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静电除尘器用瓷绝缘子-维护手册

2004-08-02

静电除尘器用瓷绝缘子-维护手册

1 前言 

  静电除尘器以其一次性投资低,运行维护方便,收尘效率高而被广泛使用,烟尘治理卓有成效。随着我国电收尘技术的不断发展,在冶金、化工、水泥等行业出现了一些宽间距、高电压的除尘器,而且处理的烟气温度较高,烟尘粘度大。 
  瓷绝缘子是建立和维持电除尘器高压电场的关键部件,其工作环境较为恶劣,这一方面为绝缘子提出了较高的要求,同时,另一方面对如何正确使用和维护瓷绝缘子,也是值得我们认真思考的一个问题。 
2、电除尘器用瓷绝缘子的故障分析 
  根据瓷绝缘子的特性分析,瓷绝缘子在电除尘器运行中的常见故障和预防措施如下: 
2.1瓷绝缘子的特性 
2.1.1瓷绝缘子产品在常温下具有良好的电气性能和机械性能,其电阻率一般为1×1011—1×1012Ω 
2.1.2硬度高、性脆,HRA≥80,没有曲服性。
2.1.3 导热率差(热传导性差) 
2.1.4 随着温度升高,体积电阻率下降(随配方不同而下降速度不同),这是因为碱金属离子,表面自由电子温升活跃。95瓷较好,因95瓷使用熔剂较少,如常温--300℃时,由9×1011Ω降为2×108Ω ,降低了4.5万倍,而65瓷则由2×1011Ω降为1×106Ω,降低了20万倍。降低后,二者还是相差200倍。也就是说随着环境温度的升高,瓷绝缘子的绝缘电阻下降。当温度达到一定的数值时,呈陡坡下降趋势。 
2.1.5 与其它绝缘子相比,机械强度高(如转轴扭距≥200N﹒m,瓷套承重(斜率≤8°)≥1000KN,支柱绝缘子≥50KN,95瓷的强度更高)。 
  能在较高的温度下工作(包括50瓷,最高使用温度应≤300℃,95瓷≤500℃)。 
2.1.7 热膨胀系数,95瓷为5.5×10-6—7.5 ×10-6,50瓷及普瓷5×10-6—6×10-6,随着温度增高,膨胀系数加大。 
2.2 产品设计时应考虑的因素 
  依据电除尘器用绝缘子的使用环境不同,除按普通高压高强度电瓷的设计原则设计配方外,必须根据其使用特点着重从以下几个方面考虑: 
2.2.1 因使用环境温度较高,防止热击穿,在配方中应将碱性金属氧化物降到尽可能低的比例; 
2.2.2 若机械负荷特别高,冲击力特别大,或是冶金、化工行业温度高于300℃ ,应采用95氧化铝刚玉瓷,如大扭距瓷转轴,拉棒及振打棒,或长期使用温度300℃ 以上的瓷套(承压绝缘子)等。 
2.2.3对于承载较大的绝缘子,其锥角最好不要超过6°,因为角度愈大,承压值越低,如Φ460的直形绝缘子可承受200吨压力,而锥度角8°时,其承受压力只有118吨; 
2.2.4产品选型时按照额定电压等级,使用温度的要求,参照标准JB/T6746.1选型设计,留有余地,以免环境变化引起电压波动。本系列产品因受空间影响,设计余量一般较小,这里点应引起特别注意。 
3、瓷绝缘子在使用过程中常见的故障 
  运行中常见的故障有以下几种。 
3.1承压瓷绝缘子炸裂,有上下直裂,不规则型炸裂或许多小块,但一般都不垮蹋,仍支承着框架; 

3.2绝缘子表面(特别是内表面)击穿或被电孤烧伤,绝缘性能下降,电压上不去; 

