電除塵產生火花放電的原因分析及解決方法

楊昱

摘 要：通過對電除塵電場在冷態帶電場升壓和正常運行中出現的火花放電或頻繁閃絡進行原因分析，逐項排除產生火花的可能部位，同時根據電除塵實際運行工況及電場運行參數變化判斷出可能產生的原因，提出電除塵電場產生火花放電的設備優化、改進、定期檢查及重點注意事項等解決辦法和預防措施，降低電除塵電場出現火花放電的概率，確保電除塵長時間可靠、穩定、高效的運行。

關鍵詞：電除塵；火花；絕緣子；陽極板；芒刺線；阻尼電阻

中圖分類號：X701.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0128-02

Abstract： By analyzing the causes of spark discharge or frequent flashover of electrostatic precipitator electric field in cold zone electric field boost and normal operation， the possible parts of sparks are eliminated one by one. At the same time， according to the actual operation condition of the electrostatic precipitator and the variation of the electric field operation parameters， the possible causes are judged， and the solutions and preventive measures such as the equipment optimization， improvement， periodic inspection and key points for attention of the electric field produced by the electrostatic precipitator are put forward， to reduce the probability of spark discharge in the electric field of electrostatic precipitator （ESP）， and ensure the long time， reliable， stable and efficient operation of ESP.

Keywords： electrostatic precipitator； spark； insulator； anode plate； burr wire； damping resistance

前言

隨著火電廠煙氣超低排放改造的不斷深入，煙氣排放小時均值在線數據要求越來越嚴格，這就要求環保設施必須處于百分百可靠運行狀態，所以電除塵電場的運行穩定性對于粉塵超低排放至關重要。而電除塵電場產生火花放電時嚴重困擾了電場穩定的運行，甚至出現電場退備，導致電除塵除塵效率降低。因此，必須對電除塵電場在冷態帶電場升壓和正常運行中出現的火花放電或頻繁閃絡進行原因分析，逐項排除產生火花的可能部位，同時根據電除塵實際運行工況及電場運行參數變化判斷出可能產生的原因，提出電除塵電場產生火花放電的設備優化、改進、定期檢查及重點注意事項等解決辦法，降低電除塵電場出現火花放電的概率，確保電除塵長時間可靠、穩定、高效的運行。

1 火花放電的原理及現象

電除塵器是利用直流負高壓使氣體電離、產生電暈放電，進而使粉塵荷電，并在強電場力的作用下，將粉塵從氣體中分離出來的除塵裝置，直流負高壓通過高壓隔離開關柜接入陰極系統，陰極系統依靠吊掛裝置懸掛在陽極板中間，吊掛裝置與支撐鋼梁間采用瓷瓶、絕緣板進行絕緣。陰極振打固定在陰極框架上，也帶有高壓直流負電，與外部傳動裝置依靠、瓷軸、絕緣板進行絕緣。陽極直接懸掛在與除塵器本體相連的沉淀梁上，與除塵器殼體一起可靠接地。而火花放電不同于電暈放電，在電場投運的過程中，當高壓引入投入高壓直流電達到某一個電壓分界點，電除塵陰極就會瞬間發生火花，陰陽極間距擊穿，并伴有巨響的放電聲音及火花四濺，嚴重的話相當于陰陽極接通，造成陽極板燒穿。從電除塵上位機控制畫面可以看到，二次電壓和二次電流瞬間下降，就地表計頻繁擺動，火化率顯示數字，一般的火花放電會將電壓電流參數限制在一定的范圍內，如果嚴重的話直接引起電場退備。

2 火花產生的原因分析

2.1 煙氣和粉塵特性方面的因數

電除塵是根據燃燒煤種及鍋爐運行工況進行設計安裝的，規定了其適用的煤種（包括含硫量、水分、灰分等）、鍋爐排煙溫度、煙氣量、濕度、粉塵含量及粉塵特性等，當鍋爐燃燒煤種發生變化及鍋爐實際運行工況偏離設計參數較大時，將會出現電除塵運行的不適應，容易出現電場火花放電的情況。煙氣性質主要取決于燃煤的成分，也和鍋爐燃燒方式、制粉系統型式及其運行操作條件有關。粉塵的性質主要取決于粉塵的化學成分、物相結構、理化特性和粉塵濃度、比電阻、粒徑分布及形狀、大小、密度、粘附力等。燃燒后排出的煙氣中都含有一定的水分，這對電除塵器的運行是有利的。一般煙氣中水分多，除塵效率就高。如果煙氣中水分過大，雖然對電除塵器的性能不會有不利影響，大量水蒸氣隨著粉塵的荷電沉積在收塵極板上，由于含水量大粉塵粘附性發生變化，變得越來越不易振打清理掉，使積灰越來越厚，異極距變小，產生火花放電，灰層發生局部電離，嚴重影響電場正常運行。

