DQZHAN技術(shù)訊：如何優(yōu)化電除塵器絕緣子的熱擊穿和老化問題
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題也日漸加重，尤其是化工、水泥、冶煉等行業(yè)的發(fā)展，在其生產(chǎn)過程中會帶來嚴(yán)重的顆粒煙塵，如果不能及時加以處理，將使環(huán)境質(zhì)量急速下降。而電除塵器是**煙塵的主要設(shè)備，但是受到高壓電場和高溫等因素影響，電除塵器中絕緣子發(fā)生熱擊穿和老化現(xiàn)象愈加嚴(yán)重，優(yōu)化絕緣配合設(shè)計(jì)，以滿足電除塵高溫、高壓電場的絕緣要求具有重要意義。
1、電除塵器絕緣子常見問題
1.1 電除塵器絕緣子老化問題
絕緣子出現(xiàn)老化是*為常見的問題之一，不僅降低了電除塵器的使用功能，同時絕緣子一旦老化嚴(yán)重失去其應(yīng)有的絕緣性，將嚴(yán)重?fù)p害電除塵器。伴隨電除塵器的廣泛使用，絕緣子老化形式和表現(xiàn)出的類別也有所增多，但是無論絕緣子老化以何種形式出現(xiàn)，簡單來說就是受到諸多作用力的影響，使絕緣子絕緣組合結(jié)構(gòu)中介質(zhì)的電氣性能出現(xiàn)惡化。絕緣子老化問題主要表現(xiàn)為絕緣組合中的固體介質(zhì)出現(xiàn)了凹坑，或者絕緣材料部分出現(xiàn)氣化，甚至遭受放電分解而形成樹枝狀痕跡等，并且樹枝狀痕跡直徑達(dá)到數(shù)毫米。
1.2絕緣子被熱擊穿
所謂擊穿，主要是指在固體介質(zhì)出現(xiàn)放電情況，并且該種放電現(xiàn)象將對固定介質(zhì)帶來破壞。破壞主要發(fā)生在分子結(jié)構(gòu)之中，這樣將使本來具有絕緣性能的材料失去其絕緣性。電除塵器絕緣子出現(xiàn)擊穿，一般伴有電流增加，使固體介質(zhì)遭受熱擊穿、電子擊穿，以及電場作用帶來的機(jī)核擊穿，因此絕緣子的熱擊穿問題往往不是單獨(dú)發(fā)生，而是彼此之間交替，甚至同時出現(xiàn)，但是熱擊穿問題在絕緣子擊穿中*為顯著。
2、電除塵器絕緣子失效原因分析
2.1 電除塵器絕緣子老化原因
絕緣子出現(xiàn)局部放電，往往是絕緣老化失效的*主要原因，由于絕緣子的絕緣組合中心是固體介質(zhì)，如果處理的煙氣中存在較多的耐電強(qiáng)度低的氣體，就會與絕緣子表面吸附的粉塵發(fā)生擊穿，出現(xiàn)局部放電，從而造成絕緣材料的老化現(xiàn)象。針對不同的絕緣材料，絕緣子出現(xiàn)老化的原因還存在一定的差異，現(xiàn)主要對陶瓷材料和高分子材料進(jìn)行分析，具體分析電除塵器絕緣子材料的老化原因。
陶瓷材料內(nèi)部存在一定的氣孔，在高壓電場的作用下，內(nèi)部氣孔會出現(xiàn)局部放電，由于局部放電會使起暈表面瞬間升溫，經(jīng)過相關(guān)的調(diào)查研究表明，每次放電瞬間升溫*高時甚至到1000攝氏度，這無疑造成了氣孔內(nèi)部與附近氣體形成溫度差異，受到氣孔內(nèi)部熱膨脹力的影響，產(chǎn)生微裂紋。加之電除塵器在作業(yè)時會形成機(jī)械振動力，經(jīng)過多重作用力的相互影響，微裂紋將不斷變大，*后失去其應(yīng)有的絕緣功能。而對于高分子材料而言，由于局部放電使高分子主鏈分解，高分子材料形成了低分子，并與放電過程產(chǎn)生的其他物質(zhì)和離子形成氧化反應(yīng)，造成高分子材料的碳化，從而降低絕緣功能。
2.2絕緣子熱擊穿的原因
絕緣子發(fā)生熱擊穿主要是受到電場和溫度等多種因素的復(fù)合作用，正是由于電場強(qiáng)度、固體介質(zhì)的環(huán)境溫度，以及介質(zhì)自身材質(zhì)等各要素的變化。電除塵器在進(jìn)行煙氣處理時，絕緣子介質(zhì)的外電場強(qiáng)度增加，使固體介質(zhì)中離子平衡遭到破壞，從而導(dǎo)致雪崩擊穿以及本征擊穿等現(xiàn)象。與此之外，受到電除塵器煙氣溫度影響，當(dāng)介質(zhì)的環(huán)境溫度過高并超過其承受的溫度時，離子的能量不僅有電場強(qiáng)度加給，同時溫度場也將加給一定的能量，這樣電子將發(fā)生由價帶到導(dǎo)帶的躍遷，由于進(jìn)入導(dǎo)帶的電子數(shù)量劇增，絕緣結(jié)構(gòu)介質(zhì)中將出現(xiàn)劇增的電流，從而發(fā)生熱擊穿，同時電子在躍遷過程中受隧道效應(yīng)影響容易發(fā)生齊納擊穿。無論電除塵器的絕緣子發(fā)生何種形式的熱擊穿，其主要影響因素大致相同。
