關(guān)于火電廠鍋爐運(yùn)行控制與故障預(yù)防的探討

鄭昭 郭瑞

摘要：火電廠鍋爐設(shè)備屬于是熱能動(dòng)力裝置，其是否安全運(yùn)行，直接關(guān)系到火電廠發(fā)電能力。做好火電廠鍋爐維修以及運(yùn)行控制，可以起到有效的故障預(yù)防作用。鍋爐運(yùn)行控制系統(tǒng)，使鍋爐運(yùn)行中的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而且還在動(dòng)力的作用下有效地控制了火電廠的工業(yè)運(yùn)營?；痣姀S的鍋爐要持續(xù)性地運(yùn)行良好，就要在鍋爐控制中運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)，以將鍋爐的優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來。本論文針對火電廠鍋爐運(yùn)行控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對于故障預(yù)防工作加以探討。

關(guān)鍵詞：火電廠;鍋爐改造;運(yùn)行控制;故障預(yù)防

對于神華國神集團(tuán)而言，2010年是具有紀(jì)念意義的一年，郭家灣電廠安裝運(yùn)行的300 兆瓦等級的循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組，作為該電廠的1 號 300 兆瓦機(jī)組，順利地運(yùn)行了168 小時(shí)而沒有出現(xiàn)故障。位于陜西省府谷縣的神華國神集團(tuán)公司郭家灣電廠，在燃燒技術(shù)上引進(jìn)了循環(huán)流化床鍋爐，由具有直接空冷性能的發(fā)電機(jī)組帶動(dòng)。為了支持目前國家所倡導(dǎo)的技能降耗的工業(yè)生產(chǎn)模式，郭家灣電廠鍋爐運(yùn)行上，主要的燃料選擇煤矸石，不僅提高了資源綜合利用效率，而且避免污染環(huán)境，發(fā)揮著節(jié)能減排的作用。自2013年以來，郭家灣電廠執(zhí)行了定期機(jī)組檢修計(jì)劃，一年之中經(jīng)歷了1號機(jī)維修和2號機(jī)維修。在機(jī)組運(yùn)行的治理和調(diào)勻方面，2號機(jī)在10月份經(jīng)過維修之后，機(jī)組運(yùn)行期間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些小的問題，影響了機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。特別是進(jìn)入到冬季之后，運(yùn)行狀態(tài)更為缺乏穩(wěn)定性。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行處于低谷時(shí)段，調(diào)峰可以達(dá)到250兆瓦;當(dāng)處于高峰時(shí)段，調(diào)峰可以達(dá)到600兆瓦，這種陡升陡降的負(fù)荷變化，機(jī)組運(yùn)行必然會(huì)受到影響。此外，為了保證電廠機(jī)組安全運(yùn)行，還要樹立環(huán)境保護(hù)理念，特別是發(fā)電任務(wù)完成之后，還要確保SO2和NOX等成分符合排放指標(biāo)?；诖?，郭家灣電廠設(shè)置了設(shè)備維修部，將各項(xiàng)維修責(zé)任落實(shí)到位，工作人員倒班作業(yè)，以提高設(shè)備維護(hù)質(zhì)量，保證設(shè)備能夠在機(jī)組運(yùn)行中安全可靠。鍋爐運(yùn)行中，對于SO2和NOX等成分的控制，主要是對二次風(fēng)口進(jìn)行改造，通過優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，使鍋爐的含氧量有所降低。所使用的燃料為具有不同發(fā)熱量煤種搭配而成，當(dāng)爐膛上部的差壓有所提高后，爐膛的溫度就會(huì)有所降低?？梢姡\(yùn)用科學(xué)化現(xiàn)代技術(shù)對于鍋爐運(yùn)行的有效控制發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)還促進(jìn)了鍋爐故障的預(yù)防工作的有效展開。

1.火電廠鍋爐運(yùn)行控制與故障預(yù)防的必要性

1.1電力市場改革背景下促進(jìn)電力鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行

中國的電力市場全面改革，而且伴隨著中國進(jìn)一步深化改革開放，更多電力企業(yè)開始采用精細(xì)化管理或者提高電能服務(wù)質(zhì)量等等措施提高企業(yè)的競爭優(yōu)勢，隨之而來的電力市場盈利空間越來越小，企業(yè)間的競爭力不斷加劇。這就促使電力企業(yè)提高技術(shù)能力。從電力企業(yè)的生產(chǎn)需求出發(fā)，就需要重點(diǎn)認(rèn)識鍋爐設(shè)備，并充分掌握鍋爐的運(yùn)行情況，通過提高鍋爐運(yùn)行控制的管理水平，促使火電廠鍋爐運(yùn)行中更為安全而穩(wěn)定。