2.2 電除塵本體方面的因數

（1）極板、極線變形間距變小，發生放電：在運行中，當灰斗滿灰不能及時排掉，出現陽極板膨脹受阻，極板局部彎曲，異極距變小；當陽極板振打桿受阻時，在振打的過程中，陽極板下夾板發生彎曲導致陽極板排整體彎曲，異極距變小；陽極板排的連接卡槽損壞，相鄰的陽極板彼此不成整體，由于陽極板較長較薄，剛性不足，容易發生彎曲，異極距變小；陰極線膨脹距離受阻，極線變形，異極距變小；陰極線線體剛性不足發生局部彎曲變形，異極距變小；陰極芒刺線刺尖大量彎折，放電間距變小；陰極螺旋線緊力下降，發生松弛擺動，局部間隙變小。（2）陰極小框架局部變形或移位，發生放電：在運行中，由于陰極小框架承受陰極振打的振打力，陰極振打長時間運行，出現小框架局部變形，陽極板與陰極框架間距變小；陰極小框架連接桿局部開焊或斷裂，造成框架與極板間距變小：個別陰極吊掛桿下沉，導致陰極框架整體向某一個方向偏移，整體異極距變小。（3）陽極板限位損壞或太低，極板排出槽，在運行中陽極板振打桿長時間受振打系統的振打力，且往復的做活塞運動，兩側的限位板長時間接觸磨損掉或開焊掉落，極板排下部向兩側擺動，有時會與陰極系統接觸發生直接短路；當灰斗發生滿灰時，積灰到達極板排，極板排膨脹受阻，隨著積灰越來越多，極板排會被積灰頂出槽，出現火花放電或直接短路。

2.3 供電及控制部分方面的因數

（1）絕緣子損壞或積灰嚴重，發生爬電放電：絕緣瓷套和瓷軸用來支承和絕緣放電系統，運行中，瓷套表面往往會沉積一層灰塵和污物，絕緣水平降低，在高電壓作用下，發生“爬電”現象，并擊穿放電。長期的放電又造成防塵板面碳化，以致電場電壓頻繁閃絡，不能在高電壓運行；絕緣瓷套和絕緣瓷軸長時間運行，同時由于是承壓件會出現裂紋或是截止斷裂，絕緣性能降到最低，電場放電嚴重。（2）絕緣子加熱器不加熱及漏風結露，導致放電：這種情況一般發生在電場檢修后，天氣溫度較低，絕緣子加熱器損壞不加熱或不加熱，絕緣子溫度低，絕緣部件表面水氣凝結，絕緣嚴重下降，發生放電；當人孔門、電加熱器及溫度測量裝置等安裝處漏風嚴重，可造成雨水直接侵入絕緣子室，高壓絕緣子及陰極振打瓷軸表面受水汽污染發生爬電；絕緣子室溫度在煙氣溫度低時主要靠電加熱、熱風加熱保持，在煙氣溫度上來后則主要靠煙氣所攜熱量保持。絕緣子室的大小對溫度的升高及保持影響很大。（3）阻尼電阻故障；當阻尼電阻絲發生局部斷裂或有裂紋時，投入電場會發生劇烈放電；阻尼電阻失效或緊力下降發生松弛，投運電場會發生放電。

3 電場發生火花的解決方法

3.1 嚴格控制煙氣和粉塵特性

為了消除因煤種發生變化而影響電除塵器的除塵效率，在除塵設備系統運行正常的情況下，每套電除塵器至少應進行一次針對典型煤種的特性試驗，以確定煤種、供電、振打對電除塵器效率的綜合影響，找出電除塵器的最佳運行方式。同時根據實際燃燒煤種的灰分含量大小，制定合適的振打周期，分負荷段設定振打周期及振打時間。尤其是當一電場發生電場退備時，二電場的振打周期要及時進行調整，因為一電場退備，二電場的收塵壓力增加，相當于二電場收集85%以上的灰量，如果振打周期還是原有周期的話，陽極板積灰嚴重得不到及時清理，會出現嚴重的火花放電，不僅收塵效果不好，還容易發生二次揚塵，所以，二電場振打周期要及時縮短。正常燃燒煤種含水量不會很大，偏差的大小也不會影響電場運行。目前煙氣中含水量明顯增大的主要是空預器在線水沖洗，空預器水沖洗每小時20多噸的水量，通過煙氣高溫蒸發，煙氣中水蒸汽較正常運行高出很多倍。煙氣中的水蒸氣與粉塵混合收集到陽極板上，粘附性強不易振打清理掉，所以高壓在線水沖洗已嚴重威脅到電除塵的正常運行。可行的解決方法就是，盡量高的增加排煙溫度，煙氣進入電除塵后盡可能的高于露點溫度，避免凝結水的產生，同時當空預器在線高壓水沖洗時，及時調整電場振打周期，電場參數將電壓電流運行，避免極板極線粘灰太多，引起火花放電。

3.2 提高電除塵本體檢修質量及運行可靠性

在電除塵檢修中加強檢修質量的管理，陰極芒刺線和螺旋線重點檢查開焊、彎曲、芒刺彎曲的情況，逐個進行檢查校正加固，對檢查中發現強度降低的，嚴重損壞的無法修復的必須進行更換，對陰、陽極間距進行調整，并記錄調整前后的測量結果；陽極板要逐排進行檢查，極板彎曲的進行校正，振打桿振打受阻變形的采取有效措施消除避免。漏風不僅會增加電除塵器的煙氣處理量，而且會由于溫度下降出現冷凝水，引起電暈線結灰肥大，絕緣套管爬電，出現火花放電。主要對電除塵本體全部人孔門進行漏風檢查，更換盤根；對電除塵陽極振打穿墻軸密封盤根全部進行更換，盤根更換3圈，每一圈相差45°角；對電除塵絕緣子加熱磁套、大梁加熱和陰極振打瓷軸處漏風進行詳細排查，漏風點進行處理。

4 結束語

通過對電場火花放電或頻繁閃絡的原因分析，找出所有可能產生火花放電的因數和設備部位，同時根據電除塵實際運行工況及電場運行參數變化判斷出可能產生的原因，提出電除塵電場產生火花放電的設備優化、改進、定期檢查等的解決辦法和預防措施，降低電除塵電場出現火花放電的概率，確保電除塵長時間可靠、穩定、高效的運行。

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