電站設(shè)備保溫節(jié)能工程實(shí)踐

周鎮(zhèn)平，徐雪松

（浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司，浙江 嘉興 314201）

火電廠熱力設(shè)備和管道的絕熱有自身的特點(diǎn)。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)火電機(jī)組的保溫工作十分重視，而國(guó)內(nèi)電廠卻對(duì)機(jī)組保溫工作普遍重視不夠，大多數(shù)投運(yùn)機(jī)組的熱力設(shè)備和管道保溫效果不理想，散熱損失過大，外表面溫度較高，達(dá)不到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，與國(guó)際水平差距更大。

火電廠設(shè)備保溫的主要目的是為了減少熱力設(shè)備和管道的散熱損失。根據(jù)權(quán)威部門的統(tǒng)計(jì)分析，火電機(jī)組由于保溫不良將導(dǎo)致煤耗升高約1.5 g/kWh。由此可見，保溫節(jié)能潛力是巨大的，發(fā)電企業(yè)應(yīng)對(duì)機(jī)組的保溫狀況進(jìn)行測(cè)試診斷，評(píng)估其保溫性能，在條件允許的情況下，對(duì)保溫不合格的設(shè)備和管道進(jìn)行保溫改造，這既是為達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，也是保溫節(jié)能、提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的需要。

1 熱力設(shè)備和管道的絕熱及施工特點(diǎn)

1.1 介質(zhì)溫度高

火力發(fā)電廠熱力設(shè)備和管道的熱介質(zhì)溫度大部分都很高，熱介質(zhì)包括高溫蒸汽和熱水、高溫?zé)煔夂蜔犸L(fēng)等，主蒸汽管道、熱段再熱蒸汽管道、爐頂部分聯(lián)箱、汽機(jī)本體、高壓旁路減溫減壓器及低壓旁路減溫減壓器等設(shè)備的蒸汽介質(zhì)溫度都在540℃左右。部分抽汽管道、冷段再熱蒸汽管道、高壓給水管道、高壓加熱器、熱風(fēng)管道、部分空氣預(yù)熱器吹灰管、部分排汽管道及鍋爐爐墻等設(shè)備的熱介質(zhì)溫度在250℃～450℃。上述高溫?zé)崃υO(shè)備和管道大約占火電廠需要絕熱部位的80%以上。由于介質(zhì)溫度較高，隨之而來的是對(duì)絕熱材料的選用更講究，對(duì)絕熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求更嚴(yán)格，對(duì)絕熱工程的施工質(zhì)量要求更高。

1.2 施工工藝及質(zhì)量要求高

1.2.1 施工工藝

絕熱工程的質(zhì)量除了與絕熱材料關(guān)系重大以外，與施工工藝也密切相關(guān)。在施工以前，施工企業(yè)必須制定詳細(xì)的保溫施工工藝方案提交電廠審查，審查通過后遵循以下規(guī)定施工：

（1）應(yīng)首先把設(shè)備和管道表面上的灰塵、油垢、鐵銹等雜物清除干凈，如果設(shè)計(jì)規(guī)定要在設(shè)備和管道外表面涂刷防腐劑，則應(yīng)在防腐層完全干燥后方可施工。

（2）如設(shè)計(jì)未作規(guī)定，直立管道和設(shè)備應(yīng)間隔3 m左右，以設(shè)置承重托架。

（3）大型設(shè)備及直徑大于630 mm的管道必須焊接絕熱鉤釘、銷釘或螺栓，當(dāng)壁厚不大于4 mm時(shí)，應(yīng)在進(jìn)行設(shè)備或管道嚴(yán)密性試驗(yàn)前焊接，但對(duì)于合金鋼設(shè)備或管道應(yīng)按有關(guān)文件規(guī)定并遵循金屬工程師的要求進(jìn)行焊接。

（4）當(dāng)主絕熱層厚度大于100 mm時(shí)，應(yīng)采用分層結(jié)構(gòu)，第一層錯(cuò)縫，第二層壓縫，方型設(shè)備四角搭縫。

土地儲(chǔ)備管理具有資本密集型特點(diǎn)，當(dāng)前我國(guó)政府土地儲(chǔ)備的主要資金渠道還是商業(yè)貸款。據(jù)部分調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前的土地儲(chǔ)備已過億，如此龐大的貸款額應(yīng)該引起社會(huì)的高度警覺，再加上土地儲(chǔ)備進(jìn)行的周期長(zhǎng)，貸款利息的不斷上升一定會(huì)使土地儲(chǔ)備的成本急劇增加，甚至出現(xiàn)零收益的后果。另一方面，金融風(fēng)險(xiǎn)也不容小覷，近幾年國(guó)家對(duì)各行各業(yè)的宏觀調(diào)控不斷加大，土地市場(chǎng)也定會(huì)受到?jīng)_擊，土地儲(chǔ)備機(jī)構(gòu)還款能力也勢(shì)必會(huì)有所降低。

