電除塵火花放電現(xiàn)象的成因及處理方法

王 昆

(山西大唐國(guó)際云岡熱電有限責(zé)任公司，山西 大同 037039)

0 引言

電除塵設(shè)備作為一種環(huán)保裝置，其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性對(duì)于降低粉塵排放量十分關(guān)鍵，這是因?yàn)榛痣姀S對(duì)煙氣排放時(shí)間指標(biāo)的均值數(shù)據(jù)提出了更為嚴(yán)格的要求，使得火電廠煙氣超低排放改造得到逐步深入開(kāi)展。而電除塵電場(chǎng)一旦有火花放電現(xiàn)象出現(xiàn)，則會(huì)影響電場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)法保障電除塵的除塵效率。

1 火花放電原理及現(xiàn)象

電除塵器作為除塵裝置，能夠在電場(chǎng)力較強(qiáng)的情境下，分隔開(kāi)空氣中的灰塵，這一過(guò)程通過(guò)負(fù)高壓直流將電體分隔開(kāi)來(lái)，進(jìn)行電暈放電，使得粉塵荷電分離出來(lái)。依靠掛吊設(shè)備，陰極系統(tǒng)被懸置在陽(yáng)極板的居中位置，并將絕緣板塞入鋼梁與掛吊設(shè)備中，陶瓷也可以作為一種有效的絕緣設(shè)備。陰極上方固定陰極振打，依靠絕緣板、瓷軸和外界傳動(dòng)設(shè)備絕緣，同時(shí)陰極振打自身具有高壓直流負(fù)電。

沉淀梁上懸吊陽(yáng)極，其與除塵器木體直接連接，陽(yáng)極可聯(lián)接除塵器殼體共同接地。電廠運(yùn)營(yíng)過(guò)程中如若引入的高壓直流電超過(guò)某一臨界值，便會(huì)出現(xiàn)超大的放電聲音和陽(yáng)極板燒毀等現(xiàn)象，這是因?yàn)殡妷褐颠^(guò)高，電除塵將會(huì)在剎那間產(chǎn)生火花，可以擊中并穿過(guò)陰陽(yáng)極的間隔，如果擊穿嚴(yán)重則會(huì)將陰極與陽(yáng)極聯(lián)通，嚴(yán)重的話甚至導(dǎo)致陽(yáng)極板燒毀的現(xiàn)象，這是火花放電與電暈放電的不同之處?；陔姵龎m監(jiān)控畫面，我們可以發(fā)現(xiàn)，地表計(jì)來(lái)回不停地?cái)[動(dòng)，火化率以數(shù)字形式呈現(xiàn)，二次電流和電壓驟然降低，火花放電中的電流電壓參數(shù)會(huì)有上下臨界值的范圍，如果超出范圍將會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)退備。

2 火花產(chǎn)生的原因

2.1 煙氣和粉塵特性方面的因素

電除塵將灰塵性質(zhì)、成分及含量、煙霧量、濕度以及電除塵適用的煤種等標(biāo)準(zhǔn)均予以明確，其中煤種又包含灰分、含水量、硫的成分等指標(biāo)。如若正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電除塵，其內(nèi)置煤種出現(xiàn)改變，電除塵運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)出現(xiàn)不匹配現(xiàn)象；同時(shí)鍋爐運(yùn)行具有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如果實(shí)際運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)之間的差距較大時(shí)，會(huì)經(jīng)常發(fā)生電場(chǎng)放電火花。煤炭成分直接決定了煙霧氣體的性質(zhì)，此外鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境、燃燒形式和粉塵制作方式也會(huì)影響煙霧氣體的性質(zhì)。而粉塵性質(zhì)的影響因素則較多，比如粉塵自身的性質(zhì)(比電阻、大小、形狀、物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、密度)、粉塵的環(huán)境特質(zhì)(濃度、粘附力、粒徑分布)。

除塵器運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)煙霧氣體，這是因?yàn)闊熿F中含有部分水分，除塵效率通常跟煙霧中氣體含量成正比，但并非水分越多就越有利于除塵效率的提升，如若煙霧中水分多，大量水霧會(huì)結(jié)合粉塵荷電共同積聚到收塵極板上，那么帶有水霧的粉塵顆粒則會(huì)在極板上越積越厚，這使得清理工作變得十分困難，最后導(dǎo)致異極距越來(lái)越小，造成灰層的部分電離現(xiàn)象，火花放電則會(huì)使得電場(chǎng)工作無(wú)法有序進(jìn)行。

