新疆電廠機組冬期試運行探索

郝云馮，石光員

(1.中國電建集團湖北工程有限公司，湖北 武漢 430040;2.湖北省電力建設(shè)第二工程公司，湖北 武漢 430074)

0 引言

《建筑工程冬期施工規(guī)程》（JGJ/T104—2011）第1.0.3條規(guī)定：“本規(guī)程冬期施工期限劃分原則是：根據(jù)當?shù)囟嗄隁庀筚Y料統(tǒng)計，當室外日平均氣溫連續(xù)5天低于5 ℃即進入冬期施工，當室外日平均氣溫連續(xù)5天高于5 ℃即解除冬期施工?！毙陆罹觾?nèi)陸，遠離海洋，高山環(huán)列，導(dǎo)致濕潤的海洋氣流難以進入，從而形成了極端干燥的大陸性氣候。新疆的冬季異常寒冷，1960-02-21，阿勒泰地區(qū)的富蘊縣曾出現(xiàn)過-51.5 ℃的低溫，創(chuàng)當時全國最低氣溫紀錄。惡劣的氣候條件給施工和調(diào)試工作帶來極大不便。

為保證工程質(zhì)量，控制工程成本，該地區(qū)的施工期一般在每年的4-10月。如在冬期施工，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況實施極其特殊的冬期施工專項方案。而《火力發(fā)電建設(shè)工程啟動試運及驗收規(guī)程》(DL/T 5437—2009)并未對特殊氣候條件下的試運行做出專門要求，一般由建設(shè)單位組織施工、調(diào)試單位根據(jù)現(xiàn)場情況，結(jié)合以往的工作經(jīng)驗自行制定相應(yīng)的冬期試運行專項方案。

1 機組概況

新疆某新建自備熱電站工程為2臺350 MW超臨界、中間再熱、直接空冷、單抽凝汽式汽輪機發(fā)電機組，配2臺1 176 t/h超臨界、中間再熱、變壓直流鍋爐和2臺350 MW自并勵靜止勵磁系統(tǒng)、水-氫-氫汽輪發(fā)電機。

該工程2號機組于2012-10-11鍋爐水壓試驗成功，2013-02-02并網(wǎng)成功，2013-03-12順利完成168 h試運行。機組試運行期間，正處于寒冬季節(jié)，當?shù)貧鉁亻L期維持在-20--30 ℃，最低氣溫曾達到-38 ℃，對現(xiàn)場的施工和調(diào)試極其不利?，F(xiàn)對機組試運行期間發(fā)生的與嚴寒氣候有關(guān)的問題及其處理經(jīng)過進行分析和總結(jié)。

2 冬期試運出現(xiàn)的問題及處理

該工程主廠房和鍋爐房均采用壓型彩鋼板進行封閉，且管道及設(shè)備未設(shè)計單獨的伴熱系統(tǒng)，僅在主廠房和鍋爐12 m層設(shè)計有暖氣片，但保暖能力不足，導(dǎo)致在調(diào)試過程中出現(xiàn)了諸多問題。

2.1 汽水系統(tǒng)的防凍

主廠房和鍋爐房的部分壓型彩鋼板封閉結(jié)合處出現(xiàn)泄漏，由于冬期的室外氣溫很低，即使是輕微的泄漏，也會極大地降低室內(nèi)溫度。經(jīng)過多次反復(fù)檢查并嚴密封堵各角落、靠近墻體的部位、彩鋼板房的門窗接風(fēng)處、窗戶的周邊等易泄漏部位，泄漏情況有了較大的改善。

2.1.1 閉式水系統(tǒng)

調(diào)試期間，曾出現(xiàn)一起運行人員擅自關(guān)閉閉式水系統(tǒng)補水管道的進水總門，導(dǎo)致閉式水系統(tǒng)管路全部凍裂，不銹鋼逆止門凍裂，進而導(dǎo)致整個系統(tǒng)管道全部更換的事件。

調(diào)試期間，全廠曾停電2天，導(dǎo)致閉式水系統(tǒng)管道被迫停運而大范圍結(jié)冰?；謴?fù)電源后，采取了割刀烤通Φ89以下管道，在Φ89以上管道下間隔2 m懸掛小煤爐等加熱措施，以恢復(fù)閉式水系統(tǒng)的運行。

