火力發(fā)電廠金屬部件失效分析及防范策略

劉艷萍，谷明亮，韓海波，李小田

（內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

電力生產(chǎn)的方式有很多種，如火力發(fā)電（煤等可燃燒物）、太陽能發(fā)電、大容量風力發(fā)電技術(shù)、核能發(fā)電、氫能發(fā)電、水利發(fā)電等。在上述生產(chǎn)方式中，火力發(fā)電是其中最重要的生產(chǎn)方式。火力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，有鍋爐、送風機、引風機、磨煤機、空預器、蒸汽機、給水泵等等[1]。這些設備在電力每個環(huán)節(jié)都起到了重要作用，一旦某個設備發(fā)生故障，不但會直接影響電力供應，更嚴重時，會直接造成安全事故的發(fā)生。為此，明確火力發(fā)電廠金屬部件失效原因，并針對故障原因提出防范策略具有重要的現(xiàn)實意義。

在很多文獻中都對火力發(fā)電廠金屬部件失效分析及防范策略進行了相關(guān)研究。如，敬尚前，王強，李中偉等人針對火力發(fā)電廠金屬部件及其表面缺陷的特點,提出金屬部件表面檢測中全過程控制表面檢測的質(zhì)量；王文濤通過了解火力發(fā)電廠金屬部件的表面缺陷危害及檢測要求,明確了在實際檢測過程中應注意的問題及質(zhì)量控制辦法；樓玉民對近幾年浙江省火電廠所發(fā)生金屬部件失效情況進行統(tǒng)計分析,分析了金屬部件主要失效部位和金屬部件失效的主要原因,并提出今后要采取的一些措施。

本文在前人研究的基礎上，選擇火力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的鍋爐（超臨界直流鍋爐）、汽動引風機、汽動給水泵作為對象，進行失效原因分析，并提出相應的防范策略。通過本文研究，以期保證火力發(fā)電廠金屬部件運行安全，提高電力供應質(zhì)量。

1 火力發(fā)電廠金屬部件失效原因分析及防范策略分析

電力能源一直是所有能源資源中占比較大的比例，對其消耗也一直非常大，因此為滿足人們生產(chǎn)、生活的需要，電力生產(chǎn)一直是國家的重點項目。其中，火力發(fā)電廠是利用可燃物（例如煤）作為燃料生產(chǎn)電能的工廠，是電力生產(chǎn)的主要方式之一[2]。其電力生產(chǎn)過程如下圖1所示。

在上述火力發(fā)電廠電力生產(chǎn)過程中，鍋爐（超臨界直流鍋爐）是其中核心部件，是產(chǎn)生蒸汽動力的直接來源；汽動引風機和汽動給水泵都是重要的輔機設備，輔助電力生產(chǎn)。針對上述三種重要火力發(fā)電廠金屬部件進行失效分析，并提出防范策略。

1.1 超臨界直流鍋爐

超臨界直流鍋爐是火電廠鍋爐種類之一，是一種工質(zhì)壓力大于26MPa的鍋爐。這種鍋爐與一般鍋爐相比，具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果，因此一經(jīng)問世，就廣受歡迎[3]。下面對超臨界直流鍋爐常發(fā)生的故障進行分析，并提出防范策略。

故障1：給水溫度的突降。

原因分析：高加運行出現(xiàn)問題是造成超臨界直流鍋給水溫度的突降的一級原因，而導致高加運行故障的二級原因有三種：高加水管出現(xiàn)故障，如泄漏或爆破；高加保護裝置被誤操作；加熱蒸汽量減少、通過高加的水量增大以及除氧器壓力降低。

防范策略：

針對高加水管出現(xiàn)故障，首先要開大給水調(diào)節(jié)門，降低主汽壓力，保證燃料和給水的比例，然后申請緊急停爐，最后請專業(yè)人員進行全面檢查和維修。

針對高加保護裝置被誤操作問題，需要加強工作人員工作業(yè)務訓練，提高工作素質(zhì)，以及對工作現(xiàn)場進行全面監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)操作問題。

針對熱蒸汽量減少、通過高加的水量增大以及除氧器壓力降低三種問題，需要馬上按有關(guān)規(guī)定降低機組和鍋爐負荷，及時調(diào)整減溫水量，盡快恢復主蒸汽和再熱蒸汽壓力正常。

