335兆瓦电除尘器阴极系统故障原因分析及处理

摘要：某燃煤电厂335兆瓦机组电除尘器阴极振打方式为顶部电磁锤振打，内部悬吊杆作为振打杆，运行中阴极系统配件受来自上方振打器的作用力，极易出现瓷套管破损、高压引线断裂及电场短路等问题。为较好地解决以上问题，本文主要从阴极振打方式入手，进行缺陷分析并提出相应处理措施。

关键词：电除尘器；振打；阴极悬吊；改造

引言

根据资料显示，华电国际电力股份有限公司邹县发电厂（以下简称“邹县电厂”）拥有4台335兆瓦、2台635兆瓦及2台1000兆瓦燃煤发电机组，总装机容量为4610兆瓦。依据335兆瓦机组电除尘器多年的运行经验，电除尘系统90%的故障是由于短路故障，而短路故障绝大部分原因是阴极系统配件损坏，所以如何减少电除尘阴极系统配件损坏率是降低电除尘器缺陷发生率的关键。邹县电厂利用机组检修期间，对电除尘器阴极系统故障问题进行了专项攻关改造。

电除尘器简介

湿式电除尘器在阳极板（筒）和阴极线之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，阴阳两极间的气体发生充分电离，使得除尘器空间充满带电荷的离子；随气流进入除尘器内的尘（雾）粒子与带电离子相碰撞而荷电，带电尘（雾）粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，向阳极运动；尘（雾）粒本身则由于其固有的黏性而附着在阴极板上，然后通过阴极振打方法清除。阴极振打方式为顶部电磁锤振打，内部悬吊杆作为振打杆。阴极系统配件受来自上方振打器的作用力，极易出现瓷套管破损、高压引线断裂及电场短路等问题。

问题描述及原因分析

瓷套管裂纹、破损

通过现场检查及分析，阴极悬吊瓷套管的裂纹、破损问题主要分为两步造成。首先是由于在机组低负荷及启动期间特殊工况下其表面电荷的积聚、带电微粒的运动以及表面覆盖物（酸露和水膜等介质）的影响而形成爬电造成击穿，引发裂纹缺陷。再次是由于阴极系统悬吊瓷套管所在的悬吊杆作为振打杆，瓷套管因被电击穿后，再经过后期阴极振打锤的振打而造成进一步的破损。

高压引线断裂

高压引线是连接变压器与阴极系统的一根导线，起到电传导的作用，它一端连接变压器，另一端固定在瓷套管上压盖上，引线的断裂主要有以下几种原因：（1）原高压引线材质不合格；（2）原高压引线压线板为铜鼻子，铜鼻子在铸造成型过程中存在易损点，固定在瓷套管压盖上的一端长周期受到振打轴传来的振打力，易损点长期共振引发断裂。（3）高压引线在瓷套管压盖上固定方式不牢固，原固定方式为通过一铁板栽丝固定在压盖上，受到振打后会引起固定螺栓松脱。

阴极线积灰肥大

阴极系统振打装置为吊打一体，振打轴上的作用力被瓷套管吸收，因而到阴极大梁上的振打力减弱，影响阴极线的清灰效果，长期运行造成阴极线积灰肥大。引发电流、电压参数低，影响电除尘器的除尘效率。

瓷套管压盖及密封垫破损

阴极系统振打轴通过瓷套管压盖安装在瓷套管上，瓷套管压盖及密封垫破损承受整个阴极框架重量，在运行期间，又承受振打轴传来的振打力，长期运行造成破损。

阴极接地线断裂

原电除尘阴极接地线不是软连接，接地线受到长期振打，造成断裂。

防治措施

通过对以上5项故障原因的分析，各配件的故障都存在因承受振打力造成损坏的原因，所以，需要对电除尘阴极悬吊装置进行改进，具体实施如下：

（1）对电除尘器内阴极系统悬吊结构进行优化，拆除原来电除尘器阴极悬吊瓷套管及振打装置，将加工好的φ76×8毫米的悬吊套管顺着原振打杆安装在阴极大梁上，调整套管与振打杆间隙，焊接悬吊套管，并使用垫板与筋板进行加固，吊打分体减少振打力对瓷套管的冲击力。

（2）拆除原高压引线铜鼻子压线板，将电除尘内部高压引线压线形式更换为铝板压接，固定螺栓由普通螺栓改为不锈钢螺栓，不易断裂，可以使高压引线长周期使用，确保电除尘的正常运行。

（3）改进高压引线固定方式，使用60毫米长的#8槽钢，并在平面上钻10毫米孔，焊接到瓷套管压盖上，用螺栓连接高压引线。

（4）对阴极接地线进行改进，将接地线改为软连接，使用10平方毫米镀锡铜编织线作为接地线，缓冲振打力，避免出现阴极接地线断裂的现象。

应用效果

通过对335兆瓦电除尘器保温箱内阴极悬吊装置进行改造，将阴极悬吊装置实现吊打分离，减小瓷套管及压盖上的振打应力，防止出现保温箱内瓷瓶、压盖破损，以及高压引线断裂的设备隐患；解决由于电除尘本体极线清灰效果差造成的电场二次电流、二次电压参数低的问题，电除尘器电场动态升压试验参数记录如表1所示，运行数据稳定可控。

效益分析

经济效益

（1）改造成本支出：

电除尘器阴极悬吊改造需要承压瓷套管盖板、瓷套管、异形螺母、支撑板、加强板等备品材料。

电除尘器承压瓷套管盖板TB52405：96套×0.056万元/套=5.376万元；

瓷套管A-50：40套×0.2万元/套=8万元；

振打轴加工件：96 件×0.04万元/件=3.84万元；

异形螺母加工件：96 件×0.01万元/件=0.96万元；

支撑板加工件：96 件×0.003万元/件=0.288万元；

加强板加工件：192件×0.003万元/件=0.576万元；

改造工程费：5万元；

总费用合计：24.04万元。

（2）改造前一旦电除尘器出现重大短路缺陷且无法及时恢复，需要电除尘系统单侧退出运行进行单风机抢修，将会直接影响50%的机组负荷，一次抢修周期按3小时计算，每次抢修将因此而损失发电量150万千瓦时×3小时=450万千瓦时；

每次损失经济效益约450万千瓦时×0.1元/千瓦时=45万元；

每次抢修需要材料+人工费用约1万元；

合计每次抢修造成的经济损失：46万元；

每年1台电除尘器若抢修2次，每年的经济损失约92万元。

社会效益

除了直接可计算的经济效益，我们还取得了较好的环保和安全效益：

（1）电除尘阴极悬吊装置改造后，阴极瓷套管因振打破损、高压引线断裂造成电场短路的缺陷不再出现，电除尘系统稳定运行，确保机组实现烟尘超低排放，净化了环境。

（2）电除尘阴极悬吊装置改造后，降低了电场短路的缺陷，减少了进入电除尘保温箱进行单侧风机运行抢修的次数，消除了安全隐患，降低了企业的安全成本，提高了企业的安全效益。

结语

本文以335兆瓦电除尘器阴极振打方式改造着手，进行缺陷分析并提出相应处理措施，达到了项目设定的预期目标，提高了除尘系统的可靠性，降低了维护成本及工作量，使除尘系统设备的健康运行水平得到了显著提高，保证了机组的安全、经济运行。