電除塵產(chǎn)生火花放電的原因分析及解決方法
隨著火電廠煙氣超低排放改造的不斷深入，煙氣排放小時(shí)均值在線數(shù)據(jù)要求越來越嚴(yán)格，這就要求環(huán)保設(shè)施必須處于百分百可靠運(yùn)行狀態(tài)，所以電除塵電場的運(yùn)行穩(wěn)定性對于粉塵超低排放至關(guān)重要。而電除塵電場產(chǎn)生火花放電時(shí)嚴(yán)重困擾了電場穩(wěn)定的運(yùn)行，甚至出現(xiàn)電場退備，導(dǎo)致電除塵除塵效率降低。因此，必須對電除塵電場在冷態(tài)帶電場升壓和正常運(yùn)行中出現(xiàn)的火花放電或頻繁閃絡(luò)進(jìn)行原因分析，逐項(xiàng)排除產(chǎn)生火花的可能部位，同時(shí)根據(jù)電除塵實(shí)際運(yùn)行工況及電場運(yùn)行參數(shù)變化判斷出可能產(chǎn)生的原因，提出電除塵電場產(chǎn)生火花放電的設(shè)備優(yōu)化、改進(jìn)、定期檢查及重點(diǎn)注意事項(xiàng)等解決辦法，降低電除塵電場出現(xiàn)火花放電的概率，確保電除塵長時(shí)間可靠、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。
電除塵器是利用直流負(fù)高壓使氣體電離、產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使粉塵荷電，并在強(qiáng)電場力的作用下，將粉塵從氣體中分離出來的除塵裝置，直流負(fù)高壓通過高壓隔離開關(guān)柜接入陰極系統(tǒng)，陰極系統(tǒng)依靠吊掛裝置懸掛在陽極板中間，吊掛裝置與支撐鋼梁間采用瓷瓶、絕緣板進(jìn)行絕緣。陰極振打固定在陰極框架上，也帶有高壓直流負(fù)電，與外部傳動(dòng)裝置依靠、瓷軸、絕緣板進(jìn)行絕緣。陽極直接懸掛在與除塵器本體相連的沉淀梁上，與除塵器殼體一起可靠接地。而火花放電不同于電暈放電，在電場投運(yùn)的過程中，當(dāng)高壓引入投入高壓直流電達(dá)到某一個(gè)電壓分界點(diǎn)，電除塵陰極就會(huì)瞬間發(fā)生火花，陰陽極間距擊穿，并伴有巨響的放電聲音及火花四濺，嚴(yán)重的話相當(dāng)于陰陽極接通，造成陽極板燒穿。從電除塵上位機(jī)控制畫面可以看到，二次電壓和二次電流瞬間下降，就地表計(jì)頻繁擺動(dòng)，火化率顯示數(shù)字，一般的火花放電會(huì)將電壓電流參數(shù)限制在一定的范圍內(nèi)，如果嚴(yán)重的話直接引起電場退備。
電除塵是根據(jù)燃燒煤種及鍋爐運(yùn)行工況進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝的，規(guī)定了其適用的煤種(包括含硫量、水分、灰分等)、鍋爐排煙溫度、煙氣量、濕度、粉塵含量及粉塵特性等，當(dāng)鍋爐燃燒煤種發(fā)生變化及鍋爐實(shí)際運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)參數(shù)較大時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)電除塵運(yùn)行的不適應(yīng)，容易出現(xiàn)電場火花放電的情況。煙氣性質(zhì)主要取決于燃煤的成分，也和鍋爐燃燒方式、制粉系統(tǒng)型式及其運(yùn)行操作條件有關(guān)。粉塵的性質(zhì)主要取決于粉塵的化學(xué)成分、物相結(jié)構(gòu)、理化特性和粉塵濃度、比電阻、粒徑分布及形狀、大小、密度、粘附力等。燃燒后排出的煙氣中都含有一定的水分，這對電除塵器的運(yùn)行是有利的。一般煙氣中水分多，除塵效率就高。如果煙氣中水分過大，雖然對電除塵器的性能不會(huì)有不利影響，大量水蒸氣隨著粉塵的荷電沉積在收塵極板上，由于含水量大粉塵粘附性發(fā)生變化，變得越來越不易振打清理掉，使積灰越來越厚，異極距變小，產(chǎn)生火花放電，灰層發(fā)生局部電離，嚴(yán)重影響電場正常運(yùn)行。
