優(yōu)化鍋爐狀態(tài)檢修 確保發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行

劉鴻國(guó) 侯召堂

超超臨界機(jī)組是設(shè)定在蒸汽壓力大于25MPa，蒸汽溫度高于580℃范圍的機(jī)組。華能國(guó)際電力股份有限公司玉環(huán)電廠（簡(jiǎn)稱玉環(huán)電廠）的4臺(tái)裝機(jī)容量為1000MW的國(guó)產(chǎn)超超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，于2007年底全部建成投產(chǎn)。鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)制造，三菱重工業(yè)株式會(huì)社提供技術(shù)支持的超超臨界參數(shù)，變壓垂直管圈直流爐、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架和全懸吊結(jié)構(gòu)的Π型鍋爐。其最大連續(xù)蒸發(fā)量是 （B-MCR）2950t/h，出口蒸汽參數(shù)是 27.56MPa（a）/605/603℃，對(duì)應(yīng)汽機(jī)的入口參數(shù)是26.25MPa（a）/600/600℃。從國(guó)際上已運(yùn)行的超超臨界機(jī)組情況看，還沒(méi)有溫度和壓力同時(shí)選取較高參數(shù)的先例，例如，歐美國(guó)家選取的是低溫度參數(shù)，日本選取的是低壓力參數(shù)。玉環(huán)電廠在沒(méi)有技術(shù)資料參照及經(jīng)驗(yàn)借鑒情況下，摸索出了同時(shí)選用較高參數(shù)的方法，保證了機(jī)組安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

一、采取的設(shè)備管理策略

1.設(shè)備結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

機(jī)組鍋爐采用的是單爐膛、改進(jìn)型主燃燒器、分級(jí)送風(fēng)燃燒系統(tǒng)及反向雙切圓的燃燒方式，爐膛采用了內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁和循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)，一次中間再熱和調(diào)溫方式除采用煤/水比外，還采用了煙氣分配擋板、燃燒器擺動(dòng)、噴水、等離子點(diǎn)火等方式。水冷壁管、頂棚管及尾部煙道包覆管均采用了板狀膜式結(jié)構(gòu)，密封性能好。過(guò)熱器分為四級(jí)，一級(jí)（低溫）在尾部煙道后豎井上部，二級(jí)（分隔屏）、三級(jí)（屏式）在燃燒室上部，四級(jí)（末級(jí)）在水平煙道出口側(cè)。其中一級(jí)過(guò)熱器采用逆流布置，二三四級(jí)采用順流布置。再熱器分為二級(jí)，一級(jí)呈輻射式在尾部煙道前豎井上部，二級(jí)為懸吊式在燃燒室上部的水平煙道內(nèi)。在尾部煙道的前后豎井下部，分別安裝了一、二級(jí)省煤器和2臺(tái)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。燃用的是神府東勝煤和晉北煤。

2.選擇的檢修管理模式

機(jī)組檢修采用的是“兩頭在外、核心在內(nèi)”的管理模式，兩頭在外就是將設(shè)備檢修、維護(hù)保養(yǎng)及外圍設(shè)備的運(yùn)行管理等，委托給了浙江火電公司和華能長(zhǎng)興電廠，實(shí)施的是點(diǎn)檢定修制。核心在內(nèi)是玉環(huán)電廠只負(fù)責(zé)機(jī)組的技術(shù)功能控制和主要設(shè)備的運(yùn)行管理工作，定期組織專家對(duì)委外情況進(jìn)行跟蹤、分析和評(píng)估，并根據(jù)檢修、運(yùn)行及點(diǎn)檢人員的情況反饋，及時(shí)安排定期檢修和維護(hù)。對(duì)設(shè)備運(yùn)行和巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的異?；蛑卮笕毕輪?wèn)題，及時(shí)制訂排除對(duì)策和預(yù)防措施。每月定期統(tǒng)計(jì)和下發(fā)設(shè)備缺陷月報(bào)，通報(bào)缺陷消除率及消缺系數(shù)指標(biāo)完成情況。為保證消缺工作的及時(shí)性和可靠性，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備缺陷從發(fā)現(xiàn)、下單、消除、驗(yàn)收和總結(jié)等工作流程的計(jì)算機(jī)管理。

