低低温和湿式电除尘器的绝缘优化设计及应用.doc

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1、目前低低温、湿式电除尘技术已成为燃煤电厂实现烟气“超低排放”的主流技术。低低温、湿式电除尘器的绝缘水平在很大程度是由绝缘子的表面状况，即表面电荷的积聚、带电微粒的运动以及表面覆盖物(酸露和水膜等介质)的影响程度和场强所决定。本文较为深入的研究和探讨了影响高压电场绝缘性能的因素，提出了低低温和湿式电除尘器绝缘性能优化方法，并介绍了低低温电除尘器绝缘改造实例。引言“节能减排”是目前我国发展经济的一项基本国策，也是“十二五”工作计划的重中之重。燃煤电厂为了实现煤耗下降8克标准煤/kW•h的目标，在锅炉烟道设置热交换器，将烟气中的热量置换出来，进行二次

2、利用，以节约能耗。随着燃煤电厂烟气“超低排放”呼声的越演越烈，人们对实现“超低排放”技术的关注度也越来越高。为了实现“超低排放”要求，可利用SO3具有团聚微小粉尘和容易荷电的特性来提高除尘效率，低低温(90℃以下)电除尘器便应运而生。此外，还可采用湿式电除尘技术。目前低低温、湿式电除尘技术已成为燃煤电厂实现烟气“超低排放”的主流技术。在电除尘器中工作的直流绝缘子与交流绝缘子不同，应重点考虑绝缘子表面的沿面放电，即表面爬电问题。根据电除尘器多年的运行经验，其80%的故障是电气故障，电气故障的90%是绝缘故障，而绝缘故障绝大部分原因是绝缘子表面爬电

3、引起的，这是电除尘绝缘子不可避免的核心问题，而低低温电除尘器入口烟气温度在酸露点以下，湿式电除尘器工作在饱和湿烟气环境中，尤其需引起高度重视。1影响直流高压电场绝缘性能的主要因素1.1表面电荷积聚影响绝缘子沿面放电由于在绝缘子的表面存在电场的法向分量，当施加一定时间(数分钟至数天)的直流电压后，绝缘子表面积聚的电荷使原电场发生了畸变，将可能发生沿面放电[1]。图1为日本三菱公司K.Nakanishi,A.Yoshioka[2]等人对中间实心的圆桶形绝缘子模型施加一系列直流电压后，得到的绝缘子表面击穿电压随电荷密度的关系绝缘子长时间处于直流电场中

4、时，其表面电荷的积聚会使沿面放电电压下降。例如，在0.44MPa的SF6气体压力下能承受600kV电压的绝缘子经几小时直流电压作用后，其放电电压降低到300kV[3]。可以看出，绝缘子表面电荷积聚是影响直流绝缘性能的一个重要因素。1.2自由导电微粒影响直流绝缘性能粉尘中导电微粒附着于绝缘子表面时，将直接成为绝缘子的闪络路径，缩短了沿面放电的距离，极大地降低了绝缘子的闪络电压。附着在绝缘子表面的这些导电微粒形状多样，尺寸不一，有几至几十微米的粉末，也有几毫米团粒。试验研究证实，这些导电微粒对绝缘子的闪络电压的影响与颗粒大小、形状以及在绝缘子上的位

5、置有关。位于支撑绝缘子的中间位置时，当微粒由3mm长增加至6mm时，闪络电压下降约25%[4];在绝缘子表面相同的位置上，若微粒长度轴向与同轴电场方向一致，则绝缘水平明显下降;若两者相互垂直，其闪络电压不受影响[5]。当进入电除尘器的烟气温度较高(如以往燃煤电厂的烟气温度一般都控制在120℃以上)，这些导电微粒都呈孤立、分散的状态，通过运动附着于绝缘子表面时，呈随机的杂乱无章分布，则绝缘水平下降不明显;如果烟气温度下降至接近或低于酸露点温度，SO3会冷凝并吸附在绝缘子表面，形成爬电通道。同样，在湿式电除尘器中，如果绝缘子表面被水膜覆盖，也会形成

6、爬电通道。由此可见，当直流电场中的导电物质附着于绝缘子表面时，将成为影响直流电场高压绝缘性能的另一重大因素。2低低温和湿式电除尘器绝缘优化方法2.1合理选择足够的爬电距离低低温和湿式电除尘器绝缘设计的目标是将沿面放电电压提高到纯气体间隙击穿电压的水平，以使绝缘的击穿发生在气体介质中，而不是沿绝缘子表面发生。因此选择足够的爬电距离是必须的。设计绝缘子尺寸时必须注意高压电极对地之间沿绝缘子表面的爬电距离。绝缘子表面状况极为重要，干的表面与附着酸雾的表面，以及覆了水膜的表面大不相同。对有可能污染绝缘子表面的物质(烟尘)，应了解其粉尘比电阻值，作为设计

7、的依据。运行经验表明，在干烟气状态下，当高、中比电阻粉尘时，单位电压(单位为kV)的防爬电距离为0.3英寸～0.4英寸，即7.6mm～10.2mm[7]。按工作电压72kV计，一般燃煤电厂电除尘器用绝缘子的表面爬电距离宜为500mm～700mm。很显然，在干烟气状态下的爬电距离不能满足低低温和湿式电除尘器的要求，尤其对湿烟气状态下的绝缘性能以及爬电距离的选择。为确保绝缘性能，湿烟气状态下绝缘子的表面爬电距离宜取干烟气状态爬电距离的1.5倍～2倍，即单位电压的防爬电距离取15mm/kV～20mm/kV，按工作电压72kV计，一般湿式电除尘器用绝缘

8、子的表面爬电距离宜为1000mm～1400mm，而工作电压较低时，其爬电距离可减小。如果采用防露型绝缘子或对普通绝缘子采取加热保温和热风吹扫等措施，使