1.2信息技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了鍋爐控制系統(tǒng)的有效運(yùn)用

鍋爐運(yùn)行的過程中，提高鍋爐運(yùn)行的控制效率，就要充分地運(yùn)用自控化技術(shù)，建立鍋爐控制系統(tǒng)。從鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理上來看，主要包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)兩個(gè)部分。其中鍋爐控制系統(tǒng)的核心部分為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在構(gòu)成上主要包括電腦顯示器、工業(yè)控制器、報(bào)警裝置以及輔助性設(shè)備打印機(jī)等等。鍋爐控制系統(tǒng)中融會(huì)了諸多的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，包括鍋爐的給水、鼓風(fēng)、引風(fēng)等等，都是由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息處理，以對鍋爐發(fā)揮著自動(dòng)控制的作用。在計(jì)算機(jī)的自動(dòng)控制下，鍋爐出水溫度和回水溫度都可以保持在規(guī)定值范圍內(nèi)，鍋爐的水位也符合規(guī)定指標(biāo)。當(dāng)鍋爐進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算機(jī)都會(huì)將鍋爐的運(yùn)行參數(shù)顯示出來，在顯示器上呈現(xiàn)出模擬圖的形式，以數(shù)據(jù)表示。由于鍋爐控制系統(tǒng)配有報(bào)警，基于鍋爐的運(yùn)行壓力，當(dāng)水溫以及水位超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，鍋爐控制系統(tǒng)機(jī)會(huì)立即啟動(dòng)警報(bào)裝置，發(fā)出警報(bào)。

1.3健全的管理體系使鍋爐的運(yùn)行效果得以提高

現(xiàn)代化的火電廠要安全穩(wěn)定地運(yùn)行，就要將目標(biāo)建立在生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)上，其中火電廠鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行是生產(chǎn)管理中的重要環(huán)節(jié)，可以啟動(dòng)調(diào)配，其中所涉及到的各項(xiàng)因素，包括設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用，煤炭的質(zhì)量以及各種裝置所設(shè)定的操作參數(shù)等等，都會(huì)對鍋爐系統(tǒng)是否順利運(yùn)行，并保持鍋爐的安全性提供了保障。基于鍋爐運(yùn)行效率的提高，就要做好鍋爐故障預(yù)防措施。從主觀的角度而言，要提高鍋爐維護(hù)人員的技術(shù)水平，建立鍋爐運(yùn)行控制技術(shù)培訓(xùn)機(jī)制;從客觀的角度而言，要根據(jù)火電廠自身發(fā)展需要，不斷完善管理體系，應(yīng)用預(yù)防性鍋爐養(yǎng)護(hù)理論，以避免鍋爐故障的發(fā)生。

2.有效控制火電廠鍋爐運(yùn)行

2.1強(qiáng)化鍋爐運(yùn)行控制的管理意識

神華國神集團(tuán)郭家灣電廠的管理工作中，長期以來都存在著重視建設(shè)輕管理，重視設(shè)備的維修輕保養(yǎng)的問題，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行中，設(shè)備故障時(shí)有發(fā)生。郭家灣電廠為此安裝了墊帶電廠鍋爐系統(tǒng)，提高了鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行效率，

設(shè)備運(yùn)行管理部門要提高管理養(yǎng)護(hù)意識，做好設(shè)備維修工作。通過強(qiáng)化鍋爐運(yùn)行的控制管理，并樹立維修理念，不僅促進(jìn)了鍋爐運(yùn)行管理水平的提高，而且確保了火電廠鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

2.2鍋爐操作人員要責(zé)任到位

鍋爐操作人員要熟練掌握熱力設(shè)備的工作原理，不僅要對于鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)了如指掌，而且還要具有較高的故障判斷能力，并在鍋爐運(yùn)行中，能夠快速地分析故障原由，提高處理運(yùn)行故障的效率。鍋爐操作人員對于鍋爐的運(yùn)行規(guī)則要有所掌握，這是基本的操作技能，對于鍋爐輔機(jī)的啟動(dòng)和停止操作尤其要熟悉。要提高鍋爐運(yùn)行控制程度，要求從事鍋爐檢修工作的人員，能夠有效地判斷設(shè)備的缺陷，并具備必要的維修能力，要正確填寫檢修工作記錄。鍋爐操作人員要熟練掌握鍋爐常見的故障以及處理方式。

