電除塵器瓷套絕緣子加熱整改方案

陳 濤，金 閃

(上海外高橋第二發電有限責任公司，上海 200137)

電除塵器瓷套絕緣子加熱整改方案

陳 濤，金 閃

(上海外高橋第二發電有限責任公司，上海 200137)

清掃風機和環形電加熱器連續對煙道上部電除塵器瓷套絕緣子小室內大梁絕緣子加熱，會出現加熱效果不佳、耗電嚴重、經濟性差等情況。綜合某公司電除塵器結構和實際運行工況，經過研究和論證電除塵器絕緣子發生故障的可能性，提出并實施停用清掃風機和環形電加熱器的整改方案，降低了電除塵器所耗費廠用電，大大節約了環保成本，提高了機組經濟性。

電除塵器；絕緣子；結露；節能

上海外高橋第二發電有限責任公司裝備2×900 MW超臨界燃煤發電機組，每臺鍋爐配備1套ALSTOM H540/4×5.25/15.0/400G型電除塵器，露天布置，其結構為三室四電場，每個電場12個灰斗，每臺電除塵器共48個灰斗。2015年經過低低溫電除塵技術改造，將電除塵器進口溫度下降至90℃，電除塵效率顯著提高，對SO3捕捉特別明顯，DUST指標控制在5 mg/Nm3以下，目前低低溫電除塵技術逐步應用于全國各大火電廠超凈排放改造項目。

1 電除塵器絕緣子加熱器介紹

電除塵器布置在空預器和吸風機之間，根據煙氣系統通道形式分為A、B兩側，每側四個電場頂部垂直于煙氣流向方向均設置五根大梁，每側單個電場對應A～F六個灰斗，灰斗上方的陰極線、陽極板由套管固定在大梁上懸吊于煙道內。大梁套管非露天布置，安裝在密封小室內，套管上部四周由瓷套絕緣子隔絕，瓷套頂部由金屬端蓋封蓋，端蓋與套管上端部連接，整流變輸出引線從小室上部引入接至金屬端蓋通過套管向電極供電，前后第1、5號梁對應12個絕緣子，中間第2、3、4號梁對應24個絕緣子，單側總共有96個絕緣子，兩側共計192個絕緣子。

按照電除塵制造廠設計采用清掃風機對絕緣子進行吹掃加熱。電除塵器A、B兩側各分為三個通道，每個通道裝備一臺清掃風機，出口配備電加熱器，氣源為空氣，兩側共6臺，正常運行時清掃風機不間斷運行，空氣經風機出口電加熱器加熱后由風道送入密封小室對室內大梁絕緣子進行連續吹掃并保持小室干燥。清掃風機電加熱器由溫控模塊控制，溫度區間控制方式為進口風溫不高于20℃，出口風溫不高于220℃。除了清掃風機，在瓷套外底部加裝一個環形電加熱器對瓷套周邊空氣進行加熱，環形電加熱器啟停由其溫控模塊控制，溫度區間為70～90℃。

2 電除塵絕緣子加熱器運行狀況

2.1 絕緣子溫度測量不準確

正常運行中電除塵器大梁瓷套絕緣子溫度偏差大，未達到設計溫度100℃，經過就地考察并與廠方溝通，與探針安裝位置有關。密封小室位于煙道上部，長寬高為6 m×1 m×2 m，清掃風機風溫探針和瓷套環形電加熱器溫控探針均由小室頂部下插入小室，清掃風機風溫探針長度約20 cm，而絕緣子環形電加熱溫控探針長度僅為清掃風機風溫探針長度1/3左右，兩個測點溫度相差實際運行中3～5℃。瓷套絕緣子高度為50 cm左右，離頂部較遠，兩個探針均未有效探測出小室底部絕緣子瓷套表面的真實溫度。

2.2 絕緣子加熱功率過大

正常運行中清掃風機與瓷套環形電加熱器同時投用，連續運行，耗電量巨大(見表1)。兩種加熱方式額定功率共計978 kW。

表1 絕緣子加熱器功耗列表

3 電除塵器絕緣子可能發生的故障分析

3.1 電除塵器絕緣子常見故障

電除塵器瓷套和套管在正常運行中發生故障主要原因如下。

(1)瓷套表面被污染。瓷套絕緣子表面污染一般發生在點火初期，當電除塵器處于正壓運行，導致粉塵進入密封小室附著在絕緣子上，特別是內表面，從而降低絕緣子的絕緣，引起導電、滑閃和受熱不均，最后導致熱炸裂。

(2)絕緣子表面擊穿、燒灼。絕緣子表面被污染，導致擊穿，電弧燒灼，引起電壓偏低無法達到額定電壓。

(3)瓷體溫度過高。瓷套絕緣子表面溫度過高，絕緣電阻大幅下降，也會導致電壓偏低。

(4)端蓋結露。潮濕空氣進入密封小室在金屬端蓋上結露形成銹蝕流到瓷套上，時間長了導致瓷套炸裂，甚至在運行期間引起接地現象。

經統計，電除塵瓷套和套管故障95%是熱炸裂[1]，這是因為被污染的瓷絕緣子表面開始導電，產生電流做功，造成絕緣子溫度升高、電阻下降，泄漏電流增加，溫度再升高、形成惡性循環，最終導致絕緣老化，產生爬電，嚴重發生拉弧現象最后造成熱炸裂。