閉式水系統(tǒng)僅敷設(shè)保溫，在氣溫-20 ℃以下的試運行工況下，一旦系統(tǒng)的介質(zhì)流量不足，易造成閉式水系統(tǒng)管道局部甚至全范圍的結(jié)冰損壞。閉式水系統(tǒng)是所有轉(zhuǎn)動機械的冷卻水保障，不能輕易停運。因此，閉式水系統(tǒng)一旦投入運行，閉式水箱應(yīng)持續(xù)補水換水，停運設(shè)備的冷卻水系統(tǒng)也應(yīng)立即投運；可在閉式水系統(tǒng)母管的端部加裝再循環(huán)門，以保證閉式水系統(tǒng)的流量大于設(shè)計的最小流量，進而確保整個閉式水系統(tǒng)均處于熱循環(huán)狀態(tài)。同時，閉式水系統(tǒng)必須全線敷設(shè)伴熱帶及保溫。

2.1.2 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)位于主廠房擴建端A列0 m的角落，周圍設(shè)備較少，且靠近墻壁，易受外部環(huán)境低溫的影響。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)周邊雖布置有永久的暖氣片，但還是出現(xiàn)了凝結(jié)水管道凍裂、法蘭墊片凍裂等缺陷。經(jīng)過詳細檢查并逐一用硅酸鋁棉氈等密封材料封堵墻體的漏風(fēng)點，在周圍加裝大油桶式煤爐，在陽床過濾器、高速混床過濾器等罐體周邊加裝臨時伴熱管道等一系列措施后，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)得以正常投運。

2.1.3 轉(zhuǎn)動機械水冷卻系統(tǒng)

4臺磨煤機潤滑油站和高壓油站的冷油器水側(cè)端蓋曾全部凍裂，部分換熱器銅管破裂。凝結(jié)水泵軸承冷卻水蛇形管冷卻器也出現(xiàn)了3次換熱器銅管凍裂事件，其中一次換熱器銅管全部更換，損失慘重。因此，由水冷卻的轉(zhuǎn)動機械冷卻器在系統(tǒng)停運后，應(yīng)徹底排盡系統(tǒng)內(nèi)的存水，以防止軸承或者冷卻水管被凍破。

2.1.4 轉(zhuǎn)動機械潤滑油脂

空預(yù)器電機空轉(zhuǎn)正常，但是減速機在首次啟動過程中出現(xiàn)電機略有轉(zhuǎn)動即過流跳閘的情況。解體檢查發(fā)現(xiàn)，減速機齒輪油已經(jīng)整體被凍住，用小刀都劃不動。在減速箱上加裝伴熱帶也無明顯效果，最后在減速箱底部和周邊加裝火爐烘烤，系統(tǒng)方恢復(fù)正常。因此，各類輔機啟動后不得輕易停運，建議選擇能適應(yīng)新疆嚴寒氣候的合適潤滑油脂，或在潤滑油脂中添加防凍劑。

2.1.5 其他

(1) 發(fā)電機定子冷卻水及氫氣冷卻系統(tǒng)一旦投入運行，就不得擅自停止，如遇特殊情況停運，須及時采取措施，徹底排凈管道內(nèi)的水，且應(yīng)盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行。

(2) 主給水管道的主給水門處有一段U型下降區(qū)，由于水壓試驗后的積水未排干凈，在鍋爐酸洗階段時，該段給水管道因結(jié)冰而堵塞；主給水閥門閥體底部凹陷，此處的積水結(jié)冰導(dǎo)致閥芯被凍住。為避免損壞閥體，采用小火桶緩慢加熱融冰后，酸洗工作才得以正常進行。因此，鍋爐水壓試驗后的積水應(yīng)在氣溫降至0 ℃以前排凈；同時因疏放水、排污、排空管道管徑小，易被異物堵塞，要注意徹底疏通。

(3) 空預(yù)器吹灰系統(tǒng)進汽門關(guān)不嚴，導(dǎo)致從輔汽聯(lián)箱來的蒸汽泄漏進入吹灰系統(tǒng)，由于未及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致長約100 m已經(jīng)保溫完畢的整根管道被凍住。通過逐段切割開，用乙炔火焰緩慢烤通，系統(tǒng)才得以恢復(fù)正常。因此，各系統(tǒng)在蒸汽吹掃后，要保持排污門常開狀態(tài)，盡快排凈系統(tǒng)內(nèi)殘留的水分。

(4) 因儀表管路管徑小，易堵塞，須全部加伴熱保溫；鍋爐側(cè)的儀表管路、鍋爐分離器的液位儀表管道等易堵塞的管道更要特別關(guān)注，能不投運的儀表盡量不要投運。

