600MW超临界直流锅炉运行的可靠性分析与探讨

左保顺

【摘 要】 超临界直流锅炉作为火力发电中重要的运行设备，在提高电厂发电效率、节约能源方面起着积极的作用。但是由于技术水平的限制，600MW超临界直流锅炉的实际运行还存在着很多问题。超温、爆管等故障时常发生，严重威胁生产的安全和稳定，也极大地降低了电厂发电的经济效益和社会效益。因此，探讨超临界直流锅炉运行的可靠性和安全性已然成为一项十分紧迫的任务。

【关键词】 超临界 直流锅炉 可靠性分析

尽管其运行优势已经得到了业界人士的认可，也在大量的实践中得到了证明。但同时仍然存在很多缺陷，包括技术层面、操作层面等等。本文结合600MW超临界直流锅炉自身的设计特点和运行特点，对实际运行中存在的隐患进行了全面的分析，以期促进其运行安全性和可靠性的提高。

1 超临界直流锅炉的概况

当前，随着电力工业的迅速发展，超临界发电机组成为现代火力发电的优化选择。与一些传统的装置相比，直流锅炉具有明显的优势，但同时也存在一定的缺陷。下面本文将详细介绍关于超临界直流锅炉的相关概况。

1.1 发展概况

600MW超临界直流锅炉正以其独特的优势成为国内各地火力发电的主要机组装置。600MW指的是直流锅炉的参数，其供电效率可高达42%。和亚临界发电机组相比较，超临界的机组所产生的热更加高效，且耗煤量更少，在运行的过程中也能通过技术处理实现变压运行，因此在火力发电中得到了广泛的使用。

超临界直流锅炉的发展紧紧跟随着时代发展精神，符合当前节能减排的主题。众所周知，中国的经济在近几十年来得到了飞速的发展，而这繁荣的背后离不开能源的支持。天然气、石油、煤炭等能源的使用都是不可恢复的，这也就就意味着能源的储量会越来越少，然而经济的发展却依然在持续。因此，提高能源的使用效率是当前能源产业应当解决的重点问题。同时通过燃烧煤炭进行火力发电作为传统的发电方式，在电力行业内占有重要的地位。火力发电往往会带来一系列的环境污染问题，对社会产生消极的影响。而超临界直流发电机组通过减少煤炭的使用，可以较好地改善这一现状。

超临界直流锅炉在国内外都得到了重视和研究。目前，一般认为超临界机组的运行压力在24-25MPa之间。而不同的国家对超临界机组的划分标准并不统一，在我国，超临界机组指的是蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580℃的机组。与发达国家的先进技术相比，我国当前超临界发电机组的技术仍然处于较低水平。具体体现之一就是绝大多数的超临界发电机组都是直接使用国外的控制系统。尽管国内超临界发电机组的使用正在日渐普及，但是在技术和创新层面，我国技术人员仍然需要做出更多的努力[1]。

1.2 运行特点

超临界直流锅炉是一种参数高、容量大的发电机组，为了发挥其高效运作的优势，在控制系统的设计方面与传统的汽包锅炉有很大的不同。因此，可以说600MW超临界直流锅炉呈现出一些独特的结构特点，从而影响到其运行的控制。从结构上来说，600MW直流锅炉的设计有一些值得注意的地方：首先，它采用了螺旋管圈，从而降低了水冷壁的吸热差，使得水冷壁出口处的温度保持在比较均匀的状态，不会造成过多的热量浪费，也能够尽量减少对机组硬件的损害。其次，将屏式过热器放置于上部炉膛，利用膜式管屏末端技术能够防止结焦和挂渣的问题。同时，使用水冷壁让管来冷却燃烧器喉口也能够降低燃烧区的表面温度，防止结焦的产生。最后，在锅炉的尾部安装双烟道，通过烟气挡板来有效调节烟气量的分配。这样一来，热汽温就能够根据想要的数值来进行灵活而准确的调整，有助于提高锅炉的运行效率。超临界压力下，锅炉内部的汽水无法完成自然循环，因此必须采用直流机组。直流锅炉呈现出静态和动态两种情况下的不同特点。总的来说，直流锅炉的运行是一整套的运作，经过省煤器、蒸发受热面、过热器使水加热变成蒸汽。水泵压力给水之后，水则在锅炉内部进行连续的加热，不需进行汽水分离，也就不需要汽包。汽包往往是汽水的自然循环才需要的。并且由于一次性的加热，也基本不会有水汽的损失。锅炉内部的加热阶段、蒸发阶段和过热阶段之间的界限也因此而比较模糊，不存在着固定的分界点[2]。

