600MW超临界锅炉受热面的状态检修及管理

600MW超临界锅炉受热面的状态检修及管理

郭晓敏,郭瑞斌

华电内蒙古能源有限公司土默特发电分公司

内蒙古 包头市 014100

摘要：状态检修就是用人工和专用仪器按照规定的监测点对设备进行连续或间断的监视，然后根据监测信息进行技术状态预测和故障诊断。这种维修方式不再以时间为依据进行常规的定期检测试验和检修，而是着眼于密切追踪监测每台设备具体运行技术状态的发展情况，并根据状态监测结果，掌握设备运行状态演变的情形和劣化的程度，以设备当前的实际工作状况为依据，将离线诊断和在线监督相结合, 积极开展600MW超临界机组锅炉受热面风险管理和寿命评估, 将对加强设备优化检修管理、提高超临界锅炉健康水平起到积极推动作用。

关键词：超临界锅炉；受热面；状态检修  

设备状态检修是一种先进的检修管理方式，能有效地克服定期检修造成设备过修或失修的问题，以降低设备的检修成本，提高检修效率，提高设备的安全性和可用性。火力发电厂实施设备状态检修是要根据不同设备的重要性、可控性和可维修性，科学合理地选择不同的检修方式，形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和主动检修为一体的、优化的综合检修方式，以提高设备可靠性、降低发电成本。

一、锅炉受热面组成部分

1、水冷壁。水冷壁属于锅炉的蒸发受热面，其作用是将炉水进行加热从而变为饱和的水蒸气，而且由于蒸发受热面的存在，锅炉内壁自身比较轻薄，温度偏低，不易被腐蚀。

2、过热器。其作用是把上述饱和的水蒸气进行加热，使其变为符合标准的过热蒸汽，从而增加热电厂锅炉的工作效率。因此，对于过热器受热面的选择应当谨慎、认真，包括过热器材质、适用合理性等方面，以保证锅炉的正常工作。

3、再热器。其作用是将汽轮机高压缸排出的中温中压水蒸气进行加热，使其变为中压高温水蒸气。同时，也有利于保证汽轮机自身的正常运行。

二、锅炉设备优化检修与设备管理策略

本论文调研机组为600 MW超临界燃煤汽轮发电机组，主蒸汽流量2141t/h，主蒸汽出口压力25.4Mpa，给水温度295℃，分隔屏过热器进口温度436℃，分隔屏过热器出口温度483℃。后屏过热器进口温度472℃，后屏过热器出口温度516℃，末级过热器进口温度507℃，末级过热器出口温度571℃。再热蒸汽流量1751t/h，再热蒸汽进口压力5.16Mpa，再热蒸汽出口压力4.97Mpa，再热蒸汽进口温度478℃，再热蒸汽出口温度569℃，超临界机组由于运行温度、压力较高,因此其锅炉的设计特点也与传统机组有许多不同,对机组检修管理策划的要求也更加严格。

1、锅炉受热面风险评估、检修策划。长期以来, 火电厂锅炉受热面爆漏一直是火电厂机组强迫停机的主要原因。尤其是超临界机组,一旦发生锅炉管失效, 损失巨大。火电厂锅炉受热面风险评估技术就是在确保受热面的安全性和可靠性的同时,以降低检验和维修成本为目标 ,评估受热面的风险 ,依据其风险的大小制订科学合理的检验和维修策略的一种先进的设备管理方法。该方法的应用使得电厂人员可以有效管理受热面风险,最终使得检验和维修更有效,受热面运行更安全、更经济,使其达到不同的阶段目标:(1)检验维修计划制订阶段。通过检验前风险评估确定受热面风险等级,制订合理的检修计划,以使受热面的风险达到理想的级别。(2)检验维修工作完成阶段。经过检修的受热面,其状态发生了改变,需要对其再次进行风险评估,确定受热面的状态,预测下次的检验周期间隔;通过检验后风险分析还可核对检修的效果,判断高风险的部位是否风险级别降低,判断检验的结果和风险评估预测的结果是否基本相同,以验证风险评估的准确性,使得评估结果能反映受热面的真实状态。(3)发生受热面管爆漏后的失效分析阶段。通过受热面失效后的根原因分析程序,找出引起失效的根原因,验证检修计划的有效性,修改下次检修计划。检查时主要抓住重点部位 ,如易产生局部机械磨损的部位、易产生冲涮磨损的部位、处于烟气流速和飞灰浓度高的部位、膨胀不畅部位、容易异物聚集堵塞节流孔位置、施工遗留缺陷部位、异种钢焊接部位、应力集中部位等。

