哈尔滨 哈尔滨商业大学英才学院 150028
摘要：在新排放要求下，通过对越南永新二期2*622MW项目全时段投重油过程的分析，经现场改进及试验，形成了在电除尘器全时段投运过程中的绝缘子系统的优化方案，使电除尘器各电场能够持续稳定运行，和高效的投运，未来将取得良好的社会环保效益。
关键词：绝缘子，电除尘器，优化探讨
1.项目背景
现阶段静电除尘器的使用说明中明确指出，静电除尘器的使用条件为燃煤锅炉完全正常后，即稳定运行后方可投入电场投运静电除尘器。但其燃煤锅炉稳燃阶段之前，会由重油（国内多为轻油）进行前期温度的引导使锅炉达到足够的温度，而重油因其含杂质较多，含硫量高，粘度大，不易挥发的特性，在燃烧过程不能完全燃烧，产生大量的未燃烬油污、油灰以及碳黑，对电除尘器及其电场造成很多不可逆转的影响。而且在油煤混燃阶段时投运电除尘器将使除尘器烟气低于露点温度，且油灰和碳黑粘结到绝缘子的表面，碳黑导电性好，容易产生绝缘子爬电的现象，影响了电气控制和收尘效果。当爬电达到严重时甚至会击碎绝缘子，使阴极框架跨塌，造成电场的严重损坏。那么作为应对措施，只能全部更换该阴阳极振打和阴阳极系统，造成非常大的损失。
由越南政府发布的新环保要求显示，全时段投运电除尘器将成为常态，那么根据上述问题，本项目希望通过对全时段投运过程中对绝缘子系统进行的优化设计达到全时段投运电除尘器的最佳方案。希望通过改进绝缘子自身性能及运行环境，来达到既能大量减少排放，又能够保证电除尘器持续、稳定和高效运行。
2.技术思路和研究成果
2.1.绝缘子在稳燃之前可能的不利影响分析
2.1.1.绝缘子本身性能的影响
在燃重油及油煤混燃阶段产生的大量未燃烬油污、油灰以及碳黑将因各自不同的物理性质，粘在绝缘子表面，使其运行过程中出现一系列不利影响，造成人力、物力、财力的重大损失。
2.1.2.绝缘子周围环境对其的影响
烟气长时间处于露点温度以下，而在这样的条件下运行，将出现粉尘受潮、绝缘子积灰等导电性能增加的问题，导致绝缘子爬电或闪络。那么当该问题与绝缘子本身性能问题相结合时就会出现综合问题，如造成除尘器导电物质严重污染并产生局部放电和绝缘损伤，甚至击毁。
2.2.绝缘子系统在稳燃之前投运的可行性分析
2.2.1.支承绝缘子材料由50瓷更换为95瓷
由电除尘器使用说明可知，现阶段电除尘器使用的是50瓷作为绝缘子的材料， 50瓷材料氧化铝含量仅为50%，工作温度为150~450摄氏度，不能耐高温或长时间高温工作。就现场测试来看：因有烟气中的油污和碳黑粘结到绝缘子表面，在高压电作用下引起爬电和闪络，观测到50瓷材料爬电严重时易击穿而破碎。相对于50瓷材料性质的劣势，希望能够找到代替50瓷作用且性能更为强悍的材料。
而95瓷做为高氧化铝材料，氧化铝含量为95%，工作温度为500℃以上，为耐高温材料，且耐高压，强度也大。这种材料在试验中性能优异运行稳定，95瓷即使有爬电，也不会被击碎，能够最大程度的保证设备的正常工作。
2.2.2.绝缘子室增加热风吹扫系统
现阶段除尘器绝缘子室未配强有力的热风吹扫系统，使其在烟气温度低于露点温度时，容易影响电气控制以及收尘效果，易产生爬电现象，严重时甚至会击碎绝缘子。那么提高绝缘子周边温度和清扫其表面，理论上就将降低不利影响的发生的可能性。
而现在绝缘子瓷套、电瓷转轴（阴极振打传动装置）表面加装强有力的热风吹扫系统。该系统由离心风机、电加热器、阀门和一些管道组成，就实地试验情况表明，增加热风吹扫系统后，无油污或油灰粘在绝缘子表面，而特别在刚起动阶段，烟气温度较低时，明显能够避免烟气结露对绝缘子不利的影响。
3.项目实施与现场试验
由于绝缘子系统优化设计主要针对锅炉最恶劣的开始投运及油煤混燃阶段，因此就初始阶段和油煤混燃阶段时电除尘器的现场试验的观测，整个优化设计分为以下两个方面。
3.1.绝缘子材料升级
3.1.1.升级后的绝缘子在燃煤锅炉燃重油阶段的试验方案
燃重油阶段与燃煤阶段相比，产生的灰尘具有粘性，完全燃烧程度低，易粘结表面，使电场不稳定，增加了达标难度，不能被彻底去除。经讨论研究后决定优化绝缘子性能，采用新型绝缘子，其氧化铝含量高于50瓷，同时进行对比试验后发现，采用较高氧化铝含量绝缘子，虽未出现减少粘结灰尘的现象，但性能提高较为明显，具体体现在未出现爬电、支承阴极系统更坚实。
3.1.2. 绝缘子在燃煤锅炉油煤混燃阶段的试验优化方案