二、優(yōu)化鍋爐設(shè)備檢修策略

1.堅(jiān)持鍋爐受熱面風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及檢修策劃制

（1）實(shí)施鍋爐受熱面爆漏風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。鍋爐受熱面爆漏問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外發(fā)電廠機(jī)組停機(jī)的主要原因，超超臨界機(jī)組在運(yùn)行時(shí)溫度和壓力均較高，一旦發(fā)生鍋爐管失效等故障，不僅能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)引發(fā)重大安全事故。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)及華能集團(tuán)的歷年事故情況統(tǒng)計(jì)，鍋爐的非計(jì)劃停運(yùn)約占全部停運(yùn)事件的60%，而鍋爐四管泄漏事故又占鍋爐事故的60%，是影響機(jī)組安全運(yùn)行的主要隱患之一。其中水冷壁管泄漏占33%，過(guò)熱器管泄漏占30%，省煤器管泄漏占20%，再熱器管泄漏占17%。為此，玉環(huán)電廠采取了對(duì)鍋爐受熱面風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估的方法，不僅確保了受熱面安全和可靠運(yùn)行，也降低了設(shè)備檢測(cè)費(fèi)用和維修成本。

（2）實(shí)施受熱面風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)達(dá)到的階段性目標(biāo)。通過(guò)實(shí)施檢修后的風(fēng)險(xiǎn)分析與研究，不但可核查檢修效果、高風(fēng)險(xiǎn)部位的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)是否降低等，也能進(jìn)一步驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的準(zhǔn)確性及評(píng)估結(jié)果的真實(shí)性。對(duì)不同階段的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施不同的監(jiān)管，是開(kāi)展和做好此項(xiàng)工作的基礎(chǔ)和保障。檢修計(jì)劃制訂階段是通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，首先確定受熱面的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，制定出合理的檢修計(jì)劃，使受熱面風(fēng)險(xiǎn)管理達(dá)到理想級(jí)別；檢修工作完成階段是檢修工作完成后，受熱面的技術(shù)狀態(tài)雖已提高，但還需要再次進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并預(yù)測(cè)出下次需要檢修的周期間隔；受熱面爆漏失效分析階段是通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)受熱面失效原因分析程序，找出引起失效的根本原因，進(jìn)一步驗(yàn)證檢修計(jì)劃的有效性，修改和制定下次檢修計(jì)劃等。

（3）對(duì)設(shè)備檢修的要求。在制定鍋爐受熱面的檢修策劃時(shí)，應(yīng)對(duì)機(jī)組的重點(diǎn)檢修部位進(jìn)行修前、修中和修后情況的技術(shù)評(píng)價(jià)，以及檢修質(zhì)量和運(yùn)行效果驗(yàn)收。不但要保證檢修工作安全可靠和無(wú)責(zé)任事故，而且要保證設(shè)備技術(shù)狀態(tài)及性能有所提高。重點(diǎn)檢修部位主要包括：局部機(jī)械磨損嚴(yán)重部位、易產(chǎn)生沖涮磨損部位、煙氣流速快和飛灰濃度高部位，以及異物容易聚集或節(jié)流孔易堵塞位置、異種鋼焊接部位和應(yīng)力集中部位等。

2.實(shí)施在線監(jiān)督與壽命評(píng)估

由于超超臨界機(jī)組的高溫部件采用了新型耐熱鋼，如過(guò)熱器和再熱器采用的是Super304H和HR3C新型奧氏體耐熱鋼，末級(jí)過(guò)熱器出口集箱采用的是ASTM A335 P122鋼，主蒸汽管道采用的是ASTM A335 P92鋼等，因長(zhǎng)期在作業(yè)環(huán)境惡劣情況下運(yùn)行，如高溫、高壓、火焰、煙氣、飛灰等，不但會(huì)使材料結(jié)構(gòu)及性能發(fā)生變化，而且會(huì)隨運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)、機(jī)組的頻繁啟動(dòng)等，在產(chǎn)生疲勞損傷同時(shí)，微觀組織也會(huì)產(chǎn)生劣化或蠕變損傷等情況，加大了鍋爐安全運(yùn)行和檢修管理的難度。因此對(duì)高溫爐管實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)和壽命評(píng)估，以劣化狀態(tài)測(cè)量或評(píng)估值為基礎(chǔ)，對(duì)故障發(fā)生期進(jìn)行正確的預(yù)測(cè)，是保證鍋爐安全運(yùn)行和做好高溫部件劣化趨勢(shì)管理的較好方法。

