發電集團科研院所科技創新模式探索與實踐 (下)

四、研究項目的實施情況及效果


(一)科技創新工作情況


1.總體情況


大唐火電院“133”科技創新模式經過兩年來的探索與實踐,,取得顯著效果,研發並實施了諸多具有國際領先或國際先進水平的創新技術,形成一批具有自主知識產權的創新成果,引領了行業技術發展。東營六缸六排汽、鄆城630℃等百萬二次再熱技術的研究,開啟了大唐集團引領世界火電技術發展的先河。在國內率先掌握SO3高效脫除技術,並完成600MW燃煤機組的工程示範,破解了加裝SCR脫硝後引起的空預器堵塞、煙道腐蝕、煙囪藍羽等難題,並進一步將技術優化擴展至以汞為代表的重金屬汙染物治理。KYY-DEM除霧器技術在大唐陽城電廠、洛河電廠、系統外新疆嘉潤電廠進行了工程應用,在不採用溼式電除塵器的情況下確保煙塵穩定達標排放,為電廠節約超低排放改造投資累計達到5000萬元。尤其是在大數據與人工智能技術方面,提前佈局獲得先發優勢。燃煤機組煙塵一體化高效脫除與智能控制關鍵技術獲得中國電力科技進步一等獎,該成果中,脫硫除塵智能優化系統實現了人工智能技術在發電行業的首次成功應用,在消除煙塵、SO2排放瞬時超標的同時有效提高脫硫系統運行經濟性,節約成本4%-10%。燃煤機組鍋爐燃燒優化智能控制技術在大唐托克托、洛河、馬頭等電廠成功運用,採用該技術能夠在提高鍋爐效率0.5%-1%的同時,降低爐內NOx生成10%-15%,為發電企業帶來巨大的經濟效益和環保效益。


近年來,累計獲得國際領先及國際先進水平科技成果20餘項。其中,中國電力科學技術進步一等獎2項,二等獎2項,三等獎2項;中國電力創新一等獎4項,二等獎4項。主持或參與制定國標/行標19項(其中主編6項),授權專利186項,授權軟件著作權6項,撰寫學術著作12部,發表EI、SCI、ISTP等高水平論文300餘篇。


2 .典型成果


(1)燃煤機組煙塵一體化高效脫除與智能控制關鍵技術


燃煤機組超低排放改造的技術難點是煙塵控制,尤其是在役機組普遍存在除塵器設計容量小、場地佈置受限、煤質及負荷變化大等問題,對煙塵控制提出了更嚴峻的要求。中國大唐集團公司技術團隊採用數據挖掘、智能算法與關鍵設備研發相結合的煙塵一體化高效脫除與智能控制技術解決了這一難題,該技術具有投資少、工期短、佔地小、運維低等特點,突破了煙塵一體化脫除關鍵設備、系統設計、節能運行的技術瓶頸。在大幅降低改造難度和費用且不採用溼式電除塵器的情況下,保證煙塵穩定達標排放。主要創新成果如下:


①開發了“流動分區、粒徑分級、旋流匹配”的高效除霧器。提出了旋流式除霧器自旋流液膜形成準則及高效低阻、分級脫除的旋流匹配條件,形成了除霧器創新設計理論,建立了多目標優化的多級旋流除塵流場控制技術,形成了多變量自適應的沖洗技術。實現了適應不同運行條件與性能要求的精益化設計,解決了現有除霧器對入口煙塵要求苛刻、負荷適應性差、霧滴逃逸高、運行阻力大等難題,確保了在不採用溼電的情況下,煙塵穩定達標排放。


②創建了數據驅動的煙塵一體化多設備協同設計技術。建立了187臺機組多年煤種、設備配置和運行參數的數據庫,揭示了煙塵一體化協同脫除過程的關鍵因素影響機理,建立了電除塵器與脫硫一體化煙塵脫除的智能評估模型,開發了煙塵一體化多設備協同設計系統。為機組提供最佳技術經濟設計方案,解決了因邊界條件複雜、運行參數多變、依靠 “半經驗”參數進行設計,而導致的達標不穩定或過度投資等問題。