（5）硬質(zhì)絕熱材料的縫隙不得大于5 mm，并用灰漿嵌縫。

（6）絕熱托架及支承環(huán)與管道金屬壁之間應(yīng)安裝隔熱墊。

（7）伸縮節(jié)及管道滑動(dòng)支架等處的絕熱應(yīng)朝膨脹方向留出足夠的間隙，法蘭盤處也應(yīng)留出能方便拆卸螺栓的間隙，在管道穿過平臺(tái)或其它設(shè)備時(shí)，在有礙膨脹的地方留出足夠的間隙。

施工工藝方案審查合格后，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照方案進(jìn)行施工。

1.2.2 質(zhì)量要求

火電廠運(yùn)行的特點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行要求較高，絕熱對(duì)機(jī)組的安全可靠運(yùn)行及啟動(dòng)性能的影響較大，所以火電廠對(duì)其所使用的絕熱材料的性能和絕熱工程的質(zhì)量都要求較高，不能因?yàn)榻^熱問題對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，或?qū)\(yùn)行、檢修人員造成燙傷等人身傷害。

2 保溫改造實(shí)踐

某電廠6號(hào)機(jī)組B修前對(duì)機(jī)組保溫性能全面測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，提出對(duì)6號(hào)爐爐頂大罩局部及四周裙邊進(jìn)行保溫改造。

2.1 保溫施工方法

（2）在纖維板上鋪設(shè)水泥珍珠巖拌料約100 mm，表面用鐵絲網(wǎng)加強(qiáng)，再加上20 mm的抹面料。

（3）大罩頂部轉(zhuǎn)角處的保溫難度較大，施工過程中粘貼保溫層分3次進(jìn)行，每次粘貼2層硅酸鋁纖維板，待粘合劑達(dá)到最大粘結(jié)強(qiáng)度后再進(jìn)行第二、三次粘貼。然后及時(shí)用鐵絲網(wǎng)和保溫釘固定，以防脫落。

（4）在粘貼好的硅酸鋁纖維板表面敷設(shè)鍍鋅鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)用自鎖壓板壓緊。

2.2 改造后的效果及經(jīng)濟(jì)性分析

表1是某電廠6號(hào)機(jī)組爐頂大罩頂部及四周裙邊改造前后外表面溫度對(duì)比數(shù)據(jù)。實(shí)施保溫節(jié)能改造后，外表面溫度完全符合GB 4272－92《設(shè)備及管道保溫技術(shù)通則》的規(guī)定，原有超溫點(diǎn)消除，平均溫度下降88℃，保溫效果明顯提高。

表1 改造前后機(jī)組外表面溫度 ℃

2.2.1 改造前后的散熱損失對(duì)比

散熱損失通常以熱流密度q表示：

式中：設(shè)備表面換熱系數(shù)α＝9.77+0.07×（TW-TF）；TW為保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度；TF為環(huán)境溫度。

散熱損失與散熱面積的乘積，就是該面積的散熱量，所以散熱面積內(nèi)的散熱損失表示了該區(qū)域的保溫狀況，是檢驗(yàn)熱力設(shè)備保溫效果的主要指標(biāo)。GB 4272－92《設(shè)備及管道保溫技術(shù)通則》給出了不同介質(zhì)溫度下熱力設(shè)備和管道的最大允許散熱損失值，見表2。

表2 常年運(yùn)行工況下保溫結(jié)構(gòu)外表面允許的最大散熱損失值

爐頂大罩內(nèi)介質(zhì)溫度為500℃，平均外表面溫度為117℃，按環(huán)境溫度18℃計(jì)算，改造前α為 16.7 W/（m2·k）； q 為 1653.3 W/m2。 不難看出，改造前的散熱損失已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)值。

改造后，按平均外表面溫度28℃、環(huán)境溫度18℃計(jì)算，α 為 10.47 W/（m2·k）； q 為 104.7 W/m2。可以看出，改造后的散熱損失低于標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2.2 改造后的經(jīng)濟(jì)性分析

