A nalysis of F ield A rcing Fau lt on E lect ro stat ic P recip itato r and it sM odif icat ion
(吉林电力股份有限公司浑江发电公司, 吉林 白山 134302)
摘 要: 针对浑江发电公司5 号静电除尘器电场内部频繁闪络现象, 分析了电场电压、电流较低且运行不稳定, 除
尘效率降低的问题, 提出了除尘器在设计、安装等方面存在的不足。经过改造, 除尘效率提高到99155%。
关键词: 闪络; 静电除尘器; 二次电压; 二次电流
中图分类号: TM 621. 73 文献标识码:B 文章编号: 100925306 (2005) 0120036204
电除尘器常因绝缘距离等级不够、放电极易断
裂、收尘极卡涩等隐患或缺陷造成电场内部频繁闪络。浑江发电公司5 号电除尘器于2001 年1 月安装投产, 空载升压试验测得电压、电流均能达到正常值。但投入运行一段时间后, 电场内部频繁发生电压闪络现象, 限制电场电压无法升高, 且经常发生跳闸
故障。为保证机组的安全运行, 只能维持低电压运行, 此时放电电流较低, 除尘效率仅能达到98. 52% ,远低于设计值99. 7%。为找到影响电压升高的原因, 对电场内部放电极、收尘极、绝缘距离及振打系统等进行了详细检查、分析, 对有关部件进行了改
造, 改造后电场电压、放电电流都有了较大程度的提高, 除尘效率达到了99. 55%。
1 电除尘器性能参数及修前状况
1. 1 电除尘器性能参数
锅炉型号: HG2670ö1 402YM 14
电除尘器: DC1. 42210 卧式单室四电场混合间距干式静电除尘器
同极间距: 一、二电场间距400 mm , 三、四电场间距445 mm
极线类型: 一、二、三电场为管状芒刺线(一电场为弯齿, 二、三电场为直齿) , 四电场为VO 线设计效率: 99. 7%
1. 2 修前状况
2002 年9 月, 在第一次大修前, 我们对电除尘器进行了空载升压试验, 一、二电场设计值72ö900,
三电场78ö900, 四电场80ö900, 单位为kV /mA。测
得二次电压/电流数值见表1。
表1 除尘器空载升压试验结果 kV /mA
除尘器 一电场 二电场 三电场 四电场
甲1 56/709 64/701 74/526 77/40
甲2 55/704 68/609 75/513 77/30
乙1 60/699 67/683 74/473 75/40
乙2 59/ 705 66/ 555 73/ 475 78/ 20
通过上述试验数据, 可以看出该电除尘器的空载电压、电流数值接近设计值, 说明电场极间距合格, 绝缘状况良好。但电除尘器投入运行一段时间后, 我们又对电除尘器进行运行中的二次电压、电流数值测量, 测量结果见表2。甲1、甲2 除尘效率为98. 46% , 乙1、乙2 除尘效率为98. 58% , 平均除尘效率为98. 52%。
表2 改造前除尘器的二次电压、电流数值kV /mA
除尘器 一电场 二电场 三电场四电场
甲1 50/340 46/496 47/400 43/496
甲2 48/398 51/397 50/339 43/496
乙1 52/503 53/305 48/497 44/500
乙2 49 /242 56/ 336 43/498 43/498
通过上述试验数据可以看出, 4 个电场的运行电压数值都有所下降, 与空载升压试验相比, 电压下降20% 左右, 尤其是四电场电压下降40% 左右, 因此电场电压开始闪络、跳闸。同时我们观察二次电流表摆动幅度大且不稳定, 有时电流突然升高引起保护动作, 造成电场跳闸。此时只能限制电场在低电压状态运行。
2 电场运行电压闪络检查及原因分析
