火电厂锅炉检修中注意的问题与维护策略

‌

引言

火电厂锅炉长期运行时会面临高温、高压以及复杂化学介质的综合影响，设备劣化情况日益严重。传统的检修模式已不能适应高参数机组对于精准维修的需求，亟需采用新的技术与办法。当下，锅炉检修正朝着由经验判断转向数据驱动的方向发展，数字化、智能化技术的运用给状态评价和故障预估带来新的思路。本文聚焦火电行业技术更新的需求，全面剖析锅炉检修中的关键问题，并给出革新性的维护方案，以期为改善锅炉运行的安全性和经济性给予一些借鉴，对推动行业技术向前迈进具有积极意义。

一、火电厂锅炉检修与维护的内涵及原则

火电厂锅炉检修与维护是保证机组安全经济运行的关键技术活动，其内涵包含预防性维护、状态评估及修复性维修三个互相联系的层面。从工程本质看，锅炉检修不只是简单地去除设备瑕疵，而是依靠材料科学、热力学以及机械工程等诸多学科知识展开的一系列技术操作。其具有四大基本原则：一是安全性原则，要遵守特种设备安全技术规范，保证承压部件结构完整；二是经济性原则，凭借精确的寿命评定实现检修时间的改良，协调维护费用与设备可靠度；三是预见性原则，利用状态监测数据预估潜在故障，由被动检修转为主动防范；四是环保性原则，在检修期间要控制重金属污染、飞灰排放等环境危险。现代锅炉检修已从以前的“故障 - 修理”的模式，发展成为一种包含状态监测、寿命管理和风险评估在内的综合技术体系，且非常重视数字技术在检修决策过程中的支持作用。同时，检修工作必须与锅炉的设计参数、运行历史以及材料特性相适应，从而形成独特的维护方案，这种观念正在促使火电行业由标准检修向智能维护转型升级。

二、火电厂锅炉检修中注意的问题

火电厂锅炉检修时要重点关注三个方面技术难题：一是高温承压部件损伤评判难题，锅炉在长期运行时中，受热面管束会发生蠕变损伤、疲劳裂纹等复合型损伤，这种损伤往往具备隐蔽性强、发展规律复杂的特性，常规检测手段难以精确评判损伤严重程度；二是燃烧系统状况判定局限性，现有技术对燃烧器磨损、结焦等情况的判断多依靠定期停炉检查，缺乏有效的在线监测办法，导致难以及时察觉潜在故障；三是环保设施与锅炉本体协同检修难题，随着环保标准提升，脱硝催化剂、除尘器等环保设备的检修要与锅炉检修周期相适应，但是两者在技术需求和作业流程上存在差异，怎样实现高效协同成为新难题。

三、火电厂锅炉维护策略

（一）基于多物理场耦合分析的锅炉寿命预测与优化维护

火电厂锅炉作为复杂热力系统，其关键部件长期经受高温、高压以及腐蚀性介质的共同影响。传统依靠经验或者单个参数的寿命评价办法已不能适应精确保护的要求，应创建多物理场耦合分析模型，通过数值仿真同现场监测融合使用，完成对锅炉寿命的准确预估。在理论层面，此办法依据连续介质力学和损伤力学原理，全面考虑温度场、应力场、流场以及化学场之间的相互作用。在高温区域，材料蠕变损伤遵循 Norton 蠕变方程，疲劳损伤按照 Paris 裂纹增长公式来执行量化评价。利用数据同化技术把即时监测数据同数值模型实行动态校准，极大地改进了预估精确度。在工程实施上，创建完备的传感器网络，获取温度、压力、壁厚等重要参数；研发专用的多物理场耦合仿真软件，实现关键部件应力 - 应变场的即时运算；塑造智能决策系统，按照损伤积累情况自动形成守护意见。此策略冲破了传统的定时修理限制，实现了从“计划修理”到“预知性保护”的改变，可以有效地避免过度保护和维护不足的现象。在实际操作中，必须重视模型的检验和调整，保证预估成果的可信度，同时制订标准的数据搜集和加工程序，可以显著明显改善锅炉保护的科学性与经济性。