3.3既没有炸裂、也没有电弧烧伤、击穿,电压上不去。 
4、产生故障的原因分析 
  首先应清楚地认识到绝缘子的炸裂不是因为绝缘子的机械强度不够造成的。以承压绝缘子瓷套为例,它承压为100吨(标准为50吨)以上,而它支撑的阴极框架分配的该绝缘子的重量只有10吨多,况且炸裂后还支撑着框架,说明炸裂不是机械负荷所致。通过对电除尘器用瓷绝缘子的长期研究和试验,并且多次与相关的设计单位、制造厂家以及使用单位进行广泛的交流,其故障95%以上都属于热炸裂。就其热炸裂的几种原因分别说明一下: 
4.1.1 瓷绝缘子表面(特别是内表面)污染。在点火初期,燃油因温度低而燃烧不完全,尤其在正压下凝聚在瓷套的表面,使一些导电粉尘(特别是炭黑,我们对被炭黑污染的瓷表面测量其电阻仅为0.4MΩ,而未被污染的部分则为10000 MΩ以上)牢固的粘附在瓷套的表面,降低了绝缘子的绝缘性能,产生以下现象: 
4.1.1.1 瓷绝缘子表面开始导电,产生电流做功:以上述瓷套为例,若其二次电压为60000V,根据P=U2/R,可以得出P=9000W,也就是说,该瓷套就相当于一个9000W的电炉在工作、在发热,这是比较严重的现象。 
  所产生的热量直接导致绝缘子温度的升高,而瓷体温度的升高又会使其绝缘电阻下降,泄漏电流加大,产生更大的功率,进而产生更高的温度,形成恶性循环。最终导致绝缘子迅速老化,甚至膨胀炸裂。例如:2005年11月,广东旺隆电厂,两台电除尘器分别使用了两个生产厂家的产品,每台使用48只,均不同程度地出现了炸裂故障,我公司的产品炸裂22只,另外一个厂家的炸裂36只。通过对瓷套的仔细察看,其内表面污染严重,炭黑,油污牢固地粘贴在其内表面。另如:2000年7月,安徽维尼纶总厂自备电厂,电除尘运行不到一天,共36只承压绝缘子全部炸裂。通过现场察看,所有瓷绝缘子外表面几乎看不到原来的白色,均变成了黄褐色,通过对其表面绝缘电阻的测量,其阻值几乎为0。 
4.1.1.2 瓷套表面绝缘电阻的下降,也会产生频繁闪烁,甚至形成电弧放电,电弧的温度高达数千度,高温使瓷套放电部位的温度急剧升高,瓷体膨胀,其它部位因绝缘子导热性能差而产生瓷体膨胀差,从而造成绝缘子炸裂。 
4.1.2 绝缘子受热不均匀产生的炸裂。电弧是导致绝缘子受热不均匀的一种情况,也有其它原因产生的温度不均匀而炸裂。如加热器离绝缘子太近,使接近加热器的瓷体部位温度较高,其它部位的温度则较低,从而引起绝缘子炸裂。 
4.1.3急剧升温和使绝缘子表里温差太大,产生内外膨胀尺寸不一而出现炸裂。 
4.2 绝缘子表面击穿、电弧烧伤,绝缘性能下降,电压上不去。 
  绝缘子表面击穿、电弧烧伤都是因为瓷体表面被污染的缘故。出现了上述情况,绝缘子的电气性能必定下降,则导致电压上不去。

