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中国电力设备管理协会

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机组防磨防爆工作专项研究

作者:华能国际电力股份有限公司玉环电厂   发布时间:2016-03-23

       着以玉环为代表的一批超超临界机组建成与投产,我国在短短的几年内一跃成为世界上拥有超超临界机组的最多的国家,引领了高效燃煤机组的发展,为节能减排作出重要贡献。但是由于我们的基础薄弱,经验较少,认识不足等,伴随着快速发展,超超临界机组投产后也暴露出众多问题,一些电厂四管泄漏频繁,受热面高温腐蚀严重,氧化皮剥落堆积导致超温、爆管等等,造成非计划停运,和机组不能长周期安全稳定经济运行。根据统计,由于四管泄漏等原因造成的非计划停运和降出力参数占了一半以上,如何消除和预防上述设备重大隐患、提高机组设备的可靠性,是摆在我们面前的一个重要课题。
       近几年来,在股份公司、分公司的大力支持和指导下,玉环电厂高度重视超超临界机组安全生产中的四管泄漏问题,在机组的防磨防爆管理上做了大量有益的探索工作,锤炼了队伍,掌握了防磨防爆核心技术,初步形成了玉环电厂防磨防爆的管理模式。从2008年底以来,玉环电厂连续四年没有发生四管泄漏等导致的机组非停事故,四台机组每次检修后都连续运行达到100、200天甚至更长。2011年1号机组实现两个检修周期间隔连续运行449天,再次刷新了2号机组创造的百万等级机组连续运行414天的记录。四台机组齐头并进,是目前已投产的40多台百万机组中运行最为可靠,防磨防爆成效最为突出的电厂之一。是公司在亚临界机组创出“大连电厂防磨金字招牌”后,在超超临界机组防磨防爆方面再次创出的“玉环电厂新品牌”,逐渐得到了行业的认可和推崇,彰显了华能集团做领先样板的企业文化。
       下面我就玉环电厂机组防磨防爆工作开展的主要情况汇报如下:
       一、领导重视、创新理念、强化激励机制
       玉环电厂投产之初由于清洁度等问题,也曾经出现一些影响机组安全运行的故障,电厂领导对此高度重视,号召员工以大连电厂为榜样,以机组的长周期安全稳定运行为目标,倡导了“大防磨防爆”理念,把锅炉本体、炉外管、煤粉管道和汽机侧管道、油管路等都纳入防磨防爆工作范围,梳理了与四管泄漏有关如吹灰、疏水、配风等辅机设备,配煤掺烧,燃烧调整,水处理等相关因素进行预控。部署成立了防磨防爆领导小组和工作小组,生产厂长亲自挂帅担任组长。几年来玉环电厂防磨防爆工作一直得到厂领导极大的关心和支持,每次检修都深入现场给予工作指导,亲自参加网络小组策划、分析、评价等会议,倾注了心力,鼓舞了员工士气。
       电厂制定完善了《玉环电厂防磨防爆管理考核办法》,建立了以精神鼓励为主,适当物质奖励为辅的奖惩制度,夯实防磨防爆工作基础。在电厂独具特色的“倾力、活力、动力”企业文化哺育下,小组成员树立“劳动光荣、创造崇高”的思想,不畏艰辛、甘于奉献,扎实工作,取得实效。防磨防爆小组自2009年以来连续获得电厂年度“特别贡献奖”,2010年,2011年对工作小组专项奖励达12.6万。
       二、健全管理模式、夯实防磨防爆工作基础
       玉环电厂根据生产管理体系特点、人员机构和实践情况,逐渐形成适应超超临界机组新厂新特征的防磨防爆管理模式,建立完善了科学有效的“防磨防爆三级检查验收评价体系”,在防磨防爆领导小组的指导下,策划、组织、实施防磨防爆工作,具体如下:
       检修外委三级防磨模式:第一级:设备管理部组织检修部、检验单位和检修单位参与,进行全面检查,提出检查检验意见单;第二级:设备管理部、检修部金属、锅炉专工、点检组成,再次全面检查,既是对前一级检查的监督、考核,也拾遗补漏,在前一级意见单基础上,提出补充意见单,考核单。第三级:设备管理部、检修部专工与检验单位组成,对之前检查出具的意见单,缺陷消缺情况和效果进行验收封闭、评价。
