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火电厂660MW机组静电除尘器事例分析

摘 要：马鞍山当涂发电有限公司一期为两台660MW超临界直流燃煤机组，锅炉为SG-2090/25.4-M968型直流炉，平衡通风。除尘器为北京信实德电气设备有限公司生产的HFR-III型高频静电除尘器，四电场双通道布置。将电除尘系统运行过程中出现的典型故障事例进行分析。
关键词：超临界；除尘器；异常处理
1、前言
进入21世纪以后，伴随我国经济的高速发展，国家对环境污染控制要求的不断提高，对粉尘排放的要求也大幅提高。GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》规定新建电厂大气污染物的排放浓度控制在50mg/m3以下，相较旧标准将污染物浓度排放量控制提到了新的高度。电除尘器作为控制大气污染、解决环保与经济发展之间的主要设备之一，其应用技术得到进一步发展。我公司采用的是高频高压式静电除尘器，高频高压开关电源是一个与供电电源线路频率无关的可变脉动电源，为电除尘器提供一个接近于从纯直流方式到脉动幅度很大的各种电压波形，其恒流特性可以迅速熄灭火花并快速恢复电场能量，因而可以针对特定的工况提供最合适的电压波形来提高电除尘的除尘效率。采用高频高压开关电源可以大幅度提高电除尘器捕集中、低比电阻粉尘的效率，很好消除高比电阻粉尘的反电晕现象，同时高频高压开关配电系统具有稳定性高，操作简单、可靠，便于计算机集中监控等优点。当然，在电除尘系统实际运行过程，也会存在一些典型的事故案例，下面针对这些典型事故进行分析。
2、高频柜绝缘套管故障案例分析
2.1事件描述
我公司2号炉4电场4号高频柜，其型号为HFR-III-2.0A/80kV，机组并网前此高频柜
空载试验数据正常，如下图：
3月10日，电除尘系统投入后，4电场4号电除尘跳闸，高频柜报警首出为“二次电压低”报警跳闸，其二次电压低保护定值设置为5kV。随即对高频柜及控制系统进行全面排查，使用2500伏摇表测量电场内部对地绝缘500兆欧，完全满足运行要求，然后试投运高频柜，投运后仍报二次电压低跳闸，电压峰值最高能升到20kV左右，并且能听到柜内明显放电声。之后对变压器进行放油检查，经过反复、仔细查找故障点，先后排除了电场内部故障、变压器故障，同时，在变压器升压时，套管底部有黑烟，说明有放电发生，最终将故障点锁定在两点式隔离刀闸穿墙套管。
3月28日，2号炉3电场7号高频柜，空载试验参数正常，在运行过程中，该电场跳闸，首出为高频柜“二次电压低”报警跳闸，就地检查未发现明显异常，测量电场绝缘20兆欧，调整运行参数——IGBT开关周期500微秒、二次电压极限40kV，充电比6：2，可以短暂运行，二次电压峰值能达到35kV，但运行一段时间后“二次电压低”再次跳闸，试投运时有放电声。随后对电场进行隔离，进行内部检查，发现两点式隔离刀闸穿墙套管最下面一片瓷裙炸裂（见下图）。
2.2事件分析与处理
该套两点式隔离刀闸穿墙套管为纯瓷套管，内部是导电杆。发生放电的原因有：该电瓷绝缘件制造工艺有缺陷，导致烧结时有隐形裂纹，在高电压、强电场作用下，带电体顺着裂纹爬电，并引起裂纹恶化，最终击穿；套管在运输、安装过程中受到冲击力后内部应力过大导致有裂纹；爬距不足；其他未知原因引起的放电。另外，如3电场7号高频柜套管绝缘能力下降引起放电，放电产生的热量直接使瓷裙炸裂。处理时，对电场进行停电隔离，进入保温箱内，将穿墙套管卸下，更换穿墙套管，更换后进行套管表面清洁，并进行空载升压试验正常。
3、高频柜电流异常案例分析
