电除尘产生火花放电的原因分析及解决方法
作者 |杨昱
内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司
通过对电除尘电场在冷态带电场升压和正常运行中出现的火花放电或频繁闪络进行原因分析，逐项排除产生火花的可能部位，同时根据电除尘实际运行工况及电场运行参数变化判断出可能产生的原因，提出电除尘电场产生火花放电的设备优化、改进、定期检查及重点注意事项等解决办法和预防措施，降低电除尘电场出现火花放电的概率，确保电除尘长时间可靠、稳定、高效的运行。
关键词：电除尘； 火花； 绝缘子； 阳极板； 芒刺线； 阻尼电阻；
随着火电厂烟气超低排放改造的不断深入，烟气排放小时均值在线数据要求越来越严格，这就要求环保设施必须处于百分百可靠运行状态，所以电除尘电场的运行稳定性对于粉尘超低排放至关重要。而电除尘电场产生火花放电时严重困扰了电场稳定的运行，甚至出现电场退备，导致电除尘除尘效率降低。因此，必须对电除尘电场在冷态带电场升压和正常运行中出现的火花放电或频繁闪络进行原因分析，逐项排除产生火花的可能部位，同时根据电除尘实际运行工况及电场运行参数变化判断出可能产生的原因，提出电除尘电场产生火花放电的设备优化、改进、定期检查及重点注意事项等解决办法，降低电除尘电场出现火花放电的概率，确保电除尘长时间可靠、稳定、高效的运行。
电除尘器是利用直流负高压使气体电离、产生电晕放电，进而使粉尘荷电，并在强电场力的作用下，将粉尘从气体中分离出来的除尘装置，直流负高压通过高压隔离开关柜接入阴极系统，阴极系统依靠吊挂装置悬挂在阳极板中间，吊挂装置与支撑钢梁间采用瓷瓶、绝缘板进行绝缘。阴极振打固定在阴极框架上，也带有高压直流负电，与外部传动装置依靠、瓷轴、绝缘板进行绝缘。阳极直接悬挂在与除尘器本体相连的沉淀梁上，与除尘器壳体一起可靠接地。而火花放电不同于电晕放电，在电场投运的过程中，当高压引入投入高压直流电达到某一个电压分界点，电除尘阴极就会瞬间发生火花，阴阳极间距击穿，并伴有巨响的放电声音及火花四溅，严重的话相当于阴阳极接通，造成阳极板烧穿。从电除尘上位机控制画面可以看到，二次电压和二次电流瞬间下降，就地表计频繁摆动，火化率显示数字，一般的火花放电会将电压电流参数限制在一定的范围内，如果严重的话直接引起电场退备。
电除尘是根据燃烧煤种及锅炉运行工况进行设计安装的，规定了其适用的煤种(包括含硫量、水分、灰分等)、锅炉排烟温度、烟气量、湿度、粉尘含量及粉尘特性等，当锅炉燃烧煤种发生变化及锅炉实际运行工况偏离设计参数较大时，将会出现电除尘运行的不适应，容易出现电场火花放电的情况。烟气性质主要取决于燃煤的成分，也和锅炉燃烧方式、制粉系统型式及其运行操作条件有关。粉尘的性质主要取决于粉尘的化学成分、物相结构、理化特性和粉尘浓度、比电阻、粒径分布及形状、大小、密度、粘附力等。燃烧后排出的烟气中都含有一定的水分，这对电除尘器的运行是有利的。一般烟气中水分多，除尘效率就高。如果烟气中水分过大，虽然对电除尘器的性能不会有不利影响，大量水蒸气随着粉尘的荷电沉积在收尘极板上，由于含水量大粉尘粘附性发生变化，变得越来越不易振打清理掉，使积灰越来越厚，异极距变小，产生火花放电，灰层发生局部电离，严重影响电场正常运行。
(1) 极板、极线变形间距变小，发生放电：在运行中，当灰斗满灰不能及时排掉，出现阳极板膨胀受阻，极板局部弯曲，异极距变小；当阳极板振打杆受阻时，在振打的过程中，阳极板下夹板发生弯曲导致阳极板排整体弯曲，异极距变小；阳极板排的连接卡槽损坏，相邻的阳极板彼此不成整体，由于阳极板较长较薄，刚性不足，容易发生弯曲，异极距变小；阴极线膨胀距离受阻，极线变形，异极距变小；阴极线线体刚性不足发生局部弯曲变形，异极距变小；阴极芒刺线刺尖大量弯折，放电间距变小；阴极螺旋线紧力下降，发生松弛摆动，局部间隙变小。
(2) 阴极小框架局部变形或移位，发生放电：在运行中，由于阴极小框架承受阴极振打的振打力，阴极振打长时间运行，出现小框架局部变形，阳极板与阴极框架间距变小；阴极小框架连接杆局部开焊或断裂，造成框架与极板间距变小：个别阴极吊挂杆下沉，导致阴极框架整体向某一个方向偏移，整体异极距变小。