③研發了基於機器學習算法的脫硫除塵在線優化技術。提出了可自適應更新、計算準確率高、響應速度快的脫硫除塵過程動態模型,創建了脫硫除塵多參數耦合控制策略,研發了能耗和物耗實時監控技術及基於模式識別的狀態診斷技術,開發了脫硫除塵智能在線優化系統。實現了煙塵、SO2穩定達標與脫硫系統經濟運行的最佳匹配,提升了運行經濟性及智能化水平。


成果成功應用於125臺機組,全部實現達標排放,節約投資超過20億元,直接經濟效益2.7億元,減少煙塵排放9625噸/年。高效除霧器在機組50-100%寬負荷範圍、除塵器出口濃度40mg/Nm3等條件下,煙塵排放穩定小於5mg/Nm3,霧滴小於15mg/Nm3,運行阻力小於300Pa;脫硫智能優化系統節約運行成本4-10%。成果為超低排放提供了智能、高效、穩定、經濟的技術路線,為降低環保投資和運行成本提供了技術保障。


授權專利14項、軟件著作權3項,論文5篇,企業導則3項。


(2)燃煤機組全負荷煙氣SO3脫除高效脫硝關鍵技術


燃煤機組加裝SCR後,氨逃逸、SO3濃度升高帶來的空預器堵塞已成為一個突出的共性問題,嚴重影響機組安全、經濟、連續運行。為解決加裝SCR裝置後所引起的空預器堵塞、煙道腐蝕、硫酸氫銨粘結除塵設備、煙囪藍羽等問題,優化寬負荷高效脫硝,應對未來嚴格的SO3排放標準,中國大唐集團科研院開展了以“控制氨逃逸、提高噴氨利用率為基礎,SO3脫除為核心”的燃煤機組全負荷煙氣SO3脫除高效脫硝關鍵技術研究。項目研究了SCR脫硝裝置多場優化氨逃逸控制技術,並在大唐集團多臺機組成功應用;在國內首次完成大型燃煤機組鹼性乾粉SO3脫除技術的研發及工程示範項目建設,為國內燃煤機組提供了一條煙氣SO3脫除的技術路線和工程實現方法。


項目在SCR脫硝裝置深度優化技術、鹼性乾粉SO3脫除(DSI)集成優化設計技術、鹼性乾粉吸附劑選型方法、鹼性乾粉注射量精確控制技術、鹼性乾粉SO3脫除注射防堵技術等方面取得了重要突破:一是提出了基於速度場、濃度場、溫度場等多場耦合數據分析的SCR優化調整技術,解決了脫硝系統“流場、濃度場、溫度場”不均勻、脫硝系統氨氮匹配特性差所導致的噴氨利用率低、氨逃逸率高的問題,為實現寬負荷高效脫硝奠定了基礎;二是完成了鹼性乾粉SO3脫除系統的自主設計,實現了設備在零下30℃及高溼度環境下的連續穩定運行;三是提出了基於SO2濃度、SO2/SO3轉化率的鹼性乾粉精確控制策略,開發了鹼性乾粉SO3脫除控制系統,解決了因燃煤煙氣流量和SO3濃度在線測量困難而帶來的無法精確控制給料量的技術難題;四是提出了多煙氣條件適應性的鹼性乾粉吸附劑選型方法,建立了能反應實際工況的熱力學和動力學模型,為鹼性乾粉類型及物理特性的設計選擇提供了技術基礎;五是提出了基於設計、設備及控制優化相結合的鹼性乾粉吸附劑注射防堵技術,研製了系列高效噴嘴,實現了短距離內鹼性乾粉對SO3的高效脫除,確保了鹼性乾粉在儲存、輸送及注射過程中的安全可靠性。


SCR脫硝裝置深度優化技術研究成果已在大唐集團公司多家電廠成功應用。鹼性乾粉SO3脫除技術及SCR脫硝裝置深度優化技術在託電一號機組集成應用後,SCR出口氨逃逸小於2.5ppm,提高了噴氨利用率;空預器入口SO3濃度降低至5ppm以下,SO3年減排總量達178t;系統投運後,空預器堵塞減緩5倍,解決了加裝SCR脫硝裝置後所引起的空預器堵塞、煙道腐蝕、硫酸氫銨粘結除塵設備、煙囪藍羽等問題,優化了寬負荷高效脫硝,實現年經濟效益1034.3萬元,保證了機組安全、經濟、穩定運行。