在越南用新二期项目油煤混燃阶段，煤粉和重油产生不同的废弃物，过程中加剧了出口灰尘的排放以及大量粘结在绝缘子表面有现象，严重时将导致击碎绝缘子。沿用燃重油阶段优化方案，选用高氧化铝含量绝缘子，相对比可知高氧化铝含量绝缘子能够应对绝缘子表面积灰而导致的绝缘子爬电被击穿。试验后期保持高氧化铝含量绝缘子一侧持续运行，在较长时间的投运过程中优化后的绝缘子材料能保持本身特性，未发生击碎的前兆现象，且相对提高除尘效率。
3.1.3.优化材料的现场选型
在现场阶段对50瓷、85瓷及95瓷进行分析，并应用于现场环境，我们发现：95瓷较其它绝缘子使用寿命长，同时性价比也明显优于另外的介质，同时具有优良的抗热震性，可很大程度地优化绝缘结构。故选择95瓷作为50瓷替换材料。
3.2.热风吹扫系统
3.2.1.热风吹扫系统数据等的确定
热风吹扫系统中的离心风机选型、电加热器功率的计算按以下计算，其测算数据有一定的局限性，系统如图1：
（1）离心风机流量：
电除尘器中每一个电场中4个支承绝缘子和1个阴极振打传动装置需热风吹扫，一台离心风机共需带一个室4个电场20个吹扫点，其中每个绝缘子需流量35 m3/h，每个阴极振打传动装置需80m3/h，
QOUT=（4*35+80）*4=880m3/h （1）
（2）功率损失（保温层厚度100mm）按Hitz标准为0.07kw/m2。容器内部（绝缘子室内表面）的总面积约1.5m2，整个设备热损失功率为：
Q损=1.5*0.07=0.1043kw约为0.11kw (2)
（3）电加热器加热所需功率：
空气起始温度：15℃，出口要求温度140℃，流量为880m3/h。
介质名称：空气
介质密度：1.29Kg/m3
根据热力学计算公式：
Q=C×M×ΔT/864 （3）
其中：Q：加热需要的能量 kw/h C：介质比热 kcal/kg.C
M：介质流量 kg/hr
根据设计工况的技术参数，计算如下：
Q=[0.25×880×1.29×（140-15）]/864=41.06Kw/h
Q总=（Q+Q损）*1.2=（41.06+0.11）*1.2=49.4kw约为50Kw （4）
从上述计算来看，一台除尘器需要配二台离心风机和电加热器系统，每台离心风机的流量为880 m3/h、电加热器功率为50Kw。
3.2.2.增设热风吹扫系统前后效果比较
对增设热风吹扫系统与否的电除尘器两部分进行对比，试验结果表明，试验中增设后绝缘子表面积灰明显减少，对后期投运过程中绝缘子正常平稳的工作有较好的影响；同时，确实能够有效避免结露现象及其产生的严重影响。
4.效果分析
通过现场试验后的结果表明，越南永新燃煤电站除尘机组在绝缘子优化设计后其在试投运阶段可以适应除尘器全时段投运需要，而这样的优化有效地提高了除尘效率，也并不会产生对除尘器部件的损坏。
在锅炉全时段投运过程中，燃煤阶段之前投运电除尘器，绝缘子未损坏，阴极系统在绝缘子支承下工作正常，除尘效率虽未达到98%，但该工况时负荷低、粉尘总量相对少些，所以保证排放没有问题，因此较之前状态已有很大改观。热风吹扫系统的加入，提高了开始阶段绝缘子表面的清洁度及其周边温度，试投运阶段未出现由于结露导致的包括局部放电在内等的不利影响。
燃煤电站全时段投运过程绝缘子系统部分的改进，在保证绝缘子系统部分符合电除尘器全时段投运要求的情况下，具有一定的社会效益和环境效益。
5.总结及推广前景
目前越南市场发电站以燃煤电站为主，而在超低排放标准下的除尘设备主要为电除尘器。本项目研究探讨了电除尘器全时投运过程中绝缘子系统的优化问题，其成果在越南永新二期2*622MW项目上应用，且能对其他诸如印度、菲律宾等新兴发展中国家提供不少技术经验。同样将对国内环保装备业的发展提供非常不错的补充。
备注：本文受哈尔滨商业大学大学生创新创业训练计划项目201610240010资助
参考文献：
[1]《中国机械工业环境保护机械标准汇编》大气净化设备2013
[2]《中华人民共和国电力行业标准》 燃煤电厂电除尘器运行和维护导则（DL/T 461-2004）
[3]《火电厂大气污染物排放标准》中国国家标准GB13223-2011
[4]《电除尘器》中国电力出版社
[5]《菲达环保“十三五” 海外战略规划》2014
[6]龙涛.电除尘器绝缘子的设计与选择[B].有色油炼,2002,(05):32.
[7]屠小宝.机组煤油混烧阶段投运电除尘器技术研究[A].中国电力,2008
论文作者:吴奇学,孙颖
论文发表刊物:《基层建设》2016年36期
论文发表时间:2017/3/28
标签：绝缘子论文; 电除尘器论文; 阶段论文; 重油论文; 系统论文; 氧化铝论文; 燃煤论文; 《基层建设》2016年36期论文;