       临时调修三级防磨模式:第一级:检修部金属、锅炉专业,全面检查,提出检验意见单;第二级:设备管理部、检修部金属、锅炉专工、点检组成再次全面检查,既是对前一级的检查的监督、考核,也拾遗补漏,也拾遗补漏,在前一级意见单基础上,提出补充意见单,考核单。第三级:设备管理部、检修部专工组成,对之前检查出具的意见单,缺陷消缺情况和效果进行验收封闭、评价。
       防磨防爆的三级模式充分考虑玉环电厂人员少,检修部由外协单位承担,检修外委与临时调修的特点,吸纳了检验单位参与,提供了技术支持。检查提出的检验意见单实行“双三级”验收签证,由缺陷提出部门(单位)和处理部门(单位)分别验收,牢牢的把握了缺陷处理的准确性和可靠性。与传统模式相比:第三级是对前面两级检查的验收和评价,形成一个封闭循环,有利于缺陷的消除和预防,并总结经验,提高水平。
       每一级人员分工明确、区域清楚、责任落实;根据每次检修项目,优化防磨防爆工作分组,合理配置人力资源,保证每个区域的检查质量;在相互衔接区域部位、按照厂领导提出的“工作往前迈半步”的要求,进行无缝对接和覆盖,保证了不留死角、不遗漏,不缺项。同时按防磨防爆制度严格奖惩,力争充分调动各级检查人员的工作积极性和责任感。
       三、加强管理、推进锅炉防磨防爆标准化、精细化管理
       玉环电厂是哈尔滨锅炉厂第一次利用日本三菱技术转化设计的超超临界百万等级的锅炉。由于经验缺乏,认识不足,一些设计问题、制造缺陷经过长期运行后,逐渐显现暴露出来,如接管座的结构型式、材质匹配,尾部烟道管屏与吹灰器间距等。
       百万等级炉膛尺寸庞大,受热面布置复杂,管子数量、规格、材质众多,导致每次检修的防磨防爆工作量非常大。检修工期压缩后,使得防磨防爆工作保质保量完成的难度不断加大。
       当前又面临着燃用煤质远偏离设计煤种,煤质差,硫份、灰份多,检修工期压缩、备件费用紧张,检修维护体制变化、检修单位技术力量差,专业技能水平经验不足等内忧外患。
       为此玉环电厂精心组织相关管理人员和技术人员认真调研、学习兄弟单位的经验教训,结合玉环电厂的新的生产管理体系特点,不断摸索、完善和总结,创新思路,并定期对其改进和修订,形成了一套自己行之有效的锅炉防磨防爆管理方法、制度和标准。
       例如近年来,玉环通过对百万等级锅炉防磨防爆的策划、准备、实施、管控、验收、评价等全过程总结,制定了《华能玉环电厂防磨防爆管理规范》、《华能玉环电厂锅炉防磨防爆检查三年滚动计划》、《锅炉受热面检修清洁度管理规范》、《锅炉检修升降大平台搭设规范》、《锅炉炉内脚手架搭设规范》、《锅炉炉膛冲灰打焦工作规范》等十余项相关规范。实施中切实贯彻,持续、有效的提高了锅炉受热面检修工作的规范化和精细化,带来了锅炉防磨防爆工作整体质量的提升。
       和很多电厂一样,玉环也面临着锅炉防磨防爆人员严重不足的问题,这其中包括检修维护单位技术力量流失、青黄不接的情况。如果进一步推进防磨防爆工作必须解决好技术力量不足的问题,但技术人员也需要多年的培训、培养。玉环电厂这方面进行了有益的实践,例如检修时充分整合电厂、维护单位、检修单位、金属监督单位的技术人员资源,按技术水平、年龄层次、所属单位等合理配置,形成了较好的战斗力。同时立足长远、及早谋划防磨防爆小组的人员梯度建设,对刚分配的大学毕业生、年轻的点检和维护外包人员长期坚持定期的防磨防爆技术培训和技术考评,使其加快丰富理论和实践经验、尽快独当一面。又如:厂里推行专家讲座制度,充分利用玉环电厂专家较多,知识经验较丰富的特点,举办专家讲座,2011年以来先后举办《超超临界机组氧化皮产生原因及预防措施》、《超超临界机组防磨防爆重点工作》等8场讲座,设备管理、运行、检修维护听课人数达1000多人次;同时充分利用修前技术交底会,防磨防爆网络活动等开展相关防磨知识培训和宣贯,有力的促进了本单位和检修单位员工的技术水平提高。
