대용량 석탄 보일러 압력부의 고장경향(하) :: Today

-- 목차 --
1. 개요
2. 설비분류
3. 고장경향 및 신뢰성 향상방안
4. 맺음말
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3. 고장경향 및 신뢰성 향상방안

■ 종합 고장 경향
최근 3년간 보일러 압력부의 총 고장건수는 75건이며 3년간 호기당 평균 고장건수는 0.6건으로 신뢰성이 낮다고 평가하기는 어렵다. 연도별로 보면 2009년도에 비하여 2010, 2011년도에는 고장이 급격히 증가하고 있다. 설비별로는 표준 석탄화력은 연간 호기당 0.4건의 고장발생으로 신뢰성이 가장 양호하며 그 외 신규 석탄화력 보일러 등은 연간 호기당 0.8건의 고장이 발생하고 있어 표준 석탄 화력에 비하여 신뢰성이 낮은 상태이다.

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■ 고장위치에 대한 경향분석
전열면의 위치에서는 운전환경이 열악한 화로와 증기와 연소가스 온도가 높은 과열기에서 고장이 가장 빈번하게 발생하고 있다. 또한 상세 손상위치에서는 튜브 모재에서 가장 많이 발생하고 있는데 이것은 신규 석탄화력 보일러에서 과·재열기 튜브의 고장이 많이 발생한 영향인 것으로 판단된다. 특히 신규 석탄화력 보일러에서는 과·재열기 부위에서 고장이 가장 많이 발생하고 있고, 장기 사용된 표준 석탄화력 보일러에서는 지지장치의 용접부에서의 손상이 많이 발생하고 있다.

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■ 고장원인 경향
고장원인에서는 설계, 제작, 시공 등 건설과 관련된 고장이 전체의 64%로서 대부분을 차지하고 있으며, 정비불량도 15건으로 상당한 분포를 차지하고 있다.
손상 모드에서는 용접부 손상이 전체의 46.7%로 압도적으로 많고 그 다음이 단기과열(STOH : Short Term Over Heating)이다. 이 단기과열은 대부분 튜브 내면의 산화스케일이 박리되어 튜브 내면을 막아서 발생한 것이다.

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■ 신뢰성 향상방안
대용량 석탄화력 보일러 압력부의 전체적인 평균 호기당 연간 고장건수는 0.6건으로 신뢰성이 낮은 것으로 평가하기는 어렵다. 하지만 2009년도에 비하여 고장이 크게 증가하고 있으므로 특별한 관리가 필요하다.
향후 고장을 줄이기 위해서는 화로와 과열기에 대한 점검과 정비를 집중하고 튜브의 곡관부와 특히 장기 운전된 노후설비에 대해서는 지지장치에 대한 관리가 필요하다.
손상원인 분석의 결과를 볼 때 향후 신규설비의 고장을 획기적으로 줄이기 위해서는 설계, 시공, 제작 등에 대한 집중적인 관리가 필요하고, 기존 운영중인 설비의 고장감소를 위해서는 정비품질 향상이 필요하다.
손상 모드의 측면에서는 고장감소를 위하여 취약 용접부를 도출하여 집중적인 점검과 정비를 수행할 필요가 있겠다.

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4. 맺음말

국내 화력설비는 2,000년대 600℃급의 초임계압력 신규 석탄화력 보일러 설비가 도입되면서 보일러 압력부의 재질은 고온 크리프 강도가 우수한 고합 금강 및 오스테나이트 스테인레스 강을 많이 사용하고 있다. 신규 석탄화력 보일러는 건설이후 설계, 제작 및 시공 등의 문제로 인하여 고장이 많이 발생하고 있다. 또한 그 동안 매우 안정적으로 운전되었던 표준석탄화력 보일러 설비는 운전시간이 30년을 경과하면서 장기열화에 의한 고장이 급격하게 증가하고 있음을 알 수 있다.

따라서 향후 보일러 고장을 줄이기 위하여 손상 위치의 측면에서는 화로와 과열기에 대한 점검과 정비를 집중하고 튜브의 곡관부와 특히 장기 운전된 노후설비에 대해서는 지지장치에 대한 정비관리가 필요하다. 손상원인의 측면에서 신규설비의 고장을 줄이기 위해서는 설계, 시공, 제작 등에 대한 집중적인 관리가 필요하고, 기존 운영 중인 설비의 고장감소를 위해서는 정비품질 향상이 필요하다.

손상 모드의 측면에서는 고장감소를 위하여 취약 용접부를 도출하여 집중적인 점검과 정비를 수행해야 하겠다.
이러한 고장의 경향분석을 통하여 신규설비 및 운영 중인 설비에 대한 효과적인 설비 관리방안을 도출하여 시행함으로서 설비 신뢰성 향상에 도움이 되기를 바란다.

* 참고문헌
[1] Boiler and heat recovery steam generator tube failures : theory and practice, EPRI, March 2007
[2] International conference on boiler tube and HRSG tube failures and inspection, EPRI, October 2008
[3] Integrated boiler tube failure reduction/cycle chemistry improvement program, EPRI, May 2006
[4] 한국전력 그룹경영지원처 시장정보 및 속보
* 작성자
김용찬 : 책임전문원/기술전문센터 yongchan@kepco.co.kr
* 출처 : 한국전력공사 전력연구원 www.kepri.re.kr