申請專利9項,授權3項、發表科技論文6篇。鹼性乾粉SO3脫除技術是我國大型燃煤機組中煙氣SO3脫除的首個示範項目,通過系統集成創新及工程示範建設,為國內燃煤機組提供了一條煙氣SO3脫除的技術路線,為應對未來嚴格的煙氣SO3排放標準,解決因SO3帶來的安全、經濟和環保問題具有重要意義,具有良好的經濟、社會效益和推廣應用前景。


(3)高參數機組汽機隔板相控陣診斷及安全性評價技術的研究與應用


以東汽、哈汽為代表的引進型衝動式汽輪機組,在我國消化吸收和推廣應用過程中,多家企業出現了隔板靜葉變形和脫落的事故,致使汽輪機動靜部分嚴重損壞,造成的直接經濟損失和間接經濟損失達數十億元(如某臺百萬機組因中壓隔板脫落造成的發電量損失達27億kW•h)。其原因是,高參數隔板狹窄且複雜的結構導致焊接困難,缺少檢驗方法和質量控制標準而使質量出現監督空缺,檢驗質量的缺失導致焊接工藝和方法失控,使得汽輪機產品質量不能得到保障


針對在役高參數機組汽輪機隔板靜葉脫落事故,本項目分析了數十臺衝動式汽輪機組的隔板,圍繞汽輪機隔板的失效機理、焊接工藝、檢測方法與診斷技術以及安全性評價體系,開展了一系列的研究,並取得了多項成果,解決了當前新型高參數汽輪機隔板的質量控制難題,項目成果已被哈爾濱汽輪機廠和東方汽輪機廠採用,極大的推動了機械製造企業隔板質量控制水平飛躍式的提升。


主要研究內容與創新點:


1、首次將相控陣技術應用於汽輪機隔板的焊縫檢測,提出了汽輪機隔板焊縫相控陣檢測的信號分析與識別方法;開發了汽輪機隔板缺陷相控陣檢測的診斷技術,解決了因隔板結構複雜缺陷難以有效識別、部件檢測面窄小難於檢測的難題;同時研發製作了專用自動檢測裝置;科學合理的確定了汽輪機焊接隔板相控陣檢測的缺陷控制指標,發佈企業標準Q/HBGJ 15101-2015《汽輪機焊接隔板相控陣超聲檢測標準》。


2、對帶缺陷汽輪機隔板進行有限元應力分析,建立了隔板缺陷的安全性評價體系,確定了不同類型隔板的缺陷臨界尺寸,提出了隔板的安全性評價方法。DL/T 438-2016《火力發電廠金屬技術監督規程》中相關條款已經採用項目成果。


3、以大量模擬焊接試驗為基礎,提出了複雜隔板焊接結構的焊接工藝參數,解決了隔板內外環與靜葉的窄間隙焊接質量難於控制的難點。


項目發表EI檢索科技論文2篇,已授權實用新型專利5項,公示發明專利1項。


技術經濟指標:

項目成果直接應用於數十臺高參數汽輪機組的數百級隔板,發現了大量的缺陷,經過評估,對存在問題的隔板提出更換或返修等不同的解決方案,使得設備隱患提早發現並得以消除。按該成果執行在役機組及新投運進組未發現隔板安全質量問題。


應用推廣及效益情況:

該成果在電力行業及機械製造行業得到推廣,相關製造企業已採納項目成果,按照標準要求進行供貨,質量合格率由30%提高到70%,推動了國內機械製造行業隔板產品質量的飛躍性提高。

目前各大發電集團採用該成果,對在役機組進行檢查,成果應用於至少上百臺高參數汽輪機組,直接影響到的物資總值高達數十億元,消除了設備隱患,創造的間接經濟效益近百億元。


(二)技術服務及解決技術難題工作情況


大唐火電院承擔京津唐地區12家發電企業的技術服務與保障工作,2017年先後解決了託電#4機組2瓦振動、託電#9機組螺栓斷裂、盤山電廠#3機組四大管道安全性能試驗和重要管座的修復等問題,高質量的完成了張電#5機組A修試驗,對京津唐地區的電廠進行了兩次高質量的技術監督工作。


