摘要：针对除尘器灰斗防结拱进行电加热耗电量大、运维成本高这一问题，通过以下两个技术手段：一在灰斗内壁涂敷特殊纳米材料降低粉煤灰与灰斗接触面摩擦力，使粉煤灰流动通畅不利于结拱；二加装负离子发生器使物料颗粒之间建立互相排斥力，使物料难以聚集、结拱；从而以无加热微能耗方式使这一问题得到了有效解决。
关键词：粉料；防结拱；节能；摩擦力；排斥力
1 结拱原因分析
1.1 引力
根据物理常识我们知道所有物体之间都有引力存在，粉煤灰等物料当然也不例外，物料颗粒之间、物料颗粒与灰斗壁等储存输送设备之间都具有相互吸引力，有引力作用就有聚集、粘附、结拱的可能。
1.2 压力
正常生产中灰斗内粉煤灰总是有一定灰位高度，如此下部粉煤灰必然会受到一定压力而不再舒松，使聚集、结拱成为可能。
1.3 摩擦力
灰斗内壁表面为非加工自然状态，粗糙度较高摩擦系数较大，如此为粉煤灰的滞留、粘挂板结创造了可能。
1.4 斥力
粉煤灰落入灰斗后，由于灰斗铁质接地，粉煤灰极易释放掉有限的电荷从而失去有限的排斥力，增加了板结可能。
1.5 温度
烟气通过低温省煤器后温度迅速降低，至电除尘后甚至降到酸露点以下（低低温已低于酸露点，约为90℃），这样烟气中一部分SO3冷凝成硫酸雾粘附在粉煤灰表面，使粉煤灰有板结可能。其次，由于烟尘中不可避免含有一定水分且灰斗壁温较低，粉煤灰落入灰斗开始散热，当温度下降低于水露点后，就会形成冷凝返潮造成粘挂板结。
2 近零能耗冷灰斗防结拱技术
2.1 技术机理
一是通过在灰斗内壁涂敷特殊纳米材料降低粉煤灰与灰斗接触面摩擦力，使粉煤灰流动更通畅；涂层具有的绝缘特性使粉尘不会过早释放电荷保持斥力，从而防止粉煤灰聚集、结拱；另外涂层特有的耐磨、耐腐蚀特性能更好的保护灰斗。
二是通过负离子发生器使物料颗粒之间建立较强的互相排斥力来防止聚集、结拱，具体做法是在灰斗气化风管路上加装专门研制的负离子束流发生器，其将进入灰斗的气化风电离，被电离而携带大量负离子的气化风进入灰斗内部与粉煤灰碰撞混合，使粉煤灰颗粒荷负电相互之间形成排斥力，进而达到防止物料聚集、结拱的目的。
2.2 技术特性
此项技术系统为国内首创，创新点如下：1、高性能纳米材料的新型应用，该材料防粘结、耐磨、耐腐蚀。2、利用负电荷排斥技术达到冷态防结拱。实施时不改动原系统设备、无需任何加热手段，以近零能耗解决了灰斗防结拱问题，适用于所有加工输送细微物料的场所。
2.2.1 特殊纳米涂层
纳米材料是指材料组分的特征尺寸在1-100nm范围的材料，具备微粒尺寸小，比表面积大的特征，在防腐、防磨、防粘方面显示出良好性能。该项技术使用的高分子纳米材料，粒径40-80nm，长度2-3μm，为除尘器灰斗防堵专用，其优点是：
（1）长周期：一次投入可保证8年连续使用。
（2）绝缘性、耐高温：涂层厚度400μm时电阻100MΩ，耐温可达600℃。
（3）耐磨、防腐蚀：强度和刚度大可有效抵御的高速冲击力，可有效抵御环境介质的腐蚀。
（4）本质防粘、摩擦系数小：能有效防止水分、油脂等渗透，始终能保持干爽，材料表面较原有钢质灰斗表面更加光滑，灰流更加顺畅。
2.2.2 负离子束流发生器
高频高压负离子束流发生器采用高效软开关逆变技术，是专门为除尘器灰斗防堵设计的专利产品。特性如下：
（1）发生器产生负离子束流能力强。
（2）连续工作可达8年以上。
（3）耐温可达150℃，连续工作不受影响。
（4）控制精确可靠，适应性强。
2.3 经济性分析
以陕西商洛发电有限公司2×660MW机组为例，供电价格按照成本价0.25元/ kWh计算，选择与陶瓷片式灰斗电加热方式、蒸汽加热方式进行比较分析。
年能耗费用比较
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蒸汽加热方式年能耗费用：
0.07t/h×6240h×50元/t×80=1747200元
单灰斗耗汽量0.07t/h,每吨蒸汽价格：50元
陶瓷片电加热方式年能耗费用：
5.5KW×6240h×0.25元/ kWh×80个=686400元
新型冷灰斗防结拱技术年能耗费用：
0.1KW×6240h×0.25元/ kWh ×80个=12840元
新型冷灰斗防结拱技术比电加热方式、蒸汽加热方式年能耗费用分别节约673560元、1734350元：
686400-12840=673560元 1747200-12840=1734350
当前陶瓷片式灰斗电加热装置在火电行业及相关行业企业中广泛使用，和其它灰斗加热型防结拱装置比较已经算是比较节能及节省费用的一种。即便据此测算，新型冷灰斗防结拱技术装置在投用后，两台机每年仍可为公司节约用电量269.4万 kWh，折合费用67.3万元。
2.4 附图
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附图1 陶瓷片式电加热型除尘器灰斗防结拱装置 附图2 新型近零能耗除尘器灰斗防结拱系统示意图
3 实际效果
新型冷灰斗防结拱技术实施时不改动原系统设备、无需任何加热手段，能够以近零能耗解决了除尘器灰斗防堵、防结拱问题，明显节约了生产用电和运营成本。该技术装置在投用后，两台机每年至少可为我公司节约用电量269.4万 kWh，折合费用67.3万元。
目前普遍采用的灰斗电加热或蒸汽加热方式，必须安装大量的加热元件或加热管道，同时需要设置很厚的保温层减少散热和降温，其投资较大、检查检修不方便、维护成本高。新型冷灰斗防结拱技术系统具有结构简单、运行可靠、维护方便的优点，设计建设企业可以不同程度降低基建期资本投资，技改企业每年可降低运营人力成本及材料成本约15万元。
4 结语
该技术适用于所有加工输送细微颗粒或物料的场所，可以推广应用，为火电行业企业及有类似需求的其它行业企业提供技术支持和服务，例如火电、水泥、建材、食品、饲料等行业。
参考文献：
[期刊]——庄选斌, [烧结机机头电除尘灰斗积灰治理],《河北冶金》。
论文作者:王韶华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：粉煤灰论文; 斥力论文; 技术论文; 物料论文; 除尘器论文; 离子束论文; 发生器论文; 《电力设备》2019年第22期论文;