众所周知, 电除尘器电场结构, 是由变压器输出高压直流负电, 通过高压隔离开关柜接入阴极系统,阴极系统依靠吊挂装置悬挂在阳极板中间, 吊挂装置与支撑钢梁间采用瓷瓶、绝缘板进行绝缘。阴极振打固定在阴极框架上, 也带有高压直流负电, 与外部
传动装置依靠棒式绝缘子、绝缘板进行绝缘。阳极直接悬挂在与除尘器本体相连的沉淀梁上, 与除尘器壳体一起可靠接地。
我们认为影响电压闪络主要因素有: 阴极、阳极的间距; 阴极绝缘的距离; 供电装置运行稳定性。首先我们对外部供电装置进行了检查, 未见异常。针对另两方面因素, 利用电除尘器的小修及停备机会, 对绝缘部分、阴极、阳极系统全面进行了详细检查。
图1 改造前后的阴极振打瓷轴箱
2. 1 绝缘部分、阴极、阳极系统检查
a. 阴极振打瓷轴箱 阴极振打瓷轴箱(见图1)是阴极振打与外部传动装置的连接部分, 利用瓷轴(棒式绝缘子)、防尘板来绝缘和隔绝灰尘。首先对棒式绝缘子进行检查, 结果无异常, 符合绝缘等级要求; 然后检查防尘板, 发现各电场阴极振打防尘板均有爬电痕迹, 呈不规则辐射状, 尤其三、四电场因运行电压高于一、二电场, 爬电痕迹也更为明显。
b. 阴极悬挂装置(见图2) 对绝缘瓷瓶检查情况结果, 无异常, 符合绝缘等级要求; 对防尘板检查结果, 发现直径比阴极振打瓷轴箱防尘板小,“爬电”现象更为严重, 表面已被电弧烧蚀碳化, 其中有3 块防尘板已被电弧烧穿。
c. 极间距检查 在2003 年10 月, 发生1 次1号电除尘器1 通道二电场短路跳闸故障, 重新投入后, 同比其他电场电压低很多, 这种现象比较特殊。
在排除电源等外部因素影响后, 确认为电场内部故障。停备期间对电除尘器进行检查, 冷态时未见极间距异常, 无断线、卡涩等情况。但投运后仍出现以上故障, 为了进一步查明原因, 在除尘器未完全冷却时, 对电除尘器再次进行检查, 检查发现极板受热膨
胀(侧弯曲) , 其限位槽钢与走台卡住, 极板热膨胀受限, 发生侧弯曲, 温度50 ℃时异极间距仅有80 mm ,因此得出, 此现象与温度膨胀有关, 表3 是测得的该电场电压随温度变化关系。
通过烟气温度与电场二次电压及二次电流的变化关系可以看出, 温度越高, 二次电压越低, 二次电流越大。
d. 阴极线断线 一、二、三电场共有管状芒刺线7 680 根, 设计制造时, 为防止极线固定螺栓松动脱
图2 改造前后的阴极悬挂装置
表3 1 号电除尘器1 通道二电场电压随温度变化关系
烟气温度/℃ 二次电压/kV 二次电流/mA
75 13 600
65 15 590
60 18 580
55 21 500
50 25 499
开后, 极线“倒线”, 在极线中间部位装设一根角铁夹带。极线从角铁所开方孔中穿过, 因间隙很小, 在振打、气流等因素作用下, 互相碰撞磨损并伴有“电蚀”, 以致阴极线断线频繁。
2. 2 电压闪络原因分析
a. 阴极振打瓷轴箱防尘板、阴极悬吊绝缘子室防尘板爬电 空载升压试验时, 绝缘板表面洁净, 无击穿放电, 升压试验合格。当电除尘器投入运行后,防尘板表面开始挂灰, 且阴极振打瓷轴箱、阴极悬吊绝缘子室较除尘器内温度低, 绝缘板两侧温差较大,
为90～ 120 ℃(烟温145 ℃, 箱温略高于环境温度)。防尘板在内表面结露并结灰, 绝缘水平降低, 在高电压作用下, 发生“爬电”现象, 并击穿放电。长期的放电又造成防尘板面碳化, 以致电场电压频繁闪络, 不能在高电压运行, 电除尘器的效率将会降低。b. 极间距超标 极板沉淀梁孔、振打带孔距尺寸偏差, 板排安装精度差, 限位槽钢安装不标准, 在极板受热膨胀受限时, 发生侧弯(极板向下膨胀每受限1 mm , 发生侧弯值可达近30 mm ) 变形, 导致极间距不符合设计要求。
c. 阴极线断线 断线后, 极线在气流、振打等作用下来回摆动, 提前放电, 此时电压、电流忽大忽小,不稳定。严重时直接短路, 击穿极板, 起不到除尘效果。