3.2 瓷套絕緣子發生故障分析

3.2.1 瓷套絕緣子污染

大梁瓷套絕緣子位于密封小室內，人孔門密封性較好，各溫度探針上部由石棉緊密包裹，并由罩殼封蓋，經現場檢查小室內仍然存有粉塵，根據設計資料單臺清掃風機風量1 760 m3/h，清掃風機電加熱器出口的熱風吹掃瓷套絕緣子表面污染物以及防止瓷套絕緣子結露導致接地或閃絡，清掃風機送風造成小室為正壓，戶外粉塵無法通過人孔門和探針插口密封處進入小室，只能是長期運行的清掃風機帶入。另外，從改造廠家設計[2]只考慮防止溫度低結露而未采用清掃風機吹掃即可佐證筆者的觀點。

3.2.2 瓷套絕緣子結露

結露是熱源通過壁面向外放熱并在壁面溫度較高一側產生凝結水滴的現象。經查詢銅導體導熱系數是398 W/(m·k)，其導熱效果約為瓷套30倍以上，所以瓷套絕緣子表面結露主要發生在其金屬端蓋上。

電除塵器為ALSTOM制造，頂部配備擋雨棚，雨雪不會直接沖刷電除塵器頂部，密封小室保溫性能明顯優于國產電除塵器。正常運行中密封小室下部煙道內為90℃干煙氣，對上部密封小室持續加熱(經試驗，20℃雨天，停用清掃風機和環形電加熱器，各小室測量溫度均高于35℃)，金屬端蓋及瓷套溫度一定高于露點溫度。由于正常運行中密封小室處于負壓工況，不會發生結露現象[3]。

電除塵系統停用后瓷套溫度最終隨著煙氣溫度下降最終趨于環境溫度，檢修期間人孔門長時間打開可能引起瓷套及其端蓋結露和灰塵污染。根據鍋爐運行規程規定鍋爐點火24小時前啟動電除塵附屬系統(包括清掃風機和環形電加熱器)，清掃風機開始吹掃和加熱，即可防止瓷套絕緣子結露。

因此，大梁絕緣子小室正常運行中不會發生結露和臟污現象，不需要投用清掃風機和環形電加熱器。

4 優化方案和實際運行效果

針對公司6號機組制定并實施整改措施，將正常運行的6號機組電除塵器環形電加熱器和清掃風機停止運行，為保證保證清掃風機電動機性能增加清掃風機例試運行，每兩周分別啟動風機運行2 h。在機組正常啟動過程中，仍然保證清掃風機提前24 h啟動對密封小室進行吹掃和烘干，鍋爐負荷超過70%后停止運行，切至例試方式。

2016年4月開始，停運清掃風機及其電加熱器和環形電加熱器，經過近十個月運行，相關系統電運行正常；在幾次6號機組調停期間對密封小室進行檢查，一切正常。通過本次優化，據統計數據單臺機組廠用電率下降0.08%，每天可節約廠用電約為1.2萬kWh，折合降供電電煤耗0.24 g/kWh，經濟效益顯著。

5 結語

本文通過分析某電除塵系統自機組投運以來大梁絕緣子小室溫度低的現象，討論了影響電加熱器性能的幾個原因以及常見的絕緣子故障原因，綜合大梁絕緣子工作環境，探討絕緣子發生故障可能性，提出并成功實施整改措施，大大降低了廠用電，為企業帶來一定經濟效益。

[1]田壯鋒, 趙留成, 解廣文. 靜電除塵器用瓷絕緣子的常見故障及使用與維護[C]// 全國電除塵學術會議.2011.

[2]龍濤, 周寶山, 徐達. 低低溫和濕式電除塵器的絕緣優化設計及應用[J]. 電力科技與環保, 2016, 32(4): 32-34.

LONG Tao, ZHOU Baoshan, XU Da. Insulation optimization design and application for low-low temperature esp and wesp[J]. Electric Power Environmental Protection, 2016, 32(4): 32-34.

[3]曹維平. 適量漏風防止電除塵器絕緣子結露的探討[C]//脫硫學術會議. 2003.

(本文編輯：趙艷粉)

Rectification Scheme for ESP Porcelain Insulator Heating

CHEN Tao, JIN Shan

(Shanghai Waigaoqiao No.2 Power Generation Co.， Ltd., Shanghai 200137, China)

Cleaning the purge fans and ring-shaped electric heaters can heat the beam porcelain insulators continuously, resulting in poor heating effect, consuming huge power and bringing poor economic performance. After studying and analyzing the possibility of failures of porcelain insulators based on the ESP structure and operation in a power plant, this paper proposes and implements the improvement plan to stop cleaning purge fans and ring-shaped electric heaters, which greatly reduces the plant′s power consumption of ESP, decreases the cost of environmental protection and improves economic efficiency of unit.

ESP; insulators; moisture condensation; energy-saving

10.11973/dlyny201703029

陳 濤(1973—)，男，碩士，工程師，從事火電廠主產技術管理工作。

X701.2

A

2095-1256(2017)03-0348-03

2017-03-03