以2017年為例,全年共發現和處理重大問題373項,解決長期難題27項, 應急啟動服務58項。其中10月16日成功處理了高井熱電廠3號機組6瓦磨瓦問題並及時投運併網,確保了十九大期間的首都北京保電工作,受到了服務電廠好評。主要如下:


1、托克托發電公司9號機組中壓外缸螺栓脆性斷裂


(1)、分析托克托發電公司9號機組中壓外缸2Cr11Mo1NiWVNbN材料25條螺栓發生脆性斷裂的原因及機組運行和螺栓檢修安裝工藝,得出結論。一是斷裂螺栓為多源多層脆性開裂,開裂是由過載導致的;二是540℃下的實測抗拉強度、屈服強度較低,僅為635MPa和557.5MPa,與設計值差距較大;三是螺栓設計強度餘量較低,加上螺栓承受的附加應力,容易在綜合作用下形成過載斷裂;四是汽缸溫差超標、預緊力偏高、汽缸變形、加工精度尺寸存在偏差等,都會導致附加應力提高;五是超超臨界機組用12%Cr鋼螺栓具有強度高、韌性和塑性偏低的特點,不宜按預緊力上限緊固螺栓;螺栓預緊力在滿足高溫鬆弛要求的前提下,應儘量降低預緊力;六是東汽螺栓緊固說明書較為機械,脫離實際操作現狀,缺乏指導性;東汽缺少對可能給機組螺栓增加附加應力的如汽缸溫差超標、汽缸變形等因素缺乏控制措施和預警提示;七是電建公司無法提供詳實安裝記錄,出現問題難以追溯。


(2)與東汽就螺栓斷裂原因分析進行了交流,最終對2Cr11Mo1NiWVNbN螺栓材料的高溫技術條件和現場安裝工藝進行了修正。


2、托克托發電公司9號、10號機組中間點溫度低


針對托克托發電公司9號、10號機組自投產以來存在中間點溫度低、主再熱汽溫波動大問題開展了專項研究,通過燃燒調整和在控制系統設定值給定、鍋爐主控前饋、給水主控前饋、中間點溫度控制策略、主再熱汽溫控制策略等方面提出了優化方案;經定製擾動和負荷變動試驗對優化結果進行驗證,優化後中間點溫度較優化前平均提高6度左右,中間點溫度控制偏差小於3度,主再熱汽溫動態變負荷過程中控制偏差小於8度,各項指標控制優良,使得機組AGC可以順利投入。


3、盤山發電公司溫度管座斷裂


盤山發電公司3號機組2月和10月份C修發現主汽、再熱、中壓注汽門、高旁管道共計19處溫度管座斷裂,集團公司所屬電廠管座失效事件頻發,因管座規格、材質、溫度、壓力、形式、功能、製造工藝的不同,管座臺賬、圖紙資料的缺失以及責任分工不明都給管座監督工作帶來困難,給機組運行埋下安全隱患,


4、托克托發電公司5號機組啟機振動大


1月21日至23日,托克托發電公司5號機啟動過程振動大,在與托克托發電公司工作人員的共同努力下,最終在電網要求的時間內順利報備,於2月7日現場進行配重,最終定速3000rpm時振動數值均在優秀值範圍內,帶負荷後2Y振動最大92μm,8Y振動最大85μm,為機組的順利啟動和運行提供了大力支持和安全保障。


5、托克托發電公司12號機組振動高


4月利用檢修機會對托克托發電公司12號機進行配重,5月7日啟動後12號機1X振動由142um降為95um,解決了托克托發電公司12號機1瓦長期以來振動超報警值問題,為機組的安全運行提供了有力保障。


6、唐山熱電公司2號機組啟機過程振動大


6月12日至17日,唐山熱電公司2號機併網後振動大停機,汽機所專業人員會同大唐國際、東方汽輪機廠和唐山熱電公司專家日夜奮戰在現場,並針對機組在接下來的三次啟動過程中遇到振動超限等問題進行分析,及時準確診斷出機組膨脹不暢及兩側膨脹不均、啟機運行參數控制等問題,最終機組順利併網,為機組的順利啟動和安全運行提供了大力支持和安全保障。


