火力發電廠金屬部件失效分析及防范策略

劉艷萍，谷明亮，韓海波，李小田

（內蒙古京能康巴什熱電有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

電力生產的方式有很多種，如火力發電（煤等可燃燒物）、太陽能發電、大容量風力發電技術、核能發電、氫能發電、水利發電等。在上述生產方式中，火力發電是其中最重要的生產方式。火力發電系統結構復雜，有鍋爐、送風機、引風機、磨煤機、空預器、蒸汽機、給水泵等等[1]。這些設備在電力每個環節都起到了重要作用，一旦某個設備發生故障，不但會直接影響電力供應，更嚴重時，會直接造成安全事故的發生。為此，明確火力發電廠金屬部件失效原因，并針對故障原因提出防范策略具有重要的現實意義。

在很多文獻中都對火力發電廠金屬部件失效分析及防范策略進行了相關研究。如，敬尚前，王強，李中偉等人針對火力發電廠金屬部件及其表面缺陷的特點,提出金屬部件表面檢測中全過程控制表面檢測的質量；王文濤通過了解火力發電廠金屬部件的表面缺陷危害及檢測要求,明確了在實際檢測過程中應注意的問題及質量控制辦法；樓玉民對近幾年浙江省火電廠所發生金屬部件失效情況進行統計分析,分析了金屬部件主要失效部位和金屬部件失效的主要原因,并提出今后要采取的一些措施。

本文在前人研究的基礎上，選擇火力發電系統結構中的鍋爐（超臨界直流鍋爐）、汽動引風機、汽動給水泵作為對象，進行失效原因分析，并提出相應的防范策略。通過本文研究，以期保證火力發電廠金屬部件運行安全，提高電力供應質量。

1 火力發電廠金屬部件失效原因分析及防范策略分析

電力能源一直是所有能源資源中占比較大的比例，對其消耗也一直非常大，因此為滿足人們生產、生活的需要，電力生產一直是國家的重點項目。其中，火力發電廠是利用可燃物（例如煤）作為燃料生產電能的工廠，是電力生產的主要方式之一[2]。其電力生產過程如下圖1所示。

在上述火力發電廠電力生產過程中，鍋爐（超臨界直流鍋爐）是其中核心部件，是產生蒸汽動力的直接來源；汽動引風機和汽動給水泵都是重要的輔機設備，輔助電力生產。針對上述三種重要火力發電廠金屬部件進行失效分析，并提出防范策略。

1.1 超臨界直流鍋爐

超臨界直流鍋爐是火電廠鍋爐種類之一，是一種工質壓力大于26MPa的鍋爐。這種鍋爐與一般鍋爐相比，具有顯著的節能和改善環境的效果，因此一經問世，就廣受歡迎[3]。下面對超臨界直流鍋爐常發生的故障進行分析，并提出防范策略。

故障1：給水溫度的突降。

原因分析：高加運行出現問題是造成超臨界直流鍋給水溫度的突降的一級原因，而導致高加運行故障的二級原因有三種：高加水管出現故障，如泄漏或爆破；高加保護裝置被誤操作；加熱蒸汽量減少、通過高加的水量增大以及除氧器壓力降低。

防范策略：

針對高加水管出現故障，首先要開大給水調節門，降低主汽壓力，保證燃料和給水的比例，然后申請緊急停爐，最后請專業人員進行全面檢查和維修。

針對高加保護裝置被誤操作問題，需要加強工作人員工作業務訓練，提高工作素質，以及對工作現場進行全面監測，及時發現操作問題。

針對熱蒸汽量減少、通過高加的水量增大以及除氧器壓力降低三種問題，需要馬上按有關規定降低機組和鍋爐負荷，及時調整減溫水量，盡快恢復主蒸汽和再熱蒸汽壓力正常。

故障2：受熱面發生泄漏、爆破等損壞。

原因分析：制造質量方面的原因；設計、安裝方面的原因；材質變化方面的原因；運行及其他方面的原因[4]。

防范策略：

針對制造、設計、安裝等方面的原因，可以通過對超臨界直流鍋爐從生產到壽命結束進行全程跟蹤，及時發現材質不良，設計選材不當或制造、安裝、焊接工藝不合格的問題，并進行責任分攤；

針對材質變化、運行方面的原因，需要利用一些現代化設備進行檢測，如各種傳感器、檢測儀等實時對其運行參數進行監測，及時發現參數異常，預測故障問題。

故障3：過熱汽溫和再熱汽溫過高。

原因分析：燃料與給水的比例失調；爐內燃燒工況變化；調溫擋板開大或開小；減溫水系統故障；過熱器受熱面故障；進口處安全門狀態。

防范策略：針對上述原因，需要通過監測設備及時發現并預警，然后各自不同的要求進行參數調整。

故障4：鍋爐內燃料品質問題。

原因分析：產品質量問題；燃料管理和調度問題。

防范策略：針對產品質量問題，需要對采購來的燃料及時取樣檢測，確定燃料品質；針對管理和調度問題，可以需要做到配煤、避免濕煤、防止凍煤、對于燃油，需要嚴格執行油庫（油罐）定期放水制度。

圖1 火力發電廠電力生產過程

1.2 汽動引風機

汽動引風機是一種將爐膛內由于燃燒產生的高溫煙氣吸出爐膛并排向大氣的設備[5]。下面對這種設備發生的故障問題以及防范策略進行分析。

故障1：軸承異常溫升故障。

故障原因：軸承質量問題；軸承潤滑不足；潤滑油

被污染。

防范策略：針對上述問題，需要做到如下幾點：

（1）選擇誠信品牌，購買高質量引風機軸承；

（2）定期給軸承上潤滑油，保證軸承潤滑度；

（3）保證潤滑油清潔。在使用前對潤滑油可以進行過濾和沉淀，并確保底軸承箱密封好[6]。

故障2：引風機振動故障。

故障原因：粉塵的煙氣會進入到葉輪；煙氣中的酸性物質腐蝕；引風機支撐件剛度不足。

防范策略：針對上述問題，需要做到如下幾點：

（1）粉塵和酸性物質都是由于燃煤引起的，因此需要定期嚴格進行除塵和脫硫處理，從而盡量減少粉塵和酸性物質的進入；

（2）定期清掃葉輪上的粉塵

（3）加固支撐件，并定期檢查連接螺栓是否有松動現象。故障3：葉片卡澀故障。

故障原因：粉塵和炭垢堵塞動葉與輪轂之間的空隙；

防范策略：與上述引風機振動故障處理方法相同。此外，增加葉片與輪轂之間的空隙這一措施。

1.3 汽動給水泵

汽動給水泵是給鍋爐輸水的設備[7]。下面對這種設備發生的故障問題以及防范策略進行分析。

故障1：運行效率降低。

故障原因：部件損傷；最小流量調門運行故障；年久失修。

防范策略：利用專業監測設備進行實時監測；定期對汽動給水泵進行檢修[8]。

故障2：振動過大。

故障原因：各種內部部件連接間的磨損增大；

防范策略：與故障1防范策略相同。

2 結束語

綜上所述，電力能源是一種需求量較高的能源資源，因此為滿足需要，電力生產一直是關注的重點問題。火力發電廠是電力生產的主要方式之一，其中一旦某個環節或部件出現問題，將直接影響生產效率和質量。為此，本文進行火力發電廠金屬部件失效分析及防范策略研究。通過本研究以期為火電廠的安全、穩定和經濟運行提供參考和建議。