综上所述: 阴极绝缘距离、防尘板结露积灰、阳极板卡涩、阴极线断线导致的极间距超标是造成电压闪络的主要原因。
3 改进措施
2004 年8 月, 我们利用机组大修时间, 对上述电除尘器存在的问题, 在绝缘部分、极板卡涩、阴极线断线等方面进行了改进, 通过改进取得明显效果。
3. 1 绝缘部分的改进
a. 加大阴极振打瓷轴箱防尘板外径 原尺寸为<680 mm , 有效绝缘距离为280 mm , 改造后直径为<880 mm , 有效绝缘距离增加到380 mm , 比原来的绝缘距离增加100 mm , 提高了放电距离。
b. 阴极吊挂装置防尘板改进防尘板外径为
<550 mm , 有效绝缘距离仅为190 mm , 远不能满足绝缘要求。但因瓷瓶尺寸限制, 防尘板不能加大。于是我们决定采取扩孔方法, 将防尘板内孔扩至瓷瓶内径<380 mm , 通过烟气进行绝缘, 防止防尘板爬电。同时考虑到开孔后瓷瓶表面容易堆积脏污等问题, 为此, 我们与有关技术人员共同研究, 证实在箱温提高后, 600 mm 瓷瓶高度可满足瓷瓶表面堆积脏污后的绝缘要求。
c. 对阴极振打瓷轴箱、阴极吊挂装置的改进 在阴极振打瓷轴箱、阴极吊挂装置密封箱内加装电加热器, 并对保温、密封系统重新整治, 使箱内温度达到90 ℃以上, 防止绝缘板、瓷瓶表面结露、结灰。
3. 2 极板卡涩的改进
对全部极板限位槽钢进行检查, 达到侧部间隙5 mm、纵向间隙5 mm 的标准, 使极板自由膨胀, 解决了热态时极板变形导致极间距超标的问题。
3. 3 阴极线的改进
将限位角铁夹带拆除, 解决其与极线磨损、电蚀造成的频繁断线隐患。另考虑到拆除后, 失去防止极线“倒线”功能, 故我们采用了防脱型耳板, 起到了同样的作用。
4 改进后效果
通过以上的技术改进, 我们对电除尘器电场空载升压试验的二次电压、电流及电场运行中二次电压、电流进行了测量, 测量结果见表4、5。
表4 改进后电场空载升压试验中二次电压、电流数值
除尘器 一电场 二电场 三电场 四电场
甲1 64/703 69/667 76/475 78/40
甲2 65/708 68/675 75/513 79/32
乙1 65/699 70/660 76/493 77/42
乙2 63/711 71/650 74/526 78/30
表5 改进后电场运行中二次电压、电流数值kV /mA
除尘器 一电场 二电场 三电场 四电场
甲1 54/602 56/566 59/496 61/400
甲2 55/598 59/597 58/496 63/389
乙1 56/591 58/589 60/500 62/403
乙2 53/592 55/555 57/504 61/401
可以看出, 电场运行中二次电压、电流数值与改
进前相比, 一、二、三电场电压下降10% 左右, 四电场电压由原来的40 kV 升高到61 kV , 电压约比原来提高50%。同时经吉林省电力科学院对电除尘器的除尘效率进行测试, 甲1、甲2 的除尘效率99. 57% , 乙1、乙2 的除尘效率99. 53% , 平均除尘
效率提高到99. 55% , 有了明显改善。
5 结束语
通过此次改进, 电除尘器经过一年多时间的运行, 未发现电场电压闪络故障发生, 除尘效率提高了1. 00%左右, 改进是比较成功的。但我们感觉到该台电除尘器设计上还存在一些问题, 除已改进部分外,还存在着阴极吊杆防尘筒直径小(<380 mm ) 易结
灰, 也是影响电压继续升高的一个因素。阴极悬吊瓷瓶无空气吹扫管, 瓷瓶易脏污。阳极板振打带钢性不足, 极板排易弯曲。阳极振打锤重量轻, 产生振打加速度不足, 振打点对角点结灰严重等问题。今后, 我们将继续对这些方面进行研究及改进。
