韓琴，范慧劍，劉戰(zhàn)禮

(華電電力科學(xué)研究院有限公司，杭州 310030)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力裝機(jī)容量不斷增加，600 MW及以上等級(jí)燃煤發(fā)電機(jī)組逐漸成為我國(guó)發(fā)電機(jī)組的主力機(jī)型。然而，隨著機(jī)組單機(jī)容量的不斷增加，其可靠性水平對(duì)發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有較大的影響[1-3]，因此，需要更多地關(guān)注600 MW及以上等級(jí)燃煤發(fā)電機(jī)組的可靠性。

通過(guò)整理、分析與研究機(jī)組的大量可靠性數(shù)據(jù)，找出其中的一些規(guī)律，可為廣大發(fā)電企業(yè)提供參考。基于此，本文對(duì)2016年600 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組可靠性指標(biāo)、主要輔助設(shè)備可靠性指標(biāo)進(jìn)行分析與研究，特別對(duì)引起機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的各種原因進(jìn)行分析，同時(shí)與600 MW以下等級(jí)燃煤機(jī)組的可靠性指標(biāo)做對(duì)比，找出影響600 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組可靠性主要因素，為今后加強(qiáng)600 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組可靠性管理提供依據(jù)和參考，從而提高機(jī)組可靠性水平。

1 燃煤機(jī)組裝機(jī)情況

截至2016年年底，全國(guó)發(fā)電機(jī)組總裝機(jī)容量為1 645 750 MW[4]，比2015年增長(zhǎng)8.2%，其中火電裝機(jī)容量為1 053 880 MW，占總裝機(jī)容量的64.04%，可見(jiàn)火電在我國(guó)電力結(jié)構(gòu)中仍然占主導(dǎo)地位。

表1為我國(guó)2012—2016年現(xiàn)役100 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由于我國(guó)電力行業(yè)執(zhí)行上大壓小的政策，所以100～299 MW的機(jī)組數(shù)量和裝機(jī)容量都有所波動(dòng)，這是因?yàn)槔吓f機(jī)組被關(guān)停，但還有一些企業(yè)自備電廠、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在不斷投產(chǎn)，但300 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組則基本保持增長(zhǎng)狀態(tài)。從表1還可以看出，600 MW等級(jí)燃煤機(jī)組已經(jīng)是我國(guó)火電機(jī)組的主力機(jī)型，盡管數(shù)量不及300 MW等級(jí)燃煤機(jī)組，但是總?cè)萘恳呀?jīng)超過(guò)了300 MW等級(jí)燃煤機(jī)組；與此同時(shí)，我國(guó)1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組的數(shù)量也越來(lái)越多，截至2016年年底，我國(guó)已投運(yùn)96臺(tái)，總?cè)萘窟_(dá)96 958 MW。

2 600 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組主要可靠性

指標(biāo)分析

表2為2012—2016年600，1 000 MW燃煤機(jī)組主要可靠性指標(biāo)。

由表2可以看出：近5年來(lái)，600 MW等級(jí)燃煤機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù)逐年降低；除2012年外，600 MW等級(jí)燃煤機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)[5]也逐年降低。600 MW等級(jí)燃煤機(jī)組近5年來(lái)非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)、非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間、等效強(qiáng)迫停運(yùn)率以及等效可用系數(shù)呈“M”形，但總體呈降低趨勢(shì)。值得注意的是，2014—2016年全國(guó)開(kāi)展超低環(huán)保排放改造，600 MW等級(jí)燃煤機(jī)組的可靠性指標(biāo)分布規(guī)律值得進(jìn)一步研究。

除2013年外，1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組2015—2016年的年運(yùn)行小時(shí)數(shù)和年利用小時(shí)數(shù)均高于2012年和2014年，且呈上升趨勢(shì)，非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組等效可用系數(shù)2012—2014連續(xù)3年下降，非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)持續(xù)上升。

表1 我國(guó)100 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組裝機(jī)構(gòu)成

2016年1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù)、年利用小時(shí)數(shù)均高于600 MW等級(jí)燃煤機(jī)組，非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)和時(shí)間、等效強(qiáng)迫停運(yùn)率均低于600 MW等級(jí)燃煤機(jī)組，這主要是由于1 000 MW機(jī)組單機(jī)容量大，經(jīng)濟(jì)性尤為顯著，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響較大，優(yōu)先安排1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組發(fā)電。但1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組等效可用系數(shù)比600 MW等級(jí)燃煤機(jī)組低1.29百分點(diǎn)。

