关于电除尘阴极螺旋线断线后在线处理的探讨

【摘 要】 电除尘阴极螺旋线断线，特别是在运行中的断线引起的电场接地是困扰电除尘器正常运行的难点问题，根据电除尘器的结构特点，总结出在运行工况下通过外部电源，利用大电流烧断极间“短接”螺旋线的方法，消除电除尘金属短路，提高电除尘的投入率。

【关键词】 电除尘 螺旋线 短路 故障排除

1 简介

某厂5×125MW机组烟气除尘采用静电除尘器，每台机组配置两台单室四电场电除尘器。众所周知，电除尘器是一种烟气净化设备，它的工作原理是：烟气中灰尘尘粒通过高压静电场时，与电极间的正负离子和电子发生碰撞而荷电（或在离子扩散运动中荷电），带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上，通过振打等方式使电极上的灰尘落入收集灰斗中，使通过电除尘器的烟气得到净化，达到保护大气，保护环境的目的。因每个电场针对的粉尘特性不同，故电除尘器每个电场的阴极线也采用不同的形式，某厂Ⅰ电场阴极线采用锯齿线、ⅡⅢ电场阴极线采用鱼骨针、Ⅳ电场阴极线采用螺旋线。

2 现状分析

螺旋线是一种用φ2.0mm～φ3.0mm的镍合金金属丝绕制成的弹簧状极线，绕制的圈数与使用时需要的实际长度相对应，使用时将极线拉伸成螺旋状。根据其结构特点，经过烟气长时间冲刷、磨损后螺旋线圆周切线方向极容易断裂，断裂后的螺旋线极易造成极间距变化或电场短路，使得电除尘器内部高压静电场减弱或消失，使粉尘不能正常荷电，造成电除尘器效率下降或“跳停”。

据统计，某厂5台机组电除尘器因螺旋线发生断线，每年造成的电除尘电场停运累加时间大约在8500小时左右，严重的影响了电除尘器的正常出力，导致烟气中粉尘含量超标，同时也对下游设备造成了严重的磨损。而在实际工作中解决螺旋线断裂造成的短路故障，一般采用两种方法：第一种，机组计划性检修停运或临检停运时工作人员进入电场内部消缺，其缺点是电场短路故障无法得到及时的解决；第二种，机组采用降负荷单侧运行方式，停运故障侧的引风机，工作人员着高温防护服进入电场内消缺，缺点是实施过程复杂，安全系数较低。

3 制定对策

针对上述情况，我们急需一种能实现在线处理螺旋线断线故障的方法，以此来减少设备停运时间，提高电除尘的投入率。

3.1 可行性分析

螺旋线断裂部位一般在上部和下部，正中部位断线极少。当断线发生在上部时，由于极线自重，会自然倒向阳极板，形成电场内部完全短路；当断线发生在下部时，极线会受烟气气流影响摆动使电场内部形成不完全短路或异极间距变小，造成电除尘二次电压下降，但不至于退出电场。因此我们主要解决极线上部断线形成的电场内部完全短路造成的故障。

从断线情况分析来看，只要将断开的极线从极板上移开或取出，电场就可以降压投运或完全投运，我们根据螺旋线极易被大电流灼烧断裂的特性，设想在电除尘外部施加一个大电流电源，能否将断裂螺旋线部分或全部烧断，从而消除电场内部短路现象。

从电场的结构来看，电场的阳极板通过本体直接接地，并且，其接地电阻不大于2Ω，该处做为外部电源的一极；阴极系统，从高压进线小室通过接线排、大框架、小框架到极线，可做为外部电源的另一极，所以外部电源的连接不存在问题。在这个输送回路中的阻抗可等效的由接地电阻、接触电阻和极线电阻串联。其中，极线电阻在烧蚀中由于温度的变化范围大，电阻亦会变化。当温度上升到130℃时的温度修正系数是Ci=1.01，当温度上升到1100℃时的温度修正系数是Ci =1.06，由此可见：温度的变化，对输送回路的阻抗影响并不大。在忽略接触电阻与接地电阻时，假设烧断一根300mm长的极线所需的温度我们可以用以下方式简单推导：

（1）极线电阻：R=ρL/S，ρ为电导率=0.012Ωmm2/mm，可计算出300mm。直径为3mm的极线阻值

R=0.012×300÷7.065=0.5Ω。

（2）极线重量：ρ极线密度=7.93g/cm3，极线体积：30cm× 0.0225cm2×7.93g/cm3=5.35g。

（3）螺旋线比热容：1.46J/g℃，那么此段极线升高一度所需热量是：Q=1.46J/g℃×5.35g=9.2J。

（4）螺旋线熔点以1440℃计算，所需热量为：13320J。

（5）电流热效应计算公式：Q=U2/R×T，选用外部电源电压在65V左右时，则螺旋线熔断所需时间大概为1.5S。

3.2 外部电源的选用

通过上述分析计算，我们认为外部电源选用要安全、方便，并便于调整。此处我们选用了450A的可调整交流电焊机。

3.3 试验

在进行了理论分析后，在正式实施前我们还进行了模拟试验。采用450A可调整交流电焊机对螺旋线两端施加不同的电流，找出了电流大小与熔断时间的关系：当电压为65V时，电流125A时，10秒烧断；当电压为65V时，电流250A时，瞬间烧断。

由此我们得出结论：利用外部电源，烧断造成电场内部短路的螺旋线是可行，我们暂称其为“电流灼烧法”。

4 实践

经过理论和试验的验证，我们挑选了其中一个电场（从故障现象判断为极线断线），实施“电流灼烧法”进行消缺。

作业过程：（1）办理工作票，停运故障电场及相邻电场，将故障电场两点式隔离刀闸置接地位置。（2）从进线小室内的阻尼电阻后部挂接接地线，从阻尼电阻后部将电场和供电电源分断。（3）将电焊手把夹到电场进线排上，保证牢固；电焊机接地线和电场接地直接相连。（4）将钳流表放至于可观察位置。（5）通知给交流电焊机送电的同时，取下接地线；观察钳流表的读数，到读数为零时，可以判断极线已烧断，恢复电场投运。（6）电场投运后，我们观察了2个小时，电场运行一切正常。

5 结语

通过此次成功的实施，我们找到了一种在线处理断裂螺旋线的方法，有效的改善了电除尘器的投入率低下的问题，通过一年的实施，某厂电除尘由于螺旋线断裂造成的故障停运时间由8500小时下降至2200小时左右，大大提高了电除尘器运行状况，证明了“电流灼烧法”在线处理电除尘器螺旋线断线造成的电场短路问题，是实用、可行、安全、有效的。

参考文献：

[1]王俊民.电除尘工程手册[M].北京：中国标准出版社，2008.

[2]王纯，张殿印.除尘设备手册[M].北京：化学工业出版社，2009.09.