华能南京电厂2号炉电除尘阴极螺旋线改造为小刺管芒刺线综合性能对比分析

华能南京电厂 2号炉电除尘阴极螺旋线改造为小刺管芒刺线综合性能对比分析

胡建荣 赵一凡

华能南京电厂 江苏南京 210035

[摘要] 华能南京电厂容量为两台320MW超临界发电机组，1、2炉电除尘器为双室五电场结构。由于2号炉电除尘阴极螺旋线频繁断线造电场内部短路，2019年在2号机组计划检修期间将四、五电场阴极螺旋线全部更换为小芒刺线。本文作者根据改造后电除尘运行一年的实际情况，对使用芒刺线及螺旋线在经济性、可靠性及使用效果等方面进行了综合对比，供有类似改造需求的单位参考借鉴。

[关键词] 电厂，电除尘，螺旋线，芒刺线，电场短路，除尘效率

0 前言：

华能南京电厂2号炉电除尘2007年完成改造，至2019年已运行超过10年，在2016年1月至2018年10月频繁发生电除尘四、五电场螺旋线断裂或脱钩造成电场短路故障，且故障频率越来越高，如2017年2号机组A修后不到一个月时间陆续发生252、254短路现象，2018年4月242、253电场短路跳闸，2018年7月至8月在很短时间内四、五电场又先后出现242、254、253及241电场短路故障，上述故障停炉检查均为螺旋线断裂造成短路。

根据环保要求，电除尘电场投用率必须在90%以上，否则电厂将不得投入运行，因此，2号电除尘是影响机组安全的运行的重大隐患。电除尘阴极螺旋线改造换新成为迫在眉睫的任务，经上级公司批准，2019年4月至6月，在2号机组计划检修期间将四、五电场阴极螺旋线全部更换为 “RS-1”小刺管形芒刺线（小芒刺线）。

1 华能南京电厂1、2号机组锅炉2FAB5×40-2×112-117电除尘器简介

华能南京电厂安装的两台2×320MW燃煤发电机组，原配套电除尘器为前苏联制造提供，型号为ЭгБМ2-64-12-6-5，设计为双室五电场、双进双出，进口装有均流板。1、2号炉电除尘器分别于2007、2008年进行了更新改造，由浙江菲达环保有限工作承接设计、制造、施工。主要改动为：阴极振打从原先的垂直提升式改为水平式，阴极振打由原先的室内布置改为室外布置，阴阳极振打均增添了加热装置，电除尘进出口增添了导流板和均布板，同级间距由原先的350mm增加到405mm，一、二、三电场阴极线仍采用芒刺线（四齿大芒刺线），四、五电场阴极采用了螺旋线（Φ2.7毫米）。

2 华能南京电厂2号炉电除尘阴极螺旋线断线原因分析

2.1华能南京电厂2号机组在2015年完成低低温省煤器改造，在低低温工况下，电除尘进口烟温由140℃降为100℃以下，四、五电场处电除尘烟气流向的未端，此处烟气温进一步较下降，处于酸露点温度以下运行，凝结的酸性物质对电除尘未端壁板、螺旋线表面产生酸性腐蚀，阴极螺旋线在50～60kV的高压直流电下运行会产生较严重的腐蚀和频繁放电，击伤熔蚀螺旋线，产生较多腐蚀坑，该部位在螺旋线拉应力及振打装置作用下断裂。

五电场处出口烟道腐蚀情况

2.2螺旋线弯曲部位及悬吊挂钩处是应力集中区域，经过10多年的运行后此处存在金属疲劳、强度降低现象，在电除尘阴极振打装置连续作用下，螺旋线出现连续颤动，并在螺旋线拉力作用下，经酸性腐蚀后的螺旋线发生突然断裂。

2.3螺旋线为弹簧式构件，通过弹簧的拉应力固定在阴极框架上，经过超过10年的长期运行，出现弹簧拉应力下降、螺旋线松弛现象，在振打装置作用下螺旋线挂钩易从阴极框架固定悬挂处脱落，如上图1 中242电场短路故障。

242电场螺旋线断裂脱落

3 阴极芒刺线及螺旋线可靠性、除尘效率及改造费用对比分析

3.1电除尘阴极使用芒刺线及螺旋线可靠性对比

大芒刺线（四齿） 小芒刺线（二齿） 螺旋线

华能南京电厂2号电除尘于2008年10月由淅江菲达环保科技股份有限公司进行设计、改造，该公司是我国从事电除尘、烟气净化等行业的龙头企业。根据该公司研究及实际生产、改造经验，相同的条件下，从不同的角度对小刺线与螺旋线进行比较（由好到差的顺序排列）。

a、按牢固可靠程度及机械强度： 小刺线＞螺旋线；

b、按起晕电压低的程度： 小刺线＞螺旋线；

c、按板电流密度的分布均匀性： 小刺线＜螺旋线；

d、按伏安特性曲线的优劣来看： 小刺线＞螺旋线；

e、按对高浓度粉尘的适应性： 小刺线＞螺旋线。

f、按振打力的传递性能的排列顺序是：小刺线＜螺旋线；

从以上不同角度的比较，我们可看出小刺线与螺旋线都有自身的优点。从牢固可靠性、对各种烟气的适应性和经济性等综合地来看：小刺线＞螺旋线。由于“RS-1”小刺管形芒刺线（小芒刺线），极线强度好，在热态运行情况下不易变形。目前浙江菲达环保也关注到螺旋线易出现疲劳断裂导致电场二次短路情况难以根除，从2015年开始电除尘设计中不采用螺旋线作为末极电场阴极，采用小芒刺形式。

