剖析燃煤發(fā)電低低溫和濕式電除塵器的絕緣優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要：目前低低溫、濕式電除塵技術(shù)已成為燃煤電廠實(shí)現(xiàn)煙氣 “超低排放”的主流技術(shù)。低低溫、濕式電除塵器的絕緣水平在很大程度是由絕緣子的表面狀況，即表面電荷的積聚、帶電微粒的運(yùn)動(dòng)以及表面覆蓋物(酸露和水膜等介質(zhì))的影響程度和場(chǎng)強(qiáng)所決定。本文較為深入的研究和探討了影響高壓電場(chǎng)絕緣性能的因素，提出了低低溫和濕式電除塵器絕緣性能優(yōu)化方法，并介紹了低低溫電除塵器絕緣改造實(shí)例。

關(guān)鍵詞：低低溫電除塵器;濕式電除塵器;表面爬電;絕緣優(yōu)化;防露型絕緣子

0 引言

“節(jié)能減排”是目前我國(guó)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)基本國(guó)策，也是“十二五”工作計(jì)劃的重中之重。燃煤電廠為了實(shí)現(xiàn)煤耗下降8克標(biāo)準(zhǔn)煤/ kW•h的目標(biāo)，在鍋爐煙道設(shè)置熱交換器，將煙氣中的熱量置換出來，進(jìn)行二次利用，以節(jié)約能耗。

隨著燃煤電廠煙氣“超低排放”呼聲的越演越烈，人們對(duì)實(shí)現(xiàn)“超低排放”技術(shù)的關(guān)注度也越來越高。為了實(shí)現(xiàn)“超低排放”要求，可利用SO3具有團(tuán)聚微小粉塵和容易荷電的特性來提高除塵效率，低低溫(90℃以下)電除塵器便應(yīng)運(yùn)而生。此外，還可采用濕式電除塵技術(shù)。目前低低溫、濕式電除塵技術(shù)已成為燃煤電廠實(shí)現(xiàn)煙氣“超低排放”的主流技術(shù)。

在電除塵器中工作的直流絕緣子與交流絕緣子不同，應(yīng)重點(diǎn)考慮絕緣子表面的沿面放電，即表面爬電問題。根據(jù)電除塵器多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，其80%的故障是電氣故障，電氣故障的90%是絕緣故障，而絕緣故障絕大部分原因是絕緣子表面爬電引起的，這是電除塵絕緣子不可避免的核心問題，而低低溫電除塵器入口煙氣溫度在酸露點(diǎn)以下，濕式電除塵器工作在飽和濕煙氣環(huán)境中，尤其需引起高度重視。

1 影響直流高壓電場(chǎng)絕緣性能的主要因素

1.1 表面電荷積聚影響絕緣子沿面放電

由于在絕緣子的表面存在電場(chǎng)的法向分量，當(dāng)施加一定時(shí)間(數(shù)分鐘至數(shù)天)的直流電壓后，絕緣子表面積聚的電荷使原電場(chǎng)發(fā)生了畸變，將可能發(fā)生沿面放電[1]。

圖1為日本三菱公司K.Nakanishi, A.Yoshioka[2]等人對(duì)中間實(shí)心的圓桶形絕緣子模型施加一系列直流電壓后，得到的絕緣子表面擊穿電壓隨電荷密度的關(guān)系。

絕緣子長(zhǎng)時(shí)間處于直流電場(chǎng)中時(shí)，其表面電荷的積聚會(huì)使沿面放電電壓下降。例如，在0.44MPa的SF6氣體壓力下能承受600kV電壓的絕緣子經(jīng)幾小時(shí)直流電壓作用后，其放電電壓降低到300kV[3]?？梢钥闯?，絕緣子表面電荷積聚是影響直流絕緣性能的一個(gè)重要因素。

1.2自由導(dǎo)電微粒影響直流絕緣性能

粉塵中導(dǎo)電微粒附著于絕緣子表面時(shí)，將直接成為絕緣子的閃絡(luò)路徑，縮短了沿面放電的距離，極大地降低了絕緣子的閃絡(luò)電壓。附著在絕緣子表面的這些導(dǎo)電微粒形狀多樣，尺寸不一，有幾至幾十微米的粉末，也有幾毫米團(tuán)粒。試驗(yàn)研究證實(shí)，這些導(dǎo)電微粒對(duì)絕緣子的閃絡(luò)電壓的影響與顆粒大小、形狀以及在絕緣子上的位置有關(guān)。位于支撐絕緣子的中間位置時(shí)，當(dāng)微粒由3mm長(zhǎng)增加至6mm時(shí)，閃絡(luò)電壓下降約25%[4];在絕緣子表面相同的位置上，若微粒長(zhǎng)度軸向與同軸電場(chǎng)方向一致，則絕緣水平明顯下降;若兩者相互垂直，其閃絡(luò)電壓不受影響[5]。當(dāng)進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度較高(如以往燃煤電廠的煙氣溫度一般都控制在120℃以上)，這些導(dǎo)電微粒都呈孤立、分散的狀態(tài)，通過運(yùn)動(dòng)附著于絕緣子表面時(shí)，呈隨機(jī)的雜亂無章分布，則絕緣水平下降不明顯;如果煙氣溫度下降至接近或低于酸露點(diǎn)溫度，SO3會(huì)冷凝并吸附在絕緣子表面，形成爬電通道。同樣，在濕式電除塵器中，如果絕緣子表面被水膜覆蓋，也會(huì)形成爬電通道。

由此可見，當(dāng)直流電場(chǎng)中的導(dǎo)電物質(zhì)附著于絕緣子表面時(shí)，將成為影響直流電場(chǎng)高壓絕緣性能的另一重大因素。