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作者：鄭曉敏

  中國(guó)現(xiàn)役的燃煤火力發(fā)電機(jī)組中．300 MW容量等級(jí)的燃煤火電機(jī)組總裝機(jī)數(shù)量達(dá)880臺(tái)，為裝機(jī)數(shù)量最多的一個(gè)容量等級(jí)，占單機(jī)容量100 MW及以上燃煤火電機(jī)組總數(shù)量的45%以上；其裝機(jī)總?cè)萘繛?77 313 MW,占火電總裝機(jī)容量的30%以上。因此，300 MW等級(jí)燃煤機(jī)組的可靠性對(duì)中國(guó)燃煤火電機(jī)組整體可靠性的影響是比較大的。

  在300 MW等級(jí)的燃煤火電機(jī)組中，有近80臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組投入運(yùn)行。與煤粉鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式完全不同，燃煤顆粒與大量的灰顆�；旌虾笤跔t膛內(nèi)循環(huán)流化燃燒，所以鍋爐爐膛內(nèi)的受熱而磨損更為嚴(yán)重．再加上循環(huán)流化床鍋爐燃燒的劣質(zhì)燃料中熱值較低而矸石／灰分含量高，進(jìn)一步加大了鍋爐受熱面的磨損，岡此，總體上循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的可靠性要低于煤粉鍋爐機(jī)組。早期投產(chǎn)的135 MW等級(jí)機(jī)組常常因?yàn)槟�損爆管導(dǎo)致非計(jì)劃停運(yùn)（簡(jiǎn)稱(chēng)非停），最短連續(xù)運(yùn)行時(shí)間僅有1周左右。后來(lái)隨著對(duì)流化床鍋爐磨損機(jī)理的不斷深入研究．防磨技術(shù)也在不斷發(fā)展．鍋爐的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不斷增加。目前已有135 MW等級(jí)及300 MW等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)400天的記錄。

  由于300 MW等級(jí)燃煤火電機(jī)組中既有常規(guī)煤粉鍋爐機(jī)組，又有循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組，所以在分析該容量等級(jí)燃煤火電機(jī)組的可靠性指標(biāo)時(shí)，根據(jù)爐型分開(kāi)統(tǒng)計(jì)分析更為科學(xué)合理，也更有利于對(duì)300 MW等級(jí)燃煤火電機(jī)組的可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)：同時(shí)還能夠定量對(duì)比分析300 MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組與煤粉鍋爐機(jī)組在可靠性方而的差異。因此，電力可靠性管理中心對(duì)納入可靠性管理的300 MW等級(jí)燃煤火電機(jī)組2010-2014年所報(bào)送的可靠性數(shù)據(jù)按照不同爐型進(jìn)行了分類(lèi)整理，整理結(jié)果可以反映出現(xiàn)役兩種爐型在可靠性方面的變化趨勢(shì)。

  在中國(guó)135 MW等級(jí)及200 MW等級(jí)的燃煤火電機(jī)組中，也有相當(dāng)數(shù)量的循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組，但是因?yàn)閱螜C(jī)容量較小，其非停對(duì)中國(guó)電網(wǎng)的影響在逐漸下降：同時(shí)在中國(guó)“上大壓小”、“關(guān)停小機(jī)組”等政策的影響下，有不少機(jī)組已經(jīng)或即將被關(guān)停，岡此在本文中不再對(duì)其專(zhuān)門(mén)統(tǒng)計(jì)與分析。另外，對(duì)于當(dāng)年投產(chǎn)的機(jī)組，因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間不足1年．所以其可靠性數(shù)據(jù)也不做統(tǒng)計(jì)與分析。

1  兩種鍋爐機(jī)組的綜合可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

  表1給m了300 MW等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組與同容量等級(jí)的煤粉鍋爐機(jī)組部分可靠性指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表1巾可以看出，除2011年以外，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)、運(yùn)行小時(shí)數(shù)以及可用小時(shí)數(shù)均低于煤粉鍋爐機(jī)組。同時(shí)，受中國(guó)整個(gè)電力供應(yīng)形勢(shì)的影響，從2011年起，兩種鍋爐機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)都在不斷下降，分別從201 1年的5 500 h以上降低至2014年的4 900 h以下．其中流化床鍋爐機(jī)組甚至不足4 700 h。