2.2 電除塵本體方面的因素

1)極板、極線變形間距變小，發(fā)生放電。在運(yùn)行中，當(dāng)灰斗滿灰不能及時(shí)排掉，出現(xiàn)極板部分彎曲、陽(yáng)極板膨脹受阻等現(xiàn)象，極板部分彎曲，縮小了異極距；還有幾種減小異極距的方式，比如在振打過(guò)程中，振打桿受阻時(shí)，陽(yáng)極板的某一個(gè)夾板出現(xiàn)彎曲，則會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極板全部彎曲，造成異極距減?。魂?yáng)極板比較長(zhǎng)，且薄度不足，如若發(fā)生陽(yáng)極板連接卡槽損毀現(xiàn)象，則會(huì)使得陽(yáng)極板之間斷裂，無(wú)法互為整體，出現(xiàn)彎曲狀況，導(dǎo)致異極距變?。魂帢O線由于膨脹導(dǎo)致距離受阻而出現(xiàn)極線變形的狀況，造成異極距變??；陰極線線體由于缺乏剛性，薄度有限，容易出現(xiàn)局部變形和彎曲問(wèn)題，導(dǎo)致異極距變??；陰極芒刺線刺尖大量彎折也是使得放電間距變小的關(guān)鍵成因；陰極螺旋線由于緊力不足，出現(xiàn)松弛擺動(dòng)的狀況，使得局部間隙變小。

2)陰極小框架局部變形或移位，發(fā)生放電。在運(yùn)行中，由于陰極小框架需要承受陰極振打的振打力，而陰極振打時(shí)間持續(xù)過(guò)長(zhǎng)運(yùn)行，便會(huì)發(fā)生小框架部分變形或彎曲的情況，造成陽(yáng)極板與陰極框架間距變小；個(gè)別陰極吊掛桿下沉，導(dǎo)致陰極框架整體向某一個(gè)方向偏移，整體異極距變小。此外，陰極小框架連接桿部分?jǐn)嗔鸦蜷_(kāi)焊也是造成框架與極板間距變小的關(guān)鍵因素。

3)陽(yáng)極板限位較低或損壞，極板排出槽。在運(yùn)行過(guò)程中，由于受到振打系統(tǒng)的振打力，陽(yáng)極板循環(huán)往復(fù)地做活塞運(yùn)動(dòng)，且振打桿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，兩側(cè)的限位板持續(xù)接觸磨損掉或開(kāi)焊掉落，極板排下部向兩側(cè)擺動(dòng)，經(jīng)常與陰極系統(tǒng)接觸進(jìn)而發(fā)生直接短路；如若灰斗沾滿灰塵時(shí)，積灰一旦接觸到極板排，便會(huì)使得極板排受阻膨脹。隨著粘附的積灰越來(lái)越多，極板排會(huì)被積灰頂出槽，出現(xiàn)火花放電或直接短路。

2.3 供電及控制部分方面的因素

1)放電的原因之一是絕緣子上的粉塵積累過(guò)于嚴(yán)重或者存在損毀現(xiàn)象。放電系統(tǒng)被瓷軸和絕緣瓷套絕緣和支撐，在放電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，污垢以及粉塵通常會(huì)沉積在瓷套上面，降低了瓷套的絕緣性能。“爬電” 現(xiàn)象容易出現(xiàn)在高壓情況下，并會(huì)持續(xù)造成放電現(xiàn)象。但是持續(xù)放電又會(huì)使防塵板面的牢固性變差，造成電場(chǎng)電壓的不穩(wěn)定，無(wú)法在高電壓情況下運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)瓷軸和瓷套的絕緣性能會(huì)由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行而降低，且因?yàn)槌袎杭谶\(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中裂紋以及斷裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，再度降低瓷套的絕緣效果，電場(chǎng)放電嚴(yán)重。

2)放電誘導(dǎo)因素包括絕緣子加熱器的漏風(fēng)導(dǎo)致水汽過(guò)多以及加熱功能損壞。由于電場(chǎng)修理后，通常氣溫不穩(wěn)定，低溫現(xiàn)象常常出現(xiàn)，絕緣子加熱器便停止加熱，致使絕緣子溫度達(dá)不到絕緣性能最佳的標(biāo)準(zhǔn)值，且氣溫過(guò)低往往會(huì)導(dǎo)致絕緣體周圍有大量的水氣附著在表面，形成凝珠，這都會(huì)造成絕緣性能降低，產(chǎn)生放電現(xiàn)象；容易出現(xiàn)漏風(fēng)之處是人孔門、溫度測(cè)量等位置，此外電加熱器也是常常出現(xiàn)漏風(fēng)的位置，漏風(fēng)會(huì)導(dǎo)致雨水進(jìn)入絕緣子室，受到雨水的侵蝕，高壓絕緣子會(huì)出現(xiàn)“爬電”現(xiàn)象?！芭离姟爆F(xiàn)象的影響因素較多，比如陰極振打瓷軸也是造成“爬電”現(xiàn)象的因素之一。持續(xù)保持以及升高溫度主要取決于絕緣子室的空間，在煙霧氣體的溫度較低時(shí)，依賴熱風(fēng)加熱是保持及提升溫度的重要途徑，一旦煙霧氣體的溫度逐漸上升，則后續(xù)主要依賴自身攜帶的能量來(lái)維持運(yùn)轉(zhuǎn)。

