淺談電站鍋爐故障診斷技術(shù)研究進(jìn)展

劉渤海

【摘 要】電站鍋爐設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備參數(shù)之間具有高度耦合的特點(diǎn)，另外設(shè)備處在高溫、高壓的具體工作環(huán)境下，造成電站鍋爐設(shè)備故障問題頻發(fā)。本文通過開展鍋爐設(shè)備防磨防爆問題分析和鍋爐設(shè)備空預(yù)器部分問題診斷分析，積極利用設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)有效提供的各種故障信息，根據(jù)多種設(shè)備故障診斷措施，確保設(shè)備故障問題的準(zhǔn)確診斷處理。

【關(guān)鍵詞】電站鍋爐;故障診斷;技術(shù)研究

各類的火力發(fā)電機(jī)組設(shè)備朝著具有高參數(shù)、大容量特點(diǎn)的方向不斷優(yōu)化。電站鍋爐設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，同時(shí)設(shè)備參數(shù)之間存在高度耦合特點(diǎn)，設(shè)備基本處在高溫、高壓的具體工作環(huán)境下，因此電站鍋爐設(shè)備故障的出現(xiàn)率十分高，危害性特別巨大，屬于各類火電機(jī)組里面最不穩(wěn)定可靠的設(shè)備。為能夠有效確保各類發(fā)電機(jī)組設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全可靠的工作運(yùn)行，就應(yīng)該開展對電站鍋爐設(shè)備存在的故障問題診斷實(shí)施深入分析研究。故障問題診斷的主要任務(wù)是按照設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測過程所獲得的各類信息，根據(jù)已知的設(shè)備結(jié)構(gòu)特性、工作環(huán)境條件及實(shí)際設(shè)備的工作運(yùn)行歷史，對設(shè)備可能存在的故障問題開展有效的預(yù)報(bào)和分析處理，進(jìn)一步確定故障問題的出現(xiàn)類別、發(fā)生原因和產(chǎn)生部位，尋找故障問題發(fā)展的未來趨勢及具體后果。另外，采取相應(yīng)的設(shè)備控制方式，實(shí)現(xiàn)排除或控制故障問題，最終確保設(shè)備可以恢復(fù)到穩(wěn)定可靠的運(yùn)行狀態(tài)。

1 鍋爐設(shè)備防磨防爆問題分析

1.1 原因分析

（1） 省煤器部分

省煤器部分作為鍋爐設(shè)備低溫受熱接觸面，主要缺陷在于存在飛灰磨損情況、機(jī)械磨損情況以及管內(nèi)材料腐蝕情況等，設(shè)備尾部的煙道內(nèi)部煙溫一般比較低，由于灰粒較硬導(dǎo)致磨損現(xiàn)象通常比較嚴(yán)重。設(shè)備省煤器部分重點(diǎn)檢查分析的部位在于靠近爐墻位置的管子構(gòu)件和彎頭構(gòu)件，內(nèi)部防磨護(hù)鐵接口位置、存在磨損松動(dòng)、脫落情況的管子構(gòu)件。

（2）水冷壁部分

水冷壁部分的工作環(huán)境條件十分惡劣，固態(tài)排渣結(jié)構(gòu)煤粉爐設(shè)備的水冷壁部分存在的主要問題在于結(jié)渣情況以及高溫腐蝕情況，同時(shí)還存在管子部件磨損、高溫材料腐蝕、內(nèi)部結(jié)垢、外壁拉裂、管道鼓包等實(shí)際問題。

（3）過熱器和再熱器部分

設(shè)備過熱器和再熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和布置形式相似，上述兩部分出現(xiàn)的主要問題在于設(shè)備受熱面存在高溫積灰與腐蝕情況，同時(shí)還存在管子磨損情況和設(shè)備管道蠕變情況等問題。設(shè)備過熱器和再熱器部分的關(guān)鍵檢查部位基本包括管排膨脹過程受阻的具體位置、管卡存在燒損變形的具體位置，設(shè)備運(yùn)行過程中存在超溫記錄的對應(yīng)部位等。