(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)陽極板膨脹受阻，極板局部彎曲，異極距變??；當(dāng)陽極板振打桿受阻時(shí)，在振打的過程中，陽極板下夾板發(fā)生彎曲導(dǎo)致陽極板排整體彎曲，異極距變小；陽極板排的連接卡槽損壞，相鄰的陽極板彼此不成整體，由于陽極板較長較薄，剛性不足，容易發(fā)生彎曲，異極距變?。魂帢O線膨脹距離受阻，極線變形，異極距變??；陰極線線體剛性不足發(fā)生局部彎曲變形，異極距變??；陰極芒刺線刺尖大量彎折，放電間距變??；陰極螺旋線緊力下降，發(fā)生松弛擺動(dòng)，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，由于陰極小框架承受陰極振打的振打力，陰極振打長時(shí)間運(yùn)行，出現(xiàn)小框架局部變形，陽極板與陰極框架間距變??；陰極小框架連接桿局部開焊或斷裂，造成框架與極板間距變?。簜€(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。
(3) 陽極板限位損壞或太低，極板排出槽，在運(yùn)行中陽極板振打桿長時(shí)間受振打系統(tǒng)的振打力，且往復(fù)的做活塞運(yùn)動(dòng)，兩側(cè)的限位板長時(shí)間接觸磨損掉或開焊掉落，極板排下部向兩側(cè)擺動(dòng)，有時(shí)會(huì)與陰極系統(tǒng)接觸發(fā)生直接短路；當(dāng)灰斗發(fā)生滿灰時(shí)，積灰到達(dá)極板排，極板排膨脹受阻，隨著積灰越來越多，極板排會(huì)被積灰頂出槽，出現(xiàn)火花放電或直接短路。
(1) 絕緣子損壞或積灰嚴(yán)重，發(fā)生爬電放電：絕緣瓷套和瓷軸用來支承和絕緣放電系統(tǒng)，運(yùn)行中，瓷套表面往往會(huì)沉積一層灰塵和污物，絕緣水平降低，在高電壓作用下，發(fā)生“爬電”現(xiàn)象，并擊穿放電。長期的放電又造成防塵板面碳化，以致電場電壓頻繁閃絡(luò)，不能在高電壓運(yùn)行；絕緣瓷套和絕緣瓷軸長時(shí)間運(yùn)行，同時(shí)由于是承壓件會(huì)出現(xiàn)裂紋或是截止斷裂，絕緣性能降到最低，電場放電嚴(yán)重。
(2) 絕緣子加熱器不加熱及漏風(fēng)結(jié)露，導(dǎo)致放電：這種情況一般發(fā)生在電場檢修后，天氣溫度較低，絕緣子加熱器損壞不加熱或不加熱，絕緣子溫度低，絕緣部件表面水氣凝結(jié)，絕緣嚴(yán)重下降，發(fā)生放電；當(dāng)人孔門、電加熱器及溫度測量裝置等安裝處漏風(fēng)嚴(yán)重，可造成雨水直接侵入絕緣子室，高壓絕緣子及陰極振打瓷軸表面受水汽污染發(fā)生爬電；絕緣子室溫度在煙氣溫度低時(shí)主要靠電加熱、熱風(fēng)加熱保持，在煙氣溫度上來后則主要靠煙氣所攜熱量保持。絕緣子室的大小對溫度的升高及保持影響很大。
(3) 阻尼電阻故障；當(dāng)阻尼電阻絲發(fā)生局部斷裂或有裂紋時(shí)，投入電場會(huì)發(fā)生劇烈放電；阻尼電阻失效或緊力下降發(fā)生松弛，投運(yùn)電場會(huì)發(fā)生放電。