(3) 阳极板限位损坏或太低，极板排出槽，在运行中阳极板振打杆长时间受振打系统的振打力，且往复的做活塞运动，两侧的限位板长时间接触磨损掉或开焊掉落，极板排下部向两侧摆动，有时会与阴极系统接触发生直接短路；当灰斗发生满灰时，积灰到达极板排，极板排膨胀受阻，随着积灰越来越多，极板排会被积灰顶出槽，出现火花放电或直接短路。
(1) 绝缘子损坏或积灰严重，发生爬电放电：绝缘瓷套和瓷轴用来支承和绝缘放电系统，运行中，瓷套表面往往会沉积一层灰尘和污物，绝缘水平降低，在高电压作用下，发生“爬电”现象，并击穿放电。长期的放电又造成防尘板面碳化，以致电场电压频繁闪络，不能在高电压运行；绝缘瓷套和绝缘瓷轴长时间运行，同时由于是承压件会出现裂纹或是截止断裂，绝缘性能降到最低，电场放电严重。
(2) 绝缘子加热器不加热及漏风结露，导致放电：这种情况一般发生在电场检修后，天气温度较低，绝缘子加热器损坏不加热或不加热，绝缘子温度低，绝缘部件表面水气凝结，绝缘严重下降，发生放电；当人孔门、电加热器及温度测量装置等安装处漏风严重，可造成雨水直接侵入绝缘子室，高压绝缘子及阴极振打瓷轴表面受水汽污染发生爬电；绝缘子室温度在烟气温度低时主要靠电加热、热风加热保持，在烟气温度上来后则主要靠烟气所携热量保持。绝缘子室的大小对温度的升高及保持影响很大。
(3) 阻尼电阻故障；当阻尼电阻丝发生局部断裂或有裂纹时，投入电场会发生剧烈放电；阻尼电阻失效或紧力下降发生松弛，投运电场会发生放电。
为了消除因煤种发生变化而影响电除尘器的除尘效率，在除尘设备系统运行正常的情况下，每套电除尘器至少应进行一次针对典型煤种的特性试验，以确定煤种、供电、振打对电除尘器效率的综合影响，找出电除尘器的最佳运行方式。同时根据实际燃烧煤种的灰分含量大小，制定合适的振打周期，分负荷段设定振打周期及振打时间。尤其是当一电场发生电场退备时，二电场的振打周期要及时进行调整，因为一电场退备，二电场的收尘压力增加，相当于二电场收集85%以上的灰量，如果振打周期还是原有周期的话，阳极板积灰严重得不到及时清理，会出现严重的火花放电，不仅收尘效果不好，还容易发生二次扬尘，所以，二电场振打周期要及时缩短。正常燃烧煤种含水量不会很大，偏差的大小也不会影响电场运行。目前烟气中含水量明显增大的主要是空预器在线水冲洗，空预器水冲洗每小时20多吨的水量，通过烟气高温蒸发，烟气中水蒸汽较正常运行高出很多倍。烟气中的水蒸气与粉尘混合收集到阳极板上，粘附性强不易振打清理掉，所以高压在线水冲洗已严重威胁到电除尘的正常运行。可行的解决方法就是，尽量高的增加排烟温度，烟气进入电除尘后尽可能的高于露点温度，避免凝结水的产生，同时当空预器在线高压水冲洗时，及时调整电场振打周期，电场参数将电压电流运行，避免极板极线粘灰太多，引起火花放电。
在电除尘检修中加强检修质量的管理，阴极芒刺线和螺旋线重点检查开焊、弯曲、芒刺弯曲的情况，逐个进行检查校正加固，对检查中发现强度降低的，严重损坏的无法修复的必须进行更换，对阴、阳极间距进行调整，并记录调整前后的测量结果；阳极板要逐排进行检查，极板弯曲的进行校正，振打杆振打受阻变形的采取有效措施消除避免。漏风不仅会增加电除尘器的烟气处理量，而且会由于温度下降出现冷凝水，引起电晕线结灰肥大，绝缘套管爬电，出现火花放电。主要对电除尘本体全部人孔门进行漏风检查，更换盘根；对电除尘阳极振打穿墙轴密封盘根全部进行更换，盘根更换3圈，每一圈相差45°角；对电除尘绝缘子加热磁套、大梁加热和阴极振打瓷轴处漏风进行详细排查，漏风点进行处理。
通过对电场火花放电或频繁闪络的原因分析，找出所有可能产生火花放电的因数和设备部位，同时根据电除尘实际运行工况及电场运行参数变化判断出可能产生的原因，提出电除尘电场产生火花放电的设备优化、改进、定期检查等的解决办法和预防措施，降低电除尘电场出现火花放电的概率，确保电除尘长时间可靠、稳定、高效的运行。