  與運(yùn)行小時(shí)數(shù)及可用小時(shí)數(shù)相對(duì)應(yīng)，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的運(yùn)行系數(shù)(SF)以及等效可用小時(shí)數(shù)(EAF)也低于煤粉鍋爐（簡(jiǎn)稱(chēng)為PC）機(jī)組，兩種鍋爐機(jī)組運(yùn)行系數(shù)及等效可用系數(shù)5年來(lái)的變化曲線如圖1所示，從201 1年起，兩種鍋爐機(jī)組的運(yùn)行系數(shù)總體上二不斷降低，但是循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)岡為低于煤粉鍋爐機(jī)組，所以其運(yùn)行系數(shù)也一直低于煤粉鍋爐機(jī)組。流化床鍋爐機(jī)組的等效可用系數(shù)略低于煤粉鍋爐機(jī)組，在趨勢(shì)上二者基本保持水平狀態(tài)。

2兩種鍋爐機(jī)組的停運(yùn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

  在正常服役期問(wèn)，電廠機(jī)組停運(yùn)一般分為計(jì)劃停運(yùn)及非計(jì)劃停運(yùn)兩種，在計(jì)劃停運(yùn)期問(wèn)對(duì)機(jī)組做必要的維護(hù)保養(yǎng)，以便于機(jī)組保持在較好的工作狀態(tài)：但是非計(jì)劃停運(yùn)對(duì)機(jī)組的可靠性影響最大,往往會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

  對(duì)于電網(wǎng)而青，大容量機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成較大的危害，甚至造成電網(wǎng)崩潰：對(duì)于電廠而言，非計(jì)劃停運(yùn)不僅導(dǎo)致機(jī)組需要額外的維護(hù)保養(yǎng)，增加維修成本．而且岡為非計(jì)劃停運(yùn)導(dǎo)致的上網(wǎng)電量損失也會(huì)給電廠帶來(lái)較大的效益損失。

2.1  兩種鍋爐機(jī)組停運(yùn)指標(biāo)

  圖2給出了兩種鍋爐機(jī)組計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)(POT)及非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)( UOT)統(tǒng)計(jì)值，可以看出，在計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)方面，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組平均每年要停運(yùn)1.5次左右，而煤粉鍋爐機(jī)組則不到1次．說(shuō)明循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組比煤粉鍋爐機(jī)組需要投入更多的維護(hù)。在非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)方面，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)在不斷降低，從最高的2011年2.48次／（臺(tái)-年）迅速降低至2014年的不到0.75次／（臺(tái)·年），但仍要高于煤粉鍋爐機(jī)組2014年的0.45次／（臺(tái)·年）。

  在非計(jì)劃停運(yùn)巾，I～Ⅲ類(lèi)非計(jì)劃停運(yùn)之和稱(chēng)為強(qiáng)迫停運(yùn)．圖3給出了兩種鍋爐機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)( FOT)及等效強(qiáng)迫停運(yùn)率(EFOR)的統(tǒng)計(jì)值，、與非停次數(shù)的規(guī)律類(lèi)似，從2011年起，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)及等效強(qiáng)迫停運(yùn)率均有了較大幅度的下降，分別從2011年的1.97次／（臺(tái)·年）及3.7%降至2014年的0.62次／（臺(tái)·年）及1.1 8%．但仍遠(yuǎn)高于煤粉鍋爐的0.42次／（臺(tái)·年）及0.31%。

  表2及圖4給出了停運(yùn)時(shí)間及平均非計(jì)劃停運(yùn)間隔小時(shí)。從表2中可以看出．在計(jì)劃停運(yùn)小時(shí)方面，二者的臺(tái)年小時(shí)數(shù)大致相當(dāng)．說(shuō)明在正常維護(hù)條件下，二者所消耗的時(shí)間相差不大：而在非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間方面．循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組仍要遠(yuǎn)高于煤粉鍋爐機(jī)組，說(shuō)明一旦發(fā)生非停．循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組恢復(fù)需要的時(shí)間更長(zhǎng)．這對(duì)上網(wǎng)電量會(huì)有更大的影響。

  從圖4中可以看出，隨著投運(yùn)時(shí)間的延長(zhǎng)，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的平均非計(jì)劃停運(yùn)間隔小時(shí)數(shù)迅速增加，從2010和2011年的3 000 h左右迅速增加到2014年的超過(guò)8 667 h．說(shuō)明循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組整體的最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間在不斷增加．機(jī)組的可靠性在增加，非停次數(shù)在不斷減少。不過(guò)，與煤粉鍋爐機(jī)組相比較，仍要遠(yuǎn)低于煤粉鍋爐機(jī)組，同級(jí)別煤粉鍋爐機(jī)組2014年平均非計(jì)劃停運(yùn)間隔時(shí)間為14 826.5 h。

