陳 濤，金 閃

(上海外高橋第二發(fā)電有限責(zé)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(fā)電有限責(zé)任公司，上海 200137)

清掃風(fēng)機(jī)和環(huán)形電加熱器連續(xù)對(duì)煙道上部電除塵器瓷套絕緣子小室內(nèi)大梁絕緣子加熱，會(huì)出現(xiàn)加熱效果不佳、耗電嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)性差等情況。綜合某公司電除塵器結(jié)構(gòu)和實(shí)際運(yùn)行工況，經(jīng)過研究和論證電除塵器絕緣子發(fā)生故障的可能性，提出并實(shí)施停用清掃風(fēng)機(jī)和環(huán)形電加熱器的整改方案，降低了電除塵器所耗費(fèi)廠用電，大大節(jié)約了環(huán)保成本，提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

電除塵器；絕緣子；結(jié)露；節(jié)能

上海外高橋第二發(fā)電有限責(zé)任公司裝備2×900 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)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(jié)構(gòu)為三室四電場(chǎng)，每個(gè)電場(chǎng)12個(gè)灰斗，每臺(tái)電除塵器共48個(gè)灰斗。2015年經(jīng)過低低溫電除塵技術(shù)改造，將電除塵器進(jìn)口溫度下降至90℃，電除塵效率顯著提高，對(duì)SO3捕捉特別明顯，DUST指標(biāo)控制在5 mg/Nm3以下，目前低低溫電除塵技術(shù)逐步應(yīng)用于全國各大火電廠超凈排放改造項(xiàng)目。

1 電除塵器絕緣子加熱器介紹

電除塵器布置在空預(yù)器和吸風(fēng)機(jī)之間，根據(jù)煙氣系統(tǒng)通道形式分為A、B兩側(cè)，每側(cè)四個(gè)電場(chǎng)頂部垂直于煙氣流向方向均設(shè)置五根大梁，每側(cè)單個(gè)電場(chǎng)對(duì)應(yīng)A～F六個(gè)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(nèi)。大梁套管非露天布置，安裝在密封小室內(nèi)，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(hào)梁對(duì)應(yīng)12個(gè)絕緣子，中間第2、3、4號(hào)梁對(duì)應(yīng)24個(gè)絕緣子，單側(cè)總共有96個(gè)絕緣子，兩側(cè)共計(jì)192個(gè)絕緣子。

按照電除塵制造廠設(shè)計(jì)采用清掃風(fēng)機(jī)對(duì)絕緣子進(jìn)行吹掃加熱。電除塵器A、B兩側(cè)各分為三個(gè)通道，每個(gè)通道裝備一臺(tái)清掃風(fēng)機(jī)，出口配備電加熱器，氣源為空氣，兩側(cè)共6臺(tái)，正常運(yùn)行時(shí)清掃風(fēng)機(jī)不間斷運(yùn)行，空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)出口電加熱器加熱后由風(fēng)道送入密封小室對(duì)室內(nèi)大梁絕緣子進(jìn)行連續(xù)吹掃并保持小室干燥。清掃風(fēng)機(jī)電加熱器由溫控模塊控制，溫度區(qū)間控制方式為進(jìn)口風(fēng)溫不高于20℃，出口風(fēng)溫不高于220℃。除了清掃風(fēng)機(jī)，在瓷套外底部加裝一個(gè)環(huán)形電加熱器對(duì)瓷套周邊空氣進(jìn)行加熱，環(huán)形電加熱器啟停由其溫控模塊控制，溫度區(qū)間為70～90℃。

2 電除塵絕緣子加熱器運(yùn)行狀況

2.1 絕緣子溫度測(cè)量不準(zhǔn)確

正常運(yùn)行中電除塵器大梁瓷套絕緣子溫度偏差大，未達(dá)到設(shè)計(jì)溫度100℃，經(jīng)過就地考察并與廠方溝通，與探針安裝位置有關(guān)。密封小室位于煙道上部，長(zhǎng)寬高為6 m×1 m×2 m，清掃風(fēng)機(jī)風(fēng)溫探針和瓷套環(huán)形電加熱器溫控探針均由小室頂部下插入小室，清掃風(fēng)機(jī)風(fēng)溫探針長(zhǎng)度約20 cm，而絕緣子環(huán)形電加熱溫控探針長(zhǎng)度僅為清掃風(fēng)機(jī)風(fēng)溫探針長(zhǎng)度1/3左右，兩個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度相差實(shí)際運(yùn)行中3～5℃。瓷套絕緣子高度為50 cm左右，離頂部較遠(yuǎn)，兩個(gè)探針均未有效探測(cè)出小室底部絕緣子瓷套表面的真實(shí)溫度。

2.2 絕緣子加熱功率過大

正常運(yùn)行中清掃風(fēng)機(jī)與瓷套環(huán)形電加熱器同時(shí)投用，連續(xù)運(yùn)行，耗電量巨大(見表1)。兩種加熱方式額定功率共計(jì)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(fā)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(yùn)行中發(fā)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(fā)生在點(diǎn)火初期，當(dāng)電除塵器處于正壓運(yùn)行，導(dǎo)致粉塵進(jìn)入密封小室附著在絕緣子上，特別是內(nèi)表面，從而降低絕緣子的絕緣，引起導(dǎo)電、滑閃和受熱不均，最后導(dǎo)致熱炸裂。

(2)絕緣子表面擊穿、燒灼。絕緣子表面被污染，導(dǎo)致?lián)舸?，電弧燒灼，引起電壓偏低無法達(dá)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(huì)導(dǎo)致電壓偏低。