1.2 鍋爐設(shè)備防磨防爆方式

（1）完善問題源頭控制工作

從鍋爐設(shè)備材料的檢查工作和安裝工作環(huán)節(jié)上，有效保證設(shè)備本身的防磨防爆特點(diǎn)。高度關(guān)注各類鍋爐設(shè)備采用的原材料質(zhì)量，和實(shí)際安裝過程中開展設(shè)備組裝和焊接等具體工作，進(jìn)一步保障設(shè)備原材料的質(zhì)量要求和安裝操作過程的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)性。另外，還要嚴(yán)格控制燃煤的本身質(zhì)量和燃燒率要求，防止由于燃煤質(zhì)量出現(xiàn)問題導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部管壁磨損情況嚴(yán)重。

（2）制定有效的設(shè)備防磨防腐措施

為了能夠充分保證鍋爐設(shè)備的使用周期和服役程度，在通常情況下，大力采用各類新科學(xué)技術(shù)和新工藝流程。比如，采取防磨護(hù)板等設(shè)施的有效設(shè)置和細(xì)致處理設(shè)備省煤器本身穿墻處位置與靠墻位置等地方，同時(shí)實(shí)施對管子附屬的防磨蓋板設(shè)施開展補(bǔ)充和完善工作，提升增強(qiáng)防磨效果。在設(shè)備燃燒區(qū)域范圍內(nèi)，水冷壁管部分尤其是焊口處位置，由于高溫腐蝕情況十分嚴(yán)重，通常情況下選取20G牌號的無縫管，還能夠采取先進(jìn)的超音速噴涂設(shè)備防腐材料，實(shí)施處理對應(yīng)的外表面，進(jìn)一步提升避免高溫腐蝕的可能，降低焊口處位置出現(xiàn)高溫腐蝕的幾率。

2 鍋爐設(shè)備空預(yù)器部分問題診斷分析

2.1 鍋爐設(shè)備空預(yù)器部分出現(xiàn)堵塞的主要原因

（1） 機(jī)組啟停過程

機(jī)組設(shè)備啟停過程容易對內(nèi)部空預(yù)器產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致出現(xiàn)堵塞問題。因?yàn)橥ǔＣ看螌?shí)施啟停機(jī)組設(shè)備時(shí)，鍋爐設(shè)備基本會(huì)排出實(shí)際溫度保持在70℃左右的煙氣，造成空預(yù)器設(shè)備低溫段部分產(chǎn)生由排出煙氣里面的硫酸蒸汽成分和水蒸汽成分結(jié)成的露水，進(jìn)一步導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部蓄熱元件出現(xiàn)粘連飛塵的情況。另外，鍋爐設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)，因?yàn)闋t膛通常保持低溫條件，鍋爐設(shè)備飛灰里面的大量煤粉存在沒有完全燃盡的情況。為防止空預(yù)器設(shè)備蓄熱元件內(nèi)部存在大量的各類未燃盡煤粉物質(zhì)，不斷采取空預(yù)器設(shè)備蒸汽實(shí)施吹灰作業(yè)，造成低溫?zé)煔獬煞值娜紵^程中，大量的水蒸氣成分與空預(yù)器設(shè)備蓄熱元件內(nèi)部低溫段的吹灰蒸汽成分相遇后，發(fā)生凝結(jié)反應(yīng)，導(dǎo)致粘連大量設(shè)備內(nèi)部的飛灰物質(zhì)，促使設(shè)備空預(yù)器發(fā)生嚴(yán)重?zé)熁叶氯麊栴}。

（2）入爐煤內(nèi)部硫份高

入爐煤內(nèi)部硫份比例與空預(yù)器設(shè)備堵塞問題存在直接影響。由于入爐煤內(nèi)部硫份比例越高，就會(huì)增加空預(yù)器設(shè)備冷段部分的酸露點(diǎn)數(shù)值。如果當(dāng)酸露點(diǎn)數(shù)值超過設(shè)備排煙溫度時(shí)，造成空預(yù)器設(shè)備冷端蓄熱元件位置出現(xiàn)積灰問題和低溫腐蝕現(xiàn)象。因此，設(shè)備入爐煤內(nèi)部硫份比例越高，越容易導(dǎo)致空預(yù)器設(shè)備出現(xiàn)堵塞問題。