7、托克托發電公司4號機組端差大及抽真空問題


托克托發電公司4號機組自升參數改造後一直存在端差大(10~13℃)及抽真空問題(B真空泵運行端差偏大5℃)。汽機所於3月進行了現場診斷分析,提出了進行雙背壓凝汽器並列單元制抽真空、檢查抽氣管道內部節流元件、提高B真空泵汽蝕餘量裕量等一系列措施,最終4號機組端差問題解決(端差降低為4℃以下),由之前端差最差機組變為端差最好機組,降低發電煤耗約1.5g/kWh,解決了該項長期困擾運行和設備檢修的問題。


8、托克托發電公司8號機組氫冷器出口氫氣溫度高


托克托發電公司8號機組一路氫冷器進出口氫氣溫度高(3月初氫冷器一路出口溫度高達70.5℃,開式水冷卻,氫冷器冷卻水閥門全開)已接近報警值、其他三路也均明顯偏高,影響機組安全運行及帶負荷。汽機所於3月16日接到服務需求後,立即開展現場診斷,並通過近兩個小時的現場檢查分析,準確判斷出系開式冷卻水用戶溫度控制耦合導致的冷卻水流量分配不均問題(同時發現了6號機組同樣存在此問題),並針對提出了運行控制優化等系列治理措施,實施後氫冷器出口氣溫隨即降低至62℃以下並穩定。經過今年7~9月份迎峰度夏大負荷運行考驗,8號機組氫冷器出口氫氣溫度平均值不超過60℃,最高值不超過63.2℃,該問題得以解決。


9、唐山熱電公司2號機組通流改造後推力瓦溫度高


唐山熱電公司2號機組通流改造後順序閥時下半面推力瓦溫度高(超過100℃),東方汽輪機廠經過現場運行診斷及調整後仍然無法解決,影響機組安全運行及發電經濟性。汽機所接到服務通知後及時參與多方現場分析,提出了重新校核設計推力、進一步修改平衡推力方案、優化安裝推力間隙等系列措施,經過6月份機組啟動驗證,切換至順序閥後推力瓦溫度下降至正常範圍內,為機組迎峰度夏提供安全高效運行的有力保障。


10、豐潤熱電公司1B循環水泵振動處理


6月20日,1B循環水泵振動電機上部東西向振動250um,23日停泵,更換上水導軸承,水導軸承軸套存在嚴重的偏磨現象,29日-30日電機上軸承東西向振動值分別為330um、787 um,盤根室外部南北向振動1000um,東西向振動870 um。說明泵軸旋轉過程中失去約束,存在較嚴重的搖頭擺尾現象,振動逐步增大,說明情況在逐步惡化,建議馬上進行解體檢修。7月2~3日體解體後發現中導水軸承磨損嚴重、下水導軸承尼龍瓦已磨爛、泵水輪與泵筒有明顯碰磨痕跡,搶完畢啟動後振動最大不超30um,為機組迎峰度夏提供安全運行的有力保障。


11、托克托發電公司11號機組啟動過臨界振動大


10月16日托克托發電公司11號機停備後溫態啟動,第一次溫態啟動缸溫289℃,過臨界振動最大1瓦321um;下午第二次溫態啟動缸溫270℃,過臨界1瓦振動最大268um;17日第三次啟動缸溫250℃,1瓦振動最大268um。分析認為三次啟動缸內均發生嚴重碰磨,位置在過橋處,經商議後決定待缸溫降至冷態後再衝車。20日,缸溫154℃,機組啟動,過臨界2瓦振動最大124um,為機組的順利啟動和運行提供了大力支持和安全保障。


12、高井熱電廠3號機組6瓦磨瓦


高井熱電廠3號NCB型二拖一機組自投產幾年以來,由於首臺套性質設計不成熟等原因,6瓦磨瓦及振動問題一直未予以很好解決。10月14日小修啟機時6瓦568rpm時磨瓦打閘(快速升高,最高101℃),直接影響3號機組參與十九大保電的政治任務。經過會診,提出增大兩側油楔、重新優化調整載荷、軸瓦間隙和精細化安裝等措施。10月15日3號機組成功啟動,16日併網成功並順利參與完成了十九大首都保電任務。