3 不同等級(jí)燃煤機(jī)組主要可靠性指標(biāo)對(duì)比

表3為2016年不同容量等級(jí)燃煤機(jī)組主要可靠性指標(biāo)對(duì)比。由表3可見(jiàn)：在單機(jī)容量200～1 000 MW范圍內(nèi)，機(jī)組容量越大，利用小時(shí)數(shù)與運(yùn)行小時(shí)數(shù)越高，這是因?yàn)槿萘吭酱蟮臋C(jī)組，其經(jīng)濟(jì)性越好，所以在同等情況下發(fā)電量也越多，這與國(guó)家的節(jié)能政策完全相符；但是，因?yàn)?00 MW等級(jí)火電機(jī)組很多是企業(yè)自備電廠機(jī)組或熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，其運(yùn)行小時(shí)數(shù)和利用小時(shí)數(shù)反而比200 MW等級(jí)機(jī)組高。

由于200 MW等級(jí)機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)和運(yùn)行小時(shí)數(shù)都比較低，所以發(fā)生非停的次數(shù)也相對(duì)較少，因此，非停時(shí)間和等效強(qiáng)迫停運(yùn)率都相對(duì)較小，等效可用系數(shù)較高。

4 主要設(shè)備可靠性分析

機(jī)組可靠性水平如何，主要受機(jī)組各系統(tǒng)可靠性的影響，因此根據(jù)目前可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程，對(duì)機(jī)組進(jìn)行可靠性統(tǒng)計(jì)，不僅要統(tǒng)計(jì)三大主設(shè)備(鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī))的可靠性，還需要統(tǒng)計(jì)主要輔助設(shè)備的可靠性。在分析三大主設(shè)備和主要輔助設(shè)備對(duì)600 MW及以上等級(jí)機(jī)組可靠性影響時(shí)，主要分析機(jī)組非停的影響，因?yàn)閷?duì)于發(fā)電設(shè)備，非停指標(biāo)備受關(guān)注。

表3 2016年不同等級(jí)燃煤機(jī)組主要可靠性指標(biāo)對(duì)比

表6 2016年磨煤機(jī)主要可靠性指標(biāo)對(duì)比

表7 2016年磨煤機(jī)非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因

表8 2016年給水泵組主要可靠性指標(biāo)對(duì)比

4.1 三大主設(shè)備可靠性

表4為三大主設(shè)備引發(fā)非計(jì)劃停運(yùn)[6]事件的比例，表5為非計(jì)劃停運(yùn)的前3位責(zé)任原因[7]。由表4可見(jiàn)，三大主設(shè)備引起的非計(jì)劃停運(yùn)占比排序?yàn)殄仩t、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)；由表5可見(jiàn)，檢修質(zhì)量不良、產(chǎn)品質(zhì)量不良、燃料影響仍然是影響燃煤機(jī)組可靠性的主要因素，其中，檢修質(zhì)量不良占比最大。

表4 2016年三大主設(shè)備引發(fā)非計(jì)劃停運(yùn)的比例

4.2 磨煤機(jī)可靠性

表6為2016年磨煤機(jī)主要可靠性指標(biāo)對(duì)比。由表6可見(jiàn)，1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組磨煤機(jī)的運(yùn)行系數(shù)較高，主要是因?yàn)樵摰燃?jí)機(jī)組磨煤機(jī)的運(yùn)行小時(shí)數(shù)較高，因此導(dǎo)致的非停時(shí)間和非停率也較高。

表5 2016年非計(jì)劃停運(yùn)的前3位責(zé)任原因

引起磨煤機(jī)非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因及其排序?yàn)槎氯?、其他、漏油和振?dòng)大等，見(jiàn)表7；主要部件為雙進(jìn)雙出低速鋼球磨煤機(jī)、輥-碗式中速磨煤機(jī)石子煤斗、輥-環(huán)式中速磨煤機(jī)、輥-碗式中速磨煤機(jī)本體出口管、磨煤機(jī)電動(dòng)機(jī)等；主要責(zé)任原因是燃料影響、產(chǎn)品質(zhì)量不良、規(guī)劃不合理、設(shè)計(jì)不周、設(shè)備老化、檢修質(zhì)量不良等。

4.3 給水泵組可靠性

表8為2016年給水泵組主要可靠性指標(biāo)對(duì)比。由表8可見(jiàn)，盡管1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)和運(yùn)行系數(shù)較高，但其可用系數(shù)較低。

