火電廠660MW機組靜電除塵器事例分析

摘 要：馬鞍山當涂發電有限公司一期為兩臺660MW超臨界直流燃煤機組，鍋爐為SG-2090/25.4-M968型直流爐，平衡通風。除塵器為北京信實德電氣設備有限公司生產的HFR-III型高頻靜電除塵器，四電場雙通道布置。將電除塵系統運行過程中出現的典型故障事例進行分析。

關鍵詞：超臨界；除塵器；異常處理

1、前言

進入21世紀以后，伴隨我國經濟的高速發展，國家對環境污染控制要求的不斷提高，對粉塵排放的要求也大幅提高。GB13223-2003《火電廠大氣污染物排放標準》規定新建電廠大氣污染物的排放濃度控制在50mg/m3以下，相較舊標準將污染物濃度排放量控制提到了新的高度。電除塵器作為控制大氣污染、解決環保與經濟發展之間的主要設備之一，其應用技術得到進一步發展。我公司采用的是高頻高壓式靜電除塵器，高頻高壓開關電源是一個與供電電源線路頻率無關的可變脈動電源，為電除塵器提供一個接近于從純直流方式到脈動幅度很大的各種電壓波形，其恒流特性可以迅速熄滅火花并快速恢復電場能量，因而可以針對特定的工況提供最合適的電壓波形來提高電除塵的除塵效率。采用高頻高壓開關電源可以大幅度提高電除塵器捕集中、低比電阻粉塵的效率，很好消除高比電阻粉塵的反電暈現象，同時高頻高壓開關配電系統具有穩定性高，操作簡單、可靠，便于計算機集中監控等優點。當然，在電除塵系統實際運行過程，也會存在一些典型的事故案例，下面針對這些典型事故進行分析。

2、高頻柜絕緣套管故障案例分析

2.1事件描述

我公司2號爐4電場4號高頻柜，其型號為HFR-III-2.0A/80kV，機組并網前此高頻柜

空載試驗數據正常，如下圖：

3月10日，電除塵系統投入后，4電場4號電除塵跳閘，高頻柜報警首出為“二次電壓低”報警跳閘，其二次電壓低保護定值設置為5kV。隨即對高頻柜及控制系統進行全面排查，使用2500伏搖表測量電場內部對地絕緣500兆歐，完全滿足運行要求，然后試投運高頻柜，投運后仍報二次電壓低跳閘，電壓峰值最高能升到20kV左右，并且能聽到柜內明顯放電聲。之后對變壓器進行放油檢查，經過反復、仔細查找故障點，先后排除了電場內部故障、變壓器故障，同時，在變壓器升壓時，套管底部有黑煙，說明有放電發生，最終將故障點鎖定在兩點式隔離刀閘穿墻套管。

3月28日，2號爐3電場7號高頻柜，空載試驗參數正常，在運行過程中，該電場跳閘，首出為高頻柜“二次電壓低”報警跳閘，就地檢查未發現明顯異常，測量電場絕緣20兆歐，調整運行參數——IGBT開關周期500微秒、二次電壓極限40kV，充電比6：2，可以短暫運行，二次電壓峰值能達到35kV，但運行一段時間后“二次電壓低”再次跳閘，試投運時有放電聲。隨后對電場進行隔離，進行內部檢查，發現兩點式隔離刀閘穿墻套管最下面一片瓷裙炸裂（見下圖）。

2.2事件分析與處理

該套兩點式隔離刀閘穿墻套管為純瓷套管，內部是導電桿。發生放電的原因有：該電瓷絕緣件制造工藝有缺陷，導致燒結時有隱形裂紋，在高電壓、強電場作用下，帶電體順著裂紋爬電，并引起裂紋惡化，最終擊穿；套管在運輸、安裝過程中受到沖擊力后內部應力過大導致有裂紋；爬距不足；其他未知原因引起的放電。另外，如3電場7號高頻柜套管絕緣能力下降引起放電，放電產生的熱量直接使瓷裙炸裂。處理時，對電場進行停電隔離，進入保溫箱內，將穿墻套管卸下，更換穿墻套管，更換后進行套管表面清潔，并進行空載升壓試驗正常。

3、高頻柜電流異常案例分析

3.1事件描述

在進行電除塵效率測試過程中，1號電除塵系統二電場3號、4號高頻柜電流異常，比設定值偏小，當時機組工況穩定在660MW，二次電流設定值700mA，進一步觀察發現上述兩電場火化率較其他電場偏大。具體數據如下圖，分別為不同時間點記錄數據。