13、高井熱電廠5臺發電機起暈電壓低、定子繞組易腐蝕


高井熱電廠5臺發電機均為純空氣冷卻機型,運行中存在起暈電壓低、定子繞組易腐蝕等問題,電氣所分別對5臺發電機進行定子繞組電暈測試、標註主要放電點,與高井熱電廠、發電機製造廠協同配合,開展定子繞組電暈治理工作,取得良好效果,消除發電機運行隱患。


14、張家口發電廠3號機組協調控制品質及一次調頻性能差


受制於煤質熱值波動大及環保指標排放要求高等因素的影響,一段時間以來張家口發電廠3號機組(其他機組也存在類似問題)協調控制品質較差,時常因為限制機組負荷變化率受到電網考核;同時當機前壓力偏差大於1.5MPa時,機主控切為手動控制方式,此時無法實現一次調頻及變負荷功能,無法滿足電網兩個細則考核的要求。針對以上情況華北院熱控專業對機組特性進行認真細緻分析,就協調控制系統、一次調頻邏輯、脫硫脫硝系統制定了優化控制方案,擬將基於預測模型的在線自適應控制策略應用到控制迴路中,待機組停機時予以實施。


15、下花園電廠鍋爐掉焦滅火MFT首出分析


下花園電廠3號機組由於鍋爐掉焦使爐內燃燒惡化,造成MFT動作,首出顯示為“火焰喪失”。由於鍋爐掉焦造成爐內燃燒惡化,爐膛壓力大幅波動,噴入爐膛的煤粉未及時燃燒,使火檢短時間內喪失,使得MFT誤動作。經檢查分析發現:由於兩臺引風機間出力不平衡且曾經發生過引風機喘振等情況,風煙系統負壓自動未投用,一直手動控制爐膛壓力,調節不及時;同時風煙系統畫面上顯示引用的爐膛壓力測點為控制邏輯中“三取中”後的中間點,此中間點有速率限制,造成運行人員判斷不及時,未進行快速手動控制。針對以上情況,按電廠要求,華北院熱控所對下花園3號機組控制邏輯進行全面檢查,除提出修改爐膛壓力相關控制測點熱工信號處理迴路外,對所有自動控制邏輯、主保護及主要輔機保護進行了細緻縝密的檢查,並將檢查後的結果及修改建議一併向廠裡提出,待供熱季結束後停機進行邏輯優化。


16、張家口發電廠脫硫系統瞬時超標原因分析


針對張家口發電廠脫硫系統瞬時超標多的情況進行現場分析,提出瞭解決措施並配合電廠進行可研的編制。


17、托克托發電公司9號機中壓缸隔板鏽蝕


針對托克托發電公司9號機中壓缸隔板存在鏽蝕現象的問題,組織人員去現場進行了檢查和原因分析,總結出了5條結論和建議。


18、托克托發電公司2號機組B小機葉片腐蝕


托克托發電公司2B小機由於振動大打閘停機,揭缸檢查時發現小汽輪機第10級葉片有一片斷裂脫落,第4級至第12級存在不同程度腐蝕,華北所化學專業人員對其進行了現場檢查,並對1號、2號、4號機組歷年大修檢查的化學專業檢查情況進行了對比分析,還對2號機組啟動和正常運行時的水汽質量進行了檢查,對小機葉片腐蝕產物進行成分分析,提出了6條結論和建議。


19、唐山熱電公司1號爐主汽管道彎頭裂紋


唐山熱電公司1號爐C脩金屬檢驗期間,在對主汽管道出爐頂第一道彎頭下焊縫進行磁粉檢測發現焊縫下側熱影響區有4處裂紋缺陷,里氏硬度檢測焊縫側母材硬度偏低。2014年大修,更換直管段,彎管一直未換。從歷次現場檢驗及本次檢驗結果分析,該焊口產生表面裂紋的原因是焊接質量控制工藝不當,在焊縫內部存在未超標的焊接缺陷,隨著機組長期運行,因管內汽水應力、焊接殘餘應力以及管系應力等綜合作用下導致在焊口最薄弱的位置開裂。建議廠對此部位焊口跟蹤監督。