2、在线监督与寿命评估。燃煤锅炉主要承压结构件长期在高温、高压甚至火焰、烟气、飞灰等十分恶劣的环境介质中运行,会发生材料组织与性能的变化 ,这些变化涉及蠕变、疲劳、腐蚀、冲蚀等复杂的老化与失效机理。高温部件材料的微观组织会随着运行时间的增加而劣化,产生蠕变损伤 ,如珠光体的分散、碳化物的球化和在晶界聚集长大、蠕变孔洞、晶界裂纹的产生;伴随着微观组织的损伤而引起材料性能的劣化,如拉伸性能、持久性能、蠕变强度、冲击韧性的下降和脆性形貌转变温度的上升;伴随着机组的频繁启停,这些部件还会产生疲劳损伤;由于环境因素还会产生腐蚀、磨损等;有的部件还因制造过程中产生的超标缺陷 ,在机组运行过程发生裂纹的扩展,从而导致部件的失效和损伤。

以锅炉为对象,根据600 MW超临界机组锅炉运行的技术工况,通过试验建立锅炉材料强度性能数据库,依据材料强度指标和运行工况,完成超临界锅炉状态监测模型、寿命评估模型、氧化皮脱落预测模型研究后 ,结合具体生产管理需求,重点研究和开发一套适合其运行要求的可靠性寿命预测管理与维护维修控制的集成系统。利用该系统在线动态评估高温炉管和高温部件的状态, 为运行和适时检修提供指导,从而有效减少四管泄漏风险 ,提高设备运行的安全性、可靠性, 降低维修成本,实现以状态监测为基础的设备维修管理。

3、离线诊断。离线诊断是与在线监督相结合的, 离线诊断主要指对设备所做的各种检验检查,包括宏观检查、无损检测、理化分析、支吊架管系检查等。通过现场检验和实验室分析,掌握设备的性能状态数据。状态监测与故障诊断的区别与联系:状态监测是故障诊断的基础和前提,为诊断提供方向;故障诊断是对监测结果的进一步分析和处理,诊断也为修正状态监测提供数据,最终的目的都是为设备的管理提供方法和手段。

4、优化检修。发电设备状态检修是根据先进的状态监视和诊断技术提供的设备状态信息 ,判断设备的异常、预知设备的故障、在故障发生前进行检修的方式, 即根据设备的健康状态来安排检修计划、实施设备检修。优化检修是一个渐进的过程,今天看来是比较优化的方案,随着状态诊断工作和裂化倾向管理工作的不断深入,原方案可能修改;随着设备动态管理的深化,设备不断改进,原来检修周期也可能延长,所以,优化检修是一个动态的组合过程,应树立与时俱进的理念,不能满足于既有的水平。

该电厂通过对锅炉受热面进行“离线检验＋在线监测”的状态检修方式后，收到了明显的经济效益和管理效益，为电厂全面开展状态检修工作起到了良好示范作用，对其它机组推广“离线检验＋在线监测”的状态检修方式，以期最终实现锅炉受热面的状态检修具有参考意义。

参考文献：

[1] 栗欣水,李俊贤,杨丽云.锅炉受热面的状态检修定[J].中小企业管理与科技,2018(9):320.

[2]周永刚, 杨立龙, 赵阳. 锅炉尾部受热面改造的试验研究[J].力发电, 2018(9)：54-55.

[3]阎维平, 电站超临界锅炉受热面的状态检修与改造对过热汽温的影响[J]. 锅炉制造, 2019(37~39)：54-55.