2.2  非計(jì)劃停運(yùn)分系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)與分析

  由于汽輪機(jī)系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)相同，鍋爐系統(tǒng)（鍋爐本體及其輔助設(shè)備）是兩種鍋爐機(jī)組之間最大的不同，因而從整體上說(shuō)．兩種類(lèi)型機(jī)組可靠性的差異主要是由鍋爐系統(tǒng)所造成的。

  圖5及圖6給出了兩種鍋爐機(jī)組分系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)和累計(jì)非停時(shí)間所占比例，在兩種鍋爐機(jī)組中，鍋爐系統(tǒng)不論是非�？偞螖�(shù)，還是累計(jì)非停時(shí)間，均遠(yuǎn)高于其他系統(tǒng)。在2010-2014年，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組因?yàn)殄仩t系統(tǒng)所造成的非停次數(shù)分別占總次數(shù)的82.86%、84.93%、72.22%、76.6%、70.73%：所造成的累計(jì)停運(yùn)時(shí)間分別占總時(shí)間的86.74%、93.15%、94.63%、98.01%、91.57%。與之相對(duì)應(yīng)，煤粉鍋爐機(jī)組的鍋爐系統(tǒng)所造成的非停次數(shù)僅占非�？偞螖�(shù)的56.3%、52.05%、48.49%、49.84%、49.84%；  累計(jì)非停時(shí)間占總時(shí)間的69.49%、72.48%、54.72%、64.04%、63.88%。從上述的數(shù)據(jù)對(duì)比中可以看H{，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的鍋爐系統(tǒng)所引起的非停次數(shù)及非停時(shí)間比例更高，說(shuō)明循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的可靠性還需要進(jìn)一步提高。

2.3鍋爐系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)分類(lèi)別統(tǒng)計(jì)

  不同類(lèi)型的非計(jì)劃停運(yùn)對(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)性或是對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響也有所不同，其中第1類(lèi)非計(jì)劃停運(yùn)山于需要立即停機(jī)，所以對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行沖擊也最大，兇此在機(jī)組的日常管理需要給予更多的關(guān)注。

  圖7～10依次給出了兩種鍋爐機(jī)組鍋爐系統(tǒng)不同類(lèi)別的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)、累計(jì)非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間以及各自所占比例。

  如圖7.圖8所示，總體上看，兩種鍋爐機(jī)組鍋爐系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)與圖2中的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)趨勢(shì)類(lèi)似．也進(jìn)一步證明了火電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)中，鍋爐系統(tǒng)占了絕大部分。從非計(jì)劃停運(yùn)分類(lèi)別統(tǒng)計(jì)上看，兩種機(jī)組的鍋爐系統(tǒng)第1類(lèi)非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)及累計(jì)非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間均為最多的：第V類(lèi)非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)及累計(jì)時(shí)間都是最少的。

  如圖9和圖10所示，煤粉鍋爐機(jī)組鍋爐系統(tǒng)的第1類(lèi)非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)及累計(jì)非停時(shí)間所占的比例要大于循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)，但是第Ⅱ類(lèi)非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)及累計(jì)時(shí)間所占比例要小于循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)，第Ⅲ類(lèi)所占比例二者大致相當(dāng)。

  從圖7～10可以看出，煤粉鍋爐系統(tǒng)在發(fā)生非計(jì)劃停運(yùn)事件時(shí)．發(fā)生第1類(lèi)非計(jì)劃停運(yùn)事件的比例要超過(guò)循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)，造成這種現(xiàn)象的原因可能是兩種鍋爐的燃燒機(jī)理不同所造成的。二者在遇到因燃燒系統(tǒng)問(wèn)題所造成的非停時(shí)，由于循環(huán)流化床鍋爐的爐膛中有大量的床料，具有較大的蓄熱能力，所以燃燒系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，往往不會(huì)造成汽輪發(fā)電機(jī)組的立即停運(yùn)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)荷維持一小段時(shí)間：而對(duì)于煤粉鍋爐，一旦燃燒系統(tǒng)發(fā)生故障，造成鍋爐滅火時(shí)，就會(huì)造成汽輪發(fā)電機(jī)組立即停運(yùn)。

2.4兩種鍋爐系統(tǒng)可靠性比較

  從上面的統(tǒng)計(jì)與分析中可以看出，300 MW等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組可靠性整體上盡管有了很大的提高．但是仍要低于同級(jí)別煤粉鍋爐機(jī)組。造成這一現(xiàn)象的主要原因有3個(gè)方面：