20、張家口發電廠5號機組水冷壁下集箱內壁腐蝕


對5號爐右側水冷壁下集箱通過3個手孔進行窺鏡(VT)檢驗,發現集箱筒體內壁底部腐蝕嚴重,腐蝕深度宏觀目測2~3mm,並對筒體局部進行相應無損檢測,檢驗未發現裂紋缺陷,最小壁厚在43-44mm之間,大於集箱筒體最小壁厚41.7mm。從集箱金屬材料強度角度考慮,目前集箱強度滿足運行要求,但考慮內壁介質腐蝕因素影響,電廠應對水冷壁入口集箱跟蹤監督檢查,擇機利用檢修時間再次檢查入口集箱腐蝕情況發展。


21、豐潤熱電公司2號機中壓調節汽門螺栓斷裂


豐潤熱電公司2號機組9月C修期間發現左側中調門30條螺栓有10根螺栓發生斷裂。螺栓斷裂原因分析,一是螺栓2016年9月檢修期間解體並恢復安裝,說明螺栓安裝後僅運行了一年時間發生斷裂,二是對斷裂螺栓進行硬度檢測(9根)和金相抽檢(4根),均正常。三是斷裂螺栓均為脆性開裂,在汽門上位置較為分散,運行中1根斷裂螺栓斷口位於靠近下螺紋側的杆部,斷口粗糙,呈顆粒狀,可能是材質存在粗晶或網狀晶界。其餘9根螺栓在運行期間,未完全斷裂,在拆卸螺栓階段受力才完全脫落。但是從斷口上看,原始開裂面積較大,部分螺栓斷口呈現具有螺旋特徵的放射臺階,表明螺栓為旋轉應力導致的開裂,部分螺栓斷口為單側應力導致的脆性開裂,單側應力開裂的螺栓中,有一條可見明顯疲勞紋。四是現場左側中壓調節汽門螺栓是通過冷緊,無需進行熱緊。螺栓表面氧化較為嚴重,拆卸困難,可能存在不規範安裝,螺栓卡澀且緊力過大,造成部分螺栓被擰斷,部分螺栓過載斷裂的情況。


22、寧德發電公司3號機通流改造中隔板設計選材


①GE提供的關於隔板的計算結果中,可以推算得出材料的許用應力和持久強度,但是相同材質、相同溫度下,可以計算出多個存在較大差異的數值,表明計算書中的相關數據(如計算應力、利用係數等)可靠性存在問題,難以充分論證改造方案的合理性。

②GE公司X10CrMoVNb9-1(10Cr9Mo1VNbN)和10CrMo910(12Cr2Mo)兩種材料的持久強度值高於GB 5310-2008和EN10222-2-2017中的持久強度推薦值,這表明歐洲標準與國標的取值更加保守,與公開的標準值相比,GE公司按照內部標準值計算所得的材料利用係數偏低,材料實際性能餘量偏小。

③高壓內缸、高壓隔板內環、中壓隔板內環所用材質,工作溫度下材料性能可以達到使用要求。

④高中壓隔板靜葉所採用的X11CrMo12-1,其近似牌號1Cr12Mo在DL/T 715-2015中,只用於工作溫度<450℃下的汽輪機動靜葉片,而在寧電機組上,最高使用溫度為565℃,超出國內相關標準要求。

⑤與技術協議中原設計材料相比,高中壓內缸、高壓和中壓隔板的隔板環、靜葉材質性能均顯著下降。與以往經驗相比,降低材料等級相當於降低了安全係數(儘管在通流設計上進行了改善)和安全裕度,要保持長期安全穩定運行的難度增大。

⑥汽輪機部件的壽命損耗應考慮蠕變、疲勞及其交互作用,在中國特殊頻繁變工況條件下運行,疲勞與蠕變機制的共同作用,機組健康狀況明顯下降,疲勞(損傷)壽命佔設備全壽命週期的比例增大,壽命週期內出現變形、開裂失效的可能性增大。