(4)端蓋結(jié)露。潮濕空氣進(jìn)入密封小室在金屬端蓋上結(jié)露形成銹蝕流到瓷套上，時(shí)間長(zhǎng)了導(dǎo)致瓷套炸裂，甚至在運(yùn)行期間引起接地現(xiàn)象。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，電除塵瓷套和套管故障95%是熱炸裂[1]，這是因?yàn)楸晃廴镜拇山^緣子表面開始導(dǎo)電，產(chǎn)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(huán)，最終導(dǎo)致絕緣老化，產(chǎn)生爬電，嚴(yán)重發(fā)生拉弧現(xiàn)象最后造成熱炸裂。

3.2 瓷套絕緣子發(fā)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(nèi)，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(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查小室內(nèi)仍然存有粉塵，根據(jù)設(shè)計(jì)資料單臺(tái)清掃風(fēng)機(jī)風(fēng)量1 760 m3/h，清掃風(fēng)機(jī)電加熱器出口的熱風(fēng)吹掃瓷套絕緣子表面污染物以及防止瓷套絕緣子結(jié)露導(dǎo)致接地或閃絡(luò)，清掃風(fēng)機(jī)送風(fēng)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(jìn)入小室，只能是長(zhǎng)期運(yùn)行的清掃風(fēng)機(jī)帶入。另外，從改造廠家設(shè)計(jì)[2]只考慮防止溫度低結(jié)露而未采用清掃風(fēng)機(jī)吹掃即可佐證筆者的觀點(diǎn)。

3.2.2 瓷套絕緣子結(jié)露

結(jié)露是熱源通過壁面向外放熱并在壁面溫度較高一側(cè)產(chǎn)生凝結(jié)水滴的現(xiàn)象。經(jīng)查詢銅導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)是398 W/(m·k)，其導(dǎo)熱效果約為瓷套30倍以上，所以瓷套絕緣子表面結(jié)露主要發(fā)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(huì)直接沖刷電除塵器頂部，密封小室保溫性能明顯優(yōu)于國產(chǎn)電除塵器。正常運(yùn)行中密封小室下部煙道內(nèi)為90℃干煙氣，對(duì)上部密封小室持續(xù)加熱(經(jīng)試驗(yàn)，20℃雨天，停用清掃風(fēng)機(jī)和環(huán)形電加熱器，各小室測(cè)量溫度均高于35℃)，金屬端蓋及瓷套溫度一定高于露點(diǎn)溫度。由于正常運(yùn)行中密封小室處于負(fù)壓工況，不會(huì)發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象[3]。

電除塵系統(tǒng)停用后瓷套溫度最終隨著煙氣溫度下降最終趨于環(huán)境溫度，檢修期間人孔門長(zhǎng)時(shí)間打開可能引起瓷套及其端蓋結(jié)露和灰塵污染。根據(jù)鍋爐運(yùn)行規(guī)程規(guī)定鍋爐點(diǎn)火24小時(shí)前啟動(dòng)電除塵附屬系統(tǒng)(包括清掃風(fēng)機(jī)和環(huán)形電加熱器)，清掃風(fēng)機(jī)開始吹掃和加熱，即可防止瓷套絕緣子結(jié)露。

因此，大梁絕緣子小室正常運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生結(jié)露和臟污現(xiàn)象，不需要投用清掃風(fēng)機(jī)和環(huán)形電加熱器。

4 優(yōu)化方案和實(shí)際運(yùn)行效果

針對(duì)公司6號(hào)機(jī)組制定并實(shí)施整改措施，將正常運(yùn)行的6號(hào)機(jī)組電除塵器環(huán)形電加熱器和清掃風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，為保證保證清掃風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)性能增加清掃風(fēng)機(jī)例試運(yùn)行，每?jī)芍芊謩e啟動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行2 h。在機(jī)組正常啟動(dòng)過程中，仍然保證清掃風(fēng)機(jī)提前24 h啟動(dòng)對(duì)密封小室進(jìn)行吹掃和烘干，鍋爐負(fù)荷超過70%后停止運(yùn)行，切至例試方式。

2016年4月開始，停運(yùn)清掃風(fēng)機(jī)及其電加熱器和環(huán)形電加熱器，經(jīng)過近十個(gè)月運(yùn)行，相關(guān)系統(tǒng)電運(yùn)行正常；在幾次6號(hào)機(jī)組調(diào)停期間對(duì)密封小室進(jìn)行檢查，一切正常。通過本次優(yōu)化，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)單臺(tái)機(jī)組廠用電率下降0.08%，每天可節(jié)約廠用電約為1.2萬kWh，折合降供電電煤耗0.24 g/kWh，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)語

本文通過分析某電除塵系統(tǒng)自機(jī)組投運(yùn)以來大梁絕緣子小室溫度低的現(xiàn)象，討論了影響電加熱器性能的幾個(gè)原因以及常見的絕緣子故障原因，綜合大梁絕緣子工作環(huán)境，探討絕緣子發(fā)生故障可能性，提出并成功實(shí)施整改措施，大大降低了廠用電，為企業(yè)帶來一定經(jīng)濟(jì)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(hù)[C]// 全國電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議.2011.

[2]龍濤, 周寶山, 徐達(dá). 低低溫和濕式電除塵器的絕緣優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 電力科技與環(huán)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(fēng)防止電除塵器絕緣子結(jié)露的探討[C]//脫硫?qū)W術(shù)會(huì)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(chǎn)技術(shù)管理工作。

X701.2

A

2095-1256(2017)03-0348-03

2017-03-03