引起給水泵組非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因分別是漏水、振動(dòng)大、失靈、漏汽、松動(dòng)等，見(jiàn)表9。

表9 2016年給水泵組非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因

表10 2016年送風(fēng)機(jī)主要可靠性指標(biāo)對(duì)比

表11 2016年送風(fēng)機(jī)非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因

表12 2016年引風(fēng)機(jī)主要可靠性指標(biāo)對(duì)比

表13 2016年引風(fēng)機(jī)非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因

表14 2016年高壓加熱器主要可靠性指標(biāo)對(duì)比

表15 2016年高壓加熱器非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因

4.4 送風(fēng)機(jī)可靠性

表10為2016年送風(fēng)機(jī)主要可靠性指標(biāo)對(duì)比。由表10可見(jiàn)，盡管1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)和運(yùn)行系數(shù)較高，但其可用系數(shù)較低。

引起送風(fēng)機(jī)非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因分別是滅火、振動(dòng)大、卡澀、堵塞等，見(jiàn)表11。

4.5 引風(fēng)機(jī)可靠性

表12為2016年引風(fēng)機(jī)主要可靠性指標(biāo)對(duì)比。由表12可見(jiàn)，盡管1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)和運(yùn)行系數(shù)較高，但其可用系數(shù)較低。

引起引風(fēng)機(jī)非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因分別是斷裂、溫度高、漏油、松動(dòng)、接地等，見(jiàn)表13。

4.6 高壓加熱器可靠性

表14為2016年高壓加熱器主要可靠性指標(biāo)對(duì)比。由表14可見(jiàn)，盡管1 000 MW等級(jí)燃煤機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)和運(yùn)行系數(shù)較高，但其可用系數(shù)較低。

引起高壓加熱器非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因分別是漏水、磨損爆裂、腐蝕、裂紋、沖蝕等，見(jiàn)表15。

4.7 電除塵、脫硫系統(tǒng)可靠性

表16為2015—2016年電除塵和脫硫系統(tǒng)主要可靠性指標(biāo)對(duì)比。由表16可見(jiàn)，2016年600 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組電除塵和脫硫系統(tǒng)運(yùn)行系數(shù)、可用系數(shù)、運(yùn)行小時(shí)數(shù)均比2015年低(除電除塵可系數(shù)外)；2016年600 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組脫硫系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間比2015年高，脫硫系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)率持平。

引起脫硫系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)的主要原因分別是煙氣加熱器堵塞、二氧化硫吸收系統(tǒng)故障、煤質(zhì)與設(shè)計(jì)值相差較大、取消脫硫煙氣旁路等，見(jiàn)表17。

表17 2016年脫硫系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)的主要技術(shù)原因

5 結(jié)論

(1)600 MW及以上燃煤機(jī)組可靠性主要指標(biāo)年利用小時(shí)數(shù)近5年來(lái)逐年降低，這與中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)放緩、電量供求有密不可分的關(guān)系；非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)與時(shí)間呈現(xiàn)逐步降低態(tài)勢(shì)，與近年來(lái)各發(fā)電企業(yè)加強(qiáng)設(shè)備管理、檢修管理、非計(jì)劃停運(yùn)管理等有極大的關(guān)系。

(2)600 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組與600 MW以下機(jī)組可靠性水平相比，年運(yùn)行小時(shí)數(shù)和利用小時(shí)數(shù)較高，但等效可用系數(shù)相對(duì)較低。一方面，應(yīng)提高600 MW及以上等級(jí)燃煤機(jī)組的可用小時(shí)數(shù)，即運(yùn)行小時(shí)數(shù)和備用小時(shí)數(shù)；另一方面，應(yīng)降低非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間。

(3)從三大主設(shè)備引發(fā)非計(jì)劃停運(yùn)的分析可見(jiàn)，鍋爐系統(tǒng)的可靠性最差，因此對(duì)鍋爐系統(tǒng)的日常維護(hù)和巡檢要加大力度，從而提高機(jī)組可靠性。

(4)對(duì)比導(dǎo)致非計(jì)劃停運(yùn)的三大責(zé)任原因，檢修質(zhì)量不良排在第1位，產(chǎn)品質(zhì)量不良排第2位，因此，應(yīng)提高檢修質(zhì)量、嚴(yán)把產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)在運(yùn)行維護(hù)中進(jìn)一步加強(qiáng)可靠性管理工作，以提高機(jī)組的可靠性。