       玉环电厂除坚持“逢停必检,三级验收”等制度,也根据机组特点总结和不断完善了自己的防磨防爆管理思路和举措,例如:
       1.加强运行控制,做好配煤掺烧和燃烧调整,严格汽水品质控制,严格控制超温超压和机组启停的技术要求。
       2.检修准备阶段从精细策划着手,检修队伍考评、技术交底、重点项目预演、安全文明生产设施准备、特种作业人员资格审查、外来焊工上岗模拟考试等程序化实施,同时项目计划倒排到每天(主线到每小时)优化了检修进度。
       3.认真开展修前的设备状态评估,修中的检查、处理、验证,与修后的总结评价工作,按照PDCA循环推进防磨防爆工作。
       4.加强信息交流,广泛收集类似机组,类似电厂的相关案例,资料,分析对比我厂实际情况,举一反三,提高了防磨防爆的前瞻性和预防性,这方面玉环电厂有着得天独厚的优势,作为国内首座超超临界机组有个显赫的招牌,培养的专家在行业内也有着较高的知名度,极大的方便了信息的交流、收集。
       5.针对重要部件、重要缺陷消缺和处理,制定专门的技术方案,如《高温高压管道接管座消缺技术方案》、《水冷壁鳍片裂纹检查、消缺及预防技术措施》等。提高了消缺的针对性和有效性,避免了类似缺陷的重复发生。
       6.停炉后合理安排、实施两次冲灰和两次打焦,使受热面清洁度良好,大大降低了缺陷遗漏的可能性,同时也提高了锅炉热效率。
       7.对炉内大量的脚手架搭设全面规划,位置、档距、荷载等都有明确的图纸要求,这也为防磨防爆提供了良好的检查条件。
     8.改进防磨防爆工艺,严格执行工艺要求。例如检查中大量使用焊缝测量尺、超声测厚仪、游标卡尺等工器具,准确判定磨损、凹坑等超标情况,改变以往靠手摸、眼观的经验方式,同时也达到了积累技术数据、总结历史规律的目地。
       仅在2011年的检修中,防磨防爆小组累计发现和消除的受热面各类缺陷4830多条,其中消除的可直接导致停机的重大缺陷约680条,发现的属于长周期运行后的新缺陷或隐蔽性强的缺陷有101条。
       四、注重技术管理,提升防磨防爆的科学水平和能力
       美国电科院曾经有报道说:防磨防爆是个管理问题,对此我们表示认同,但是,对超超临界机组来说,技术问题是关系到防磨防爆工作是否能取得成效的支撑作用。超超临界机组投运后面临着许多新的问题,根据了解,已经投产的40多台百万机组,相当多的由于开裂、磨损、超温超压、氧化皮堵塞、异种钢焊缝早期失效、高温腐蚀等原因降出力或不能长周期运行;与玉环同属哈锅系列的5家电厂中除玉环外,其他4家电厂频受氧化皮困扰。玉环投运以来实施了多项成效显著的技术攻关,先后解决了:高温高压管道接管座焊缝开裂失效;尾部烟道吹损磨损;水冷壁鳍片开裂失效;水冷壁和过热系统高温腐蚀;水冷壁节流孔氧化铁析出结垢;氧化皮危害预防与控制,再热器管屏变形;主蒸汽厂家焊缝表面裂纹,主蒸汽管道厂家焊缝未熔合、日本制造高再集箱厂家焊缝内部裂纹等重大设备安全隐患,掌握了如“检查分析技术,无损检测、状态评估技术、寿命诊断、新材料评价、缺陷消除预防技术”等超超临界机组防磨防爆的核心技术,和类似缺陷信息收集处理能力,使防磨防爆工作成效明显。为大机组竞赛取得优异成绩打下坚实基础。
       下面针对水冷壁节流孔结垢和超超临界氧化皮预防进行简单介绍:
       1.水冷壁节流孔结垢:由于超超临界机组水汽温度、压力等参数的升高及热力系统新材料的广泛应用,热力系统中循环化学的特征,也就是汽水系统的腐蚀、携带及沉积的规律也发生了显著变化,与以往低参数机组表现不同。从而影响了一些超超临界机组的安全生产,这主要表现在节流部位结垢,包括节流孔及调阀网笼等;省煤器及水冷壁结垢速率高,影响机组效率;锅炉汽侧,特别是高过及末再氧化皮脱落等。
