淺析600MW超臨界機(jī)組鍋爐設(shè)備的優(yōu)化檢修方法及設(shè)備管理策略

蔣志龍

摘 要：隨著國(guó)內(nèi)火電機(jī)組的迅速發(fā)展，600MW超臨界機(jī)組已成為我國(guó)電廠的主力機(jī)組，本文主要針對(duì)600MW超臨界機(jī)組的控制特點(diǎn)和主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)鍋爐設(shè)備的優(yōu)化檢修及設(shè)備管理策略展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：600MW；超臨界機(jī)組；鍋爐設(shè)備；優(yōu)化檢修；設(shè)備管理

近年來(lái)，大容量、高效率的超臨界機(jī)組已在我國(guó)電廠得到廣泛應(yīng)用，600MW超臨界機(jī)組對(duì)于亞臨界機(jī)組有這巨大優(yōu)勢(shì)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，超臨界機(jī)組可降低煤耗20%左右，極大降低了電廠的運(yùn)營(yíng)成本，節(jié)省了能源，同時(shí)減少了污染物的排放量，起到節(jié)能減排的效應(yīng)。發(fā)展超臨界和超超臨界機(jī)組已成為我國(guó)電廠發(fā)展的主要方向。

1 控制對(duì)象的特點(diǎn)

超臨界機(jī)組與亞臨界機(jī)組主要差別在于鍋爐的運(yùn)行方式不同，無(wú)汽包、直流運(yùn)行，導(dǎo)致鍋爐的控制方式也不同，但在汽機(jī)及大部分輔機(jī)的運(yùn)行方式、控制方法上都無(wú)大的變化。

直流爐中無(wú)汽包，慣性較小，蓄熱能力小，當(dāng)外界負(fù)荷變化時(shí)氣壓反映比較敏感，因此主汽壓力控制起來(lái)較困難。汽包爐因汽包水位的存在，使得汽、水具有明確分界線，將整個(gè)鍋爐的汽水流程分為加熱段、蒸發(fā)段、過(guò)熱段3部分，所受熱面是固定不變的。汽包水位的穩(wěn)定表示給水流量和蒸汽流量間的物質(zhì)平衡，給水系統(tǒng)控制汽包水位，保證蒸汽流量的供給，燃料量控制蒸發(fā)量和蒸汽壓力，以壓力為被調(diào)量進(jìn)行燃燒調(diào)整，將燃燒系統(tǒng)和給水系統(tǒng)分別作為單獨(dú)的系統(tǒng)進(jìn)行控制，降低復(fù)雜性。

超臨界直流爐汽水無(wú)固定分界線，當(dāng)給水流量和燃料量發(fā)生變化時(shí)，加熱段、蒸發(fā)段、過(guò)熱段三段受熱面比例也會(huì)發(fā)生變化，對(duì)鍋爐蒸汽流量和壓力、溫度等造成影響，可見(jiàn)，無(wú)論是給水還是燃燒都無(wú)法做到對(duì)某個(gè)參數(shù)的單獨(dú)控制。同時(shí)，因?yàn)橹绷鳡t無(wú)汽包，水容積較小，蓄熱能力小等特點(diǎn)，致使抗擾動(dòng)能力較低，在運(yùn)行中控制不當(dāng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)造成大幅變化，不利于系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

超臨界機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)高于亞臨界，超臨界參數(shù)下汽水特性會(huì)發(fā)生大的變化，特別是在跨越臨界壓力時(shí)，工質(zhì)狀態(tài)和工質(zhì)物性變化較大，這時(shí)的工質(zhì)比熱很大，可見(jiàn)，即使燃燒量發(fā)生大的變化，但水冷壁出口工質(zhì)溫度變化仍不大，隨著溫度的升高，比熱會(huì)迅速降低，此時(shí)，溫度突升產(chǎn)生超溫現(xiàn)象。為解決這一問(wèn)題，通常會(huì)引入對(duì)中間點(diǎn)溫度的控制，是通過(guò)觀察中間點(diǎn)溫度的變化進(jìn)行煤量與給水間的協(xié)調(diào)，維持過(guò)熱器的入口焓值，從根本上保證氣溫與汽壓的穩(wěn)定。

2 主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)

2.1 燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)

燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在接收協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)出的鍋爐主控指令后，對(duì)鍋爐的燃料量、送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，目的是使鍋爐產(chǎn)生的燃燒熱能與鍋爐的蒸汽符合需求相適應(yīng)，確保鍋爐燃燒過(guò)程安全進(jìn)行。提高燃燒調(diào)節(jié)的策略有，一是采用潔凈燃燒技術(shù)，用潔凈煤代替原煤提高燃煤質(zhì)量；二是進(jìn)行技術(shù)改造，對(duì)一些效率低、污染嚴(yán)重的舊式燃煤鍋爐因地制宜的進(jìn)行技術(shù)改造，在天然氣等資源豐富的地區(qū)可進(jìn)行煤改氣，對(duì)一些煤氣資源匱乏地區(qū)，可采用太陽(yáng)能集熱器替代小型燃煤鍋爐。

2.2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要是應(yīng)用于一些大型燃煤發(fā)電機(jī)組當(dāng)中，目的是通過(guò)其響應(yīng)調(diào)度的負(fù)荷變化要求，提高機(jī)組的運(yùn)行效率。在機(jī)組系統(tǒng)中，機(jī)組負(fù)荷和主蒸汽壓力主要是通過(guò)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基于鍋爐燃燒率和汽機(jī)調(diào)門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)。機(jī)組負(fù)荷對(duì)負(fù)荷指令進(jìn)行響應(yīng)，同時(shí)將主蒸汽壓力維持在限定值內(nèi)。廣義上來(lái)講，機(jī)組所有的調(diào)節(jié)都屬于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的工作范疇。從狹義上將，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是以鍋爐指令和汽機(jī)指令為調(diào)節(jié)量，以電負(fù)荷和主蒸汽壓力為被調(diào)量，組成的聯(lián)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

3 超臨界機(jī)組鍋爐設(shè)備的優(yōu)化檢修和設(shè)備管理策略

3.1 鍋爐受熱面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和檢修策略

電廠鍋爐受熱面漏泄問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外電廠機(jī)組被迫停機(jī)的首要因素。超臨界機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)溫度高、壓力高，加上對(duì)新材料功能的研究不透徹，一但發(fā)作，鍋爐管失效，造成巨大損失。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，鍋爐非方案停運(yùn)大概占總停運(yùn)事件的60%，其中，鍋爐四管走漏占鍋爐事件的60%左右，是影響發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要隱患。鍋爐受熱面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就是在保證受熱面安全可靠的情況下，以下降查驗(yàn)和維修成本為方針，評(píng)價(jià)受熱面的危險(xiǎn)，根據(jù)危險(xiǎn)程度制定科學(xué)合理的設(shè)備管理方法。鍋爐受熱面風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括3個(gè)階段：（1）檢修計(jì)劃制定階段。通過(guò)對(duì)受熱面風(fēng)險(xiǎn)程度的評(píng)估，制定合理檢修計(jì)劃，將受熱面的風(fēng)險(xiǎn)控制在合理范圍內(nèi)。（2）查驗(yàn)維修完成階段。經(jīng)維修后的受熱面發(fā)生了改變，需二次進(jìn)行危險(xiǎn)評(píng)估，判斷受熱面的狀況，制定好下次查驗(yàn)的時(shí)間。經(jīng)查驗(yàn)后危險(xiǎn)分析還可核對(duì)維修的作用，判別高危險(xiǎn)部位的危險(xiǎn)等級(jí)是否下降，看檢驗(yàn)結(jié)果和危險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果是否一致，借此驗(yàn)證危險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性。（3）受熱面管漏泄后的失效分析。受熱面失效后，通過(guò)分層查找，找出失效的原因，驗(yàn)證檢修方案的有效性，修訂好維修方案。對(duì)鍋爐受熱面的維修應(yīng)按照機(jī)組修前評(píng)估、修中評(píng)估、修后評(píng)估、修后驗(yàn)收等步驟。

3.2 優(yōu)化檢修

發(fā)電設(shè)備優(yōu)化檢修的思路是以“管”為主的戰(zhàn)略，針對(duì)發(fā)電設(shè)備的特色制定戰(zhàn)略，形成一套優(yōu)化維修的管理模式，提高設(shè)備的可靠性。通過(guò)判斷設(shè)備狀況的正常與否來(lái)安排維修計(jì)劃和實(shí)施維修管理，有的需要定時(shí)維修，有的設(shè)備需選用狀況維修、有的則需選用毛病維修等，對(duì)這些維修現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)歸納。優(yōu)化維修應(yīng)隨著設(shè)備動(dòng)態(tài)管理的深化，不斷改善設(shè)備性能，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。

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（作者單位：安徽華電六安電廠有限公司）