淺析600MW超臨界機組鍋爐設備的優化檢修方法及設備管理策略

蔣志龍

摘 要：隨著國內火電機組的迅速發展，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節系統進行分析，在此基礎上對鍋爐設備的優化檢修及設備管理策略展開探討。

關鍵詞：600MW；超臨界機組；鍋爐設備；優化檢修；設備管理

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用，600MW超臨界機組對于亞臨界機組有這巨大優勢。相關數據顯示，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，節省了能源，同時減少了污染物的排放量，起到節能減排的效應。發展超臨界和超超臨界機組已成為我國電廠發展的主要方向。

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、蒸發段、過熱段3部分，所受熱面是固定不變的。汽包水位的穩定表示給水流量和蒸汽流量間的物質平衡，給水系統控制汽包水位，保證蒸汽流量的供給，燃料量控制蒸發量和蒸汽壓力，以壓力為被調量進行燃燒調整，將燃燒系統和給水系統分別作為單獨的系統進行控制，降低復雜性。

超臨界直流爐汽水無固定分界線，當給水流量和燃料量發生變化時，加熱段、蒸發段、過熱段三段受熱面比例也會發生變化，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，在運行中控制不當會對系統參數造成大幅變化，不利于系統調節。

超臨界機組的運行參數高于亞臨界，超臨界參數下汽水特性會發生大的變化，特別是在跨越臨界壓力時，工質狀態和工質物性變化較大，這時的工質比熱很大，可見，即使燃燒量發生大的變化，但水冷壁出口工質溫度變化仍不大，隨著溫度的升高，比熱會迅速降低，此時，溫度突升產生超溫現象。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調，維持過熱器的入口焓值，從根本上保證氣溫與汽壓的穩定。

2 主要調節系統

2.1 燃燒調節系統

燃燒調節系統是在接收協調控制系統發出的鍋爐主控指令后，對鍋爐的燃料量、送風量進行調整，目的是使鍋爐產生的燃燒熱能與鍋爐的蒸汽符合需求相適應，確保鍋爐燃燒過程安全進行。提高燃燒調節的策略有，一是采用潔凈燃燒技術，用潔凈煤代替原煤提高燃煤質量；二是進行技術改造，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改造，在天然氣等資源豐富的地區可進行煤改氣，對一些煤氣資源匱乏地區，可采用太陽能集熱器替代小型燃煤鍋爐。

2.2 協調控制系統

協調控制系統主要是應用于一些大型燃煤發電機組當中，目的是通過其響應調度的負荷變化要求，提高機組的運行效率。在機組系統中，機組負荷和主蒸汽壓力主要是通過協調控制系統基于鍋爐燃燒率和汽機調門進行調節。機組負荷對負荷指令進行響應，同時將主蒸汽壓力維持在限定值內。廣義上來講，機組所有的調節都屬于協調控制系統的工作范疇。從狹義上將，協調控制系統是以鍋爐指令和汽機指令為調節量，以電負荷和主蒸汽壓力為被調量，組成的聯合調節系統。

3 超臨界機組鍋爐設備的優化檢修和設備管理策略

3.1 鍋爐受熱面的風險評估和檢修策略

電廠鍋爐受熱面漏泄問題一直是國內外電廠機組被迫停機的首要因素。超臨界機組運轉溫度高、壓力高，加上對新材料功能的研究不透徹，一但發作，鍋爐管失效，造成巨大損失。相關數據統計，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，是影響發電機組安全穩定運行的主要隱患。鍋爐受熱面的風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，根據危險程度制定科學合理的設備管理方法。鍋爐受熱面風險評估包括3個階段：（1）檢修計劃制定階段。通過對受熱面風險程度的評估，制定合理檢修計劃，將受熱面的風險控制在合理范圍內。（2）查驗維修完成階段。經維修后的受熱面發生了改變，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，看檢驗結果和危險評估結果是否一致，借此驗證危險評估的準確性。（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 優化檢修

發電設備優化檢修的思路是以“管”為主的戰略，針對發電設備的特色制定戰略，形成一套優化維修的管理模式，提高設備的可靠性。通過判斷設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，對這些維修現象進行總結歸納。優化維修應隨著設備動態管理的深化，不斷改善設備性能，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）