安全性評價中的技術(shù)咨詢工作

　　對火力發(fā)電廠進(jìn)行安全性評價，不僅要按照相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行查證和評分，以量化界定安全性(或?qū)?yīng)的危險性)程度，更重要的是善于識別潛在的危險因素而加以發(fā)掘，提出針對性的整改建議，以切實(shí)可行的技術(shù)措施和(或)管理手段，將隱患消除。因此，電力生產(chǎn)設(shè)備的安全性評價，必然含有設(shè)備狀態(tài)診斷、故障預(yù)測預(yù)告和失效分析等技術(shù)咨詢內(nèi)容。安全性評價的技術(shù)含量，主要體現(xiàn)在為業(yè)主單位提供的整改建議中的技術(shù)咨詢量。 　　 　　現(xiàn)以不同類型火(熱)電廠化學(xué)專業(yè)安全性評價為例作說明。 　　 　　1在安全性評價中為業(yè)主單位釋疑解難 　　 　　安全性評價雖已列出明晰具體的評價條目，但是按條目衡量被評價單位發(fā)供電設(shè)備時，卻取決于查評專家的技術(shù)水平與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。對于同一條目，不同專家發(fā)掘問題的深度有很大差異?！　? 　　業(yè)主單位在接受查評的同時，往往寄希望于專家為之解決一些疑難問題，查評專家也應(yīng)義不容辭的為之排憂解難。以下事例可資證明。 　　 　　1.1某廠水質(zhì)合格條件下積垢率過高的分析 　　 　　某廠2臺蒸發(fā)量為1100t/h亞臨界參數(shù)鍋爐，曾因水質(zhì)故障，在投產(chǎn)后不久大面積脆爆失效。接受教訓(xùn)后，該廠領(lǐng)導(dǎo)下力量抓了水汽質(zhì)量，使合格率達(dá)到考核指標(biāo)。但是更新后的水冷壁管積垢率仍很高，鍋爐酸洗間隔平均值分別是1.6年和2.5年。在安全性查評中，這一尖銳矛盾現(xiàn)象擺在查評者面前，業(yè)主單位領(lǐng)導(dǎo)與專業(yè)人員都希望有合理解釋。 　　 　　在查證中發(fā)現(xiàn)，這2臺鍋爐的5次酸洗，均采取pH為5～5.5條件下的亞硝酸鈉鈍化，在此pH值下鍋爐金屬面難以進(jìn)入鈍態(tài)，而且有腐蝕。為此指出，應(yīng)采取pH為9～9.5的相同濃度亞硝酸鈉鈍化。前者由于金屬面未鈍化，可產(chǎn)生400kg以上的銹蝕物，即使均勻分布在水冷壁受熱面上，也達(dá)43g/m2；后者產(chǎn)生的銹蝕量為71kg，均勻沉積量不足8g/m2。 　　 　　為此，明確建議該廠今后在pH值為9～9.5下進(jìn)行亞硝酸鈉鈍化處理。 　　 　　1.2對某廠查評與復(fù)查中進(jìn)行失效分析與處理 　　 　　某電廠4臺200MW機(jī)組凝汽器銅管使用逾10年無結(jié)垢腐蝕現(xiàn)象，也很少發(fā)生凝汽器泄漏現(xiàn)象。但是在進(jìn)行安全性評價前半年多均出現(xiàn)結(jié)垢腐蝕，到進(jìn)行安全性評價時，凝結(jié)水合格率均低于50%。 　　 　　經(jīng)查證，認(rèn)為是該廠未按變更原水時應(yīng)采取脫除強(qiáng)酸鹽處理(稱“深度處理”)的要求，投入配套的循環(huán)水處理設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)處理，而采用藥劑“阻垢、緩蝕”所致。由于凝汽器管泄漏堵管率已達(dá)5%，建議依次更新為耐蝕的70-1B錫黃銅管，同時強(qiáng)調(diào)仍需投入深度處理設(shè)備，其制水量應(yīng)達(dá)500t/h。 　　 　　