降低电压直至不再产生火花放电；
步骤4，打开所述两个电磁阀中的所述一个，向所述阳极筒中通入配好的试验气体，并将脉冲电源输出电压再次升高至U1，观察在此情况下发生火花放电时各特高频传感器的信号变化，借助所述摄像头的图像信号观察气体的燃爆情况，若发生燃爆，立即关闭所述两个电磁阀中的所述一个，停止送气；
步骤5，测量结束后，关闭脉冲电源，在所述两个电磁阀中的所述一个关闭的情况下拆除其与所述第二导气管的连接，通过所述第二导气管向所述防爆柜内鼓入空气，在设定时间后打开所述柜门散气。
本发明以电容等效的方式缩小了试验对象的体积，参与燃爆的气体更少，安全性更高。防爆柜进一步提升了试验的安全性。进气单元可以通过配气的方式对不同类型的可燃气体进行模拟，同时通过选择不同电容量的脉冲电容，可以对不同类型的除尘器进行模拟，应用范围更广。此外，本发明试验回路结构简单，便于对放电信号的测量，同时对于气体燃爆可以通过压力传感器以及摄像头从现象以及压力波形等多角度进行观测，有助于更深入研究高压静电除尘器火花放电及可燃气体的特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明一实施例提供的高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置结构示意图。
图2为本发明一实施例提供的防爆柜结构示意图。
具体实施方式
图1展示了一种高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置，该装置包括：用于进行爆炸试验的防爆柜1；用于模拟除尘器阳极的阳极筒2；用于模拟除尘器阴极的阴极杆3；用于悬挂阴极杆3的导电杆4；用于固定导电杆4的绝缘子5；用于模拟除尘器电极电容的脉冲电容器6；用于连接脉冲电容器6和导电杆4的高压电缆7；用于保护高压电缆7的云母管8；用于向防爆柜1内通入可燃气体的进气单元；用于测量爆炸压力的压力传感器10；以及用于观察爆炸现象的摄像头11。
图2展示了防爆柜1示意图，防爆柜1采用高强度金属材质，防爆柜1上设置用以减轻气体燃爆时柜身压力的泄压口101，安装云母管8的孔102，安装所述进气单元导气管的孔103，以及接地螺栓104。防爆柜1的柜门105一侧采用高强度合页固定于柜身，另一侧装设多点锁定的柜门锁。
阳极筒2、阴极杆3、导电杆4、绝缘子5、摄像头11设置在防爆柜1内。阳极筒2可采用正棱柱结构，上部敞开，底部装设带进气口的封盖203。封盖203可采用多点螺栓固定，在保证机械强度的前提下便于拆卸。支架201将阳极筒2支撑在防爆柜1底部，支架201将阳极筒2撑起一定高度便于所述进气单元导气管在封盖203上的安装。支架201与防爆柜1之间应确保电气接触，以使阳极筒3可通过防爆柜1接地，因此二者可通过金属螺栓连接固定。阳极筒2上端采用支架202固定于防爆柜1侧壁，避免阳极筒2倾倒。阳极筒2上端设置一根与阳极筒2内部相通的金属管。压力传感器10安装在所述金属管上，通过所述金属管内部空气对压力传感器10进行隔热保护。压力传感器10的电线从防爆柜1上引出。
阴极杆3一端通过带金属吊环的抱箍悬挂于导电杆4上，另一端位于阳极筒2内。阴极杆3可在阳极筒2的中心轴线上。阴极杆3的底部悬挂配重块以保证其垂直性。阴极杆3在阳极筒2内的部分具有芒刺，当阴极杆3长1400mm时，可在下部800mm设置所述芒刺。导电杆4固定在绝缘子5高压端，绝缘子5可采用耐高温陶瓷绝缘子。脉冲电容6高压端与高压电缆7的一端相连，高压电缆7另一端在云母管8中与导电杆4相连。参考除尘器电极的电容值，脉冲电容6的电容量可选择为150nF，高压电缆7可选用150kV直流电缆。
所述进气单元包括：止回阀901；电磁阀902，904；和带有压力表的储气罐903。止回阀901的一端通过金属材质的第一导气管连接阳极筒2底部封盖203的进气口，与止回阀901的另一端相连的第二导气管从防爆柜1上的孔103引出接至电磁阀902的一端，电磁阀902的另一端通过第三导气管接至储气罐903出气口，储气罐903进气口通过第四导气管接至电磁阀904的一端，电磁阀904的另一端连接第五导气管，所述第五导气管用于在试验中的配气环节与相应气瓶相连。
在示例性实施例中，还提供一种高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验方法，采用上文所述的高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置进行试验，具体试验步骤见下文。
步骤1，将试验所用除尘器脉冲电源接至分压器以及脉冲电容6的高压端，脉冲电源的接地端、脉冲电容6的接地端、防爆柜1接地螺栓104分别通过绝缘导线汇集到同一点与试验场地的接地点相连，并在各绝缘导线上装设电流特高频传感器，以测量接地电流。
步骤2，关闭电磁阀902，将借助磁阀904以及储气罐903上的压力表，采用分压法在储气罐903中配好试验所需的气体，配气完毕后关闭电磁阀904。