#3柜電流最高683mA，最低136mA，#4柜最高400mA，最低219mA，但二次電壓都正常。當時電場內火花率采樣值為4至10個，屬于偏高范疇。火花率偏高，會引起二次電流下降，進一步影響到收塵效率。

3.2事件分析與處理

電除塵器整體空載試驗時，本體、電氣部分正常，首先可以排除設備異常原因。

在除塵器熱態運行時，高頻柜運行參數設置不變，可以將煙氣中灰分視為電阻，影響火花放電及二次電流、電壓的因素主要是煙氣溫度、流量、壓力、成分，也就是溫度、壓力等造成了電場內部灰分電阻率的變化，從而改變了電阻，使得電壓、電流不停變化。在一定控制范圍內，高頻柜會根據電場內部變化對電壓、電流進行調整，以便達到最佳收塵效率。所以，火花的產生與煙氣參數有很大關系，通過調整可以得到改善。另外，由于機組入爐煤不同，高頻柜對應每個負荷區間的運行參數也需要經過很長時間的記錄、觀察后，才能最終確定，不是固定不變的，運行人員通過經驗的積累，適當調整運行參數也能起到一定效果。

4、電場絕緣低故障案例分析

4.1事件描述

3月10號15時，2號電除塵2電場5號除塵器高頻柜運行中突然故障跳閘，就地檢查無明顯異常現象。

4.2事件分析與處理

系統進行隔離后，對2電場5號除塵器高頻柜進行空升試驗，二次電壓快速建立至40KV，用5000V搖表測量電場絕緣為0.1MΩ；隨后進行帶載試驗，二次電壓不能正常建立，投入幾秒即低電壓跳閘；對比空升和帶載試驗，可以判斷兩點式隔離閘刀以上電氣回路無故障，可以正常輸出，二次電壓低原因為電場內部絕緣下降引起。就地拆除灰斗料位開關，取樣口向里吸風，證明灰斗內沒有大面積灰現象。根據以上分析，判斷2電場5號除塵器極板極線掛物，絕緣低至0.1兆歐，疑似金屬性接地故障。

隨后利用機組停運檢修機會對電場內部進行檢查，發現2電場5號除塵器陽極板固定螺栓脫落，陽極板與陰極金屬框架短接，導致接地故障，如下圖所示。陽極板通過螺栓與支架固定連接，如連接螺栓未緊固或未加裝彈簧墊圈，陽極板在長期振打過程中容易脫落，導致金屬性接地故障發生。

5、總結

綜上所述，為了使電除塵能長期有效的運行，達到預期的效果，對設備的日常維護保養是非常重要的。運行人員應嚴格執行定期巡檢制度，檢查各加熱系統工作電流是否正常；檢查各控制柜指示燈和報警系統指示燈顯示情況是否正常；檢查檢查振打軸是否轉動，振打錘擊是否正常，如有異常及時記錄；觀察各個電場的運行情況和除塵效果，根據各電場運行情況進行控制特性調整，使電場工作處于最佳狀態。同時，電除塵系統應做到逢停必檢，逢檢必修。電除塵系統停運后應檢查電場側板、檢查門、屋頂板、極板、和外側板之間及其他傳熱部位是否有結露腐蝕現象，分析原因清除；檢查各傳動是否有卡阻，減速機、電機、振打錘轉動是否靈活，檢查加注潤滑油；檢查陰極線松緊程度是否恰當，電腐蝕情況如何；檢查陽極板是否在長期高溫中翹曲、脫落；絕緣套筒表面是否清潔，有無爬電痕跡，裂紋，保證每次停機擦拭一次；檢查各種保護裝置功能是否完好，失靈必須檢修恢復。

參考文獻：

[1]祁君田. 現代煙氣除塵技術.北京：化學工業出版社，2008。

[2]金國淼等.除塵器.北京：化學工業出版社，2008。

[3]GB13223-2003，火電廠大氣污染物排放標準。

[4]胡滿銀，趙毅，劉忠.除塵技術.北京：化學工業出版社，2006。

作者簡介：

郭猛，男，安徽馬鞍山，1985年12月，馬鞍山當涂發電有限公司，工程師，研究方向：電除塵控制技術。