超（超）臨界電站鍋爐外部檢驗(yàn)分析

于建明

（中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 100029）

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和全社會(huì)用電量的快速增長,中國電網(wǎng)規(guī)模、電源總裝機(jī)容量和發(fā)電量均居世界首位。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2023》數(shù)據(jù),截至2022 年底,全國裝機(jī)容量已達(dá)2.56×109kW,其中燃煤火電機(jī)組容量超過1.12×109kW,占總裝機(jī)容量的43.8%。目前,大多數(shù)燃煤火電機(jī)組采用超臨界和超超臨界鍋爐。

在“雙碳”目標(biāo)的指引下,中國電力工業(yè)必須在確保電力安全的基礎(chǔ)上,加快發(fā)展火電“高效、清潔、減排”。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),不僅需要逐步關(guān)閉不符合要求的落后機(jī)組,還需要采取優(yōu)化措施,促進(jìn)超（超）臨界機(jī)組的超低排放、節(jié)能、環(huán)保和靈活運(yùn)行,以滿足新能源消費(fèi)的需要。

1 外部檢驗(yàn)的重要性和必要性

在火力發(fā)電廠中,鍋爐機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)決定著整個(gè)電廠運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性[1]。電站鍋爐使用管理水平的高低和使用狀況的優(yōu)劣,決定了電站鍋爐的運(yùn)行狀況。《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、TSG 11—2020《鍋爐安全技術(shù)規(guī)程》、TSG 08—2017《特種設(shè)備使用管理規(guī)則》中均提出了鍋爐使用管理的要求,其主要內(nèi)容包括使用登記、人員配備機(jī)構(gòu)設(shè)置、管理制度的建立和落實(shí)、技術(shù)檔案、檢修維護(hù)保養(yǎng)及檢驗(yàn)方面的要求[2]。外部檢驗(yàn)作為鍋爐定期檢驗(yàn)的重要組成部分,是鍋爐運(yùn)行狀態(tài)下檢查技術(shù)、設(shè)備以及運(yùn)行管理水平的有效措施。

超（超）臨界電站鍋爐運(yùn)行參數(shù)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)其使用和管理水平提出了較高的要求。特別是當(dāng)機(jī)組頻繁啟停或深度調(diào)峰時(shí),將出現(xiàn)大量鍋爐安全問題,如受熱面壁溫安全、水動(dòng)力安全、低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定燃燒等,給鍋爐運(yùn)行管理人員帶來挑戰(zhàn)。

在外部檢驗(yàn)工作中,檢驗(yàn)人員通過資料核查、現(xiàn)場檢查等手段發(fā)現(xiàn)管理體系和設(shè)備運(yùn)行中存在的問題,及時(shí)將問題反饋給電廠并分析原因,督促這些問題的妥善解決,可以有效避免危及鍋爐安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

2 外部檢驗(yàn)的具體項(xiàng)目歸類

依據(jù)TSG 11—2020 的要求,并參考TSG 08—2017,電站鍋爐外部檢驗(yàn)工作具體項(xiàng)目可分類歸納為以下10 個(gè)類別,見表1[3,4]。

表1 外部檢驗(yàn)具體項(xiàng)目列表

3 外部檢驗(yàn)中問題發(fā)生概率統(tǒng)計(jì)

本文是在收集匯總了600 余臺(tái)超（超）臨界電站鍋爐外部檢驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)發(fā)生問題進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。這些鍋爐機(jī)組包含350 MW、600 MW、660 MW 及1 000 MW 等級(jí)別容量,涵蓋了目前國內(nèi)普遍采用的大型鍋爐制造廠生產(chǎn)的超（超）臨界機(jī)組鍋爐型式。按照檢驗(yàn)項(xiàng)目類別,各檢驗(yàn)項(xiàng)目問題發(fā)生概率情況如圖1 ～圖10 所示。

圖1 設(shè)計(jì)制造相關(guān)資料問題發(fā)生概率

圖2 使用管理制度問題發(fā)生概率

圖3 人員持證情況問題發(fā)生概率

圖4 鍋爐操作空間和承重裝置問題發(fā)生概率

圖5 管道、閥門、支吊架問題發(fā)生概率

圖6 爐墻、保溫、膨脹系統(tǒng)問題發(fā)生概率

圖7 安全閥問題發(fā)生概率

圖8 壓力測量裝置問題發(fā)生概率

圖9 溫度測量裝置問題發(fā)生概率

圖10 其他問題發(fā)生概率

經(jīng)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn),這600 余臺(tái)超（超）臨界電站鍋爐在運(yùn)行管理和使用狀況方面或多或少地存在一些問題,外部檢驗(yàn)工作確保了這些問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)。另外,相對(duì)發(fā)生概率高的問題,有些問題幾乎不會(huì)發(fā)生,比如鍋爐膨脹中心均滿足固定要求。

按照檢驗(yàn)項(xiàng)目問題發(fā)生概率的高低進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì),將其分為2 個(gè)等級(jí),即A 類項(xiàng)目（問題發(fā)生概率高于20%）、B 類項(xiàng)目（問題發(fā)生概率低于20%）。A 類項(xiàng)目按問題發(fā)生概率大小排序如圖11 所示。

