600MW超臨界直流鍋爐運行的可靠性分析與探討

左保順

【摘 要】 超臨界直流鍋爐作為火力發電中重要的運行設備，在提高電廠發電效率、節約能源方面起著積極的作用。但是由于技術水平的限制，600MW超臨界直流鍋爐的實際運行還存在著很多問題。超溫、爆管等故障時常發生，嚴重威脅生產的安全和穩定，也極大地降低了電廠發電的經濟效益和社會效益。因此，探討超臨界直流鍋爐運行的可靠性和安全性已然成為一項十分緊迫的任務。

【關鍵詞】 超臨界 直流鍋爐 可靠性分析

盡管其運行優勢已經得到了業界人士的認可，也在大量的實踐中得到了證明。但同時仍然存在很多缺陷，包括技術層面、操作層面等等。本文結合600MW超臨界直流鍋爐自身的設計特點和運行特點，對實際運行中存在的隱患進行了全面的分析，以期促進其運行安全性和可靠性的提高。

1 超臨界直流鍋爐的概況

當前，隨著電力工業的迅速發展，超臨界發電機組成為現代火力發電的優化選擇。與一些傳統的裝置相比，直流鍋爐具有明顯的優勢，但同時也存在一定的缺陷。下面本文將詳細介紹關于超臨界直流鍋爐的相關概況。

1.1 發展概況

600MW超臨界直流鍋爐正以其獨特的優勢成為國內各地火力發電的主要機組裝置。600MW指的是直流鍋爐的參數，其供電效率可高達42%。和亞臨界發電機組相比較，超臨界的機組所產生的熱更加高效，且耗煤量更少，在運行的過程中也能通過技術處理實現變壓運行，因此在火力發電中得到了廣泛的使用。

超臨界直流鍋爐的發展緊緊跟隨著時代發展精神，符合當前節能減排的主題。眾所周知，中國的經濟在近幾十年來得到了飛速的發展，而這繁榮的背后離不開能源的支持。天然氣、石油、煤炭等能源的使用都是不可恢復的，這也就就意味著能源的儲量會越來越少，然而經濟的發展卻依然在持續。因此，提高能源的使用效率是當前能源產業應當解決的重點問題。同時通過燃燒煤炭進行火力發電作為傳統的發電方式，在電力行業內占有重要的地位。火力發電往往會帶來一系列的環境污染問題，對社會產生消極的影響。而超臨界直流發電機組通過減少煤炭的使用，可以較好地改善這一現狀。

超臨界直流鍋爐在國內外都得到了重視和研究。目前，一般認為超臨界機組的運行壓力在24-25MPa之間。而不同的國家對超臨界機組的劃分標準并不統一，在我國，超臨界機組指的是蒸汽壓力大于25MPa，蒸汽溫度高于580℃的機組。與發達國家的先進技術相比，我國當前超臨界發電機組的技術仍然處于較低水平。具體體現之一就是絕大多數的超臨界發電機組都是直接使用國外的控制系統。盡管國內超臨界發電機組的使用正在日漸普及，但是在技術和創新層面，我國技術人員仍然需要做出更多的努力[1]。

1.2 運行特點

超臨界直流鍋爐是一種參數高、容量大的發電機組，為了發揮其高效運作的優勢，在控制系統的設計方面與傳統的汽包鍋爐有很大的不同。因此，可以說600MW超臨界直流鍋爐呈現出一些獨特的結構特點，從而影響到其運行的控制。從結構上來說，600MW直流鍋爐的設計有一些值得注意的地方：首先，它采用了螺旋管圈，從而降低了水冷壁的吸熱差，使得水冷壁出口處的溫度保持在比較均勻的狀態，不會造成過多的熱量浪費，也能夠盡量減少對機組硬件的損害。其次，將屏式過熱器放置于上部爐膛，利用膜式管屏末端技術能夠防止結焦和掛渣的問題。同時，使用水冷壁讓管來冷卻燃燒器喉口也能夠降低燃燒區的表面溫度，防止結焦的產生。最后，在鍋爐的尾部安裝雙煙道，通過煙氣擋板來有效調節煙氣量的分配。這樣一來，熱汽溫就能夠根據想要的數值來進行靈活而準確的調整，有助于提高鍋爐的運行效率。超臨界壓力下，鍋爐內部的汽水無法完成自然循環，因此必須采用直流機組。直流鍋爐呈現出靜態和動態兩種情況下的不同特點。總的來說，直流鍋爐的運行是一整套的運作，經過省煤器、蒸發受熱面、過熱器使水加熱變成蒸汽。水泵壓力給水之后，水則在鍋爐內部進行連續的加熱，不需進行汽水分離，也就不需要汽包。汽包往往是汽水的自然循環才需要的。并且由于一次性的加熱，也基本不會有水汽的損失。鍋爐內部的加熱階段、蒸發階段和過熱階段之間的界限也因此而比較模糊，不存在著固定的分界點[2]。