2.3建立健全鍋爐運(yùn)行控制管理體系

鍋爐運(yùn)行控制管理中，依照理論標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還要根據(jù)火電廠鍋爐實(shí)際情況對于鍋爐運(yùn)行控制管理體系的各項(xiàng)內(nèi)容相應(yīng)地調(diào)整。從促進(jìn)火電廠鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行效率的角度出發(fā)，要提高運(yùn)行維護(hù)工作效率，就要建立健全鍋爐運(yùn)行控制管理體系，對于其中的內(nèi)容和要點(diǎn)，都要根據(jù)火電廠的鍋爐型號，經(jīng)過技術(shù)改造后鍋爐的技術(shù)要求作為主要參考加以確定。

為了避免由于工作人員的誤操作而影響到鍋爐的運(yùn)行控制，對于部門管理人員以及技術(shù)操作人員的選擇，要從人員自身的技術(shù)能力和管理水平出發(fā)，結(jié)合火電廠鍋爐運(yùn)行控制管理架構(gòu)確定人員，以確保鍋爐運(yùn)行中，能夠充分滿足鍋爐運(yùn)行控制需求。針對于鍋爐運(yùn)行控制崗位人員的工作內(nèi)容以及崗位職責(zé)，要制定規(guī)范的管理細(xì)則，以提高鍋爐的安全運(yùn)行效率。

將人力資源管理納入到鍋爐運(yùn)行控制管理體系中，諸如，建立績效考核機(jī)制可以激發(fā)火電廠員工的工作責(zé)任感，配合必要的獎(jiǎng)懲制度，使工作人員能夠積極主動(dòng)地參與到鍋爐運(yùn)行控制管理工作中?？荚u鍋爐運(yùn)行控制崗位工作人員的工作情況，要通過崗位績效評測機(jī)制來完成，嚴(yán)格依據(jù)獎(jiǎng)懲制度確定人員的獎(jiǎng)懲，從而有效地提升鍋爐運(yùn)行控制管理水平。

3.積極做好火電廠鍋爐故障預(yù)防工作

3.1鍋爐操作人員要嚴(yán)格遵守操作規(guī)范

神華國神集團(tuán)郭家灣電廠的正常運(yùn)行中，鍋爐作為熱能動(dòng)力裝置中的重要部分，要定期地檢修，以做好鍋爐故障預(yù)防工作?；痣姀S的鍋爐運(yùn)行，都要按照有關(guān)的安全流程來進(jìn)行。鍋爐操作人員按照鍋爐運(yùn)行的流程操作，使用設(shè)備中，不僅操作規(guī)范，而且還要遵循科學(xué)使用的原則，做好維護(hù)工作，以避免故障發(fā)生。對于水箱中的軟化水要例行檢查，然后才能夠?qū)㈠仩t投入運(yùn)營。操作人員要隨時(shí)觀測鍋爐的水位，如果水位沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就要采取及時(shí)補(bǔ)水措施。如果發(fā)現(xiàn)水位抄表，就要調(diào)整水量到標(biāo)準(zhǔn)水位。為了確保鍋爐安全運(yùn)行，鍋爐的溫度要保持在規(guī)定范圍內(nèi)。

3.2鍋爐房通風(fēng)應(yīng)保證一定的微正壓

當(dāng)鍋爐處于正常燃燒狀態(tài)的時(shí)候，爐膛內(nèi)的負(fù)壓值一般會(huì)保持在20帕至30帕之間，此時(shí)需要向爐膛內(nèi)均勻地供給燃料，根據(jù)需要調(diào)整燃燒，并做好通風(fēng)。鍋爐設(shè)備遭到損壞之后，保溫層的散熱功能相對降低，從而影響了鍋爐熱效率。我國現(xiàn)在的燃油燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)往往會(huì)采用正壓通風(fēng)的方式，降低漏風(fēng)量以強(qiáng)化燃燒。

燃料燃燒的空氣需求量

這其中，過量空氣系數(shù)α=1.2。

燃料低位位發(fā)熱量 =42900千焦/千克

平均每千克燃料經(jīng)過完全燃燒后，所需要的空氣量為：

燃油燃?xì)忮仩t排除余熱的通風(fēng)量計(jì)算公式：

良好的通風(fēng)效果，鍋爐燃燒時(shí)所需要的空氣量要低于消除余熱的通風(fēng)量。

3.3鍋爐要定期地檢修保養(yǎng)