（二）智能化的锅炉燃烧状态监测与优化控制系统

火电厂锅炉燃烧过程的优化控制是提高机组运行效率、减少污染物排放的关键环节。传统的燃烧控制方式多依靠运行人员的经验调整，难以实现实时的精确燃烧控制，应创建智能化燃烧状态检测和改良控制系统，依靠多种来源的信息整合和先进的控制算法来达成燃烧过程的自适应改良。在理论层面，锅炉燃烧属于一种包含湍流运动、传热传质、化学反应等多物理化学过程的复杂系统，其优化控制实际是一个多目的，强耦合的非线性优化问题。此策略采取深度强化学习办法，通过创建燃烧过程的数字孪生模型，形成燃烧参数和热效率、污染物排放等指标之间的对应联系，达成控制策略的自主进化。在技术层面，系统首先要部署高精度的监测设备，包括火焰图像检测装置、烟气成分在线分析仪、温度场测量系统等，获得燃烧状态的全部信息。依靠采集的即时数据，利用卷积神经网络提取和识别火焰形态特征，用支持向量机算法评判燃烧的稳定程度。在控制策略上，采取模型预测控制办法，以热效率最大和污染物排放最少作为优化目的，动态调节一次风量、二次风配比、磨煤机出力等关键参数，同时加入燃烧状态健康度评价体系，凭借主成分分析法创建起综合评价指标，给运行调整赋予量化根据。

（三）基于先进表面工程技术的锅炉关键部件防护体系

火电厂锅炉关键部件长其处在高温、腐蚀以及磨损的恶劣环境下，传统的防护手段难以符合现代电厂对于设备长时间安全运行的需求。鉴于此，应创建依靠先进表面工程技巧的综合防护体系，通过材料表面改性改善关键部件的性能。从防护机理看，此技术主要依靠三个层面发挥作用：在微观结构上，经过晶粒细化和相组成改良来加强材料本身的性能；在介观尺度，塑造梯度过渡层以减轻热应力集中；在宏观层面，形成一层致密的防护屏障隔绝腐蚀介质与材料。采用多尺度协同设计理念，把纳米技术、激光加工、热喷涂等先进工艺有机融合，创造具备自适应防护特性的新式涂层系统。在工程实施上，按照各个部件工作环境的特点制定不同的防护方案。对于高温过热器管束，用超音速火焰喷涂纳米结构热障涂层，依靠独特的柱状晶结构设计达到良好的抗热震效果；省煤器区域开发金属 - 陶瓷复合涂层，兼具良好的耐磨性和抗低温腐蚀能力；在汽包内壁等特殊部位，应用激光熔覆技术制造与基体冶金结合的耐蚀合金层；执行时要着重把控基体预处理品质、涂层形成工艺参数以及后续热处理制度，保证涂层体系的综合性能。此防护体系冲破了传统防护技术单打独斗的功能限制，通过材料 - 结构 - 工艺的协同改良，实现了抗高温氧化、耐腐蚀、抗磨损的多功能一体化防护。

结束语：

火电厂锅炉检修与维护是保障机组安全、高效、环保运行的关键环节。通过多物理场耦合分析、智能化燃烧控制和先进表面防护等策略的实施，可以大幅度改进锅炉设备的安全性、经济性，为火电行业发展智能化改造转型给予技术支持。随着数字孪生、人工智能等新技术的深度融合，锅炉检修会向着更精确、更高效的方向发展。建议火电行业进一步改善技术规范体系，促使产学研协同革新，为构建清洁低碳、安全高效的能源体系贡献力量。

参考文献：

[1] 王洁 . 火电厂锅炉辅机磨煤机检修故障及处理技术 [J]. 中国设备工程 ,2024,(23):205-207.

[2] 何忠泰 . 火电厂锅炉燃烧器检修质量的控制对策思考 [J]. 产品可靠性报告 ,2024,(05):156-158.