1.3 运行优点

超临界直流锅炉在结构上的特点从微观的角度说明了整个机组具有的一些优点。结合实际生产中600MW超临界直流锅炉的技术特点和其他特点，可以总结出其具有如下优势：

（1）经济效益好。超临界直流锅炉的经济效益比较好主要是因为其成本得到了有效的控制，且运行效率较高，节省了大量的能源。一方面，锅炉的容量比较大，能够使多个机组同时运行，这样一来，不管是运行的费用还是维修的成本都能够有所降低。当单机锅炉的容量变大时，钢材的使用量也会减少5%到20%左右。而大容量的设备产生的热能更加高效，从而提高了同样时间内电厂的生产效益。另一方面，超临界直流锅炉能够减少对热量的不必要消耗，也就是说减少热量的浪费和损耗，从而提高运行效益。由于超临界发电机组具有较高的蒸汽温度和蒸汽压力，当压力上升至临界值的时候，机组的热耗就会降低。而且超临界发电在合适的蒸汽压力和温度之下，就能够保持稳定的运转，煤炭的使用也就会因此而得到效果的优化。减少了煤炭原料的投入，发电的成本也就下降了一大截。（2）安全可靠性。相较于汽包锅炉的运行，超临界发电机组更加安全。因为汽包本身很容易存在受热不均的情况，从而引发安全问题。而直流锅炉则没有这样的安全隐患，因为其没有汽包，水容量也大大减少了，壁面的金属材料质量较轻，能够更加快速的使热量分散均匀。其应对温度变化的能力比较强，能够快速加热或者冷却，灵活性比较好。即使发生超负荷的问题时，也能够及时的调整超临界直流锅炉的状态，避免发生事故。

2 如何提高超临界直流锅炉的运行可靠性

由于技术的不成熟或者操作方面的失误，超临界直流锅炉在实际运行中也存在着很多的问题。运行问题的原因可大可小，任何一个细节的问题都可能会引发整个发电机组的故障。通过以下措施能够在在实际生产中提高超临界直流锅炉的运行可靠性：

2.1 把控质量

600MW超临界直流锅炉自身的质量和设计是决定其功能和效率的重要因素。只有从源头上保证发电机组的合理性和可靠性，才能保证运行过程中的安全和效益。具体来说，锅炉燃烧系统是一大重要的设计内容，如果燃烧不够充分，则会造成能源和热量的损失，降低发电的效益。而如何使锅炉上下部等各区域的温差控制在合适的范围内也是一大难点。如果设计不合理或者操作不够精细，则很容易造成锅炉内部温差过高，引发安全事故。因此，在设计的时候就应该充分考虑到实际生产的需要，对容易引发过高温差的细节地方进行恰当的处理。对于一些容易结焦的地方，如喷燃气附近、屏式过热器附近、炉膛下部排渣口等等，要注意控制温差，进行及时的检查，以免因为结焦、挂焦而影响了机组的出力。同时，如果锅炉的零件存在质量上的问题，如燃烧器、看火孔、过渡联箱等有凹凸、磨损、碰伤等问题，则很容易影响锅炉内部的气密性，造成一定的泄露，甚至是爆管。因此，对于机组零件的制造和安装，也必须进行严格的质量把控。保证零件的质量，就意味着每一个零件都能够在其位置上充分发挥作用，也意味着发电过程的稳定性和安全性，整个机组的运行就会比较顺畅[3]。

总而言之，锅炉运作系统是一个共同协作的整体，不管是器件的质量，还是操作的准确、细节的处理等都会影响发电的效率和安全。而目前很多发电厂往往忽视这些细节问题，以至于超临界直流锅炉不能完全发挥其价值。只有解决了这一问题，才有可能全面提高直流锅炉的运行效率。

2.2 加强管理

直流锅炉在使用过程中损耗的程度比较高，且对自身的工作状态有很高的要求，因此加强对直流锅炉的管理，进行定期的仔细检查和维修是相当必要的。发电厂应该安排专门的工作人员对发电机组的运行状态进行管理。记录下发电机组的运行数据，进行精细的分析，时刻掌握机组的运行状态。如果发现问题，则要及时作出反应，避免安全事故的发生。当然，管理的内容还远不止这些，对于发电前、发电后机组情况的检查也要用心。安全问题一直以来都是发电生产的头等大事，加强管理人员和工作人员的安全意识也是十分必要的。只有这样操作人员才能够懂得严格按照操作规程来使用超临界直流锅炉发电机组，从而提高机组的运行可靠性。定期的检查和维修工作必须进行，检查内容包括各个零件的磨损状况、运行状态等等，对于可能存在问题的零件要及时更换。对于运行中容易被忽视的安全隐患也要进行仔细的检查，最大限度的保证生产安全。

3 结语

管理人员不仅应该具备合格的专业知识，即关于超临界直流锅炉运行和维修的知识，还应该具备强烈的工作责任心和敏锐的观察力，才能够胜任管理工作。电厂还要重视培养优秀管理人才和技术人才，加大资金投入为工作人员创造学习进取的机会。

参考文献：

[1]张国林.600MW超临界锅炉变煤种运行特性分析[D].华北电力大学，2012.

[2]王丕洲，谷俊杰，秦达飞，曹晓威.600MW超临界直流锅炉两种给水控制系统分析[J].电力科学与工程，2013（04）：64-69.

[3]李伯伙.600MW超临界直流锅炉特点分析与运行控制[J].中国高新技术企业，2009（14）：53-54.