三、實(shí)施在線動(dòng)態(tài)評(píng)估和監(jiān)測(cè)

根據(jù)1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行工況等技術(shù)資料，玉環(huán)電廠建立了鍋爐的材料、強(qiáng)度、性能等技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求完成了鍋爐狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型、壽命評(píng)估模型、氧化皮脫落預(yù)測(cè)模型等內(nèi)容的研究與開(kāi)發(fā)，研制出一套適宜機(jī)組實(shí)際運(yùn)行要求的設(shè)備可靠性壽命預(yù)測(cè)管理系統(tǒng)，以及設(shè)備保養(yǎng)和檢修工作質(zhì)量控制集成系統(tǒng)，不但實(shí)現(xiàn)了可在線動(dòng)態(tài)評(píng)估高溫爐管的工作狀況，還可進(jìn)行其他高溫部件的技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。為保證機(jī)組的安全運(yùn)行和適時(shí)進(jìn)行檢修工作，提供了科學(xué)依據(jù)，有效降低了四管發(fā)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性，實(shí)現(xiàn)了以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備維修管理。

1.采取離線診斷技術(shù)

實(shí)施鍋爐設(shè)備離線診斷技術(shù)，是玉環(huán)電廠在實(shí)施在線監(jiān)督技術(shù)基礎(chǔ)上逐步建立的，需要檢查和監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要有：宏觀檢查、無(wú)損檢測(cè)、理化分析、支吊架管系統(tǒng)的檢查等。通過(guò)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室分析，進(jìn)一步掌握設(shè)備的性能情況和技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)等。開(kāi)展離線診斷應(yīng)提前做好以下工作：摸清鍋爐設(shè)備運(yùn)行時(shí)的基本情況和特點(diǎn)，特別是重點(diǎn)零部件，如主蒸汽管道、熱力管道、過(guò)熱器出口集箱，三四級(jí)過(guò)熱器及其他新材料部件等，都應(yīng)逐一進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)施工中的遺留缺陷或運(yùn)行中的新生缺陷等，不但要認(rèn)真檢查和分類，還應(yīng)采取措施及時(shí)進(jìn)行消缺；可根據(jù)類似鍋爐設(shè)備發(fā)生缺陷情況，及時(shí)采取有針對(duì)性的防范措施，以防止類似事故發(fā)生。

2.優(yōu)化檢修模式

玉環(huán)電廠優(yōu)化設(shè)備檢修模式的基本思路，主要是通過(guò)以“管”為主的檢修策略及針對(duì)發(fā)電設(shè)備特點(diǎn)，制訂出能進(jìn)行優(yōu)化檢修的管理模式，使設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性得到最佳結(jié)合。

（1）能及時(shí)提供設(shè)備技術(shù)狀態(tài)信息。玉環(huán)電廠根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)龐大和連續(xù)生產(chǎn)等特點(diǎn)，將全部設(shè)備按照不同的重要程度進(jìn)行分類，實(shí)施了對(duì)不同類別設(shè)備采用不同的檢修與管理，即根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)提供的設(shè)備技術(shù)狀態(tài)信息，正確判斷設(shè)備異常情況，預(yù)知設(shè)備故障或劣化發(fā)展趨勢(shì)，在故障發(fā)生前就進(jìn)行檢修的方式。例如，有的設(shè)備采用的是定期檢修方式，有的采用的是狀態(tài)檢修方式，還有采用故障檢修方式等，無(wú)論采用那種檢修方式，都應(yīng)達(dá)到使設(shè)備檢修方法能逐步形成一套融定期檢修、狀態(tài)檢修、改進(jìn)性檢修和故障檢修為一體的優(yōu)化檢修模式的目的，使檢修目標(biāo)更加明確，檢修人員的工作效率得到提高。

