320MW火电机组BE型电除尘器阴极绝缘棒贯穿性击穿预防探索

刘武魁

摘 要：文章针对三门峡华阳发电有限责任公司2×320MW机组BE型电除尘器保温箱内阴极振打绝缘棒经常出现贯穿性击穿，造成电场退出运行、烟尘排放浓度超标，机组出力受限等情况。近两年来通过从设计、结构、运行、检修、维护等方面的分析论证，提出解决方案，从而绝缘棒出现贯穿性击穿次数明显减少，消除了机组环保超标隐患，保证了机组安全经济运行。

关键词：电除尘器；绝缘棒；电场短路；探索

引言

电除尘器的工作原理是：在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上通过高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。气体电离后所产生的电子，阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，而使粉尘获得电荷。荷电粉尘在电场力的作用下，便向极性相反的电极运行而沉积在电极上，可达到粉尘和气体分离的目的，当沉积的粉尘达到一定厚度时，借助于振打机构使粉尘落入下部灰斗，净化后的气体便从圆筒上部排出。

龙净环保科技有限公司的BE型电除尘器本体分为两部分，上部保温箱放置承压绝缘子及锥形绝缘轴，下部通烟及悬吊阴阳极。锥形绝缘轴为电除尘顶部阴极电磁锤振打清灰系统的高压绝缘部份组件，位于阴极振打的上、下振打杆之间，上端通过联轴套与振打杆、电磁振打锤撞击，下部与振打杆、阴极砧梁连接。主要起隔离高压电流作用，避免振打杆和电磁锤振打器带电，提供电除尘的安全运行环境。如果锥形绝缘轴运行中因为受潮、渗水等原因击穿，将使阴极接地短路，电场被迫故障退出，影响除尘器除尘效率和烟尘排放，严重时甚至会造成烟尘入口排放超标。

1 系统概述

公司一期2×320MW火电机组电除尘器采用的是龙净环保科技有限公司1986年引进美国通用电气公司（GE）电除尘器技术基础上，通过消化、吸收，在国产化过程中不断完善起来的一种新型BE型电除尘器。阴、阳极系统及气流分布装置均采用顶部电磁锤振打清灰；阴极采用GE的顶部电磁锤振打技术，阳极采用西德鲁奇的ZT24板技术。

1.1 公司一期BE型电除尘器主要参数

1.2 BE型电除尘器的主要特点

（1）采用顶部电磁振打，结构新颖、合理，运行安全、可靠。

a.振打机构设置于除尘器顶部，一则提高内部空间的利用率；二则隔离于烟气之外，便于实现不停炉的情况下，对振打机构进行检修，提高设备的常运率。b.采用顶部振打，振打力的传递是自上而下，符合除尘器清灰对振打力的要求，同时在振打时，极板面产生擅抖，使极板的积灰脱落，达到良好的清灰效果。c.阴极部分除采用小框架，同时也采用顶部振打，减少了阴极线的剪切力，避免了断线的现象。d.阴、阳系统均采用上吊下垂，有效抑制由热产生的热延伸变形。e.采用顶部振打，实现化小振打单元，合理对每一单元的控制不仅达到有效清灰同时也有抑制二次飞扬的产生。

（2）采用小分区供电，对改善电气性能，提高除尘器的运行电压，以及提高除尘效率均十分有利。

2 运行中存在的问题及原因分析

2.1 存在问题

通过查阅2014年-2016年电除尘器检修台账发现：一期2×320MW机组总共发生电除尘器保温箱内部阴极绝缘棒贯穿性击穿的现象15根（其中#1炉7根；#2炉8根）。每次打开保温箱人孔门进入后发现，保温箱内电场引接线护罩边缘、振打套筒内壁、保温箱顶壁保温缺失部位都悬挂大量水珠；振打绝缘棒表面包裹一层薄薄浮尘且有水流迹痕，尤其是靠近#1、2电除尘器中间通道部位的振打绝缘棒上爬电后击穿沟槽广度和深度更加严重；阳极振打套筒靠近保温箱顶壁下方250-300mm位置，有硫腐蚀孔洞出现；保温箱内地面及墙壁有进水痕迹。

2.2 原因分析

（1）除尘器正常投行时，在炉侧高达120-140℃烟温和保温箱电加热的共同作用下，保温箱温度基本控制在105-130℃范围内。这样即使外界温度降低，天花板上凝聚的水蒸汽也能被汽化掉，从而保障了保温箱内绝缘棒在干燥范围内。

