335兆瓦電除塵器陰極系統故障原因分析及處理

摘要：某燃煤電廠335兆瓦機組電除塵器陰極振打方式為頂部電磁錘振打，內部懸吊桿作為振打桿，運行中陰極系統配件受來自上方振打器的作用力，極易出現瓷套管破損、高壓引線斷裂及電場短路等問題。為較好地解決以上問題，本文主要從陰極振打方式入手，進行缺陷分析并提出相應處理措施。

關鍵詞：電除塵器；振打；陰極懸吊；改造

引言

根據資料顯示，華電國際電力股份有限公司鄒縣發電廠（以下簡稱“鄒縣電廠”）擁有4臺335兆瓦、2臺635兆瓦及2臺1000兆瓦燃煤發電機組，總裝機容量為4610兆瓦。依據335兆瓦機組電除塵器多年的運行經驗，電除塵系統90%的故障是由于短路故障，而短路故障絕大部分原因是陰極系統配件損壞，所以如何減少電除塵陰極系統配件損壞率是降低電除塵器缺陷發生率的關鍵。鄒縣電廠利用機組檢修期間，對電除塵器陰極系統故障問題進行了專項攻關改造。

電除塵器簡介

濕式電除塵器在陽極板（筒）和陰極線之間施加數萬伏直流高壓電，在強電場的作用下，陰陽兩極間的氣體發生充分電離，使得除塵器空間充滿帶電荷的離子；隨氣流進入除塵器內的塵（霧）粒子與帶電離子相碰撞而荷電，帶電塵（霧）粒子由于受到高壓靜電場庫侖力的作用，向陽極運動；塵（霧）粒本身則由于其固有的黏性而附著在陰極板上，然后通過陰極振打方法清除。陰極振打方式為頂部電磁錘振打，內部懸吊桿作為振打桿。陰極系統配件受來自上方振打器的作用力，極易出現瓷套管破損、高壓引線斷裂及電場短路等問題。

問題描述及原因分析

瓷套管裂紋、破損

通過現場檢查及分析，陰極懸吊瓷套管的裂紋、破損問題主要分為兩步造成。首先是由于在機組低負荷及啟動期間特殊工況下其表面電荷的積聚、帶電微粒的運動以及表面覆蓋物（酸露和水膜等介質）的影響而形成爬電造成擊穿，引發裂紋缺陷。再次是由于陰極系統懸吊瓷套管所在的懸吊桿作為振打桿，瓷套管因被電擊穿后，再經過后期陰極振打錘的振打而造成進一步的破損。

高壓引線斷裂

高壓引線是連接變壓器與陰極系統的一根導線，起到電傳導的作用，它一端連接變壓器，另一端固定在瓷套管上壓蓋上，引線的斷裂主要有以下幾種原因：（1）原高壓引線材質不合格；（2）原高壓引線壓線板為銅鼻子，銅鼻子在鑄造成型過程中存在易損點，固定在瓷套管壓蓋上的一端長周期受到振打軸傳來的振打力，易損點長期共振引發斷裂。（3）高壓引線在瓷套管壓蓋上固定方式不牢固，原固定方式為通過一鐵板栽絲固定在壓蓋上，受到振打后會引起固定螺栓松脫。

陰極線積灰肥大

陰極系統振打裝置為吊打一體，振打軸上的作用力被瓷套管吸收，因而到陰極大梁上的振打力減弱，影響陰極線的清灰效果，長期運行造成陰極線積灰肥大。引發電流、電壓參數低，影響電除塵器的除塵效率。