故障2：受熱面發(fā)生泄漏、爆破等損壞。

原因分析：制造質(zhì)量方面的原因；設計、安裝方面的原因；材質(zhì)變化方面的原因；運行及其他方面的原因[4]。

防范策略：

針對制造、設計、安裝等方面的原因，可以通過對超臨界直流鍋爐從生產(chǎn)到壽命結(jié)束進行全程跟蹤，及時發(fā)現(xiàn)材質(zhì)不良，設計選材不當或制造、安裝、焊接工藝不合格的問題，并進行責任分攤；

針對材質(zhì)變化、運行方面的原因，需要利用一些現(xiàn)代化設備進行檢測，如各種傳感器、檢測儀等實時對其運行參數(shù)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常，預測故障問題。

故障3：過熱汽溫和再熱汽溫過高。

原因分析：燃料與給水的比例失調(diào)；爐內(nèi)燃燒工況變化；調(diào)溫擋板開大或開小；減溫水系統(tǒng)故障；過熱器受熱面故障；進口處安全門狀態(tài)。

防范策略：針對上述原因，需要通過監(jiān)測設備及時發(fā)現(xiàn)并預警，然后各自不同的要求進行參數(shù)調(diào)整。

故障4：鍋爐內(nèi)燃料品質(zhì)問題。

原因分析：產(chǎn)品質(zhì)量問題；燃料管理和調(diào)度問題。

防范策略：針對產(chǎn)品質(zhì)量問題，需要對采購來的燃料及時取樣檢測，確定燃料品質(zhì)；針對管理和調(diào)度問題，可以需要做到配煤、避免濕煤、防止凍煤、對于燃油，需要嚴格執(zhí)行油庫（油罐）定期放水制度。

圖1 火力發(fā)電廠電力生產(chǎn)過程

1.2 汽動引風機

汽動引風機是一種將爐膛內(nèi)由于燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣吸出爐膛并排向大氣的設備[5]。下面對這種設備發(fā)生的故障問題以及防范策略進行分析。

故障1：軸承異常溫升故障。

故障原因：軸承質(zhì)量問題；軸承潤滑不足；潤滑油

被污染。

防范策略：針對上述問題，需要做到如下幾點：

（1）選擇誠信品牌，購買高質(zhì)量引風機軸承；

（2）定期給軸承上潤滑油，保證軸承潤滑度；

（3）保證潤滑油清潔。在使用前對潤滑油可以進行過濾和沉淀，并確保底軸承箱密封好[6]。

故障2：引風機振動故障。

故障原因：粉塵的煙氣會進入到葉輪；煙氣中的酸性物質(zhì)腐蝕；引風機支撐件剛度不足。

防范策略：針對上述問題，需要做到如下幾點：

（1）粉塵和酸性物質(zhì)都是由于燃煤引起的，因此需要定期嚴格進行除塵和脫硫處理，從而盡量減少粉塵和酸性物質(zhì)的進入；

（2）定期清掃葉輪上的粉塵

（3）加固支撐件，并定期檢查連接螺栓是否有松動現(xiàn)象。故障3：葉片卡澀故障。

故障原因：粉塵和炭垢堵塞動葉與輪轂之間的空隙；

防范策略：與上述引風機振動故障處理方法相同。此外，增加葉片與輪轂之間的空隙這一措施。

1.3 汽動給水泵

汽動給水泵是給鍋爐輸水的設備[7]。下面對這種設備發(fā)生的故障問題以及防范策略進行分析。

故障1：運行效率降低。

故障原因：部件損傷；最小流量調(diào)門運行故障；年久失修。

防范策略：利用專業(yè)監(jiān)測設備進行實時監(jiān)測；定期對汽動給水泵進行檢修[8]。

故障2：振動過大。

故障原因：各種內(nèi)部部件連接間的磨損增大；

防范策略：與故障1防范策略相同。

2 結(jié)束語

綜上所述，電力能源是一種需求量較高的能源資源，因此為滿足需要，電力生產(chǎn)一直是關(guān)注的重點問題?；鹆Πl(fā)電廠是電力生產(chǎn)的主要方式之一，其中一旦某個環(huán)節(jié)或部件出現(xiàn)問題，將直接影響生產(chǎn)效率和質(zhì)量。為此，本文進行火力發(fā)電廠金屬部件失效分析及防范策略研究。通過本研究以期為火電廠的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行提供參考和建議。