  (1)循環(huán)流化床鍋爐采用大量物料顆粒在爐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)燃燒的方式，造成鍋爐內(nèi)部受熱面嚴(yán)重磨損，大大影響了機(jī)組的可靠性。所以，即使二者燃用相同的燃料，循環(huán)流化床鍋爐也會(huì)比煤粉鍋爐受到更嚴(yán)重的磨損。

  (2)循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際運(yùn)行巾，所燃用煤種大多為劣質(zhì)燃料，即燃料的熱值低而灰分高或者矸石含量比較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，300 MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐所用的燃煤灰分一般在30%～40%，部分資源綜合利用電廠所燃用的低熱值煤種灰分接近50%，同時(shí)在灰分巾，矸石含量較多，灰顆粒硬度較大，進(jìn)一步加劇了鍋爐的磨損。

  (3) 300 MW等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組投運(yùn)時(shí)間較短．而且每年新投產(chǎn)的機(jī)組數(shù)量所占比例較大，也極大地影響了機(jī)組整體的可靠性。因?yàn)?00 MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組I葉』現(xiàn)時(shí)間較短．從設(shè)計(jì)制造到電廠運(yùn)行人員對(duì)其認(rèn)識(shí)還不夠充分，一定程度上影響了鍋爐系統(tǒng)的可靠性。另外，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組由于投運(yùn)臺(tái)數(shù)較少，所以臺(tái)年平均值就會(huì)相對(duì)比較大。

3結(jié)論與建議

  從以上的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析中可以看出巾國(guó)300 MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的可靠性指標(biāo)提升很快．但由于循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)及燃用劣質(zhì)燃料的現(xiàn)實(shí)情況，造成循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組可靠性指標(biāo)小于煤粉鍋爐機(jī)組。其中磨損是造成循環(huán)流化床鍋爐可靠性較低的主要原因。

為了進(jìn)一步提高300 MW甚至更大容量等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組及煤粉鍋爐機(jī)組的可靠性，建議如下：(1)電廠在設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段，盡可能使設(shè)計(jì)燃料與實(shí)際運(yùn)行的燃料相符。(2)在鍋爐的設(shè)計(jì)制造階段．要盡可能收集更多的同類(lèi)型機(jī)組的磨損發(fā)生的原因及處理方法，并在設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮，同時(shí)采取適當(dāng)?shù)谋苊獯胧�，防止同�?lèi)型的故障反復(fù)出現(xiàn)。(3)在電廠的日常管理中，要做好循環(huán)流化床鍋爐全過(guò)程可靠性管理工作，即在建設(shè)階段要做好鍋爐的施工安裝質(zhì)量管理；在機(jī)組投運(yùn)后要做好日常運(yùn)行、維護(hù)及檢修的管理，尤其需要提高運(yùn)行及檢修人員的業(yè)務(wù)能力，做好燃燒調(diào)整及設(shè)備維護(hù)．以減少故障的發(fā)生：同時(shí)對(duì)于已發(fā)生的故障．要深入研究，徹底弄清故障原因并防止類(lèi)似的故障再次發(fā)生。(4)電力企業(yè)做好日常的可靠性管理工作，加強(qiáng)和完善本企業(yè)的管理體系和技術(shù)體系建設(shè)，以便于為開(kāi)展可靠性的分析與應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4摘要：為了定量分析中國(guó)已經(jīng)投運(yùn)的300 MW等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組與煤粉鍋爐機(jī)組在可靠性方面的差異，對(duì)中國(guó)大部分現(xiàn)役的300 MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組和煤粉鍋爐機(jī)組可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)．分析并比較了兩種鍋爐機(jī)組的綜合可靠性指標(biāo)及停運(yùn)指標(biāo)。分析結(jié)果表明，盡管循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的可靠性指標(biāo)有了很大的提高，非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)2011年2.48次／（臺(tái)·年）迅速降低至2014年的不到0.75次／（臺(tái)·年），強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)及等效強(qiáng)迫停運(yùn)率也分別從最高的201 1年1.97次／（臺(tái)·年）及3.7%降至2014年的0.62次／（臺(tái)，年）及1.18%．但與煤粉鍋爐機(jī)組相比，非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)臺(tái)年均值、強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)臺(tái)年均值及等效強(qiáng)迫停運(yùn)率分別高0.30次、0.20次及0.87%；平均非計(jì)劃停運(yùn)間隔小時(shí)低6 158.90 h。因此循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的可靠性還需要進(jìn)一步提高、