通過對多種材料的絕緣子進(jìn)行試驗(yàn)研究，并對照采取不同電場強(qiáng)度和環(huán)境溫度加以作用，總結(jié)出絕緣子發(fā)生熱擊穿的原因：首先，電場強(qiáng)度及環(huán)境溫度越高，絕緣子發(fā)生熱擊穿的概率越大，這也是電除塵器在進(jìn)行煙氣處理時多發(fā)生熱擊穿的重要原因。其次，電壓作用時間對熱擊穿強(qiáng)度有著一定的影響，隨著電壓作用時間的加長，擊穿強(qiáng)度將下降，也就是發(fā)生擊穿的可能性增大。*后，絕緣子材料的自身特征對于熱擊穿發(fā)生也具有重要影響，當(dāng)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)較小、高溫耐電性能較低、介質(zhì)較厚散熱困難時，擊穿強(qiáng)度會明顯下降，也就是其臨界擊穿狀態(tài)較低極易達(dá)到，當(dāng)前部分行業(yè)使用電除塵器進(jìn)行煙氣處理時，某些絕緣子剛剛上機(jī)使用就發(fā)生了熱擊穿，究其根源主要是受絕緣子材料自身特性的影響。
3、優(yōu)化電除塵器絕緣子熱擊穿和老化的有效策略
3.1 延緩絕緣子老化的措施
絕緣子出現(xiàn)老化由局部放電造成，因此要想緩解老化問題，應(yīng)杜絕或者減少局部放電的發(fā)生，而防止局部放電并非易事，應(yīng)從如下幾個方面進(jìn)行優(yōu)化：(1)對于絕緣子結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，一方面，結(jié)構(gòu)表面泄露距離應(yīng)根據(jù)煙氣特點(diǎn)進(jìn)行確定;另一方面，使電場均勻分布于防塵罩。(2)采用先進(jìn)的絕緣子制造工藝和技術(shù)，減少絕緣子內(nèi)部氣孔的數(shù)量，使局部放電概率盡可能的降低。(3)對絕緣子表面定期進(jìn)行清理，減少表面附著的灰塵和污染物質(zhì)。
3.2 預(yù)防絕緣子熱擊穿的有效對策
電除塵器絕緣子發(fā)生熱擊穿，主要受到電場強(qiáng)度、絕緣材質(zhì)性能、環(huán)境溫度等多種要素影響，但是為了保證電除塵器對煙氣的處理效率，需要在高溫和高電場強(qiáng)度下進(jìn)行作業(yè)，因此防止絕緣子熱擊穿的發(fā)生，*有效的方式是對絕緣子材料進(jìn)行優(yōu)化選擇。首先，絕緣子材料應(yīng)具有高溫耐電性能，在電除塵器日常使用中，其固體介質(zhì)中的離子不會或者較少發(fā)生躍遷。其次，進(jìn)行絕緣子介質(zhì)設(shè)計(jì)與制作時，要保證介質(zhì)厚度適中，既能夠及時散熱，又可以起到良好的絕緣效果。*后，盡可能選擇導(dǎo)熱系數(shù)較高的絕緣子材料，電瓷材料的導(dǎo)熱系數(shù)越高，發(fā)生熱擊穿的概率則越小。經(jīng)過多年的科學(xué)研究，氧化鋁瓷制造絕緣子具有很好的效果，該種材質(zhì)不僅導(dǎo)熱系數(shù)較普通電瓷高，且其高溫耐電性能良好。
4、結(jié)語
綜上所述，絕緣子發(fā)生老化和熱擊穿問題，對電除塵器的煙氣處理功能帶來了很大制約，隨著電除塵器在各行業(yè)的廣泛使用，對電除塵器絕緣子進(jìn)行優(yōu)化具有十分重要的意義。結(jié)合電除塵器多年的使用經(jīng)驗(yàn)，以及對絕緣子進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)研究表明，絕緣子出現(xiàn)老化主要是受到局部放電的影響，因此對其進(jìn)行優(yōu)化時應(yīng)對絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的制造工藝減少內(nèi)部氣孔，杜絕或者減少局部放電;而絕緣子出現(xiàn)熱擊穿則受到多種復(fù)合作用，為了保證電除塵器對煙氣的處理效率，電場強(qiáng)度與溫度難以改變，因此應(yīng)對固體介質(zhì)的材質(zhì)加以優(yōu)化，選擇具有高溫耐電性能的絕緣材料。