4.3瓷体温度过高,引起绝缘电阻下降也是电压上不去的原因之一。另外,瓷体表面结露也是产生故障的重要因素:例如,渭河发电厂停机检修时,正逢连阴雨天气,潮湿的空气从风道进入除尘器后在瓷套的上金属盖上结露锈蚀,铁锈水流到瓷套上,最终导致瓷套炸;滦河发电厂炉管破裂后水蒸气灰尘进入保温室,瓷套内表面积灰厚度达10mm,引起瓷套炸裂。 
  除尘器在正常运转时,其保温室的温度已超过100℃,一般不会产生结露现象。 
5、预防故障的措施 
  通过对绝缘子的故障分析,我们发现,最终导致绝缘子绝缘性能下降和批量炸裂的主要原因有两条:一是绝缘子表面污染(特别是内表面污染);二是温度超高,引起绝缘电阻下降。只要针对这两点,采取相应的措施,绝缘子故障率就会大幅下降,杜绝产生批量炸裂,减少经济损失。 
5.1 解决表面污染问题 
有人认为,绝缘子是安装在电除尘器上的,就是个污染的环境,产生污染是很正常的,只要你的绝缘子不损坏就行了,我们认为,这种认识是一种误解。 
5.1.1电除尘器一定要保持负压运行。负压运行的好处一方面不会导致绝缘子污染,另一方面即使电除尘器密封不严,也不会造成粉尘外泄,导致粉尘进入保温室。一些厂家在锅炉点火试车阶段,频繁喷油、喷煤粉,然而,为了保护除尘器后面的引风机却不开启引风机,致使除尘器正压运行。在这个阶段,最容易造成绝缘子污染,因为炉堂温度低,喷油不能完全燃烧,油气因正压进入承压绝缘子内,在其表面形成油污,纯油绝缘性较好,关键在于未充分燃烧的碳黑(林格曼黑)也进入承压绝缘了的内部,两者混合,牢固的粘附在瓷套内表面,碳黑是导电物质,破坏了绝缘了的绝缘性能,使其导电做功,或形成电孤烧伤击穿绝缘了表面使温度聚升,继而炸裂。如果除尘器保证负压运行,则污染问题解决了,其它问题也不会产生了。 
  绝缘子上端留清扫孔,这也是某些公司成功的经验。在绝缘子上端盖上留有两个清扫孔,利用除尘器负压运行,吸进清洁空气,形成气流,对内壁进行清扫,或检查内壁已经污染,利用该孔进行人工清扫,某公司引进美国的电除尘器。上面留有三个倾斜的孔,用管道连接风机形成旋转风进行强制吹扫瓷套内壁,效果非常显著,从未出现内壁污染而产生的故障,有些厂家,把瓷套上端封闭的很严,不妨借鉴这些成功的设计思想。当然,留清扫孔的除尘器必须是负压运行,反之,对保温室的污染将会更加严重。 
5.2.1要适宜保持保温室的温度。要注意到瓷件表面结露和温度过高现象同等重要,表面结露会破坏绝缘性能,温度高也会使瓷体绝缘性能大幅度下降,形成恶性循环,所以保温室温度达到100℃时,应关闭加热器,不会产生结露现象,不是温度越高越好,以不结露为宜。 
5.2.2加热器应远离绝缘子一米以上,有的加热器直接套在瓷件底部形成环形包围,距瓷件距离不超过10CM,由于距离太近,热传导、热辅射使得瓷件上下温差过大,热膨胀产生的应力可能使瓷件炸裂。也影响了瓷件绝缘距离。加之测温点又远离瓷件,实测温度可能比瓷件温度低得多,造成瓷件因温度过高而绝缘性能下降,出现故障。 
5.2.3 避免温度骤变。标准规定的急变温度为70℃,一般除尘器的温度变化没这么大(出现电孤现象可能超过这个界限),就不多谈了。 
5.3 应加强对静电除尘器的安全运行管理和维护保养工作,制定出安全可行的运行操作规程。 
5.4 应做好对操作人员的相关培训工作。 
5.5对于温度较高的烟气,在其进入电除尘器之前,是否可以考虑将其热量进行热交换,经过交换后得到的热风可以重新利用,例如助燃。这一方面可以降低进入电除尘烟气的温度,另一方面也可以节约能源。我公司烧成窑炉就是采用了这种办法:烧成时产生的高温气体不直接排入大气,而是利用热交换器将其热量进行交换,得到的热风被用做窑炉燃烧时必需的助燃风。由于该风具有一定温度,因此,对提高烧成效率,提高产品烧成质量起到了积极的作用,同时节约燃气达8%-10%。(这一点供参考)。 
6、介绍一点鉴别瓷件质量的方法 

6.1摸拟瓷件使用时的施加电压方式,对瓷件进行工频火花试验,以瓷件表面出现内眼能看见的火花为准,施压5min,无击穿,不发热为合格,否则为不合格产品。 
 取一碎瓷块,在无釉处涂上墨水,待墨水干后用洗净剂清洗,能洗干净者为合格,若洗不干净者为生烧或过烧产品,有吸水现象。