1.3 運行優點

超臨界直流鍋爐在結構上的特點從微觀的角度說明了整個機組具有的一些優點。結合實際生產中600MW超臨界直流鍋爐的技術特點和其他特點，可以總結出其具有如下優勢：

（1）經濟效益好。超臨界直流鍋爐的經濟效益比較好主要是因為其成本得到了有效的控制，且運行效率較高，節省了大量的能源。一方面，鍋爐的容量比較大，能夠使多個機組同時運行，這樣一來，不管是運行的費用還是維修的成本都能夠有所降低。當單機鍋爐的容量變大時，鋼材的使用量也會減少5%到20%左右。而大容量的設備產生的熱能更加高效，從而提高了同樣時間內電廠的生產效益。另一方面，超臨界直流鍋爐能夠減少對熱量的不必要消耗，也就是說減少熱量的浪費和損耗，從而提高運行效益。由于超臨界發電機組具有較高的蒸汽溫度和蒸汽壓力，當壓力上升至臨界值的時候，機組的熱耗就會降低。而且超臨界發電在合適的蒸汽壓力和溫度之下，就能夠保持穩定的運轉，煤炭的使用也就會因此而得到效果的優化。減少了煤炭原料的投入，發電的成本也就下降了一大截。（2）安全可靠性。相較于汽包鍋爐的運行，超臨界發電機組更加安全。因為汽包本身很容易存在受熱不均的情況，從而引發安全問題。而直流鍋爐則沒有這樣的安全隱患，因為其沒有汽包，水容量也大大減少了，壁面的金屬材料質量較輕，能夠更加快速的使熱量分散均勻。其應對溫度變化的能力比較強，能夠快速加熱或者冷卻，靈活性比較好。即使發生超負荷的問題時，也能夠及時的調整超臨界直流鍋爐的狀態，避免發生事故。

2 如何提高超臨界直流鍋爐的運行可靠性

由于技術的不成熟或者操作方面的失誤，超臨界直流鍋爐在實際運行中也存在著很多的問題。運行問題的原因可大可小，任何一個細節的問題都可能會引發整個發電機組的故障。通過以下措施能夠在在實際生產中提高超臨界直流鍋爐的運行可靠性：

2.1 把控質量

600MW超臨界直流鍋爐自身的質量和設計是決定其功能和效率的重要因素。只有從源頭上保證發電機組的合理性和可靠性，才能保證運行過程中的安全和效益。具體來說，鍋爐燃燒系統是一大重要的設計內容，如果燃燒不夠充分，則會造成能源和熱量的損失，降低發電的效益。而如何使鍋爐上下部等各區域的溫差控制在合適的范圍內也是一大難點。如果設計不合理或者操作不夠精細，則很容易造成鍋爐內部溫差過高，引發安全事故。因此，在設計的時候就應該充分考慮到實際生產的需要，對容易引發過高溫差的細節地方進行恰當的處理。對于一些容易結焦的地方，如噴燃氣附近、屏式過熱器附近、爐膛下部排渣口等等，要注意控制溫差，進行及時的檢查，以免因為結焦、掛焦而影響了機組的出力。同時，如果鍋爐的零件存在質量上的問題，如燃燒器、看火孔、過渡聯箱等有凹凸、磨損、碰傷等問題，則很容易影響鍋爐內部的氣密性，造成一定的泄露，甚至是爆管。因此，對于機組零件的制造和安裝，也必須進行嚴格的質量把控。保證零件的質量，就意味著每一個零件都能夠在其位置上充分發揮作用，也意味著發電過程的穩定性和安全性，整個機組的運行就會比較順暢[3]。

總而言之，鍋爐運作系統是一個共同協作的整體，不管是器件的質量，還是操作的準確、細節的處理等都會影響發電的效率和安全。而目前很多發電廠往往忽視這些細節問題，以至于超臨界直流鍋爐不能完全發揮其價值。只有解決了這一問題，才有可能全面提高直流鍋爐的運行效率。

2.2 加強管理

直流鍋爐在使用過程中損耗的程度比較高，且對自身的工作狀態有很高的要求，因此加強對直流鍋爐的管理，進行定期的仔細檢查和維修是相當必要的。發電廠應該安排專門的工作人員對發電機組的運行狀態進行管理。記錄下發電機組的運行數據，進行精細的分析，時刻掌握機組的運行狀態。如果發現問題，則要及時作出反應，避免安全事故的發生。當然，管理的內容還遠不止這些，對于發電前、發電后機組情況的檢查也要用心。安全問題一直以來都是發電生產的頭等大事，加強管理人員和工作人員的安全意識也是十分必要的。只有這樣操作人員才能夠懂得嚴格按照操作規程來使用超臨界直流鍋爐發電機組，從而提高機組的運行可靠性。定期的檢查和維修工作必須進行，檢查內容包括各個零件的磨損狀況、運行狀態等等，對于可能存在問題的零件要及時更換。對于運行中容易被忽視的安全隱患也要進行仔細的檢查，最大限度的保證生產安全。

3 結語

管理人員不僅應該具備合格的專業知識，即關于超臨界直流鍋爐運行和維修的知識，還應該具備強烈的工作責任心和敏銳的觀察力，才能夠勝任管理工作。電廠還要重視培養優秀管理人才和技術人才，加大資金投入為工作人員創造學習進取的機會。

參考文獻：

[1]張國林.600MW超臨界鍋爐變煤種運行特性分析[D].華北電力大學，2012.

[2]王丕洲，谷俊杰，秦達飛，曹曉威.600MW超臨界直流鍋爐兩種給水控制系統分析[J].電力科學與工程，2013（04）：64-69.

[3]李伯伙.600MW超臨界直流鍋爐特點分析與運行控制[J].中國高新技術企業，2009（14）：53-54.