淺談電站鍋爐故障診斷技術研究進展

劉渤海

【摘 要】電站鍋爐設備系統內部結構復雜，設備參數之間具有高度耦合的特點，另外設備處在高溫、高壓的具體工作環境下，造成電站鍋爐設備故障問題頻發。本文通過開展鍋爐設備防磨防爆問題分析和鍋爐設備空預器部分問題診斷分析，積極利用設備內部系統有效提供的各種故障信息，根據多種設備故障診斷措施，確保設備故障問題的準確診斷處理。

【關鍵詞】電站鍋爐;故障診斷;技術研究

各類的火力發電機組設備朝著具有高參數、大容量特點的方向不斷優化。電站鍋爐設備系統內部結構十分復雜，同時設備參數之間存在高度耦合特點，設備基本處在高溫、高壓的具體工作環境下，因此電站鍋爐設備故障的出現率十分高，危害性特別巨大，屬于各類火電機組里面最不穩定可靠的設備。為能夠有效確保各類發電機組設備實現安全可靠的工作運行，就應該開展對電站鍋爐設備存在的故障問題診斷實施深入分析研究。故障問題診斷的主要任務是按照設備狀態監測過程所獲得的各類信息，根據已知的設備結構特性、工作環境條件及實際設備的工作運行歷史，對設備可能存在的故障問題開展有效的預報和分析處理，進一步確定故障問題的出現類別、發生原因和產生部位，尋找故障問題發展的未來趨勢及具體后果。另外，采取相應的設備控制方式，實現排除或控制故障問題，最終確保設備可以恢復到穩定可靠的運行狀態。

1 鍋爐設備防磨防爆問題分析

1.1 原因分析

（1） 省煤器部分

省煤器部分作為鍋爐設備低溫受熱接觸面，主要缺陷在于存在飛灰磨損情況、機械磨損情況以及管內材料腐蝕情況等，設備尾部的煙道內部煙溫一般比較低，由于灰粒較硬導致磨損現象通常比較嚴重。設備省煤器部分重點檢查分析的部位在于靠近爐墻位置的管子構件和彎頭構件，內部防磨護鐵接口位置、存在磨損松動、脫落情況的管子構件。

（2）水冷壁部分

水冷壁部分的工作環境條件十分惡劣，固態排渣結構煤粉爐設備的水冷壁部分存在的主要問題在于結渣情況以及高溫腐蝕情況，同時還存在管子部件磨損、高溫材料腐蝕、內部結垢、外壁拉裂、管道鼓包等實際問題。

（3）過熱器和再熱器部分

設備過熱器和再熱器的內部結構和布置形式相似，上述兩部分出現的主要問題在于設備受熱面存在高溫積灰與腐蝕情況，同時還存在管子磨損情況和設備管道蠕變情況等問題。設備過熱器和再熱器部分的關鍵檢查部位基本包括管排膨脹過程受阻的具體位置、管卡存在燒損變形的具體位置，設備運行過程中存在超溫記錄的對應部位等。

1.2 鍋爐設備防磨防爆方式

（1）完善問題源頭控制工作

從鍋爐設備材料的檢查工作和安裝工作環節上，有效保證設備本身的防磨防爆特點。高度關注各類鍋爐設備采用的原材料質量，和實際安裝過程中開展設備組裝和焊接等具體工作，進一步保障設備原材料的質量要求和安裝操作過程的規范標準性。另外，還要嚴格控制燃煤的本身質量和燃燒率要求，防止由于燃煤質量出現問題導致設備內部管壁磨損情況嚴重。

（2）制定有效的設備防磨防腐措施

為了能夠充分保證鍋爐設備的使用周期和服役程度，在通常情況下，大力采用各類新科學技術和新工藝流程。比如，采取防磨護板等設施的有效設置和細致處理設備省煤器本身穿墻處位置與靠墻位置等地方，同時實施對管子附屬的防磨蓋板設施開展補充和完善工作，提升增強防磨效果。在設備燃燒區域范圍內，水冷壁管部分尤其是焊口處位置，由于高溫腐蝕情況十分嚴重，通常情況下選取20G牌號的無縫管，還能夠采取先進的超音速噴涂設備防腐材料，實施處理對應的外表面，進一步提升避免高溫腐蝕的可能，降低焊口處位置出現高溫腐蝕的幾率。