（2）电除塵器停运后，电场、阴阳极振打和保温箱电加热全部停运。需要开人孔门通风冷却。保温箱内的热空气在上下冷空气的夹击下，加速冷却积聚成水珠，沿振打杆经绝缘棒流至悬吊瓷瓶上。如果这时无法保证绝缘棒干燥的情况下，冒然做电场升压试验，极易造成绝缘棒爬电击穿。

（3）保温箱人孔门分布在电除尘器顶部保温箱两侧，其中#1、2电除尘器中间夹道处有4个人孔门。冬天当地多西北风，中间通道就形成了通风口，冷却效果更明显。这就是#2炉#1电除尘器靠近通道并排4根绝缘棒出现爬电严重的主因。

（4）保温箱顶部钢板多年没有经过防腐处理，焊口和坑洼部位锈蚀严重，雨雪季，积水会通过锈蚀的焊口渗入或流入保温箱内，经保温箱内电加热后雾化成水蒸汽，吸附在阴极振打绝缘棒上，造成阴极绝缘棒贯穿性击穿的诱因之一。

（5）阳极振打套在保温箱内筒锈蚀严重，电除尘微正压时，烟气进入保温箱后，粉尘包裹在绝缘棒四周，当遇到湿蒸汽后，NOX、SO2等遇H2O瞬间就变成导电性极强的电解质，是造成绝缘棒贯穿性击穿的又一诱因。

（6）阳极振打套筒在保温箱外筒锈蚀见洞，雨雪季，湿空气通过锈蚀的空洞进入除尘器保温箱，易造成保温箱内湿度增大。

（7）绝缘棒本身存在缺陷。通过检查极个别阴极绝缘棒上有结节或者局部变色现象。

3 实施措施及方案

为了保证不因保温箱内绝缘棒被击穿造成机组限负荷、环保不合格、甚至停机事故，在积极与福建龙净环保科技有限公司沟通的基础上，开拓思维、打破常规，借鉴兄弟电厂经验，采取如下措施。

3.1 管理方面

（1）坚持电除尘逢停必查。停机期间重点排查电除尘顶棚漏雨、振打杆套筒处保温层、密封振打锤下部松懈的卡环、绝缘轴等部位，发现有缺陷的及时处理。

（2）检修结束后，及时封闭人孔门。一则杜绝季节雨水淋进造成短路；二则防止冬季寒冷、湿度较大的冷空气进入，造成绝缘不合格。

（3）认真执行电除尘器升压试验“三步法则”（测绝缘、投电加热、升压试验）。

3.2 技术方面

（1）有计划性的更换锈蚀的阳极振打套筒。

方案简述：

选用材质：将有锈蚀现象的阳极振打套筒的材质由Φ108*4 YB242-63普通碳钢焊接钢管更换为Φ108*6 GB/T8162-1999的无缝钢管。

施工方案：沿保温箱顶部振打套筒四周垂直切割，将保温箱内部沿地面齐平把锈蚀管子割除、打磨后，重新回装。

（2）在绝缘轴上部加装伞裙，防止雨水直接落在绝缘轴上造成击穿。

方案简述：

制作导流伞裙，加装到绝缘轴上方套筒上，将从绝缘轴上方流下的水滴、水流有效的引流至绝缘轴较远位置，防止其流经绝缘轴。

伞裙材质：不锈钢

安装方式：焊接（满焊，有效引流，防止缝隙漏水；固定牢固，防止其因振打力脱落）

伞裙简图：

创新点：研究图纸、测算各参数、结合现场实际，在绝缘轴上部加装伞裙，防止雨水直接落在绝缘轴上造成击穿。

4 结束语

公司一期2台机组BE型电除尘器保温箱，自从阳极振打套筒更换、绝缘棒上部加装伞裙和严格管理以后，一年内没有发生过绝缘轴击穿的故障，提高了除尘器运行的可靠性，对其他相同隐患机组改造具有较高的借鉴意义。

参考文献

[1]福建龙净环保科技有限公司.BE型电除尘器系统安装、调试、维护使用说明书[Z].

[2]大唐三门峡发电有限责任公司.2×630MW除灰系统运行规程[S].

Q/CDT-SMXHYPC-105 0601-2016.

[3]陈隆基，张帅.320MW发电机组电除尘器绝缘低处理探索[J].电工技术，2017，06.