[科普中国]-火力发电厂可靠性管理

简介

电力企业应用可靠性管理工作由来已久，自20 世纪80年代，我国就已在电力企业中应用可靠性管理概念。当前可靠性管理在现代电力工业生产上的应用主要体现在两个方面：一是以能反映电力生产上的技术经济综合指标（可靠性指标）进行宏观调控，以保证电力工业本身和社会的最大效益；二是以可靠性的系统工程理论研究电力生产设备自身规律。当前，应用可靠性管理指标对环保设备进行统计、分析、整理、评价，通过科学管理方法和手段指导火力发电企业应用环保设备更有效地投入生产工作， 并通过数据积累分析，对环保设备设计、制造、安装企业进行综合性评价，规范环境保护产业发展具有较为重大的意义。

火力发电企业应用环保设备管理现状20 世纪末至21 世纪初，随着国家对环境保护的要求日趋严格，环境保护工作已经从注重末端治理转向预防为主以及生产和消费的全过程控制，由主要依靠强制性要求转向强制性要求与市场引导手段相结合，在污染物排放控制方面取得了显著的成果。以二氧化硫排放量为例，2007 年全国二氧化硫排放量比2006 年下降了4.7%， 其中电力二氧化硫排放量同比下降了9.1%。绝大部分火力发电企业能够按照国环境保护要求实施脱硫建设并投运，个别企业未按照《“十一五”二氧化硫总量削减目标责任书》要求在2007 年年底前建成运行脱硫设施，有7 家电厂脱硫设施运行不正常，并因此受到环境保护部通报及处罚。火力发电企业只有在努力做好污染控制、开展环境保护工作的同时，通过积累经验、总结教训，按照科学发展观的要求不断深化，才能较好地发现当前环保设备管理工作存在问题并采取措施逐步完善。当前我国火力发电企业应用环保设备管理工作中主要存在以下几个方面问题1。

1.火力发电环保设备设施选用规范存在问题

火力发电企业环保设备设施选用规范局限性较大。以火电厂烟气脱硫为例，2005 年国家环境保护总局发布27 号公告，批准HJ/T 178-2005《火电厂烟气脱硫工程技术规范烟气循环流化床法》及HJ/T 179-2005《火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法》等2 项标准为环境保护行业推荐性标准， 但未对采用其他烟气脱硫方式进行任何规范。当前，火力发电企业环保设备工艺形式多种多样，发电企业可根据自身情况选用氨水洗涤法脱硫、海水脱硫、喷雾干燥法脱硫、炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫、脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫等工艺， 并报国家环保总局批准后实施。

由于其中部分工艺尚未进入到技术成熟期，需要企业长期应用才能逐渐完善。火力发电企业一旦选用某种脱硫工艺，从设计、安装到投入生产应用过程基本上不可能进行改变，而对该工艺在实际生产应用中是否能够达到设计规范，以及后续设备维护保养等问题均无法控制。对于极个别在生产过程中存在较多问题甚至无法达到设计排放规范的，只能加大后期投入对环保设备进行相应技术改造，形成不必要的负担。

2.设计、施工单位行业准入及后评价存在问题

没有相应的行业准入制度约束， 也没有对环保设备设计、施工企业应具备何种资质作强制性规定。2002 年颁布的《中华人民共和国环境影响评价法》规范了建设项目的环保准入，国家环保总局HJ/T255-2006《建设项目竣工环境保护验收技术规范火力发电厂》，仅针对火力发电企业环保竣工环境保护验收部分进行约束，而对相关设计、施工单位相关资质是否满足条件，是否具备成熟的技术工艺以及管理服务水平等方面没有相关法律或行业规范进行约束。国家电力监管委员会制定并于2005 年3 月1 日起施行《承装（修、试）电力设施许可证管理办法》规定，“在中华人民共和国境内从事承装、承修、承试电力设施业务，应当按照本办法的规定取得承装（修、试）电力设施许可证。任何单位或者个人未取得承装（修、试）电力设施许可证的，不得从事承装、承修、承试电力设施业务”，但目前仍有大量未取得承装（修、试）电力设施许可证的企业在火力发电企业承装（修、试）环保设备工程，其主要原因是脱硫等环保工程后评价制度尚未出台，相关工程评价体系未建立，相关设计、施工单位资质审查、业绩证明等均没有足够的数据支持。

3.工艺、设备选用差异问题

同种脱硫技术规范，不同引进、设计、制造单位所采用具体工艺和设备均存在差异，特别是在辅助配套设备的选用方面，设计、制造单位自主选用空间较大。近几年来，脱硫产业发展较为迅猛，短短5 年间从事脱硫技术的公司高达200 多家，且多数脱硫公司引进技术时限于自身情况，无法对所引进的工艺进行消化吸收、优化完善，存在一定的重复引进问题，并且由于工程竞价因素，为控制项目成本获取低价中标的优势，选用的设备、设施往往低于正常项目所必须的整体可靠性水平，因此出现所选用设备可靠性不高，健康水平较差，给企业运行、维护造成极大困扰，出现了个别脱硫设备设施无法正常投运、工程质量低下、运行效果不尽人意的情况，严重时甚至造成整个环保系统退出运行。

