1 000 MW机组超净排放改造后电除尘内部螺旋线大量损坏的原因分析

司文波，苏国强

(华能国际电力股份有限公司玉环电厂，浙江 玉环 317604)

玉环电厂4×1 000 MW锅炉是由哈尔滨锅炉厂引进日本三菱重工业株式会社技术制造的超超临界变压运行直流锅炉，型号为HG-2953/27.46-YM1。机组静电除尘器由浙江菲达环保科技股份有限公司设计制造，电除尘器均为三室四电场，宽极距辅助电极横向槽板型。

玉环电厂2号机组在2015年11月超净排放改造后电除尘设备由原来的24台高压硅整流变压器变为36个高频整流变(每室的一电场和四电场各增加一台整流变，并对同一个电场的阴极线进行电气隔离，保证电场工作的可靠性)。投运后发现2号机组B侧电除尘多个电场二次短路跳闸，为满足超净排放的要求，对B侧电除尘进行半侧隔离检查处理，工作人员进入电除尘内部发现三电场和四电场大量螺旋线已断裂或有裂痕。断裂螺旋线分布位置无规律，按层看各层分布均有断线，按排看外侧和内侧都有，按断口位置看也无规律[1-3]。本文结合2号机超净排放改造前后电除尘的运行工况变化情况，对三电场和四电场大量螺旋线断裂的原因进行分析。

1 系统简介

玉环电厂锅炉炉膛中产生的烟气经过脱硝系统后，进入空气预热器对一、二次风预热，然后流经静电除尘器，由引风机排至烟囱。当含尘烟气通过静电除尘器的高压静电场时，与电极间的正、负离子和电子发生碰撞或在离子扩散运动中产生荷电，带上电子和离子的尘粒在电场力作用下向异性电极运动并吸附在异性电极上，通过除尘器的阴极和阳极振打装置使电极上的飞灰落入电除尘器的灰斗内，通过输灰系统将飞灰输送至灰库。每台炉设二台电除尘器，电除尘器均为三室四电场。一二电场阴极线为芒刺线，三四电场阴极线为螺旋线，如图1所示。

高频电源基本原理是三相交流电经整流和滤波后，得到 530 V 左右的直流电压，再经IGBT逆变，产生40 kHz 左右的交变高频电流信号，经高频变压器升压至20 kV，再经倍压整流，产生平直的80 kV高频脉动负高压直流信号，经阻尼电阻送入电场。同时，为了防止粉尘粘附在电除尘的绝缘子和瓷轴上，在电除尘顶部增加热风吹扫装置。热风吹扫装置配备离心风机、换热器、进回汽管道、温度控制柜等设备。利用厂用辅助蒸汽对吹扫风进行加热。

图1 电除尘内部结构

2 电除尘螺旋线大量损坏原因分析

本次超净排放改造螺旋线没有更换，并且经过研究院对断裂螺旋线检验，螺旋线断裂是由于腐蚀应力所致，可以排除螺旋线材质问题造成断裂。

2.1 电除尘低低温改造后，低温腐蚀造成螺旋线断裂

电除尘在低低温工况下，飞灰比电阻有了数量级上的大幅下降。由于2号炉电除尘检修后运行初期，排烟温度长时间仅40～60℃，远低于85℃左右的酸露点，螺旋线表面凝聚大量硫酸的小液滴，此时在50～60 kV的高压直流电下运行会产生较严重的腐蚀和频繁放电。放电如达不到拉弧，在火花率整定模式下无法自动调整参数运行，但频繁的放电将击伤熔蚀螺旋线。这些会产生较多腐蚀坑，该部位在拉应力下出现裂纹以致断裂。

电场运行参数曲线见图2。

图2 电场运行参数曲线

2.2 通过单根螺旋线电流增大，使螺旋线损坏

3号电除尘低低温改造后正常运行一年多，利用检修机会进入内部检查发现，螺旋线表面没有明显的裂纹及腐蚀坑现象，但产生了一定数量较明显的放电黑斑，说明电场放电会对螺旋线有影响，且放电强弱可能是破环螺旋线的因素，在这种运行工况下螺旋线的使用寿命会降低。