為了消除因煤種發(fā)生變化而影響電除塵器的除塵效率，在除塵設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下，每套電除塵器至少應(yīng)進(jìn)行一次針對典型煤種的特性試驗(yàn)，以確定煤種、供電、振打?qū)﹄姵龎m器效率的綜合影響，找出電除塵器的最佳運(yùn)行方式。同時(shí)根據(jù)實(shí)際燃燒煤種的灰分含量大小，制定合適的振打周期，分負(fù)荷段設(shè)定振打周期及振打時(shí)間。尤其是當(dāng)一電場發(fā)生電場退備時(shí)，二電場的振打周期要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)橐浑妶鐾藗?，二電場的收塵壓力增加，相當(dāng)于二電場收集85%以上的灰量，如果振打周期還是原有周期的話，陽極板積灰嚴(yán)重得不到及時(shí)清理，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的火花放電，不僅收塵效果不好，還容易發(fā)生二次揚(yáng)塵，所以，二電場振打周期要及時(shí)縮短。正常燃燒煤種含水量不會(huì)很大，偏差的大小也不會(huì)影響電場運(yùn)行。目前煙氣中含水量明顯增大的主要是空預(yù)器在線水沖洗，空預(yù)器水沖洗每小時(shí)20多噸的水量，通過煙氣高溫蒸發(fā)，煙氣中水蒸汽較正常運(yùn)行高出很多倍。煙氣中的水蒸氣與粉塵混合收集到陽極板上，粘附性強(qiáng)不易振打清理掉，所以高壓在線水沖洗已嚴(yán)重威脅到電除塵的正常運(yùn)行?？尚械慕鉀Q方法就是，盡量高的增加排煙溫度，煙氣進(jìn)入電除塵后盡可能的高于露點(diǎn)溫度，避免凝結(jié)水的產(chǎn)生，同時(shí)當(dāng)空預(yù)器在線高壓水沖洗時(shí)，及時(shí)調(diào)整電場振打周期，電場參數(shù)將電壓電流運(yùn)行，避免極板極線粘灰太多，引起火花放電。
在電除塵檢修中加強(qiáng)檢修質(zhì)量的管理，陰極芒刺線和螺旋線重點(diǎn)檢查開焊、彎曲、芒刺彎曲的情況，逐個(gè)進(jìn)行檢查校正加固，對檢查中發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度降低的，嚴(yán)重?fù)p壞的無法修復(fù)的必須進(jìn)行更換，對陰、陽極間距進(jìn)行調(diào)整，并記錄調(diào)整前后的測量結(jié)果；陽極板要逐排進(jìn)行檢查，極板彎曲的進(jìn)行校正，振打桿振打受阻變形的采取有效措施消除避免。漏風(fēng)不僅會(huì)增加電除塵器的煙氣處理量，而且會(huì)由于溫度下降出現(xiàn)冷凝水，引起電暈線結(jié)灰肥大，絕緣套管爬電，出現(xiàn)火花放電。主要對電除塵本體全部人孔門進(jìn)行漏風(fēng)檢查，更換盤根；對電除塵陽極振打穿墻軸密封盤根全部進(jìn)行更換，盤根更換3圈，每一圈相差45°角；對電除塵絕緣子加熱磁套、大梁加熱和陰極振打瓷軸處漏風(fēng)進(jìn)行詳細(xì)排查，漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行處理。
通過對電場火花放電或頻繁閃絡(luò)的原因分析，找出所有可能產(chǎn)生火花放電的因數(shù)和設(shè)備部位，同時(shí)根據(jù)電除塵實(shí)際運(yùn)行工況及電場運(yùn)行參數(shù)變化判斷出可能產(chǎn)生的原因，提出電除塵電場產(chǎn)生火花放電的設(shè)備優(yōu)化、改進(jìn)、定期檢查等的解決辦法和預(yù)防措施，降低電除塵電場出現(xiàn)火花放電的概率，確保電除塵長時(shí)間可靠、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。