在查評中還發(fā)現(xiàn)循環(huán)水pH值低于6，指導(dǎo)用氫氧化鈉中和處理，液堿用量與計算值符合。 　　 　　在對該廠進(jìn)行復(fù)查時，正值新?lián)Q管的3號機(jī)組銅管嚴(yán)重泄漏。指出在該機(jī)組銅管安裝時，曾發(fā)現(xiàn)操作粗放，將銅管彎成弓狀，曾預(yù)告投產(chǎn)后將在冬季產(chǎn)生應(yīng)力開裂(稱“季節(jié)性破裂”)。該機(jī)凝結(jié)水質(zhì)劣化的特點(diǎn)符合銅管斷裂特征，抽管檢查也證實(shí)了對失效原因的推斷。黃銅管應(yīng)力斷裂可在第二個冬季后緩解，例證就是該廠1號機(jī)于1984年夏投產(chǎn)后，從當(dāng)年秋末到次年夏初因黃銅管斷裂而停機(jī)20余次，次年就不再發(fā)生。對此，其他機(jī)組更新銅管時必須引以為戒，嚴(yán)防產(chǎn)生安裝應(yīng)力。 　　 　　1.3在評價中答復(fù)業(yè)主單位的疑難問題 　　 　　某新建電廠循環(huán)水使用弱酸樹脂對補(bǔ)充水作脫堿軟化處理，設(shè)計濃縮倍率為<2.5倍，查評前實(shí)際控制為2倍。查評后指出可提高到4倍，最高不超過5倍。此舉可使該廠年節(jié)水(經(jīng)脫堿軟化的)300余萬噸。 　　 　　對該廠提出的內(nèi)冷水電導(dǎo)率控制標(biāo)準(zhǔn)和銅管清洗問題一一作了答復(fù)，并將該廠鍋爐充氮?dú)獗Ｗo(hù)改為滿水用氮?dú)獗３謮毫ΡＷo(hù)。 　　 　　2風(fēng)險預(yù)知預(yù)告和消除風(fēng)險對策收效情況 　　 　　安全性評價是基于預(yù)防為主的安全管理原則，通過查找風(fēng)險因子預(yù)防設(shè)備發(fā)生故障?！痘鹆Πl(fā)電廠安全性評價》(第二版)1.6電站化學(xué)設(shè)備，將可能引發(fā)化學(xué)故障的80個風(fēng)險因子，歸納成4個子項(xiàng)共40個條目。認(rèn)真地按《評價》條款進(jìn)行查證計分，一般能顯示出設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)，對于水處理設(shè)備和制氫設(shè)備顯性的風(fēng)險因子易于辨識，但是由于水汽質(zhì)量與化學(xué)技術(shù)管理薄弱引發(fā)的故障則難于辨識。業(yè)主單位則寄希望于評價專家通過查評揭示潛在的危險點(diǎn)，以便控制和消除。 　　 　　2.1對某廠6號爐堿腐蝕脆爆危險的預(yù)告 　　 　　在該廠查評中發(fā)現(xiàn)凝汽器經(jīng)常泄漏，給水含氧量長期超標(biāo)，省煤器、汽鼓和水冷壁管附著物是紅棕色的高價氧化鐵，鍋爐水pH值高，水冷壁管試樣已有孔蝕，在《評價報告》與《分項(xiàng)扣分表》中都多次提示存在堿腐蝕脆爆危險。 　　 　　該鍋爐于進(jìn)行安全性評價半年后，果然發(fā)生了水冷壁管堿腐蝕脆爆，由于該廠對爆管原因存在內(nèi)部分岐，影響了防治對策的執(zhí)行。因而在隨后的5個月內(nèi)又發(fā)生4次爆管。 　　 　　在對該廠復(fù)查中，系統(tǒng)闡明了閉塞區(qū)堿腐蝕的形成機(jī)制及對策，統(tǒng)一了認(rèn)識，強(qiáng)化對策的實(shí)施，制止了爆管的發(fā)展。當(dāng)該爐完全實(shí)現(xiàn)了整改建議后，不再發(fā)生水冷壁管脆爆故障。 　　 　　2.2對大容量鍋爐酸腐蝕的預(yù)警及處理對策 　　 　　酸腐蝕脆爆是大容量鍋爐最危險的失效形式，它具有發(fā)展快、損壞面大和持續(xù)發(fā)生的特點(diǎn)。