3)阻尼電阻故障。故障原因如下：①由于阻尼電阻絲存在裂紋，使得電阻失效，導(dǎo)致投運(yùn)電場(chǎng)放電。②由于阻尼電阻絲斷裂導(dǎo)致的投入電場(chǎng)出現(xiàn)劇烈放電現(xiàn)象。

3 電場(chǎng)發(fā)生火花的解決方法

3.1 嚴(yán)格控制煙氣和粉塵特性

為了保證煤種改變不會(huì)制約除塵效率，確保電除塵器具有最適宜的運(yùn)轉(zhuǎn)形式，在保證除塵裝置系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，須針對(duì)電除塵器開(kāi)展特性試驗(yàn)，該試驗(yàn)專門針對(duì)特色煤種，進(jìn)而將影響電除塵器運(yùn)轉(zhuǎn)效率的因素識(shí)別出來(lái)，這些影響因素包括煤種改變、振打等。尤其二電場(chǎng)應(yīng)根據(jù)一電場(chǎng)的退備情況及時(shí)調(diào)整振打時(shí)間和周期，這是因?yàn)槎妶?chǎng)的收塵壓力會(huì)隨著一電場(chǎng)的退備而顯著提升，如若振打周期不發(fā)生改變，則無(wú)法按時(shí)清掃陽(yáng)極板上的積灰，導(dǎo)致收塵效果較差，二電場(chǎng)在一電場(chǎng)退備后可將超過(guò)85%的灰量予以搜集，還會(huì)在接下來(lái)的時(shí)間里再次出現(xiàn)揚(yáng)塵，甚至?xí)?dǎo)致火花放電，故應(yīng)在保證安全的前提下，減短二電場(chǎng)的振打時(shí)間和周期。煤種含水量受多種因素的影響，通常不大，如若存在誤差一般也能夠保障電場(chǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。煙霧氣體中含水量的驟然增多是以20 t/h的速度將水分高溫汽化為水蒸氣導(dǎo)致的，這些原始水分經(jīng)過(guò)空預(yù)器水的在線沖洗，導(dǎo)致水蒸氣含量超出正常含量的很多倍。煙霧中的水蒸氣混雜著粉塵共同粘附在陽(yáng)極板上，使得粉塵的清理工作變得十分困難，因此電除塵的正常工作受到水沖洗的威脅較大?？尚械慕鉀Q方法就是空預(yù)器在高壓水沖洗過(guò)程中，為保證極板極線上不出現(xiàn)沾灰現(xiàn)象，需要及時(shí)對(duì)電場(chǎng)振打周期進(jìn)行改動(dòng)校正，調(diào)整電場(chǎng)參數(shù)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)電流電壓，避免出現(xiàn)粉塵較多導(dǎo)致的火花放電現(xiàn)象。此外，應(yīng)盡可能地將排煙溫度提升至較高的水平，防止產(chǎn)生凝結(jié)水。

3.2 提高電除塵本體檢修質(zhì)量及運(yùn)行可靠性

1)增加電除塵檢修質(zhì)量的頻次，運(yùn)用芒刺線來(lái)檢修芒刺、開(kāi)焊、彎曲等狀況，同時(shí)配以螺旋線共同檢修，對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障問(wèn)題及安全隱患挨個(gè)檢修，更換檢修中低強(qiáng)度和損毀的部件，調(diào)整陰極與陽(yáng)極之間的間距，同時(shí)記下調(diào)整前與調(diào)整后的檢測(cè)結(jié)果；修正彎曲的極板，逐一排查陽(yáng)極板以防出現(xiàn)問(wèn)題，運(yùn)用強(qiáng)有力的方法避免振打桿振打變形受阻。

2)漏風(fēng)會(huì)造成溫度下降，氣體液化為水珠，造成絕緣套管“爬電”現(xiàn)象，產(chǎn)生電暈線結(jié)灰過(guò)大，進(jìn)而出現(xiàn)火花放電，且漏電還會(huì)造成電除塵器的煙霧處理量過(guò)多。檢查電除塵的人孔門，并更替電除塵陽(yáng)極振打穿墻軸封閉的全部盤根，更換3圈盤根，每圈盤根之間以45°相隔；先對(duì)電除塵絕緣子加熱磁套進(jìn)行檢修，然后分別檢修陰極振打瓷軸處漏風(fēng)處、大梁加熱處以解決漏風(fēng)點(diǎn)處的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析電除塵電場(chǎng)中出現(xiàn)的時(shí)常閃絡(luò)以及火花放電等現(xiàn)象背后的原因，將所有產(chǎn)生火花放電的因素以及設(shè)備部位悉數(shù)識(shí)別。同時(shí)為降低電除塵電場(chǎng)中火花放電的發(fā)生概率，本文通過(guò)電場(chǎng)運(yùn)行參變量以及電除塵實(shí)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的變動(dòng)來(lái)判別產(chǎn)生火花放電和頻繁閃絡(luò)的原因，針對(duì)性地提出定期檢查、裝備改良、關(guān)鍵留意事項(xiàng)等防備舉措以及處理方法，保證電除塵在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行范圍內(nèi)的穩(wěn)定性和可靠性。