步骤3，将各特高频传感器连接至示波器，锁好防爆柜1柜门105，启动脉冲电源，提升电压直至阳极筒2和阴极杆3之间出现火花放电，记录此时电压U1，并借助示波器观测各特高频传感器采集到的放电信号，然后降低电压直至不再产生火花放电。
步骤4，打开电磁阀902向阳极筒2中通入配好的试验气体，并将脉冲电源输出电压再次升高至U1，观察在此情况下发生火花放电时各特高频传感器的信号变化，借助摄像头11的图像信号观察气体的燃爆情况，若发生燃爆，立即关闭电磁阀902，停止送气。摄像头11外部装设耐热玻璃罩，用以避免试验时阳极筒2中喷射出的高温气流损坏摄像头11。
步骤5，测量结束后，关闭脉冲电源，在电磁阀902关闭的情况下拆除电磁阀902与所述第二导气管的连接，通过所述第二导气管向防爆柜1内鼓入空气，5～10分钟后打开防爆柜1的柜门105散气。
Claims (5)
1.一种高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，包括：
防爆柜（1），其上设置有用以减轻气体燃爆时柜身压力的泄压口（101）和接地螺栓（104）；
阳极筒（2），阳极筒（2）固定在防爆柜（1）内并通过防爆柜（1）接地，阳极筒（2）底部封闭顶部敞开，阳极筒（2）上端设置有与其内部相通的金属管，压力传感器（10）安装在所述金属管上以通过所述金属管内部空气对其进行隔热保护，压力传感器（10）的电线从防爆柜（1）上引出；
阴极杆（3），其一端悬挂于导电杆（4）上，另一端位于阳极筒（2）内，导电杆（4）固定在防爆柜（1）内的绝缘子（5）上；
脉冲电容（6），脉冲电容（6）用于模拟除尘器电极电容，其高压端与高压电缆（7）的一端相连，高压电缆（7）另一端在位于防爆柜（1）上的云母管（8）中与导电杆（4）相连；
摄像头（11），设置在防爆柜（1）内用于观察爆炸现象，摄像头（11）外部装设耐热玻璃罩；
进气单元，包括止回阀（901）、第一电磁阀（902）、第二电磁阀（904）和带有压力表的储气罐（903），止回阀（901）的一端通过第一导气管连接阳极筒（2）底部的进气口，与止回阀（901）的另一端相连的第二导气管从防爆柜（1）上引出接至第一电磁阀（902）的一端，第一电磁阀（902）的另一端通过第三导气管接至储气罐（903）出气口，储气罐（903）进气口通过第四导气管接至第二电磁阀（904）的一端，第二电磁阀（904）的另一端连接用于在试验中的配气环节与相应气瓶相连的第五导气管。
2.根据权利要求1所述的高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，阴极杆（3）位于阳极筒（2）内的部分具有芒刺。
3.根据权利要求1所述的高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，阴极杆（3）底部具有保证其垂直布置的配重块。
4.根据权利要求1所述的高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，阳极筒（2）为正棱柱结构，阳极筒（2）与阴极杆（3）保持同轴布置。
5.一种高压静电除尘器可燃气体爆炸模拟试验方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一项所述的装置进行模拟试验，所述方法包括：
步骤1，将试验所用除尘器脉冲电源接至分压器以及脉冲电容（6）的高压端，脉冲电源的接地端、脉冲电容（6）的接地端、防爆柜（1）接地螺栓（104）分别通过绝缘导线汇集到同一点与试验场地的接地点相连，并在各绝缘导线上装设电流特高频传感器，以测量接地电流；
步骤2，关闭第一电磁阀（902），采用分压法在储气罐（903）中配好试验所需的气体，配气完毕后关闭第二电磁阀（904）；
步骤3，将各特高频传感器连接至示波器，锁好防爆柜（1）柜门（105），启动脉冲电源，提升电压直至阳极筒（2）和阴极杆（3）之间出现火花放电，记录此时电压U 1，并借助示波器观测各特高频传感器采集到的放电信号，然后降低电压直至不再产生火花放电；
步骤4，打开第一电磁阀（902）向阳极筒（2）中通入配好的试验气体，并将脉冲电源输出电压再次升高至U 1，观察在此情况下发生火花放电时各特高频传感器的信号变化，借助摄像头（11）的图像信号观察气体的燃爆情况，若发生燃爆，立即关闭第一电磁阀（902），停止送气；
步骤5，测量结束后，关闭脉冲电源，在第一电磁阀（902）关闭的情况下拆除第一电磁阀（902）与所述第二导气管的连接，通过所述第二导气管向防爆柜（1）内鼓入空气，在设定时间后打开柜门（105）散气。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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