對大容量鍋爐進(jìn)行評價時，應(yīng)做重點(diǎn)查證。 　　 　　2.2.1海水冷卻電廠尤應(yīng)注意酸腐蝕傾向 　　 　　某電廠一臺200MW機(jī)組曾因有海水進(jìn)入給水系統(tǒng)而被迫停機(jī)。在對該機(jī)組進(jìn)行安全性評價時，發(fā)現(xiàn)該爐水冷壁管向火側(cè)垢量少于背火側(cè)，而且積垢量少。指出這是鍋爐水pH低于7，尤其是低于5時，產(chǎn)生的酸性腐蝕和溶解所致。報告中提出的對策是“加強(qiáng)爐水pH值測試，當(dāng)發(fā)現(xiàn)pH≤8.5時，可投加氫氧化鈉中和；如果pH≤7，則應(yīng)停爐放水，進(jìn)行換水沖洗后，用氫氧化鈉進(jìn)行熱態(tài)成膜鈍化”。 　　 　　2.2.2亞臨界參數(shù)鍋爐酸腐蝕預(yù)警及分析處理 　　 　　在對某電廠查評時，發(fā)現(xiàn)該廠1，3，4號爐水冷壁管向火側(cè)垢量均少于背火側(cè)，著重指出該3臺亞臨界參數(shù)鍋爐均有潛在的酸腐蝕危險。通過查證確定其原因是：(1)鍋爐補(bǔ)充水及精處理的凝結(jié)水pH值常低于6.5，甚至低于6.0；(2)采取協(xié)調(diào)磷酸鹽鍋內(nèi)處理，必然使鍋爐水pH值下限超標(biāo)。前者是設(shè)備問題；后者是控制問題。 　　 　　由于該廠領(lǐng)導(dǎo)重視評價中提出的預(yù)警和整改建議，并認(rèn)真貫徹執(zhí)行，因此，在進(jìn)行復(fù)查時證實(shí)，酸腐蝕脆爆風(fēng)險顯著減輕。 　　 　　除該廠外，對某濱海熱電廠查評時，發(fā)現(xiàn)該廠3號爐由于進(jìn)入離子交換樹脂使鍋爐水pH值大幅度下降而產(chǎn)生酸腐蝕危險；在對華能公司所屬某廠進(jìn)行鍋爐脆爆失效分析和進(jìn)行安全性評價時，都指出由于采取協(xié)調(diào)磷酸鹽處理而存在酸腐蝕危險。對這些亞臨界參數(shù)鍋爐的鍋內(nèi)處理方式皆建議改為低磷酸鹽處理并輔以氫氧化鈉提高pH值。給出的控制指標(biāo)是：鍋爐水磷酸根0.5～2mg/L，pH9.2～10.0。當(dāng)鍋爐水pH值偏離規(guī)范時，寧可使其上限超標(biāo)(保持<10.4)，也不可使其下限超標(biāo)，亦即不得低于9.0。對上述鍋爐復(fù)查和追蹤檢查，凡按照所建議的方式處理，指標(biāo)都保持合格，即可免于酸腐蝕。 　　 　　2.3氧腐蝕及氧引起故障風(fēng)險的消除 　　 　　水中溶解氧自身可產(chǎn)生腐蝕，它還能促進(jìn)閉塞區(qū)酸腐蝕和堿腐蝕。氧腐蝕廣義上還含停用腐蝕及受熱面上高價氧化鐵引起的腐蝕。 　　 　　2.3.1凝結(jié)水含氧量不合格的研究與解決 　　 　　在進(jìn)行評價中，最普遍突出的問題是凝結(jié)水含氧量不合格，成為重點(diǎn)整改項(xiàng)目。凝結(jié)水是給水的主要組成部分，凝結(jié)水含氧量不合格，進(jìn)而使給水含氧量超標(biāo)。 　　 　　經(jīng)觀察研究，凝結(jié)水含氧量不合格的原因有3：一是鍋爐補(bǔ)充水率過高，通常超過4%后凝結(jié)水含氧量難于合格。這是由于化學(xué)除鹽水含氧量是凝結(jié)水含氧量規(guī)定值的300倍，由除鹽水帶入的氧難以在凝汽器中解析排除；二是除鹽水補(bǔ)充不均勻，虧水時大量補(bǔ)充，此時凝結(jié)水含氧量必然不合格；三是凝汽器氣密性差，或者凝汽器除氧裝置有缺陷。三者中以前兩者為主，而以第二點(diǎn)影響最大，也最容易解決。 　　 　　