燃煤電廠煙氣脫硫系統可靠性估計

徐 銳，吳三毛，李資榮

XU Rui1, WU San-mao2, LI Zi-rong2

（1. 華中科技大學，武漢 430074；2. 江西省電力科學研究院，南昌 33000）

燃煤電廠煙氣脫硫系統可靠性估計

Reliability estimation of flue gas desulphurization system in coal-fired power plants

徐 銳1，吳三毛2，李資榮2

XU Rui1, WU San-mao2, LI Zi-rong2

（1. 華中科技大學，武漢 430074；2. 江西省電力科學研究院，南昌 33000）

為評估煙氣脫硫系統可靠性狀態，根據燃煤電廠脫硫系統特性，定義脫硫系統可靠性特征指標，并對可靠性特征量進行估算。

煙氣脫硫; 可靠性; 評價

0 引言

我國燃煤電廠煙氣脫硫系統(FGD)處于大規模的建設和運行初期，脫硫系統的運行狀態已經成為發電企業上網脫硫電價考核的依據。煙氣脫硫系統具有產品大、批量小、可修復、連續運行時間長、系統復雜的特點，系統的可靠性試驗在實驗室無法進行。

1 煙氣脫硫系統可靠性特征指標

火電廠煙氣脫硫系統與電廠其它熱力系統不同，投資和運行消耗大，運行狀態受到外界嚴格的監督考核，不能簡單地利用增加投資、降低設備利用效率、擴大運行消耗來提高可靠性。為評估脫硫系統可靠性狀態，根據煙氣脫硫設施的運行特點，結合火電機組可靠性評價狀況，定義5個可靠性特征指標。

1）投運率(SR)

2）非計劃停運率(UOR)

3）可用系數(AF)

4）不可用系數(UF)

5）等效可用系數(EAF)

2 煙氣脫硫系統可靠性特征值估計

脫硫系統可靠性特征值的真值無法準確了解，統計報表中給出的是可靠性特征量的觀測值，該觀測值隨著統計條件的變化而變化，某些情況下與真值的差距較大，可采用區間估計方法對脫硫系統可靠性真值進行估計?；鹆Πl電機組的煙氣脫硫系統大修周期每4-6年，非計劃停運時間一般只占總可用時間的5%以下，屬于理想有計劃檢修的可修設備。有計劃檢修的可修設備的實際失效分布可認為服從指數分布，煙氣脫硫系統在經過調試和生產試運行后，可認為其可靠性失效分布滿足指數分布。

2.1 可用系數和不可用系數的估計

煙氣脫硫設施只能處于 “可用”和“不可用”兩種狀態，其可靠性狀態分布如圖1所示。

圖1 FGD設施可用狀態估計時間分布圖

1）點估計

根據可用系數和不可用系數的定義有：

2）區間估計

FGD的可用系數(AF)相對較高，一般大于95%，不可用系數(UF)相對較低，一般小于5%。在此僅對AF和UF進行單側區間估計，估計AF的單側置信下限和UF的單側置信上限。

假設x1, x2,x3,…,xn相互獨立，且服從失效率為λ的指數分布；y1,y2,y3,…,yn 相互獨立，且服從修復率為μ的指數分布。

可以得出AF的單側置信下限AFL和UF的單側置信上限UFU分別為：

2.2 投運率與非計劃停運率的估計

脫硫設施的要求投運時間接近于機組實際發電時間，備用時間和計劃停運時間為非考核時間，在進行投運率(SR)和非計劃停運率(UOR)估計時，以實際發電時間假定為統計連續時間。

1）點估計

以鍋爐實際運行時間(近似等于脫硫設施要求投運時間)為統計時間，只考慮“運行”和“非計劃停運”兩種狀態，因此有：

圖2 FGD設施投運率估計可靠性狀態分布圖

2）區間估計

正常情況下，煙氣脫硫設施的投運率一般大于90%，投運率小于90%的將會受到脫硫電價考核。

因此僅對SR和UOR進行單側區間估計。同樣，UOH1,UOH2,…,UOHn 相互獨立，服從指數分布；SH1,SH2,…,SHn相互獨立，服從指數分布。根據函數F分布上側分位數 表，可以得出SR的單側置信下限SRL以及UOR的單側置信上限UORU：

2.3 等效可用系數(EAF)的估計

等效可用系數(EAF)為可用小時數減去降低出力等效停運小時數后與統計小時數的比值，它反映了脫硫設施滿負荷出力能力。為計算評估方便，將可靠性評估統計時間進行劃分為兩種，一種是可用時間(AH)減去降低出力等效停運時間(EUNDH)，另一種是不可用時間(UH)與降低出力等效停運時間(EUNDH)之和。

1）點估計

根據等效可用系數(EAF)的定義有：

圖3 FGD設施可用狀態估計時間分布圖

2）區間估計

由于我國燃煤電廠煤質來源廣，很難符合設計煤種的品質，脫硫設施制造商的設計及制造能力良莠不齊，部分電廠FGD經常存在降低出力運行的狀態。需要對脫硫設施的等效可用系數(EAF)進行雙側區間估計，就是求出一個置信區間[EAF1, EAF2]，使得該區間以一定的置信水平將EAF的真值包含在內。

f1,f2,f3,…,fn相互獨立，且服從失效率為λ的指數分布；k1,k2,k3,…,kn 相互獨立，且服從修復率為μ的指數分布。

EAF的雙側區間估計的上下限分別為：

由降低出力運行原因或結果的不同，將降低出力運行(IUND)分為第1類降低出力運行(IUND1)、第2類降低出力運行(IUND2)和第3類降低出力運行(IUND3)。如有需要，可依據本小節中的EAF估計計算方法對不同的降低出力運行方式進行分別估算其EAFi。

3 結束語

根據火電廠煙氣脫硫系統特性，結合有關脫硫設施運行考核要求，給出了可以用來評價系統可靠性水平的5個可靠性特征指標，并對特征指標進行了估計計算，為實現脫硫系統的設計優化和可靠性增長奠定了基礎。

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N945.13

A

1009-0134(2010)11(下)-0159-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.11(下).54

2010-08-17

徐銳（1973 -），男，江西湖口人，高級工程師，在讀博士生，主要從事火電廠化學環保方面的工作。