2.2 油、氣、煙、灰系統(tǒng)的防凍

2.2.1 燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)吹掃試壓完畢后，部分積水未排除干凈，因天氣寒冷，鍋爐封閉不完善，燃油管道內(nèi)徑比較細小，水進入管道后很快結(jié)冰，導(dǎo)致燃油系統(tǒng)點火時，油槍點不著。經(jīng)加裝伴熱帶，反復(fù)調(diào)試后，系統(tǒng)才恢復(fù)正常運行。

2.2.2 風(fēng)機入口濾網(wǎng)

一次風(fēng)機和送風(fēng)機的入口濾網(wǎng)結(jié)霜嚴重，導(dǎo)致風(fēng)機出力不夠。通過在吸風(fēng)口處搭設(shè)腳手架，在機組運行過程中隨時清理濾網(wǎng)上的結(jié)霜后，風(fēng)機出力低的情況才得以改善。建議在相關(guān)冷卻風(fēng)機入口加裝除霜裝置，徹底解決該問題。

2.2.3 煙風(fēng)閥門

部分煙風(fēng)系統(tǒng)閥門在安裝過程中的積水未清理干凈，導(dǎo)致很多閥門在調(diào)試階段出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。因此，施工期間不僅要將閥門內(nèi)部的雜物清理干凈，還要將積水也清理干凈。

2.2.4 灰渣系統(tǒng)

刮板式撈渣機故障停運后，因未及時排凈系統(tǒng)內(nèi)的殘水，出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。灰渣和水的混合物結(jié)冰后，其硬度接近于水泥塊，清除難度很大。因此，灰渣系統(tǒng)一旦進水，就必須全天候運行；一旦停運，要及時放干灰渣系統(tǒng)的渣水，并用干凈的沖洗水將殘存的灰渣徹底清洗干凈。

2.3 空冷島系統(tǒng)的沖洗防凍

該工程空冷島系統(tǒng)在第1次進汽沖洗時，6列空冷島的所有管束和凝結(jié)水管全部被凍住，給后續(xù)調(diào)試工作帶來極大的困難。

2.3.1 空冷島系統(tǒng)結(jié)冰原因分析

在機組啟動初期，合格后的爐水進入排汽裝置，但由于補水量不夠，未及時換水，導(dǎo)致排汽裝置內(nèi)的凝結(jié)水溫度長期維持在90 ℃左右。在此溫度下，部分液態(tài)水轉(zhuǎn)變成汽態(tài)。由于空冷島的第1-6列進口蝶閥均關(guān)閉不嚴，蒸發(fā)的汽體逐漸進入空冷島的第1-6列，導(dǎo)致空冷島部分管束逐漸結(jié)冰凍住，而調(diào)試人員未及時發(fā)現(xiàn)該異常狀況。

在空冷島系統(tǒng)進汽沖洗階段，調(diào)試人員第1次打開第1，2列空冷島的進口蝶閥，準備沖洗第1，2列空冷島時，因第1，2列空冷島內(nèi)的部分管束已經(jīng)結(jié)冰凍住，同時低旁的開度僅為40 %，導(dǎo)致進入第1，2列空冷島的蒸汽量不足；所以進入第1，2列空冷島管束的蒸汽在外界環(huán)境低溫的影響下，迅速凝結(jié)成冰。調(diào)試人員依次開啟第3-6列空冷島的進汽閥門，發(fā)現(xiàn)這4列空冷島的管束和凝結(jié)水管也很快全部結(jié)冰凍住，6列空冷島全部處于癱瘓狀態(tài)。分析原因為：由于第3-6列空冷島的部分管束事先已經(jīng)結(jié)冰凍住，在沖洗第1，2列空冷島階段時，該4列空冷島進口蝶閥關(guān)閉不嚴，導(dǎo)致進入第1，2列空冷島管束的部分蒸汽再次漏進第3-6列空冷島的管束，并很快結(jié)冰。

2.3.2 空冷島系統(tǒng)結(jié)冰缺陷處理

(1) 安裝臨時加熱管道。施工人員從輔助蒸汽母管接2路Φ57×3 mm的臨時蒸汽管道到空冷島至凝結(jié)水回水管道，打開各列空冷島定期排水閥門，利用臨時蒸汽管道向空冷島內(nèi)逆向通入蒸汽，對空冷島進行反沖洗，并及時排出空冷島在反沖洗過程中產(chǎn)生的積水。