环保设备应用可靠性理论意义及应用方法当前，国家将环境保护提升到了一个重要的高度，环保产业迎来了一次难得的发展机遇。近几年来我国环保服务行业相关企业如雨后春笋般蓬勃发展，但缺乏国家或行业相关制度规范的约束。个别企业其发展目的与当前国家发展循环经济，构建和谐社会初衷相背离，片面追求经济利益，忽视了环保服务企业的社会责任，不但没有担负起治理污染，保护环境的职责， 反而将跻身环境保护事业作为其牟取利益、发财致富的手段，出现了某些将技术落后、质量不过关、运行不稳定和缺乏正常售后服务的产品提供给生产企业的情况，一定程度上影响了企业应用环保设备进行清洁生产的积极性和主动性，不利于国家环保产业健康有序发展。对比欧美发达国家，经过几十年来优胜劣汰，整个环保产业发展较为规范，产业结构较为稳定，其经验值得我国环保管理职能部门收集、整理、参考和借鉴，以尽可能避免环保产业的发展走弯路。当前绝大多数火力发电企业环保设备管理均属于内部管理，且没有统一的权威机构对相关环保设备设计、制造等企业技术和服务质量进行资料收集、统计评价，因此亟需尽快建立健全相关环保设备服务企业质量评价体系，并应用可靠性理论对各环保设备企业服务质量、技术工艺和企业业绩进行评价。以全面科学地健全法律法规，逐步完善对环保服务行业进行规范或约束， 尽快提高环保设备技术工艺水平、服务质量，充分发挥环保设备投资效益。

国内多数发电企业均应用中国电力企业联合会可靠性管理中心组织研发并推广的《发电设备可靠性管理信息系统（网络版）》软件进行机组可靠性数据的统计和报送。发电设备可靠性管理信息系统（网络版）是一套基于多种网络环境开发的网络版管理软件，系统具有良好的可扩展性。但当前多数企业均仅限于应用该软件进行机组可靠性数据的统计和报送以及五大辅助设备（即磨煤机、给水泵组、送风机、引风机、高压加热器）机组可靠性数据的统计和报送，尚未应用该软件对环保设备可靠性进行管理，且该软件对于环保设备数据统计部分仍有不完善之处，如：设备名称无法在软件界面进行修改；环保设备相关数据如制造厂家信息、设备事件编码不完善等问题。企业内部管理可将有关设备名称进行定义以实现对脱硫系统各设备的独立统计2。

发电企业环保可靠性管理应用示例厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂安装4 台300 MW 国产引进型燃煤机组，锅炉为上海锅炉厂采用美国CE 公司技术设计制造的SG1025t/h 亚临界压力、一次再热控制循环锅炉，一期工程首台机组于1995 年投产发电。1999年，我公司抽调有关技术人员，专门研究海水脱硫的可行性。2005 年1 月获得国家环保总局批准采用海水脱硫系统，应用东方锅炉公司海水脱硫工艺进行烟气脱硫。一期、二期机组脱硫系统分别于2006 年底与2007 年初投入使用， 自2008 年4 月起公司将脱硫系统纳入辅机可靠性管理进行统计分析。考虑到设备对脱硫系统影响重要程度，我公司将海水增压泵及增压风机纳入环保设备可靠性统计中。

可靠性指标统计得出2008 年4～6 月份4 台机组脱硫系统运行可靠性情况如下：

（1）各机组脱硫系统海水增压泵故障率偏高，以该系统投运仅1 年的情况来看， 海水增压泵设备运行相对较不稳定， 平均非计划停运系数达1.31%。造成设备非计划停运（UO）及定期维护（SM）次数偏多的主要技术原因是海水增压泵振动大及出口多功能阀泄漏。

（2）各机组脱硫系统增压风机运行可靠性较高，统计期间无任何非计划停运事件发生， 综合考虑机组运行情况，其设备可靠，运行稳定性较好。

综合以上技术分析，我公司在结合机组年度计划检修工作中，重点解决脱硫系统海水增压泵振动大及出口多功能阀泄漏问题，采用了管道加焊锌块防腐、更换部分海水泵叶轮材质为316L 不锈钢材质、对泵体易损部件敷以贝尔佐纳1321 防腐涂层以及调整多功能出口阀运行方式等技术手段对海水增压泵设备进行整治， 取得了较为显著的成效，设备可靠性指标统计对比分析得出2008年11～12 月份4 台机组脱硫系统运行可靠性明显好转，平均非计划停运系数仅为0.05%。除1 号机组计划性检修影响可用系数外，其余机组环保设备可用系数均大幅提高。脱硫系统设备可靠性的大幅提高，为华夏公司完成全年二氧化硫减排任务奠定了坚实的基础，4 台机组全年最终实现二氧化硫去除量35,489 吨。

总结（1）我国各火力发电企业所应用环保设备，其设计、制造正处于快速发展阶段，但其技术、服务和管理尚未进入成熟期，由于工艺形式多种多样，同种脱硫技术，不同引进、设计、制造单位所采用的具体工艺和设备也存在各种差异，相关法律法规、行业标准还不尽完善，所以在企业实际应用质量上鱼龙混杂，一些设备、设施使用效果和可靠性离企业环保实际要求还有不少差距，亟需总结经验，发现其内在影响因素，尽快完善提高。

（2）火力发电企业作为环保设备的终端用户，通过对可靠性管理理论的应用，可以找出其所使用的环保设备、设施丧失正常功能的因素，全面、全过程地从规划设计、设备制造、安装调试、生产运行、检修维护等各个环节探讨其原因，找出改善对策，以提高环保设备、设施运行效果和可靠性，提高环境保护管理水平。厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂相关实践已在其所应用的脱硫设备设施上开始取得一定成效。

（3）单个火力发电企业的环保设备可靠性管理有其相当的局限性，只有通过行业组织或国家环保管理部门建立健全质量评价体系，在全国较大范围内开展环保设备可靠性管理的统计、分析，对环保设备的设计、制造、安装调试、运行维护等环节的技术工艺、服务质量和业绩进行评价，严格准入资质，并辅以相应的法规、标准对各种工艺形式的设计、制造、安装、调试、运行管理进行科学规范，才能使我国的环保设备技术和应用快速进入成熟期，使环保设备运行可靠性得到全面提高， 更加充分发挥环境保护投入的经济效益和社会效益3。