做好鍋爐的清潔工作。仔細(xì)地觀察鍋爐各個(gè)部件的運(yùn)行狀況，注意鍋爐要清潔整齊，不可以出現(xiàn)鍋爐管道阻塞的現(xiàn)象，以提高鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的安全系數(shù)。郭家灣電廠極為重視鍋爐管道的清理工作，要求每天都要對鍋爐例行檢查，以避免由于管道泄露而影響到熱能的轉(zhuǎn)換，以保持鍋爐的管道暢通。此外，還要檢查鼓風(fēng)系統(tǒng)是否漏風(fēng)、管路以及閥門是否有漏水、漏氣的情況，以確保鍋爐運(yùn)行安全而順暢。閥門以及水位是關(guān)乎到鍋爐正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，例行檢查的同時(shí)，還要做好水位計(jì)排污、滑動(dòng)部位的潤滑等各項(xiàng)工作。每個(gè)星期都要停爐對燃?xì)夤苈废到y(tǒng)進(jìn)行檢漏試驗(yàn)。鍋爐要進(jìn)行半年一次的定期徹底清理，主要的檢查內(nèi)容是觀察內(nèi)部的構(gòu)造，是否有松動(dòng)的部件。平均每年都要進(jìn)行鍋爐的停爐保養(yǎng)工作，在確保鍋爐安全運(yùn)行的同時(shí)，重要的是要避免有重大的事故發(fā)生。鍋爐徹底清理時(shí)，由于停爐的時(shí)間長，可以采用濕法保養(yǎng)。如果天氣炎熱，則比較適用于干法保養(yǎng)。

3.4建立鍋爐控制系統(tǒng)

鍋爐控制系統(tǒng)由各項(xiàng)功能系統(tǒng)所構(gòu)成，系統(tǒng)之復(fù)雜，要根據(jù)實(shí)際工作情況對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，可以劃分為給煤控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制回路、汽包液位控制、過熱蒸汽出口溫度控制。

3.4.1給煤控制系統(tǒng)

在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，給煤控制系統(tǒng)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。燃燒后的燃料釋放出的熱量，以滿足蒸汽的負(fù)荷。

3.4.2送風(fēng)控制系統(tǒng)

送風(fēng)控制系統(tǒng)與給煤控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，其是通過符合規(guī)則調(diào)節(jié)器發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。采用先加風(fēng)后加煤的方式增加負(fù)荷;先減煤再減風(fēng)的方式減少負(fù)荷，使燃燒處于最佳狀態(tài)。

3.4.3爐膛負(fù)壓控制回路

在送風(fēng)量平衡狀態(tài)下，爐膛負(fù)壓控制回路可以促使鍋爐運(yùn)行中微負(fù)壓的穩(wěn)定。

3.4.4過蒸汽出口溫度控制

過蒸汽出口溫度控制可以有效地保護(hù)過熱器，其是蒸汽過熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)出口處的溫度，使溫度被控制在規(guī)定范圍內(nèi)。過熱管壁同樣需要控制在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。

3.5建立鍋爐自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)

鍋爐自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的主要裝置為三項(xiàng)，即超壓報(bào)警裝置、水位報(bào)警裝置、超溫報(bào)警裝置。

3.5.1超壓報(bào)警裝置

超壓報(bào)警裝置可以有效地控制鍋爐超壓問題，并啟動(dòng)控制燃燒的報(bào)警裝置。裝置設(shè)計(jì)中有必要的壓力測量儀器之外，還安裝了報(bào)警信號部件。一旦發(fā)出報(bào)警信號，保護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)自動(dòng)停止通風(fēng)，燃燒停止。

3.5.2水位報(bào)警裝置

水位報(bào)警裝置安裝有高水位報(bào)警器、低水位報(bào)警器，當(dāng)水位超標(biāo)，保護(hù)裝置自動(dòng)啟動(dòng)。要定期地對裝置調(diào)試、檢修，以提高保護(hù)裝置的靈敏度，防止缺水事故發(fā)生。神華國神集團(tuán)郭家灣電廠所安裝的水位報(bào)警裝置，根據(jù)需要不同分別選擇了浮球式水位報(bào)警器、磁鐵式水位報(bào)警器和電極式水位報(bào)警器。

3.5.3超溫報(bào)警裝置

超溫報(bào)警裝置主要是控制鍋爐的溫度，一旦溫度超標(biāo)，鍋爐控制系統(tǒng)就會(huì)將安裝在溫度測量儀表盤上的自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置啟動(dòng)。當(dāng)鍋爐有故障出現(xiàn)的時(shí)候，如果屬于是溫度超過了安全范圍所導(dǎo)致的，超溫報(bào)警裝置就會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。

4.結(jié)論

綜上所述，神華國神集團(tuán)郭家灣電廠在近些年來不斷發(fā)展，實(shí)施了鍋爐系統(tǒng)的改造，以滿足不斷提高的電力能源需求。但是在鍋爐運(yùn)行中，由于維修工作沒有被充分的認(rèn)識而妨礙了電力生產(chǎn)能力?；阱仩t運(yùn)行控制的必要性，就要對于運(yùn)行控制人員的工作行為加以規(guī)范，同時(shí)建立鍋爐控制系統(tǒng)以及鍋爐自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，以提高鍋爐故障預(yù)防能力，保障鍋爐運(yùn)行安全。

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