在對華北電力集團(tuán)所屬14個火(熱)電廠進(jìn)行安全性評價(部分復(fù)查)中，幾乎所有的電廠都存在此問題，按整改建議實(shí)施后均立即收到效果。 　　 　　2.3.2給水含氧超標(biāo)的解決及停用保護(hù)問題 　　 　　查評中發(fā)現(xiàn)給水含氧量超標(biāo)多由凝結(jié)水含氧不合格引起，使凝結(jié)水含氧合格后，給水也相應(yīng)解決。有些電廠也存在除氧器控制管理方面的欠缺，例如排汽門開度過小、除氧工況不穩(wěn)等，在查評中指出后均能及時改正和改善。 　　 　　某熱電廠大氣式除氧器(稱“低脫”)含氧量長期不合格。經(jīng)查證認(rèn)為是補(bǔ)水不均勻所致。適度開大排汽(氣)門，并保持均勻補(bǔ)充除鹽水，則能合格。 　　 　　查評中發(fā)現(xiàn)，凡使用丙酮肟進(jìn)行化學(xué)除氧者，鍋爐內(nèi)表面均為紅色，表明未起到除氧作用。在查評中指出，丙酮肟的確具有脫氧能力，這些廠的氧腐蝕可能是藥劑或加藥工藝存在問題所致。 　　 　　在查評中強(qiáng)調(diào)變“停爐保護(hù)”為“停用保護(hù)”，使停用的熱力設(shè)備在時間與空間上盡量拓展，即進(jìn)行保護(hù)的時間應(yīng)盡量覆蓋停用期的90%；被保護(hù)設(shè)備盡量達(dá)90%。還特別強(qiáng)調(diào)了凝汽器管的停用保護(hù)。 　　 　　3提高火電廠安全管理水平的咨詢 　　 　　進(jìn)行安全性評價是為夯實(shí)安全基礎(chǔ)。作為安全系統(tǒng)工程，應(yīng)對火(熱)電廠自設(shè)計到服役全過程的安全基礎(chǔ)給予關(guān)注。 　　 　　3.1在評價中對擬建機(jī)組風(fēng)險因素進(jìn)行發(fā)掘 　　 　　對某電廠在役的4×300MW機(jī)組進(jìn)行安全性評價時，注意到擬建的4臺300MW機(jī)組凝汽器管選材方面存在重大隱患，將是建成投產(chǎn)后的事故根源。該廠在役的4臺機(jī)組使用70-1A黃銅管，循環(huán)水設(shè)計濃縮倍率最高為3.5倍。但是在2.5倍以下銅管已產(chǎn)生了明顯的腐蝕。經(jīng)了解擬建的4臺機(jī)組循環(huán)水濃縮倍率設(shè)計為5.5倍，仍使用同種管材。根據(jù)長期從事腐蝕研究的經(jīng)驗(yàn)與該廠現(xiàn)有機(jī)組腐蝕的現(xiàn)實(shí)，都表明70-1A管不能耐受5.5倍循環(huán)水的腐蝕，很可能在服役的最初1～2年由于“嬰兒期腐蝕”而失效，為此，建議將管材變更為70-1B。 　　 　　經(jīng)研究確定，6～8號機(jī)變更訂貨改用70-1B管；5號機(jī)已來不及改變管材，仍使用70-1A管，但是應(yīng)采取一系列防腐蝕措施，包括投產(chǎn)前的成膜和限制濃縮倍率為2倍，半年后允許達(dá)2.5倍。 　　 　　事后追蹤了解，按建議執(zhí)行后，新投產(chǎn)機(jī)組銅管情況優(yōu)于1～4號機(jī)。 　　 　　3.2新版本標(biāo)準(zhǔn)的引用及對標(biāo)準(zhǔn)的分解運(yùn)用 　　 　　在對各廠進(jìn)行安全性評價中，注意提示被評價電廠使用最新版本的規(guī)程、導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)。作為多項(xiàng)導(dǎo)則、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)的參編者，結(jié)合查評同時介紹國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)的制定背景情況，以利執(zhí)行。 　　 　　