2号机组电除尘正常运行时采用脉冲供电方式，即高能供电与低能供电交替进行的一种控制方式，二次电流设定值为1 000 mA。电除尘改造后调试期间将2号机组电除尘高压电场运行方式更改为火花率整定方式(高频电源的工作频率依据二次设定参数调整的一种连续供电的控制方式)后，B侧电除尘多个四电场发生二次短路跳闸。

2号机组在超净排放改造后，在A、B侧一电场和四电场共增加了12个整流变，以B侧四电场为例由原来的四室四、五室四、六室四，三个整流变改为四室四1、四室四2、五室四1、五室四2、六室四1、六室四2，六个整流变，而电除尘内部的螺旋线个数并没有增加，只是将原有的螺旋线进行电气隔离，一半由四室四1整流变接带，另一半由四室四2整流变接带。所以正常运行时(脉冲供电方式)二电场和三电场的二次电流是一电场和四电场的2倍左右，这样通过螺旋线的电流基本一致,见表1。

表1 侧电场正常运行时二次电流

表1显示，二次电流随机组负荷等因素实时变化，但各电场变化趋势基本一致。

但在电场运行方式更改为火化率整定后，所有整流变二次电流都增至1 000 mA，对于二电场和三电场而言二次电流增加一倍左右，然而通过四电场的螺旋线电流变为正常运行时的四倍以上。因此，可以判定很有可能因电场运行方式改变后通过螺旋线电流急剧增大，使螺旋线损坏。

3 防止电除尘螺旋线大量损坏的运行策略

2号机组电除尘高频改造后，电场正常运行方式为脉冲供电方式,当脉冲供电无法满足超净排放要求时，为了提高电除尘的效率，还需将电场控制方式改为火花率整定方式，建议重新整定四电场火花率整定控制方式定值，防止火花率整定方式运行时通过螺旋线的电流超限。

2号机组烟气冷却器改造后，烟气冷却器出口烟气温度长期低于设计值运行(设计值为90℃)。烟气温度的降低达到降低飞灰比电阻和降低烟气量的效果，实现了电除尘器设备的除尘提效，但也会对电除尘内部的螺旋线造成低温腐蚀，应综合考虑环保要求和设备寿命等因素，优化烟气冷却器运行方式，提高电除尘入口烟气温度。

低低温改造后，飞灰比电阻大幅下降。经过研究和计算，采用高可靠性的芒刺线同样可以保证除尘效率不下降。考虑以后长期可靠运行，建议在保证排放指标的前提下同期更换为RSB芒刺线和RS-1小刺芒刺线。

4 结语

在日益严格的环保要求及新政策的引导下，各燃煤电厂陆续对已投产机组进行超净排放改造。各电厂在超净排放改造前应充分考虑改造后对其他设备运行工况的影响，尽量使设计方案符合电厂的实际运行情况。在改造后最好将改造前后运行情况进行对比，发现运行工况变化后应及时查找原因，不能盲目地追求环保指标而使其他未改造设备寿命大大缩短。华能玉环电厂2号机组和3号机组改造后各项环保参数已达到超净排放要求，并经过长时间稳定运行，对超净排放改造后机组的运行控制积累了大量的经验,对于其他电厂具有良好的借鉴意义和推广价值。

参考文献：

[1] 哈尔滨锅炉厂.玉环1 000 MW超超临界锅炉设计说明书[R]. 哈尔滨锅炉厂,2004.

[2]华能玉环电厂.华能玉环电厂辅机运行规程[R]. 华能玉环电厂,2014.

[3]朱法华,李辉,王强.高频电源在我国电除尘器上的应用及节能减排潜力分析[J].环境工程技术学报, 2011,1(1): 26-32.

ZHU Fahua, LI Hui, WANG Qiang. Application of High Frequency Power Supply for ESp in the power industry of China and its potential for energy saving and emissions reducing[J]．Journal of Environmental Engineering Technology，2011,1(1)：26-32．