圖11 A 類項(xiàng)目問題發(fā)生概率

A 類項(xiàng)目按問題發(fā)生概率從大到小排列如下：

1）保溫；2）支吊架；3）儀表定期校驗(yàn)和試驗(yàn)記錄、報(bào)告；4）壓力表裝設(shè)部位、精確度、量程、表盤直徑；5）膨脹指示器；6）安全管理人員；7）吹灰器；8）閥門有無泄漏；9）壓力測量裝置校驗(yàn)標(biāo)識(shí)；10）安全閥安裝、數(shù)量、型式、規(guī)格；11）安全閥校驗(yàn)標(biāo)識(shí)；12）水處理作業(yè)人員；13）壓力表刻度盤及紅線標(biāo)示；14）安全閥定期排放試驗(yàn)記錄；15）安全閥排氣、疏水管；16）膨脹機(jī)構(gòu)組件；17）安全閥有無解列、泄漏；18）樓梯、平臺(tái)、欄桿、護(hù)板；19）防火、防雷、防風(fēng)、防雨、防凍、防腐設(shè)施；20）聯(lián)鎖保護(hù)投退記錄及審批手續(xù)；21）爐墻和爐頂。

B 類項(xiàng)目為除以上21 條外的其他檢驗(yàn)項(xiàng)目。

下面以圖11 中發(fā)生概率較大的保溫和支吊架問題重點(diǎn)說明。鍋爐保溫主要包括覆蓋水冷壁、包墻過熱器等受熱面,爐頂大罩殼及連接管道等部位的隔熱層。這些隔熱層對(duì)保證鍋爐運(yùn)行參數(shù)起到了至關(guān)重要的作用,并能有效減少鍋爐熱損失,提高熱效率。電站鍋爐保溫材料的破損、缺失一直是容易被忽視的問題,尤其是一些主蒸汽管道、再熱熱段管道等高溫部件發(fā)生以上問題時(shí),往往伴隨著冷空氣、雨雪水等低溫介質(zhì)滲入保溫層與高溫部件接觸,導(dǎo)致熱疲勞損傷的發(fā)生,嚴(yán)重時(shí)將危及鍋爐的安全。目前,在外部檢驗(yàn)過程中可通過手持式測溫儀方便有效地判斷保溫?fù)p壞情況。在條件允許時(shí),紅外熱像儀作為輔助手段能夠幫助檢驗(yàn)人員快速定位保溫?fù)p壞問題并判斷問題的嚴(yán)重程度。鍋爐支吊架特別是管道支吊架作為管道系統(tǒng)的重要組成部分,其性能直接決定了管道及鍋爐設(shè)備的安全可靠性。超（超）臨界電站鍋爐管道系統(tǒng)復(fù)雜,支吊架數(shù)量及種類不斷增加,各支吊架制造工藝及承載情況的好壞嚴(yán)重影響管道的正常運(yùn)行。例如支吊架吊桿冷/熱態(tài)偏斜角度超標(biāo)、阻尼器阻礙管道膨脹、恒力吊架位移指針或轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)卡死、彈力吊桿超載或欠載等問題一旦發(fā)生,輕者導(dǎo)致管道膨脹受阻,重者將破壞整個(gè)管道系統(tǒng)的受力狀況,進(jìn)而危及管道連接設(shè)備的安全運(yùn)行。支吊架問題通過專業(yè)冷熱態(tài)檢查及調(diào)整,往往能夠得到有效解決。

4 外部檢驗(yàn)的建議

目前,鍋爐外部檢驗(yàn)方案一般根據(jù)TSG 11—2020中電站鍋爐相關(guān)要求編制,結(jié)合表1 所列檢驗(yàn)項(xiàng)目可以為現(xiàn)場工作指明方向,但涉及的具體檢驗(yàn)項(xiàng)目較多,且檢驗(yàn)周期短,檢驗(yàn)單位很難像內(nèi)部檢驗(yàn)一樣投入大量專業(yè)人員到現(xiàn)場,從而影響了問題的檢出率和檢驗(yàn)工作的質(zhì)量。由于超（超）臨界電站鍋爐在鍋爐結(jié)構(gòu)和運(yùn)行管理模式上有其自身的特點(diǎn),檢驗(yàn)人員根據(jù)鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況抓住重點(diǎn)投入力量尤為重要,即不僅要注意問題的檢出率,還要強(qiáng)調(diào)時(shí)效性。

通過以上對(duì)超（超）臨界電站鍋爐外部檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題的統(tǒng)計(jì)分析,可以看出,對(duì)于A 類項(xiàng)目,在編制計(jì)劃時(shí)應(yīng)突出重點(diǎn),擴(kuò)大范圍,并在檢驗(yàn)過程中投入相對(duì)較多的檢驗(yàn)力量；對(duì)于B 類項(xiàng)目,在滿足TSG 11—2020 的條件下,可根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況適當(dāng)減少檢驗(yàn)力量的投入。對(duì)于問題發(fā)生概率較高的項(xiàng)目,應(yīng)加大檢查力度的投入；否則,應(yīng)該盡量減少檢驗(yàn)力量的投入,有助于提高檢驗(yàn)效率和質(zhì)量[5]。

然而應(yīng)注意的是,問題發(fā)生的概率并不代表鍋爐外部檢驗(yàn)的投入比例。因?yàn)橐恍┲卮髥栴},如鍋爐安全保護(hù)裝置問題,由于用戶重視原因所占比例不高,但對(duì)鍋爐安全有重大影響。在現(xiàn)場外部檢驗(yàn)過程中,與用戶充分溝通、了解設(shè)備的情況、綜合判斷,以避免漏檢,確保鍋爐安全運(yùn)行。

5 結(jié)論

作為電站鍋爐定期檢驗(yàn)的重要組成部分,外部檢驗(yàn)的有效實(shí)施可以幫助電廠提前發(fā)現(xiàn)安全隱患,減小風(fēng)險(xiǎn),有力地保障鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。檢驗(yàn)人員應(yīng)做好充分準(zhǔn)備,熟悉受檢鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn),在工作中不斷累積發(fā)現(xiàn)問題的經(jīng)驗(yàn),掌握問題發(fā)生的規(guī)律,做到有的放矢,高效完成外部檢驗(yàn)工作。