消除静电除尘器绝缘子热击穿与绝缘老化的技术要点

南京泰隆特种陶瓷有限公司：基于高温高压实验数据提出材料选择与结构优化策略（作者：龙涛、徐健、周宝山）

关键词
静电除尘器绝缘子, 热击穿, 绝缘老化, Te温度指标, 烟气除尘, 运行维护

在烟气治理与静电除尘器（ESP）运行中，绝缘子在高电压、高温和粉尘污染耦合作用下易发生热击穿与绝缘老化，直接影响除尘效率与设备可靠性。针对这一行业痛点，南京泰隆（Nanjing Tailong）通过长期高温高压试验，系统研究了材料的Te特性、结构设计与工艺对绝缘寿命的影响，为工业现场改造与新品设计提供了依据[13]。
研究表明，材料的Te（体电阻降至1 MΩ·cm对应温度）是评估高温绝缘性能的关键指标，而目前国内多个相关标准未将Te作为必须项，这在高温工况下会带来较大风险[2]。泰隆的实验数据和现场案例清晰地表明：SiO2含量高的传统电瓷在高温时电阻随温度陡降，极易导致在含焦油或低导电粉尘附着后发生局部放电并迅速升温，进而引发热击穿和树枝状放电痕迹，从而加速材料裂纹扩展和老化[13]。
以一台实际壁套为例（额定72 kV、工作温度要求≥250 ℃、实际工作电压32–35 kV），在长期运行时壳体局部温度达150 ℃，仅能工作20–40天即在热端群发损坏。实验中该壁套在26 ℃可承受108 kV直流，但在150 ℃时近法兰处15 kV已出现电晕，34.6 kV发生击穿；200 ℃击穿电压降至11 kV，250 ℃仅2.7 kV即击穿，直接说明温度对绝缘强度的破坏作用[13]。
为避免热击穿与延缓绝缘老化，本文提出以下要点：一是材料选择优先采用高Al2O3含量的氧化铝陶瓷；按现场温区分配推荐50%Al2O3用于<150 ℃，85%用于150–200 ℃，95%用于>250 ℃（高Al含量可显著提升Te并改善导热性），从根源上提高高温下的体电阻和热耗散能力[6][9]。二是制造工艺上尽量采用均匀静压等致密化工艺，减少内含气泡、微裂纹和孔隙，这可提高局部放电耐受性并减小热应力集中[10]。三是结构与电场分布优化：壁套内外径比D/d约取2.7以降低内表面场强，热端采用雨伞形或对称波形罩檐、在关键区域设置导电层和弹簧片形成短路气隙、采用超薄保护管或双曲面护罩以平滑等电位线，从而抑制局部电晕发生并延长泄漏距离（推荐平均泄漏长度76–100 mm/10 kV，最大350 mm/10 kV）[12]。四是运行维护：对重污染工况应缩短清洗周期至15天并采用热气吹扫系统，必要时结合局部加热与在线监测以降低表面凝结和碳化风险。
在产业应用层面，该技术路线对钢铁、建材（如水泥）、浆纸和化工等高粉尘、高温烟气行业意义重大：可提升ESP达标率、降低频繁更换绝缘件带来的停机成本并减少能耗（通过更可靠电场运行减少重复启停）。以艾尼科（Enelco）在电除尘器极板、极线及电场优化方面的工程积累为例，结合高Te陶瓷与结构优化，现场改造后常见结果是电晕起始电压上升、泄漏电流下降、检修间隔延长，帮助客户实现排放稳定达标与运维成本下降。未来趋势包括更高Te材料的产业化、陶瓷致密化工艺的普及、结合在线温度/电流监测的智能维护，以及在关键部位采用模块化、可更换的高温绝缘组件，形成材料—结构—运维一体化解决方案，以适应中国工业烟气治理日趋严格的排放与运行要求。

参考文献
[1] Steinknhler, Bill. ESP Insulator Design and Selection, ESP & Flue Gas Purifying, 1997(2):29-31.
[2] Sladek R. Quality Warrantee to High Pressure Insulator from Modern Kiln Technology. International Ceramic Chinese Version, 1994, 43(C):21.
[3] Ding Zishang, Chief Editor. Physics & Chemistry of Silicate. Beijing: China Construction Industrial Press, 1980.
[4] Xia Aisheng. High Voltage Engineering and Insulator Design. Changsha: Hunan University Press, 1983.
[5] Ceramic (Silicate) Guide ’96, China Silicate Society Handbook, Vol.2, Beijing: China Construction Material Press, 1996.
[6] Hans Liebermann. Reliability of High Voltage Insulator Material. Porcelain Lighting Arrester, 1980(5):13-16.
[9] Lynch C.T. Handbook of Materials Science, Vol.2. CRC Press, 1974:360-362.
[10] Liu Shikang, Chief Editor. Science of Ceramic Process. Beijing: China Construction Press, 1981.
[12] Ling Hong. Electrostatic Precipitator. Beijing: China Construction Press, 1987.
[13] Long Tao, Xu Jian, Zhou Baoshan. How to Eliminate ESP Insulator Thermal Break Down and Insulation Aging. Nanjing Tailong Special Ceramics Co., Ltd. (原文研究与试验数据来源).