對(duì)改造后的單位換熱量作對(duì)比分析計(jì)算，其中爐頂大罩頂部四周裙邊保溫后外表面換熱面積為500 m2，降低散熱損失Δq為1548.6 W/m2，降低了93.7%，減少熱流量損失Δφ為774300 W。

改造后1 h內(nèi)減少的散熱量，即節(jié)能Q＝Δφ×h＝2787480 kJ，表明取得了顯著的節(jié)能效果。

3 絕熱工程的驗(yàn)收方法

3.1 絕熱工程的冷態(tài)驗(yàn)收

為了確保施工質(zhì)量，保溫工程應(yīng)有較嚴(yán)格的工程冷態(tài)驗(yàn)收規(guī)范，如保溫前設(shè)備管道清掃的驗(yàn)收、每一施工層的驗(yàn)收、對(duì)捆扎的驗(yàn)收、對(duì)抹面的驗(yàn)收等等。在施工過程中應(yīng)有專職人員對(duì)每一道工序進(jìn)行檢查，只有在上一道工序符合要求后方可進(jìn)行下一道工序，凡違反施工工藝方案，造成該工序質(zhì)量不符合要求的，應(yīng)拒絕簽字并要求其返工，以確保每一道工序都符合要求。對(duì)一般設(shè)備質(zhì)量檢查的點(diǎn)密度為每50 m2檢查3處，管道每50 m長(zhǎng)檢查3處，少于50 m2或50 m時(shí)也檢查3處，在3處中有1處不合格時(shí)，應(yīng)在不合格處附近再取2點(diǎn)重查，仍有1點(diǎn)不合格時(shí)，認(rèn)定該處不合格。對(duì)外護(hù)層的檢查主要包括：是否貼緊主絕熱層、有無(wú)縫隙、外裝板的橫向縫是否在同一水平線上、接縫是否用膠密封、外護(hù)板表面是否凹凸不平、不夠圓滑等等。上述檢查一般是在機(jī)組啟動(dòng)以前進(jìn)行，因此也叫冷態(tài)檢查或冷態(tài)驗(yàn)收，進(jìn)行冷態(tài)檢查的依據(jù)是DL/T 5072-2007《火力發(fā)電廠保溫油漆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》。

3.2 絕熱工程的熱態(tài)驗(yàn)收

對(duì)保溫材料實(shí)際使用效果的評(píng)定、對(duì)保溫改造工程的最終驗(yàn)收及綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)都有賴于保溫工程的熱態(tài)測(cè)試結(jié)果。同時(shí)，熱態(tài)考核測(cè)試結(jié)果也是業(yè)主對(duì)保溫施工單位施工質(zhì)量驗(yàn)收的重要依據(jù)。驗(yàn)收主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）保溫改造工程完成后，再次對(duì)機(jī)組進(jìn)行全面測(cè)試。保溫外表面溫度測(cè)試合格的標(biāo)準(zhǔn)是：環(huán)境溫度≤25℃時(shí)，保溫外表面溫度≤50℃；環(huán)境溫度＞25℃，保溫外表面溫度≤環(huán)境溫度+25℃。

（2）將改造前后不同環(huán)境溫度下的測(cè)試數(shù)據(jù)修正到同一環(huán)境溫度下進(jìn)行對(duì)比分析，使改造前后測(cè)試結(jié)果的對(duì)比更為準(zhǔn)確、合理，使保溫工程的測(cè)試、驗(yàn)收及評(píng)價(jià)更具有科學(xué)性。

（3）提出進(jìn)一步改進(jìn)的具體范圍或設(shè)備，力求使保溫改造工程達(dá)到最優(yōu)。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組設(shè)備、管道等的保溫效果不佳不僅影響全廠的安全生產(chǎn)，也會(huì)使機(jī)組散熱損失增大，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。從火電廠高溫高壓設(shè)備與等效可用系數(shù)高的特點(diǎn)要求看，保溫還有利于延長(zhǎng)設(shè)備壽命和機(jī)組安全可靠運(yùn)行，并可提高機(jī)組快速啟動(dòng)能力。改造前后的保溫性能測(cè)試對(duì)比表明：改造后設(shè)備管道的散熱損失和外表面溫度均大大低于改造前，外表面溫度均小于50℃，主要熱力設(shè)備和管道的散熱損失均低于國(guó)標(biāo)規(guī)定值。

[1]DL/T 5072-2007火力發(fā)電廠保溫油漆設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[2]俞佐平.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1994.

[3]DL/T 934-2005火力發(fā)電廠保溫工程熱態(tài)考核測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2005.