⑦對於隔板來說,原設計(參考蘭溪機組)高壓2~4級隔板、中壓1~2級隔板的隔板環與靜葉均採用10Cr9Mo1VNbN材質,屬於同種鋼焊接,現方案高壓隔板為12Cr2Mo/1Cr12Mo,中壓隔板為12CrMoV/X11CrMo12-1,屬於異種鋼焊接,由於焊縫與母材熔合區成分過渡,容易形成薄弱環節,由此會進一步降低隔板的強度。


(三)人才引進培養情況


通過今年來的大唐火電院快速形成了一支高水平、成建制的人才隊伍,特別是在火電院快速發展過程中,一批人才得到培養鍛鍊,畢業生成長為專業技術骨幹,專業技術骨幹成長為領軍人才,為科技創新提供了智力支撐。


2015年-2017年,1人獲中國電力傑出貢獻獎,4人獲聘首批集團級專家,2人獲聘科學研究院首席專家,1人入選中組部博士服務團赴新疆掛職鍛鍊,1人獲中國電力優秀科技工作者獎,2人獲中國電機工程學會優秀青年工程師獎,3人獲中國電機工程學會青年人才託舉工程立項資助。


五、結論


隨著電力體制改革的不斷深入,各大發電集團陸續成立或擴充其研究院所以提升自身技術水平和創新能力。然而,發電集團科研院所在發展過程中,尤其是在開展科技創新工作方面顯示出一些共性問題。對於以技術服務為主的傳統電科院,其共性問題是技術服務佔據大量精力,難以對科技創新形成有效的人員和資源投入,創新能力不足;對於定位為前沿技術研究的科研院所,其共性問題是與生產實際缺乏緊密聯繫,難以準確把握髮電企業的問題與需求,難以實現行之有效的科技引領。


大唐火電院作為大唐集團服務火電安全生產、引領火電先進技術的專門研究機構,創建了包括“一體兩翼”組織架構、“三位一體”管理體系、和“三個融合”創新途徑在內的“133”特色創新模式,在科技創新方面取得突出效果。主要創新點如下:


1、構建“一體兩翼”組織架構,確立科技創新定位佈局。構建了以北京本部為主體、以廊坊試驗檢驗中心與內蒙古托克托電廠分部為支撐的“一體兩翼”組織架構,充分挖掘各自區位特點與比較優勢,解決了技術服務與科技創新在人員需求、工作特點等方面存在的突出矛盾,實現了二者的合理兼顧與深度融合,獲得顯著的優化協同效應。


2、建立“三位一體”管理體系,優化科技創新體制機制。創建包括“一部兩站六所”的科技創新主體機構,建設以機器學習、人工智能、數值模擬、3D製造等前沿技術為特色的研發平臺“智能與仿真技術研究中心”,建立包括科研流程管理、專業協作管理、成果轉化管理、人才引進培養管理等在內的全方位管理制度,形成了機構設置、平臺建設、制度保障“三位一體”的管理體系,為開展科技創新提供了有力的體制機制支撐。


3、開創“三個融合”創新途徑,突破科技創新手段方法。通過技術服務與科技創新的有效融合,從技術服務中挖掘發電企業的技術難題,精準把握創新問題需求;通過傳統專業之間的相互融合,突破單一專業的能力瓶頸,協同攻克關鍵技術難題;通過傳統技術與新興學科的深度融合,實現大數據、人工智能等新興學科與傳統技術之間的取長補短,腳踏實地引領技術發展。


成果應用後,大唐火電院科技創新工作成效顯著,多項自主研發成果達到國際領先或國際先進水平。東營六缸六排汽、鄆城630℃等百萬二次再熱技術的研究開啟了大唐集團引領火電技術發展的先河;煙塵一體化高效脫除等多項技術獲得電力科技進步一等獎、電力創新一等獎等多項行業獎勵;SO3高效脫除、除霧器、燃燒智能優化等多項技術的推廣應用取得實效,為發電企業創造經濟效益累計超過30億元。形成了以年輕技術人員為基礎,以經驗豐富的技術專家和創新能力突出的高學歷人才為骨幹,以院士、首席專家為引領的多維度多層次人才隊伍。


本成果為中國企業改革發展優秀成果2019(第三屆)

成果創造人:白公寶、郭婷婷、蔡文河、袁 斌、伍小林、王勁松、劉彥鵬(中國大唐集團科學技術研究院有限公司火力發電技術研究院)


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