优化锅炉状态检修 确保发电机组正常运行

刘鸿国 侯召堂

超超临界机组是设定在蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580℃范围的机组。华能国际电力股份有限公司玉环电厂（简称玉环电厂）的4台装机容量为1000MW的国产超超临界燃煤汽轮发电机组，于2007年底全部建成投产。锅炉是由哈尔滨锅炉厂设计制造，三菱重工业株式会社提供技术支持的超超临界参数，变压垂直管圈直流炉、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架和全悬吊结构的Π型锅炉。其最大连续蒸发量是 （B-MCR）2950t/h，出口蒸汽参数是 27.56MPa（a）/605/603℃，对应汽机的入口参数是26.25MPa（a）/600/600℃。从国际上已运行的超超临界机组情况看，还没有温度和压力同时选取较高参数的先例，例如，欧美国家选取的是低温度参数，日本选取的是低压力参数。玉环电厂在没有技术资料参照及经验借鉴情况下，摸索出了同时选用较高参数的方法，保证了机组安全和稳定运行。

一、采取的设备管理策略

1.设备结构及特点

机组锅炉采用的是单炉膛、改进型主燃烧器、分级送风燃烧系统及反向双切圆的燃烧方式，炉膛采用了内螺纹管垂直上升膜式水冷壁和循环泵启动系统，一次中间再热和调温方式除采用煤/水比外，还采用了烟气分配挡板、燃烧器摆动、喷水、等离子点火等方式。水冷壁管、顶棚管及尾部烟道包覆管均采用了板状膜式结构，密封性能好。过热器分为四级，一级（低温）在尾部烟道后竖井上部，二级（分隔屏）、三级（屏式）在燃烧室上部，四级（末级）在水平烟道出口侧。其中一级过热器采用逆流布置，二三四级采用顺流布置。再热器分为二级，一级呈辐射式在尾部烟道前竖井上部，二级为悬吊式在燃烧室上部的水平烟道内。在尾部烟道的前后竖井下部，分别安装了一、二级省煤器和2台回转式空气预热器。燃用的是神府东胜煤和晋北煤。

2.选择的检修管理模式

机组检修采用的是“两头在外、核心在内”的管理模式，两头在外就是将设备检修、维护保养及外围设备的运行管理等，委托给了浙江火电公司和华能长兴电厂，实施的是点检定修制。核心在内是玉环电厂只负责机组的技术功能控制和主要设备的运行管理工作，定期组织专家对委外情况进行跟踪、分析和评估，并根据检修、运行及点检人员的情况反馈，及时安排定期检修和维护。对设备运行和巡检时发现的异常或重大缺陷问题，及时制订排除对策和预防措施。每月定期统计和下发设备缺陷月报，通报缺陷消除率及消缺系数指标完成情况。为保证消缺工作的及时性和可靠性，实现了设备缺陷从发现、下单、消除、验收和总结等工作流程的计算机管理。

二、优化锅炉设备检修策略

1.坚持锅炉受热面风险评估及检修策划制

（1）实施锅炉受热面爆漏风险评估。锅炉受热面爆漏问题一直是国内外发电厂机组停机的主要原因，超超临界机组在运行时温度和压力均较高，一旦发生锅炉管失效等故障，不仅能造成巨大的经济损失，而且会引发重大安全事故。根据中国电力企业联合会及华能集团的历年事故情况统计，锅炉的非计划停运约占全部停运事件的60%，而锅炉四管泄漏事故又占锅炉事故的60%，是影响机组安全运行的主要隐患之一。其中水冷壁管泄漏占33%，过热器管泄漏占30%，省煤器管泄漏占20%，再热器管泄漏占17%。为此，玉环电厂采取了对锅炉受热面风险进行评估的方法，不仅确保了受热面安全和可靠运行，也降低了设备检测费用和维修成本。

（2）实施受热面风险评估应达到的阶段性目标。通过实施检修后的风险分析与研究，不但可核查检修效果、高风险部位的风险等级是否降低等，也能进一步验证风险评估方法的准确性及评估结果的真实性。对不同阶段的风险实施不同的监管，是开展和做好此项工作的基础和保障。检修计划制订阶段是通过风险评估分析，首先确定受热面的风险等级，制定出合理的检修计划，使受热面风险管理达到理想级别；检修工作完成阶段是检修工作完成后，受热面的技术状态虽已提高，但还需要再次进行风险评估，并预测出下次需要检修的周期间隔；受热面爆漏失效分析阶段是通过应用计算机受热面失效原因分析程序，找出引起失效的根本原因，进一步验证检修计划的有效性，修改和制定下次检修计划等。

（3）对设备检修的要求。在制定锅炉受热面的检修策划时，应对机组的重点检修部位进行修前、修中和修后情况的技术评价，以及检修质量和运行效果验收。不但要保证检修工作安全可靠和无责任事故，而且要保证设备技术状态及性能有所提高。重点检修部位主要包括：局部机械磨损严重部位、易产生冲涮磨损部位、烟气流速快和飞灰浓度高部位，以及异物容易聚集或节流孔易堵塞位置、异种钢焊接部位和应力集中部位等。

2.实施在线监督与寿命评估

由于超超临界机组的高温部件采用了新型耐热钢，如过热器和再热器采用的是Super304H和HR3C新型奥氏体耐热钢，末级过热器出口集箱采用的是ASTM A335 P122钢，主蒸汽管道采用的是ASTM A335 P92钢等，因长期在作业环境恶劣情况下运行，如高温、高压、火焰、烟气、飞灰等，不但会使材料结构及性能发生变化，而且会随运行时间的加长、机组的频繁启动等，在产生疲劳损伤同时，微观组织也会产生劣化或蠕变损伤等情况，加大了锅炉安全运行和检修管理的难度。因此对高温炉管实施状态监测和寿命评估，以劣化状态测量或评估值为基础，对故障发生期进行正确的预测，是保证锅炉安全运行和做好高温部件劣化趋势管理的较好方法。

