600 MW及以上等級燃煤發電機組電力可靠性分析

韓琴，范慧劍，劉戰禮

(華電電力科學研究院有限公司，杭州 310030)

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，電力裝機容量不斷增加，600 MW及以上等級燃煤發電機組逐漸成為我國發電機組的主力機型。然而，隨著機組單機容量的不斷增加，其可靠性水平對發電企業的經濟效益及對電網的安全穩定運行有較大的影響[1-3]，因此，需要更多地關注600 MW及以上等級燃煤發電機組的可靠性。

通過整理、分析與研究機組的大量可靠性數據，找出其中的一些規律，可為廣大發電企業提供參考。基于此，本文對2016年600 MW及以上等級燃煤機組可靠性指標、主要輔助設備可靠性指標進行分析與研究，特別對引起機組非計劃停運的各種原因進行分析，同時與600 MW以下等級燃煤機組的可靠性指標做對比，找出影響600 MW及以上等級燃煤機組可靠性主要因素，為今后加強600 MW及以上等級燃煤機組可靠性管理提供依據和參考，從而提高機組可靠性水平。

1 燃煤機組裝機情況

截至2016年年底，全國發電機組總裝機容量為1 645 750 MW[4]，比2015年增長8.2%，其中火電裝機容量為1 053 880 MW，占總裝機容量的64.04%，可見火電在我國電力結構中仍然占主導地位。

表1為我國2012—2016年現役100 MW及以上等級燃煤機組的統計數據，由于我國電力行業執行上大壓小的政策，所以100～299 MW的機組數量和裝機容量都有所波動，這是因為老舊機組被關停，但還有一些企業自備電廠、熱電聯產機組在不斷投產，但300 MW及以上等級燃煤機組則基本保持增長狀態。從表1還可以看出，600 MW等級燃煤機組已經是我國火電機組的主力機型，盡管數量不及300 MW等級燃煤機組，但是總容量已經超過了300 MW等級燃煤機組；與此同時，我國1 000 MW等級燃煤機組的數量也越來越多，截至2016年年底，我國已投運96臺，總容量達96 958 MW。

2 600 MW及以上等級燃煤機組主要可靠性

指標分析

表2為2012—2016年600，1 000 MW燃煤機組主要可靠性指標。

由表2可以看出：近5年來，600 MW等級燃煤機組年運行小時數逐年降低；除2012年外，600 MW等級燃煤機組年利用小時數[5]也逐年降低。600 MW等級燃煤機組近5年來非計劃停運次數、非計劃停運時間、等效強迫停運率以及等效可用系數呈“M”形，但總體呈降低趨勢。值得注意的是，2014—2016年全國開展超低環保排放改造，600 MW等級燃煤機組的可靠性指標分布規律值得進一步研究。

除2013年外，1 000 MW等級燃煤機組2015—2016年的年運行小時數和年利用小時數均高于2012年和2014年，且呈上升趨勢，非計劃停運次數呈現降低趨勢；1 000 MW等級燃煤機組等效可用系數2012—2014連續3年下降，非計劃停運次數持續上升。

表1 我國100 MW及以上等級燃煤機組裝機構成

2016年1 000 MW等級燃煤機組年運行小時數、年利用小時數均高于600 MW等級燃煤機組，非計劃停運次數和時間、等效強迫停運率均低于600 MW等級燃煤機組，這主要是由于1 000 MW機組單機容量大，經濟性尤為顯著，對電網安全穩定影響較大，優先安排1 000 MW等級燃煤機組發電。但1 000 MW等級燃煤機組等效可用系數比600 MW等級燃煤機組低1.29百分點。

3 不同等級燃煤機組主要可靠性指標對比

表3為2016年不同容量等級燃煤機組主要可靠性指標對比。由表3可見：在單機容量200～1 000 MW范圍內，機組容量越大，利用小時數與運行小時數越高，這是因為容量越大的機組，其經濟性越好，所以在同等情況下發電量也越多，這與國家的節能政策完全相符；但是，因為100 MW等級火電機組很多是企業自備電廠機組或熱電聯產機組，其運行小時數和利用小時數反而比200 MW等級機組高。

由于200 MW等級機組的利用小時數和運行小時數都比較低，所以發生非停的次數也相對較少，因此，非停時間和等效強迫停運率都相對較小，等效可用系數較高。

4 主要設備可靠性分析

機組可靠性水平如何，主要受機組各系統可靠性的影響，因此根據目前可靠性評價規程，對機組進行可靠性統計，不僅要統計三大主設備(鍋爐、汽輪機、發電機)的可靠性，還需要統計主要輔助設備的可靠性。在分析三大主設備和主要輔助設備對600 MW及以上等級機組可靠性影響時，主要分析機組非停的影響，因為對于發電設備，非停指標備受關注。