（3）工作環(huán)境溫度低

因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境溫度出現(xiàn)過低情況，導(dǎo)致排煙溫度沒有超過酸露點(diǎn)數(shù)值，從而造成設(shè)備積灰情況和低溫腐蝕問題。通常來說，排煙溫度能夠采取空預(yù)器設(shè)備熱風(fēng)再循環(huán)工作系統(tǒng)和各類暖風(fēng)器設(shè)施開展加熱，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備排煙溫度滿足酸露點(diǎn)的具體要求。然而如果工作環(huán)境溫度出現(xiàn)過低情況，就算采取各類加熱方式，加強(qiáng)設(shè)備排煙溫度，也不能有效滿足要求，造成產(chǎn)生積灰情況和堵塞問題。

2.2 鍋爐設(shè)備空預(yù)器部分堵塞問題預(yù)防方式

（1）機(jī)組設(shè)備在實(shí)施啟動(dòng)及點(diǎn)火過程中，嚴(yán)格管理入爐煤內(nèi)部硫份比例，要求保持小于1%。另外，機(jī)組設(shè)備處于日常工作運(yùn)行時(shí)期，嚴(yán)格要求入爐煤硫份比例不超過1.5%，有效防止煙氣中出現(xiàn)三氧化硫成分和二氧化硫成分，從而防止產(chǎn)生硫酸氫銨等危害物質(zhì)。

（2）嚴(yán)格管理鍋爐設(shè)備排煙溫度情況，滿足超過110℃的具體要求，實(shí)現(xiàn)空預(yù)器設(shè)備冷端部分的綜合溫度符合相應(yīng)硫份比例要求的實(shí)際溫度。

（3）如果工作環(huán)境溫度沒有超過0℃、機(jī)組設(shè)備實(shí)際負(fù)荷小于350兆瓦、設(shè)備內(nèi)部排煙溫度沒有超過110℃時(shí)，除各類機(jī)組設(shè)備啟動(dòng)過程時(shí)的必要蒸汽投入外，必須立刻停止不斷向空預(yù)器設(shè)備冷端部分投入大量的蒸汽吹灰成分，防止空預(yù)器設(shè)備蓄熱元件位置出現(xiàn)凝結(jié)蒸汽情況而造成設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生污垢物質(zhì)。

（4）按照相關(guān)的鍋爐設(shè)備作業(yè)指導(dǎo)書，實(shí)施對入爐煤硫份比例開展嚴(yán)格控制，工作環(huán)境溫度小于10℃時(shí)，要求控制實(shí)際入爐煤硫份比例不超過1.3%。如果檢驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)入爐煤硫份比例大于過程指導(dǎo)書的實(shí)際規(guī)定數(shù)值情況，檢驗(yàn)工作人員應(yīng)該對設(shè)備當(dāng)值工作運(yùn)行人員下達(dá)具體的指令，加強(qiáng)暖風(fēng)器設(shè)備熱蒸汽的具體生成量，提升鍋爐設(shè)備的排煙溫度。

（5）積極采取暖風(fēng)器設(shè)施用，實(shí)現(xiàn)對鍋爐設(shè)備排煙溫度開展有效控制。如果使用暖風(fēng)器設(shè)施后，不能保證實(shí)際的排煙溫度滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，能夠采取配合設(shè)備內(nèi)部熱風(fēng)再循環(huán)工作系統(tǒng)，達(dá)到提升設(shè)備排煙溫度的目的。

結(jié)束語

針對電站鍋爐設(shè)備這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)，因?yàn)楣收蠁栴}的多樣性特點(diǎn)和復(fù)雜性特點(diǎn)，應(yīng)該積極利用設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)有效提供的各種故障信息，根據(jù)多種設(shè)備故障診斷措施，確保設(shè)備故障問題的準(zhǔn)確診斷處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜磊，楊俊保. 電站鍋爐故障診斷技術(shù)的發(fā)展[J]. 上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（6）.

[2] 王瑩. 電站鍋爐監(jiān)督檢驗(yàn)與安全保障技術(shù)的探討[J]. 中國標(biāo)準(zhǔn)化，2017，0（2X）.

[3] 張振頂，楊波，劉宏展，顧蕾，李忠. 電站鍋爐性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)研究[J]. 計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用，2018，8（03）：233-241.

（作者單位：浙江省特種設(shè)備科學(xué)研究院）