瓷套管壓蓋及密封墊破損

陰極系統振打軸通過瓷套管壓蓋安裝在瓷套管上，瓷套管壓蓋及密封墊破損承受整個陰極框架重量，在運行期間，又承受振打軸傳來的振打力，長期運行造成破損。

陰極接地線斷裂

原電除塵陰極接地線不是軟連接，接地線受到長期振打，造成斷裂。

防治措施

通過對以上5項故障原因的分析，各配件的故障都存在因承受振打力造成損壞的原因，所以，需要對電除塵陰極懸吊裝置進行改進，具體實施如下：

（1）對電除塵器內陰極系統懸吊結構進行優化，拆除原來電除塵器陰極懸吊瓷套管及振打裝置，將加工好的φ76×8毫米的懸吊套管順著原振打桿安裝在陰極大梁上，調整套管與振打桿間隙，焊接懸吊套管，并使用墊板與筋板進行加固，吊打分體減少振打力對瓷套管的沖擊力。

（2）拆除原高壓引線銅鼻子壓線板，將電除塵內部高壓引線壓線形式更換為鋁板壓接，固定螺栓由普通螺栓改為不銹鋼螺栓，不易斷裂，可以使高壓引線長周期使用，確保電除塵的正常運行。

（3）改進高壓引線固定方式，使用60毫米長的#8槽鋼，并在平面上鉆10毫米孔，焊接到瓷套管壓蓋上，用螺栓連接高壓引線。

（4）對陰極接地線進行改進，將接地線改為軟連接，使用10平方毫米鍍錫銅編織線作為接地線，緩沖振打力，避免出現陰極接地線斷裂的現象。

應用效果

通過對335兆瓦電除塵器保溫箱內陰極懸吊裝置進行改造，將陰極懸吊裝置實現吊打分離，減小瓷套管及壓蓋上的振打應力，防止出現保溫箱內瓷瓶、壓蓋破損，以及高壓引線斷裂的設備隱患；解決由于電除塵本體極線清灰效果差造成的電場二次電流、二次電壓參數低的問題，電除塵器電場動態升壓試驗參數記錄如表1所示，運行數據穩定可控。

效益分析

經濟效益

（1）改造成本支出：

電除塵器陰極懸吊改造需要承壓瓷套管蓋板、瓷套管、異形螺母、支撐板、加強板等備品材料。

電除塵器承壓瓷套管蓋板TB52405：96套×0.056萬元/套=5.376萬元；

瓷套管A-50：40套×0.2萬元/套=8萬元；

振打軸加工件：96 件×0.04萬元/件=3.84萬元；

異形螺母加工件：96 件×0.01萬元/件=0.96萬元；

支撐板加工件：96 件×0.003萬元/件=0.288萬元；

加強板加工件：192件×0.003萬元/件=0.576萬元；

改造工程費：5萬元；

總費用合計：24.04萬元。

（2）改造前一旦電除塵器出現重大短路缺陷且無法及時恢復，需要電除塵系統單側退出運行進行單風機搶修，將會直接影響50%的機組負荷，一次搶修周期按3小時計算，每次搶修將因此而損失發電量150萬千瓦時×3小時=450萬千瓦時；

每次損失經濟效益約450萬千瓦時×0.1元/千瓦時=45萬元；

每次搶修需要材料+人工費用約1萬元；

合計每次搶修造成的經濟損失：46萬元；

每年1臺電除塵器若搶修2次，每年的經濟損失約92萬元。

社會效益

除了直接可計算的經濟效益，我們還取得了較好的環保和安全效益：

（1）電除塵陰極懸吊裝置改造后，陰極瓷套管因振打破損、高壓引線斷裂造成電場短路的缺陷不再出現，電除塵系統穩定運行，確保機組實現煙塵超低排放，凈化了環境。

（2）電除塵陰極懸吊裝置改造后，降低了電場短路的缺陷，減少了進入電除塵保溫箱進行單側風機運行搶修的次數，消除了安全隱患，降低了企業的安全成本，提高了企業的安全效益。

結語

本文以335兆瓦電除塵器陰極振打方式改造著手，進行缺陷分析并提出相應處理措施，達到了項目設定的預期目標，提高了除塵系統的可靠性，降低了維護成本及工作量，使除塵系統設備的健康運行水平得到了顯著提高，保證了機組的安全、經濟運行。