杨宋 陈琪 黄永琛
中国电力顾问集团中南电力设计院有限公司 湖北武汉 430071
摘要：根据国产机组的设备可靠行数据，国产机组的可用系数已经可以达到95%，并随着运行维护水平的不断提高，加强管理，可用率逐年提高。同时，本文也从设计的角度，提出了在CFB锅炉、热力系统、仪表控制等方面保证可用系数的措施，从而保证机组的可用系数可达95%以上。
关键词：可用系数；循环流化床；600MW机组
目前国内电力投资和建设企业纷纷进军海外，开拓电力市场。而对于一些电网容量较小的国家而言，合同中往往对于机组的可靠性以及利用率提出了很高的要求，从商业利润的角度出发，甚至要求机组的利用小时大于6500h，远超国内的常规水平。如果燃料采用低热值煤，那么对于机组可靠性的要求将更为苛刻。下面，本文就600MW循环流化床超临界机组的可用率进行分析研究。
1 电厂可用率指标
1.1 电厂设备可靠性评价指标
电厂设备可靠性评价指标主要有：可用系数（AF）、等效可用系数（EAF）、运行系数（SF）、计划停运系数（POF）、非计划停运系数（UOF）、非计划停用率（UOR）等。上述指标分别定义如下：
可用系数（AF）=（可用小时数AH）/（统计期间小时数PH）x 100%；其中可用小时数AH=运行小时数SH+备用小时数RH；
等效可用系数（EAF）=（可用小时数AH-降出力等效停运小时数EUDH）/（统计期间小时数PH）x 100%；
运行系数（SF）=（运行小时数SH）/（统计期间小时数PH）x 100%；
计划停运系数（POF）=（计划停运小时数POH）/（统计期间小时数PH）x 100%；
1.2 影响指标的主要因素
可以看出，影响可用系数的主要因素为机组系统和设备的可靠性，只与设计、设备制造和运行维护水平有关，而与电网需求无关；影响等效可用系数、运行系数和计划停运系数的主要因素除机组系统和设备的可靠性外，还与电网用电需求直接相关。
按照机组年利用小时数6500h考虑，机组长期处于高负荷或满发状态，机组运行小时约为7000h。因此，若可用系数按95%考虑，扣除机组检修时间后，可满足机组运行要求。
2 国内火电机组可靠性情况
2.1 国内火电机组运行可靠性近况
2013年，各地区100MW及以上容量火电机组运行可靠性指标见下表：
2.3 国内电厂可用率现状分析
从表2-1，表2-2可以看出，各地区机组的等效可用系数均在90%以上，并未达到95%，但其非计划停运系数非常低，考虑到国内机组经常处于降负荷运行状态，可以断定其等效可用系数的降低是受电网用电需求的影响，即机组降负荷调峰造成的主机降低出力等效停运小时数增加。因此机组的可靠性并不存在问题，可用率应在95%以上。另外，随着运行维护水平的不断提高，加强管理，可用率会逐年提高。
3 保证电厂可用率的设计措施
目前，国产设备的可用率已经可以满足机组的要求，提高电厂运行人员的运行维护水平也是影响电厂可用率的关键因素。尽管如此，在设计过程中，也仍然可以采取一些措施，进一步保证电厂的可用率达到95%以上。
3.1 CFB锅炉的保证措施
3.1.1 CFB锅炉运行可用率概况
由于循环流化床锅炉的特殊固有优点，即燃料的适应性和良好的环保特性，经过30 多年的发展和应用，现在循环流化床锅炉无论在容量、效率和可用率方面，均已达到了电站锅炉要求的水平。例如，国内600 MW等级的流化床锅炉已投入运行了2年，；循环流化床锅炉的效率可达90 %以上；而循环流化床锅炉的可用率也早已可达95%以上。
3.1.2 CFB锅炉运行可用率的影响因素以及保证措施
循环流化床锅炉的非计划被迫停炉的主要原因主要包括锅炉部件的磨损、分离器的耐火材料出现问题、高温膨胀节的故障。这3个方面的原因占到了循环流化床锅炉被迫停炉次数的80%以上。此外，在一些条件下，辅机选择不合适、检修锅炉部件逐渐和未被发现的磨损和裂缝、运行错误、设计失误，也是被迫停炉的原因。