三、实施在线动态评估和监测

根据1000MW超超临界机组锅炉的设计、制造、安装、运行工况等技术资料，玉环电厂建立了锅炉的材料、强度、性能等技术参数数据库，并结合生产实际需求完成了锅炉状态监测模型、寿命评估模型、氧化皮脱落预测模型等内容的研究与开发，研制出一套适宜机组实际运行要求的设备可靠性寿命预测管理系统，以及设备保养和检修工作质量控制集成系统，不但实现了可在线动态评估高温炉管的工作状况，还可进行其他高温部件的技术状态监测。为保证机组的安全运行和适时进行检修工作，提供了科学依据，有效降低了四管发生泄漏的风险，提高了设备运行的安全性，实现了以状态监测为基础的设备维修管理。

1.采取离线诊断技术

实施锅炉设备离线诊断技术，是玉环电厂在实施在线监督技术基础上逐步建立的，需要检查和监测的内容主要有：宏观检查、无损检测、理化分析、支吊架管系统的检查等。通过进行现场检验和实验室分析，进一步掌握设备的性能情况和技术状态数据等。开展离线诊断应提前做好以下工作：摸清锅炉设备运行时的基本情况和特点，特别是重点零部件，如主蒸汽管道、热力管道、过热器出口集箱，三四级过热器及其他新材料部件等，都应逐一进行检验；对施工中的遗留缺陷或运行中的新生缺陷等，不但要认真检查和分类，还应采取措施及时进行消缺；可根据类似锅炉设备发生缺陷情况，及时采取有针对性的防范措施，以防止类似事故发生。

2.优化检修模式

玉环电厂优化设备检修模式的基本思路，主要是通过以“管”为主的检修策略及针对发电设备特点，制订出能进行优化检修的管理模式，使设备的可靠性和经济性得到最佳结合。

（1）能及时提供设备技术状态信息。玉环电厂根据生产系统庞大和连续生产等特点，将全部设备按照不同的重要程度进行分类，实施了对不同类别设备采用不同的检修与管理，即根据状态监测和诊断技术提供的设备技术状态信息，正确判断设备异常情况，预知设备故障或劣化发展趋势，在故障发生前就进行检修的方式。例如，有的设备采用的是定期检修方式，有的采用的是状态检修方式，还有采用故障检修方式等，无论采用那种检修方式，都应达到使设备检修方法能逐步形成一套融定期检修、状态检修、改进性检修和故障检修为一体的优化检修模式的目的，使检修目标更加明确，检修人员的工作效率得到提高。

（2）是一个不断补充和变化的过程。例如，在今天看来是比较好的优化方案，也许会随时间的推移、生产状况的不断改变，以及设备状态诊断和劣化倾向管理工作的逐步深入，为满足生产实际需求，原来制定的检修方案可能要修改。同时，随着企业的设备动态管理工作水平不断提高，以及设备技术改造工作速度的逐步加快，原来制定的检修周期也可能会延长等，检修方案也会随之发生改变。所以优化检修模式管理是一个动态的、需要不断组合的过程，只有不断的修改和不断的完善，才能不断提高检修水平和实现优化检修模式的目的。

3.取得的效果

玉环电厂的超超临界机组，通过实施优化检修模式，对各层次管理、维修人员不断进行有针对性的技术培训，进一步贯彻和树立优化锅炉状态检修思想的重要性和必要性，使员工在更加了解优化检修工作内涵及重要性基础上，能更加明确自己的工作职责和目标。例如，实施优化检修需要投入哪些技术和物质资源，需要掌握哪些必要的专业技能，在职责范围内实施优化检修，企业和个人会获得哪些潜在的经济利益等。使各级管理人员在深入了解开展优化检修意义的同时，在检修策略调整和推广实施中都能充分发挥主观能动性作用。员工之间的工作能更加相互支持与配合，在各自的职责范围内，共同促进了优化检修工作的顺利开展。通过对设备实施恰到好处的检修，不但节约了检修成本，也极大提高了设备运行的可靠性。企业每年仅此产生的经济效益高达8000多万元，实现了在设备管理工作中追求最佳经济效益的目的。

四、结论

笔者认为，发电机组设备的维修周期制定，应根据本厂发电机组的设备结构特点和实际运行情况来定，不能完全照搬他人经验或相关规程，否则就会出现检修资源的浪费或不足，以及维修费用上升和设备利用率下降等问题。有些设备从表面上看，其安全性好象是提高了，但是以提高设备检修成本和降低设备可用率为代价的，不值得仿效。玉环电厂在超超临界机组的锅炉设备管理中，主要做好了以下工作。

（1）作为国内首座超超临界机组，锅炉的高温、高压部件制造，采用的是新型耐热钢材料，因此加强对新材料部件的运行前和运行后的技术性能掌控，以及进行技术指标检验等十分重要。

（2）由于炉管在锅炉运行时的重要性，在使用过程中应坚持进行全面细致的监控、诊断、管理和评估工作，使受热面的风险分析与预控措施管理能长期、有效和合理地开展，形成以风险评估技术为基础的设备风险管理体系。

（3）将风险管理、寿命评估、在线监督和离线诊断等结合在一起实施，对促进超超临界机组锅炉检修技术及检修模式的优化，提高锅炉的安全运行状态等，必将起到积极的推动和保障作用。