2 鍋爐設備空預器部分問題診斷分析

2.1 鍋爐設備空預器部分出現堵塞的主要原因

（1） 機組啟停過程

機組設備啟停過程容易對內部空預器產生負面影響，導致出現堵塞問題。因為通常每次實施啟停機組設備時，鍋爐設備基本會排出實際溫度保持在70℃左右的煙氣，造成空預器設備低溫段部分產生由排出煙氣里面的硫酸蒸汽成分和水蒸汽成分結成的露水，進一步導致設備內部蓄熱元件出現粘連飛塵的情況。另外，鍋爐設備進行點火時，因為爐膛通常保持低溫條件，鍋爐設備飛灰里面的大量煤粉存在沒有完全燃盡的情況。為防止空預器設備蓄熱元件內部存在大量的各類未燃盡煤粉物質，不斷采取空預器設備蒸汽實施吹灰作業，造成低溫煙氣成分的燃燒過程中，大量的水蒸氣成分與空預器設備蓄熱元件內部低溫段的吹灰蒸汽成分相遇后，發生凝結反應，導致粘連大量設備內部的飛灰物質，促使設備空預器發生嚴重煙灰堵塞問題。

（2）入爐煤內部硫份高

入爐煤內部硫份比例與空預器設備堵塞問題存在直接影響。由于入爐煤內部硫份比例越高，就會增加空預器設備冷段部分的酸露點數值。如果當酸露點數值超過設備排煙溫度時，造成空預器設備冷端蓄熱元件位置出現積灰問題和低溫腐蝕現象。因此，設備入爐煤內部硫份比例越高，越容易導致空預器設備出現堵塞問題。

（3）工作環境溫度低

因為工作環境溫度出現過低情況，導致排煙溫度沒有超過酸露點數值，從而造成設備積灰情況和低溫腐蝕問題。通常來說，排煙溫度能夠采取空預器設備熱風再循環工作系統和各類暖風器設施開展加熱，從而實現設備排煙溫度滿足酸露點的具體要求。然而如果工作環境溫度出現過低情況，就算采取各類加熱方式，加強設備排煙溫度，也不能有效滿足要求，造成產生積灰情況和堵塞問題。

2.2 鍋爐設備空預器部分堵塞問題預防方式

（1）機組設備在實施啟動及點火過程中，嚴格管理入爐煤內部硫份比例，要求保持小于1%。另外，機組設備處于日常工作運行時期，嚴格要求入爐煤硫份比例不超過1.5%，有效防止煙氣中出現三氧化硫成分和二氧化硫成分，從而防止產生硫酸氫銨等危害物質。

（2）嚴格管理鍋爐設備排煙溫度情況，滿足超過110℃的具體要求，實現空預器設備冷端部分的綜合溫度符合相應硫份比例要求的實際溫度。

（3）如果工作環境溫度沒有超過0℃、機組設備實際負荷小于350兆瓦、設備內部排煙溫度沒有超過110℃時，除各類機組設備啟動過程時的必要蒸汽投入外，必須立刻停止不斷向空預器設備冷端部分投入大量的蒸汽吹灰成分，防止空預器設備蓄熱元件位置出現凝結蒸汽情況而造成設備內部產生污垢物質。

（4）按照相關的鍋爐設備作業指導書，實施對入爐煤硫份比例開展嚴格控制，工作環境溫度小于10℃時，要求控制實際入爐煤硫份比例不超過1.3%。如果檢驗結果出現入爐煤硫份比例大于過程指導書的實際規定數值情況，檢驗工作人員應該對設備當值工作運行人員下達具體的指令，加強暖風器設備熱蒸汽的具體生成量，提升鍋爐設備的排煙溫度。

（5）積極采取暖風器設施用，實現對鍋爐設備排煙溫度開展有效控制。如果使用暖風器設施后，不能保證實際的排煙溫度滿足相應的標準要求時，能夠采取配合設備內部熱風再循環工作系統，達到提升設備排煙溫度的目的。

結束語

針對電站鍋爐設備這種結構復雜的現代工業系統，因為故障問題的多樣性特點和復雜性特點，應該積極利用設備內部系統有效提供的各種故障信息，根據多種設備故障診斷措施，確保設備故障問題的準確診斷處理。

參考文獻：

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（作者單位：浙江省特種設備科學研究院）