(2) 空冷島內(nèi)部加溫，外部保溫。在空冷島內(nèi)部生火爐加熱，提高空冷島內(nèi)部溫度；用帆布嚴密覆蓋空冷島管束的外部，盡可能地保持熱量不流失；停運全部空冷島風(fēng)機。

(3) 降低排汽裝置水溫。改造爐水的回收系統(tǒng)，讓回收的爐水不再進入排汽裝置，而是直接進入除氧器，以保證排汽裝置的水溫在空冷島沖洗前不超過50 ℃，減少高溫下液態(tài)水轉(zhuǎn)變成汽態(tài)的量。

通過以上措施的實施，第1，2列空冷島的管束逐漸化凍。當?shù)?，2列空冷島的化凍管束數(shù)量超過50 %后，鍋爐點火；當蒸汽參數(shù)達到?jīng)_洗條件后，將高旁、低旁迅速開啟到65 %，在5 m in內(nèi)達到全開狀態(tài)；經(jīng)過5 h的沖洗，第1，2列空冷島的管束全部化凍。然后依次打開第3-6列空冷島的進汽碟閥，用同樣的方法解凍空冷島的這4列管束。

3 建議措施

新疆預(yù)計煤儲量2.19萬億t，占中國煤炭總儲量的40 %。在國家“西部大開發(fā)”和“疆電東送”戰(zhàn)略的逐步推進下，新疆的各類燃煤電站如雨后春筍般地建設(shè)起來。但很多建設(shè)單位、施工單位和調(diào)試單位以往從未進入新疆市場，嚴重缺乏新疆地區(qū)冬期施工調(diào)試經(jīng)驗，對新疆地區(qū)冬季惡劣氣候條件下進行火電機組試運行存在的困難，認識和準備不充分，依據(jù)內(nèi)地冬期試運行經(jīng)驗制定的新疆冬期專項試運行方案，滿足不了現(xiàn)場實際工作的需要，造成了巨大的損失。相關(guān)的技術(shù)人員在今后的設(shè)計、安裝、調(diào)試和檢修中，可借鑒本次機組試運行過程中取得的經(jīng)驗和教訓(xùn)，充分預(yù)見新疆地區(qū)特殊氣候條件的影響，編制好相應(yīng)的冬期機組試運行專項方案，更好地完成新疆地區(qū)冬期機組試運行工作?？偨Y(jié)本次試運行的相關(guān)經(jīng)驗后提出的建議如下。

(1) 充分考慮冬期施工的難度，提前策劃冬期施工方案，并落實到位。

(2) 在冬期前完成鍋爐的緊身封閉施工，在主廠房和鍋爐房的壓型彩鋼板封閉施工完畢后，要逐一排查泄漏點，發(fā)現(xiàn)泄漏及時封堵，消除主廠房和鍋爐房內(nèi)溫度低的隱患。

(3) 備好足夠的電伴熱帶等加熱保暖措施，在有加熱汽源的條件下，可加裝蒸汽伴熱管道。

(4) 備好足夠的燃煤和煤爐，安排監(jiān)視巡查人員24 h倒班看守各生火點，及時加煤，保持主廠房區(qū)域溫度在0 ℃以上；并備好足夠的消防器材，以備不時之需。

(5) 各系統(tǒng)停運后，應(yīng)及時排凈積水；系統(tǒng)一旦投入運行，不輕易停運；系統(tǒng)介質(zhì)的流量應(yīng)能滿足系統(tǒng)正常運行的需要，必要時應(yīng)投運再循環(huán)閥門。

(6) 調(diào)試系統(tǒng)前必須詳細檢查系統(tǒng)，及時處理發(fā)現(xiàn)的問題；系統(tǒng)進入調(diào)試階段，開展任何工作前都必須取得調(diào)試負責(zé)人的同意，并辦理相關(guān)的手續(xù)；由調(diào)試人員指導(dǎo)進行相關(guān)的系統(tǒng)操作工作，避免出現(xiàn)多頭指揮的現(xiàn)象。

(7) 為提高室溫，主廠房內(nèi)布置了大量的煤爐，要確保屋頂風(fēng)機等通風(fēng)設(shè)施的正常運行，及時排出煤爐燃燒產(chǎn)生的煙霧、CO等有害氣體，確保人員的人身安全。

1 黑龍江省塞地建筑科學(xué)研究院．JGJ/T104—2011建筑工程冬期施工規(guī)程[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

2 郭建新．發(fā)展新疆動力煤干選推廣風(fēng)力干法選煤技術(shù)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)．2012，19(23)：125-128．