淅江菲达环保科技股份有限公司的研究经验与华能南京电厂电除尘实际运行情况基本相符，下表为2016年1月到2018年10月2号炉电除尘电场短路故障次数统计表，根据统计2016年1月至2018年12月2号炉电除尘共计发生内部短路14次，一至三电场芒刺线发生了2次短路故障，而四、五电场发生因螺旋断裂造成电场短路停运的故障12次，占85.7%。

3.2电除尘阴极使用芒刺线及螺旋线除尘效率对比

根据浙江菲达环保科技股份有限公司研究，“RS-1”小刺管形芒刺线（小芒刺），起晕电压相比芒刺线高，极线强度好，在热态运行情况下不易变形，能产生强烈均匀的离子流，电流强度适当控制，产生速度快并且均匀的电风，电风能促进带电粉尘向阳极板移动，大大地增高了粉尘的驱进速度，适应后端电场电流分布要求，从而提高除尘效率。

虽然螺旋线板电流密度的分布均匀性优于小芒刺线，且适合细颗粒粉尘，但在二次电压在40-50KV时对细小粉尘扑捉能力与螺旋线相同，在二次电压60-70KV时对细小粉尘扑捉能力小芒刺略低于螺旋线，而华能南京电厂长期电除尘长期运行二次电厂在40-50KV，故更换后同样能满足放电效果。

为了验证本次改造效果，将2号炉电除尘器本次改造前后的性能测试报告进行了对比。2号炉电除尘改造前最近一次的性能测试于2017 年7 月12 日，由江苏苏诚环境检测技术有限公司对进行了性能检测。改造后的性能测试于2019年9月19日，同样由江苏苏诚环境检测技术有限公司进行。

对比改造前后的性能测试数据，检测结果显示改造后（阴极为芒刺线）甲侧除尘器出口粉尘浓度为23.9mg/m3(标态、干基、6%），乙侧除尘器出口粉尘浓度为23.2mg/m3(标态、干基、6%），甲、乙侧电除尘出口平均浓度为23.55mg/m3(标态、干基、6%）。而改造前（阴极为螺旋线）同负荷情况下电除尘出口平均烟尘排放浓度为23.3mg/m3(标态、干基、6%），除尘效率为99.91%。 对比可知本次电除尘阴极线更换改造后，使用芒刺线的电除尘除尘效率与使用螺旋线的除尘效率基本相当，均大于华能南京电厂电除尘除尘效率设计值（99.78%）。

3.3电除尘阴极使用芒刺线及螺旋线的经济性对比

原四、五电场阴极为螺旋线时，每电场共112排螺旋线，每排螺旋线数量为48根，每个电场螺旋线数量为5376根，四、五电场螺旋线总数为10752。当改为芒刺线时，由于每排芒刺线数量为螺旋线一半，总共需“RS-1”小刺管形芒刺线（小芒刺线）数量为5376根。阴极线改造包括脚手架费用、旧螺旋线拆除费用、新螺旋线或小芒刺线安装费用，螺旋线换新或改造为“RS-1”小刺管形芒刺线所需各项费用编统计如下：

从更换螺旋线和芒刺分析费用看，更换螺旋线需要666924元而芒刺需要540588元，采用螺旋线费用高于采用小芒刺费用，主要原因为螺旋线数量为芒刺线数量的一倍。

4 结束语

华能南京电厂于2号炉电除尘阴极螺旋线于2019年4月至5月，在2号机组计划检修期间将四、五电场阴极螺旋线全部更换为“RS-1”小刺管形芒刺线（小芒刺线），至2020年12月，2号炉电除尘已安全运行近一年，期间没有发生任何内部短路的故障，烟囱入口脱硫净烟气没有因为电除尘故障造成环保超排事件。且本次改造为了提高小芒刺线悬挂点的强度，采购协议中要求制造厂在小芒刺立柱与挂耳与连接处用直径5mm铆钉铆接两点加固，进一步提高了小芒刺的可靠性。

综上所述，本次改造后经性能测试及可靠性、经济性分析，四、五阴极线用小芒刺代替螺旋线除尘效率没有明显下降。改造后阴极性强度得到提高，且改造物资采购及施工综合成本也明显低于使用螺旋线，即阴极线采用小芒线改造后可靠性及经济性优于螺旋线。

作者简介：

胡建荣（1969.6），男，江苏南京，华能南京电厂检修部脱硫专工，工程师，

赵一凡（1992.9），男，江苏南京，华能南京电厂检修部脱硫班技术员，高级工，