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

蔣志龍

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

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

近年來，大容量、高效率的超臨界機組已在我國電廠得到廣泛應(yīng)用，600MW超臨界機組對于亞臨界機組有這巨大優(yōu)勢。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，超臨界機組可降低煤耗20%左右，極大降低了電廠的運營成本，節(jié)省了能源，同時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組已成為我國電廠發(fā)展的主要方向。

1 控制對象的特點

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

直流爐中無汽包，慣性較小，蓄熱能力小，當(dāng)外界負荷變化時氣壓反映比較敏感，因此主汽壓力控制起來較困難。汽包爐因汽包水位的存在，使得汽、水具有明確分界線，將整個鍋爐的汽水流程分為加熱段、蒸發(fā)段、過熱段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)量進行燃燒調(diào)整，將燃燒系統(tǒng)和給水系統(tǒng)分別作為單獨的系統(tǒng)進行控制，降低復(fù)雜性。

超臨界直流爐汽水無固定分界線，當(dāng)給水流量和燃料量發(fā)生變化時，加熱段、蒸發(fā)段、過熱段三段受熱面比例也會發(fā)生變化，對鍋爐蒸汽流量和壓力、溫度等造成影響，可見，無論是給水還是燃燒都無法做到對某個參數(shù)的單獨控制。同時，因為直流爐無汽包，水容積較小，蓄熱能力小等特點，致使抗擾動能力較低，在運行中控制不當(dāng)會對系統(tǒng)參數(shù)造成大幅變化，不利于系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

超臨界機組的運行參數(shù)高于亞臨界，超臨界參數(shù)下汽水特性會發(fā)生大的變化，特別是在跨越臨界壓力時，工質(zhì)狀態(tài)和工質(zhì)物性變化較大，這時的工質(zhì)比熱很大，可見，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，比熱會迅速降低，此時，溫度突升產(chǎn)生超溫現(xiàn)象。為解決這一問題，通常會引入對中間點溫度的控制，是通過觀察中間點溫度的變化進行煤量與給水間的協(xié)調(diào)，維持過熱器的入口焓值，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，對鍋爐的燃料量、送風(fēng)量進行調(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)，確保鍋爐燃燒過程安全進行。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；二是進行技術(shù)改造，對一些效率低、污染嚴重的舊式燃煤鍋爐因地制宜的進行技術(shù)改造，在天然氣等資源豐富的地區(qū)可進行煤改氣，對一些煤氣資源匱乏地區(qū)，可采用太陽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)電機組當(dāng)中，目的是通過其響應(yīng)調(diào)度的負荷變化要求，提高機組的運行效率。在機組系統(tǒng)中，機組負荷和主蒸汽壓力主要是通過協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基于鍋爐燃燒率和汽機調(diào)門進行調(diào)節(jié)。機組負荷對負荷指令進行響應(yīng)，同時將主蒸汽壓力維持在限定值內(nèi)。廣義上來講，機組所有的調(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指令為調(diào)節(jié)量，以電負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)險評估和檢修策略

電廠鍋爐受熱面漏泄問題一直是國內(nèi)外電廠機組被迫停機的首要因素。超臨界機組運轉(zhuǎn)溫度高、壓力高，加上對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，鍋爐非方案停運大概占總停運事件的60%，其中，鍋爐四管走漏占鍋爐事件的60%左右，是影響發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行的主要隱患。鍋爐受熱面的風(fēng)險評估就是在保證受熱面安全可靠的情況下，以下降查驗和維修成本為方針，評價受熱面的危險，根據(jù)危險程度制定科學(xué)合理的設(shè)備管理方法。鍋爐受熱面風(fēng)險評估包括3個階段：（1）檢修計劃制定階段。通過對受熱面風(fēng)險程度的評估，制定合理檢修計劃，將受熱面的風(fēng)險控制在合理范圍內(nèi)。（2）查驗維修完成階段。經(jīng)維修后的受熱面發(fā)生了改變，需二次進行危險評估，判斷受熱面的狀況，制定好下次查驗的時間。經(jīng)查驗后危險分析還可核對維修的作用，判別高危險部位的危險等級是否下降，看檢驗結(jié)果和危險評估結(jié)果是否一致，借此驗證危險評估的準(zhǔn)確性。（3）受熱面管漏泄后的失效分析。受熱面失效后，通過分層查找，找出失效的原因，驗證檢修方案的有效性，修訂好維修方案。對鍋爐受熱面的維修應(yīng)按照機組修前評估、修中評估、修后評估、修后驗收等步驟。

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。通過判斷設(shè)備狀況的正常與否來安排維修計劃和實施維修管理，有的需要定時維修，有的設(shè)備需選用狀況維修、有的則需選用毛病維修等，對這些維修現(xiàn)象進行總結(jié)歸納。優(yōu)化維修應(yīng)隨著設(shè)備動態(tài)管理的深化，不斷改善設(shè)備性能，是一個循序漸進的過程。

參考文獻

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（作者單位：安徽華電六安電廠有限公司）