（2）是一個(gè)不斷補(bǔ)充和變化的過(guò)程。例如，在今天看來(lái)是比較好的優(yōu)化方案，也許會(huì)隨時(shí)間的推移、生產(chǎn)狀況的不斷改變，以及設(shè)備狀態(tài)診斷和劣化傾向管理工作的逐步深入，為滿足生產(chǎn)實(shí)際需求，原來(lái)制定的檢修方案可能要修改。同時(shí)，隨著企業(yè)的設(shè)備動(dòng)態(tài)管理工作水平不斷提高，以及設(shè)備技術(shù)改造工作速度的逐步加快，原來(lái)制定的檢修周期也可能會(huì)延長(zhǎng)等，檢修方案也會(huì)隨之發(fā)生改變。所以優(yōu)化檢修模式管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、需要不斷組合的過(guò)程，只有不斷的修改和不斷的完善，才能不斷提高檢修水平和實(shí)現(xiàn)優(yōu)化檢修模式的目的。

3.取得的效果

玉環(huán)電廠的超超臨界機(jī)組，通過(guò)實(shí)施優(yōu)化檢修模式，對(duì)各層次管理、維修人員不斷進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)培訓(xùn)，進(jìn)一步貫徹和樹(shù)立優(yōu)化鍋爐狀態(tài)檢修思想的重要性和必要性，使員工在更加了解優(yōu)化檢修工作內(nèi)涵及重要性基礎(chǔ)上，能更加明確自己的工作職責(zé)和目標(biāo)。例如，實(shí)施優(yōu)化檢修需要投入哪些技術(shù)和物質(zhì)資源，需要掌握哪些必要的專業(yè)技能，在職責(zé)范圍內(nèi)實(shí)施優(yōu)化檢修，企業(yè)和個(gè)人會(huì)獲得哪些潛在的經(jīng)濟(jì)利益等。使各級(jí)管理人員在深入了解開(kāi)展優(yōu)化檢修意義的同時(shí)，在檢修策略調(diào)整和推廣實(shí)施中都能充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性作用。員工之間的工作能更加相互支持與配合，在各自的職責(zé)范圍內(nèi)，共同促進(jìn)了優(yōu)化檢修工作的順利開(kāi)展。通過(guò)對(duì)設(shè)備實(shí)施恰到好處的檢修，不但節(jié)約了檢修成本，也極大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。企業(yè)每年僅此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)8000多萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)了在設(shè)備管理工作中追求最佳經(jīng)濟(jì)效益的目的。

四、結(jié)論

筆者認(rèn)為，發(fā)電機(jī)組設(shè)備的維修周期制定，應(yīng)根據(jù)本廠發(fā)電機(jī)組的設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)定，不能完全照搬他人經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)規(guī)程，否則就會(huì)出現(xiàn)檢修資源的浪費(fèi)或不足，以及維修費(fèi)用上升和設(shè)備利用率下降等問(wèn)題。有些設(shè)備從表面上看，其安全性好象是提高了，但是以提高設(shè)備檢修成本和降低設(shè)備可用率為代價(jià)的，不值得仿效。玉環(huán)電廠在超超臨界機(jī)組的鍋爐設(shè)備管理中，主要做好了以下工作。

（1）作為國(guó)內(nèi)首座超超臨界機(jī)組，鍋爐的高溫、高壓部件制造，采用的是新型耐熱鋼材料，因此加強(qiáng)對(duì)新材料部件的運(yùn)行前和運(yùn)行后的技術(shù)性能掌控，以及進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)等十分重要。

（2）由于爐管在鍋爐運(yùn)行時(shí)的重要性，在使用過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持進(jìn)行全面細(xì)致的監(jiān)控、診斷、管理和評(píng)估工作，使受熱面的風(fēng)險(xiǎn)分析與預(yù)控措施管理能長(zhǎng)期、有效和合理地開(kāi)展，形成以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理體系。

（3）將風(fēng)險(xiǎn)管理、壽命評(píng)估、在線監(jiān)督和離線診斷等結(jié)合在一起實(shí)施，對(duì)促進(jìn)超超臨界機(jī)組鍋爐檢修技術(shù)及檢修模式的優(yōu)化，提高鍋爐的安全運(yùn)行狀態(tài)等，必將起到積極的推動(dòng)和保障作用。