3.1事件描述
在进行电除尘效率测试过程中，1号电除尘系统二电场3号、4号高频柜电流异常，比设定值偏小，当时机组工况稳定在660MW，二次电流设定值700mA，进一步观察发现上述两电场火化率较其他电场偏大。具体数据如下图，分别为不同时间点记录数据。
#3柜电流最高683mA，最低136mA，#4柜最高400mA，最低219mA，但二次电压都正常。当时电场内火花率采样值为4至10个，属于偏高范畴。火花率偏高，会引起二次电流下降，进一步影响到收尘效率。
3.2事件分析与处理
电除尘器整体空载试验时，本体、电气部分正常，首先可以排除设备异常原因。
在除尘器热态运行时，高频柜运行参数设置不变，可以将烟气中灰分视为电阻，影响火花放电及二次电流、电压的因素主要是烟气温度、流量、压力、成分，也就是温度、压力等造成了电场内部灰分电阻率的变化，从而改变了电阻，使得电压、电流不停变化。在一定控制范围内，高频柜会根据电场内部变化对电压、电流进行调整，以便达到最佳收尘效率。所以，火花的产生与烟气参数有很大关系，通过调整可以得到改善。另外，由于机组入炉煤不同，高频柜对应每个负荷区间的运行参数也需要经过很长时间的记录、观察后，才能最终确定，不是固定不变的，运行人员通过经验的积累，适当调整运行参数也能起到一定效果。
4、电场绝缘低故障案例分析
4.1事件描述
3月10号15时，2号电除尘2电场5号除尘器高频柜运行中突然故障跳闸，就地检查无明显异常现象。
4.2事件分析与处理
系统进行隔离后，对2电场5号除尘器高频柜进行空升试验，二次电压快速建立至40KV，用5000V摇表测量电场绝缘为0.1MΩ；随后进行带载试验，二次电压不能正常建立，投入几秒即低电压跳闸；对比空升和带载试验，可以判断两点式隔离闸刀以上电气回路无故障，可以正常输出，二次电压低原因为电场内部绝缘下降引起。就地拆除灰斗料位开关，取样口向里吸风，证明灰斗内没有大面积灰现象。根据以上分析，判断2电场5号除尘器极板极线挂物，绝缘低至0.1兆欧，疑似金属性接地故障。
随后利用机组停运检修机会对电场内部进行检查，发现2电场5号除尘器阳极板固定螺栓脱落，阳极板与阴极金属框架短接，导致接地故障，如下图所示。阳极板通过螺栓与支架固定连接，如连接螺栓未紧固或未加装弹簧垫圈，阳极板在长期振打过程中容易脱落，导致金属性接地故障发生。
5、总结
综上所述，为了使电除尘能长期有效的运行，达到预期的效果，对设备的日常维护保养是非常重要的。运行人员应严格执行定期巡检制度，检查各加热系统工作电流是否正常；检查各控制柜指示灯和报警系统指示灯显示情况是否正常；检查检查振打轴是否转动，振打锤击是否正常，如有异常及时记录；观察各个电场的运行情况和除尘效果，根据各电场运行情况进行控制特性调整，使电场工作处于最佳状态。同时，电除尘系统应做到逢停必检，逢检必修。电除尘系统停运后应检查电场侧板、检查门、屋顶板、极板、和外侧板之间及其他传热部位是否有结露腐蚀现象，分析原因清除；检查各传动是否有卡阻，减速机、电机、振打锤转动是否灵活，检查加注润滑油；检查阴极线松紧程度是否恰当，电腐蚀情况如何；检查阳极板是否在长期高温中翘曲、脱落；绝缘套筒表面是否清洁，有无爬電痕迹，裂纹，保证每次停机擦拭一次；检查各种保护装置功能是否完好，失灵必须检修恢复。
参考文献：
[1]祁君田. 现代烟气除尘技术.北京：化学工业出版社，2008。
[2]金国淼等.除尘器.北京：化学工业出版社，2008。
[3]GB13223-2003，火电厂大气污染物排放标准。
[4]胡满银，赵毅，刘忠.除尘技术.北京：化学工业出版社，2006。

-全文完-