3.2.1GB12145-89變更為GB/T12145-1999的有關(guān)問題 　　 　　作為部標(biāo)委會委員參加了SD163-85的編寫討論和將該部標(biāo)晉升國標(biāo)GB12145-89的討論，由于該標(biāo)準(zhǔn)所定的協(xié)調(diào)磷酸鹽處理不適用于亞臨界參數(shù)電廠，在對各廠評價中掌握以下原則：協(xié)調(diào)磷酸鹽處理可用于高壓鍋爐，不宜用于超高壓鍋爐，不可用于亞臨界參數(shù)鍋爐(對GB/T12145-1999也同樣)。 　　 　　在評價過程中，已推出了新國際GB/T12145-1999《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》，敦促所評價電廠將本廠規(guī)程按新國標(biāo)改寫。 　　 　　GB12145-89無中性水處理或聯(lián)合水處理規(guī)范，在對華能某熱電廠直流鍋爐進(jìn)行查評時，提供了聯(lián)合水處理(CWT)和中性水處理(NWT)控制標(biāo)準(zhǔn)。 　　 　　水的硬度是重要指標(biāo)，GB12145的兩個版本均采用1/2(Ca+Mg)為基本單元，使硬度的計算值與按ISO6059-1984得到的硬度值大了1倍。在安全性評價當(dāng)中，凡有提出問題者，均作了詳細(xì)的說明。 　　 　　在對超臨界參數(shù)電廠進(jìn)行評價時，對GB12145標(biāo)準(zhǔn)按期望值對標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行分解，以從嚴(yán)掌握。 　　 　　3.2.2對引進(jìn)機(jī)組評價時的引用標(biāo)準(zhǔn)問題 　　 　　對某電廠800MW引進(jìn)機(jī)組進(jìn)行評價時，本可引用GB/T12145-1999進(jìn)行評價，但是該廠自調(diào)試到投產(chǎn)均按俄廠商提供的水化學(xué)工況(BXP)標(biāo)準(zhǔn)維持，并已征得其上級化學(xué)監(jiān)督單位認(rèn)可。對此認(rèn)為，在該次查評中暫按俄供水化學(xué)工況評價，復(fù)查時應(yīng)按GB/T12145-1999考核。 　　 　　3.3凝汽器管選材導(dǎo)則及銅管內(nèi)應(yīng)力檢驗(yàn) 　　 　　發(fā)電廠凝汽器管選材可參照編號為DL/T713-2000《火力發(fā)電廠凝汽器管選材導(dǎo)則》。銅管內(nèi)應(yīng)力檢驗(yàn)是最重要的質(zhì)量控制項(xiàng)目。最早用作者譯自蘇列寧格勒金屬工廠的24h氨熏法。后改用YB781-75，4h氨熏法，則使許多機(jī)組凝汽器管產(chǎn)生應(yīng)力斷裂。對比24h和4h氨熏，確認(rèn)后者漏檢率達(dá)60%，為此，電力系統(tǒng)保留24h氨熏驗(yàn)收的質(zhì)控權(quán)力，從而保證了銅管質(zhì)量。對各廠評價中證實(shí)，，凡按24h氨熏檢驗(yàn)者，不論是新建的還是換裝的凝汽器管均未發(fā)生斷裂，而用4h氨熏者常有數(shù)十根銅管在運(yùn)行中斷裂。 　　 　　3.4關(guān)于進(jìn)行水平衡和加強(qiáng)水務(wù)管理問題 　　 　　水環(huán)境的防污染問題至關(guān)重要。在對缺水地區(qū)火(熱)電廠進(jìn)行評價時，要求作好水平衡和水務(wù)管理，合理復(fù)用，以減少廢水產(chǎn)生量。已有許多電廠在查評和整改后，實(shí)現(xiàn)了無廢水外排。