表3 2016年不同等級燃煤機組主要可靠性指標對比

表6 2016年磨煤機主要可靠性指標對比

表7 2016年磨煤機非計劃停運的主要技術原因

表8 2016年給水泵組主要可靠性指標對比

4.1 三大主設備可靠性

表4為三大主設備引發非計劃停運[6]事件的比例，表5為非計劃停運的前3位責任原因[7]。由表4可見，三大主設備引起的非計劃停運占比排序為鍋爐、汽輪機、發電機；由表5可見，檢修質量不良、產品質量不良、燃料影響仍然是影響燃煤機組可靠性的主要因素，其中，檢修質量不良占比最大。

表4 2016年三大主設備引發非計劃停運的比例

4.2 磨煤機可靠性

表6為2016年磨煤機主要可靠性指標對比。由表6可見，1 000 MW等級燃煤機組磨煤機的運行系數較高，主要是因為該等級機組磨煤機的運行小時數較高，因此導致的非停時間和非停率也較高。

表5 2016年非計劃停運的前3位責任原因

引起磨煤機非計劃停運的主要技術原因及其排序為堵塞、其他、漏油和振動大等，見表7；主要部件為雙進雙出低速鋼球磨煤機、輥-碗式中速磨煤機石子煤斗、輥-環式中速磨煤機、輥-碗式中速磨煤機本體出口管、磨煤機電動機等；主要責任原因是燃料影響、產品質量不良、規劃不合理、設計不周、設備老化、檢修質量不良等。

4.3 給水泵組可靠性

表8為2016年給水泵組主要可靠性指標對比。由表8可見，盡管1 000 MW等級燃煤機組的運行小時數和運行系數較高，但其可用系數較低。

引起給水泵組非計劃停運的主要技術原因分別是漏水、振動大、失靈、漏汽、松動等，見表9。

表9 2016年給水泵組非計劃停運的主要技術原因

表10 2016年送風機主要可靠性指標對比

表11 2016年送風機非計劃停運的主要技術原因

表12 2016年引風機主要可靠性指標對比

表13 2016年引風機非計劃停運的主要技術原因

表14 2016年高壓加熱器主要可靠性指標對比

表15 2016年高壓加熱器非計劃停運的主要技術原因

4.4 送風機可靠性

表10為2016年送風機主要可靠性指標對比。由表10可見，盡管1 000 MW等級燃煤機組的運行小時數和運行系數較高，但其可用系數較低。

引起送風機非計劃停運的主要技術原因分別是滅火、振動大、卡澀、堵塞等，見表11。

4.5 引風機可靠性

表12為2016年引風機主要可靠性指標對比。由表12可見，盡管1 000 MW等級燃煤機組的運行小時數和運行系數較高，但其可用系數較低。

引起引風機非計劃停運的主要技術原因分別是斷裂、溫度高、漏油、松動、接地等，見表13。

4.6 高壓加熱器可靠性

表14為2016年高壓加熱器主要可靠性指標對比。由表14可見，盡管1 000 MW等級燃煤機組的運行小時數和運行系數較高，但其可用系數較低。

引起高壓加熱器非計劃停運的主要技術原因分別是漏水、磨損爆裂、腐蝕、裂紋、沖蝕等，見表15。

4.7 電除塵、脫硫系統可靠性

表16為2015—2016年電除塵和脫硫系統主要可靠性指標對比。由表16可見，2016年600 MW及以上等級燃煤機組電除塵和脫硫系統運行系數、可用系數、運行小時數均比2015年低(除電除塵可系數外)；2016年600 MW及以上等級燃煤機組脫硫系統非計劃停運時間比2015年高，脫硫系統非計劃停運率持平。

引起脫硫系統非計劃停運的主要原因分別是煙氣加熱器堵塞、二氧化硫吸收系統故障、煤質與設計值相差較大、取消脫硫煙氣旁路等，見表17。

表17 2016年脫硫系統非計劃停運的主要技術原因

5 結論

(1)600 MW及以上燃煤機組可靠性主要指標年利用小時數近5年來逐年降低，這與中國經濟增長放緩、電量供求有密不可分的關系；非計劃停運次數與時間呈現逐步降低態勢，與近年來各發電企業加強設備管理、檢修管理、非計劃停運管理等有極大的關系。

(2)600 MW及以上等級燃煤機組與600 MW以下機組可靠性水平相比，年運行小時數和利用小時數較高，但等效可用系數相對較低。一方面，應提高600 MW及以上等級燃煤機組的可用小時數，即運行小時數和備用小時數；另一方面，應降低非計劃停運時間。

(3)從三大主設備引發非計劃停運的分析可見，鍋爐系統的可靠性最差，因此對鍋爐系統的日常維護和巡檢要加大力度，從而提高機組可靠性。

(4)對比導致非計劃停運的三大責任原因，檢修質量不良排在第1位，產品質量不良排第2位，因此，應提高檢修質量、嚴把產品質量，同時在運行維護中進一步加強可靠性管理工作，以提高機組的可靠性。