       玉环电厂自2006年底1号机组投入商业运行后,不断探索机组汽水品质优化。2008年玉环4台锅炉出现了多次因水冷壁节流孔圈氧化铁结垢导致的泄漏事故后,厂领导牵头组成专题小组和相关单位协同攻关,通过实施机组“定向微量加氧,水侧见氧、汽侧不见氧”,彻底解决了水冷壁节流孔圈四氧化三铁沉积问题。2012年3月24日-5月8日的1号机组B+检修是机组在运行5年半后,第一次打开中压缸开缸检查、检修。化学监督结果为锅炉省煤器、水冷壁属于Ⅱ类设备,汽轮机属于Ⅰ设备。
       2.超超临界机组氧化皮堵塞:对超超临界机组锅炉管子氧化皮剥落和堆积问题,国内有一些研究,但目前并未较深地掌握超超临界工况下,TP347H、Super304H等钢材的蒸汽氧化及剥落机理,也未提出较切实可行的预防措施。
       玉环电厂锅炉炉膛设计截面热负荷较高、材料选用等级相对其他制造厂偏低、Super304H钢未喷丸处理、实际燃用煤种严重偏离设计、采用双切圆燃烧器设计等,这些因素使氧化皮剥落的风险较高。然而,该电厂却是五家装有同类机组的电厂中唯一一家暂时不受氧化皮剥落堆积困扰的电厂,该电厂在新型不锈钢使用性能研究和防止氧化皮剥落堆积方面做了一些有益的工作:
       主要从温度、材料表面处理,水处理品质等方面在运行、检修过程中进行预防。例如针对锅炉设计截面热负荷较高,煤种适应性较差,又大量燃用劣质煤,炉膛燃烧特性发生变化,下游(过热器、再热器)烟温高于设计值等问题,采取了加强配煤掺烧和燃烧调整试验、加装温度测点、实施炉内外壁温测点比对试验等措施,以控制管屏温差,防止受热面超温。
       此外,还开发了超超临界锅炉寿命管理系统,加强材质评估和检修检查、监督;严格控制汽水品质,采用自行研发的“定向微量加氧,水侧见氧汽侧不见氧”技术,本次1B+检修中对高温过热器、再热器割管分析和弯部拍片结果表明,氧化皮内壁生成厚度较薄,弯部无堆积。这说明玉环电厂的锅炉燃烧控制、汽水品质控制、检修监督及设备管理水平在国内处于领先地位。是国内为数不多的不受氧化皮困扰的超超临界电厂之一。
       五、加强与锅炉防磨防爆工作相关的辅助设备、相关系统的管控工作
       锅炉四管泄漏中相当一部分原因是由于辅助设备、相关系统的问题造成,例如吹灰系统的吹损问题、燃烧的配风问题、煤粉细度问题、水处理问题等。玉环对此类设备坚持按主机设备的重要程度进行管控。
       例如由于厂家设计问题,玉环锅炉投产后低温再热器、省煤器悬吊管、水冷壁等都出现了较为严重的吹灰吹损问题,严重威胁到机组的安全生产。为此,我们成立了锅炉、热工专业的技术攻关小组,实施了对受热面增加了防磨罩、对疏水管道进行扩容、对吹灰程控逻辑进行技改、对吹灰压力、频次等运行参数进行优化的整体方案,同时对部分无法加装防磨罩的区域自主设计了效果良好的防吹损部件。目前玉环受热面吹灰吹损问题已得到了有效控制。
       总之,随着设备运行周期的增加,我们也清醒的看到锅炉防磨防爆工作也面临着很多考验,也将出现一些我们未曾经历的新的问题和困难,如新型耐热钢P122、P92许用应力不足,HR3C、SUPER304H等长期服役后性能变化。大量单烧严重偏离设计的煤种给锅炉设备带来的严重磨损、腐蚀等问题。
       我们将加强防磨防爆的技术队伍建设、制度化建设、精细化管理等,苦练内功,加强设备管理的前瞻性,落实预防性检查,做好设备状态评估与分析工作,提高消缺的可靠性。继续知难而进,攻坚克难,扎扎实实的做好基础性工作,一定能够持续推进和提升锅炉防磨防爆工作水平,为实现“新起点、新目标、新超越”;为电厂的安全生产做出更大的贡献!