3.1.2.1下炉膛过渡区的磨损：为了解决这一问题，一些公司开发了各式各样的专利技术，如切涡片、踢出管设计等及其改进设计，使得沿炉墙向下流动的床料不会对过渡段的耐火材料造成磨损。
3.1.2.2 过热器/再热器的磨损：大容量循环流化床锅炉在各种负荷下，都必须具有较高的燃烧效率和脱硫效果，因此锅炉床温应有良好的变负荷特性，而采用外置换热床可以起到这一作用。
3.1.2.3 控制再热汽温的调节挡板的磨损：再热蒸汽旁路控制技术便是一个很好的选择，即在初级再热器冷端入口处布置一旁路连接至末级再热器入口，通过冷热再热蒸汽的混合来调节再热蒸汽温度。
3.1.2.4 辅机选择：影响循环流化床锅炉可用率的主要辅机是燃料给料系统；风机/马达以及包括冷渣器在内的灰处理系统，应尽量采用床下连续排渣、流化床冷渣器；另外三大风机考虑合理的裕量系数。
3.2 热力系统的保证措施
热力系统可通过合理选择进口或国产优质设备、优化系统可靠性设计以及增加设备备用裕量来保证电厂可用率。
3.2.1 给水系统
给水系统高加设有旁路，当任何一台高压加热器故障时，高压给水可通过旁路进入锅炉，机组仍然可以满负荷运行，高压加热器的切除不会影响机组的可用率。
3.2.2 凝结水系统
凝结水系统设置2台100%或3台50%容量凝结水泵，凝结泵的故障切除不会影响机组的可用率。低压加热器设有旁路，低加的切除也不会影响机组的可用率。
3.2.3汽轮机防进水和冷蒸汽措施
按照ASME TDP-2006的相关规定，优化设计主蒸汽管道、再热蒸汽管道、抽汽管道、加热器以及疏放水系统，防止水和冷蒸汽对汽轮机造成的损坏，提高机组运行安全，保证电厂的可用率。
3.2.4 冷却水系统
开、闭式循环冷却水系统分别设置2台100%容量开、闭式循环冷却水泵，1运1备；当闭式循环冷却水泵或开式循环冷却水泵单台故障时，不会影响机组的可用率。
3.3 仪表控制的保证措施
主热力系统控制采用DCS控制。DCS关系到整个电厂的安全运行，是保证电厂可用率达到95%的关键因素。DCS采用软、硬件成熟可靠的产品，重要部件（控制器、通讯网络、电源等）采用冗余设计，网络结构、控制器和IO分配采用风险分散原则，使控制系统内部的单一故障不会引起运行设备与备用设备同时停运。同时，注意控制策略的优化，减少机组因为控制参数不合理造成的系统波动剧烈，从而保证机组平稳运行。并在调试阶段逐一核实确认保护投入率100%、自动投入率99%。通过上述硬、软件措施确保分散控制系统DCS的可用率达到99.9%以上。
4 结论
国产设备可用率已经可以达到95%，并随着运行维护水平的不断提高，可用率逐年提高。尽管如此，在设计过程中，也仍然可以采取一些措施。
（1）循环流化床锅炉无论在容量、效率和可用率方面，已可和煤粉炉相比。提高循环流化床锅炉可用率的关键是锅炉的设计结构、辅机选型和运行管理。
（2）热力系统可通过合理选择进口或国产优质设备、优化系统可靠性设计以及增加设备备用裕量来保证电厂可用率。
（3）通过DCS硬件配置及软件优化组态确保分散控制系统DCS的可用率达到99.9%以上。
参考文献：
[1]毛健雄；循环流化床锅炉的可用率分析；锅炉技术；2006年03期
[2]方联；李欧；600MW机组可用率指标分析；华电技术；2010年08期
[3]周一工；循环流化床锅炉辅助设备的几个设计问题；锅炉制造 1999年03期
[4]张光纯；如何提高火电机组的可用率；锅炉技术；1983年04期
[5]冯宝忆；提高大机组可用率的途径和技术经济分析；华电技术；1984年09期
作者简介：
陈琪 1987.06 女 汉 湖北省蕲春县 硕士 工程师 研究方向：热力系统
论文作者:杨宋,陈琪,黄永琛
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期
论文发表时间:2015/9/23
标签：机组论文; 锅炉论文; 流化床论文; 系数论文; 电厂论文; 系统论文; 小时论文; 《基层建设》2015年4期论文;