1000MW汽輪機(jī)設(shè)備治理及節(jié)能改造

銅山華潤(rùn)電力有限公司

1000MW汽輪機(jī)設(shè)備治理及節(jié)能改造

銅山華潤(rùn)電力有限公司

銅山華潤(rùn)電力有限公司完成蒸汽加熱啟動(dòng)項(xiàng)目、脫硫煙氣余熱利用項(xiàng)目、廣義回?zé)犴?xiàng)目、彈性回?zé)犴?xiàng)目、空預(yù)器綜合優(yōu)化項(xiàng)目、節(jié)能型調(diào)頻項(xiàng)目改造，實(shí)現(xiàn)每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行供電煤耗下降約8g/kWh。

銅山華潤(rùn)電力有限公司（以下簡(jiǎn)稱銅山公司）成立于 2007年 3 月，位于江蘇省徐州市銅山區(qū)柳新鎮(zhèn)境內(nèi)，配備2×1000MW機(jī)組，分別命名為#5、#6機(jī)組，是江蘇省“十一五”規(guī)劃中的“上大壓小”建設(shè)項(xiàng)目、蘇北地區(qū)首個(gè)百萬(wàn)機(jī)組項(xiàng)目。兩臺(tái)機(jī)組分別于2010年6月和7月建成投產(chǎn)。汽輪機(jī)是上海電氣集團(tuán)引進(jìn)西門子技術(shù)設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品，型號(hào)為N1000-26.25/600/600(TC4F)，型式為超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、八級(jí)回?zé)岢槠?、反?dòng)凝汽式汽輪機(jī)，兩臺(tái)機(jī)組分別經(jīng)歷5次計(jì)劃性檢修，針對(duì)汽輪機(jī)本體問(wèn)題的治理，采用標(biāo)本兼治的方法，有效提升了汽輪機(jī)本體設(shè)備的可靠性。

銅山公司在歷次機(jī)組檢修中，已深度開展汽輪機(jī)本體的檢修工作，重在排查治理汽輪機(jī)本體隱患，如中壓調(diào)門擴(kuò)散器裂紋修復(fù)及防范、中壓主汽門、調(diào)門閥蓋螺栓斷裂防范、汽門閥座裂紋修復(fù)等重大問(wèn)題。節(jié)能減排改造方面，2015年12月完成蒸汽加熱啟動(dòng)項(xiàng)目、脫硫煙氣余熱利用項(xiàng)目、廣義回?zé)犴?xiàng)目、彈性回?zé)犴?xiàng)目、空預(yù)器綜合優(yōu)化項(xiàng)目、節(jié)能型調(diào)頻項(xiàng)目改造，實(shí)現(xiàn)每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行供電煤耗下降約8g/kWh。

一、汽輪機(jī)設(shè)備治理

1.中壓調(diào)門擴(kuò)散器裂紋修復(fù)及防范。

2013年4月601C檢修期間，#61、#62中壓調(diào)門解體發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散器內(nèi)壁存在兩道深度裂紋，#61中壓調(diào)門擴(kuò)散器內(nèi)壁沿汽門軸線方向裂紋，長(zhǎng)度約300mm，寬度10mm，深度已穿透擴(kuò)散器；#62中壓調(diào)門擴(kuò)散管內(nèi)壁沿汽門軸線方向出現(xiàn)裂紋，裂紋長(zhǎng)度600mm左右，寬度20mm，深度已穿透擴(kuò)散管。公司迅速成立#6機(jī)中壓調(diào)門擴(kuò)散器搶修組織機(jī)構(gòu)，從中壓汽門的檢查、拆除、吊裝、返廠處理、回裝以及嚴(yán)峻的工期控制等方面全力著手，確保了#6機(jī)5月9日并網(wǎng)發(fā)電。

中壓調(diào)門擴(kuò)散器裂紋是機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重大隱患，直接威脅著主機(jī)設(shè)備的安全。安全性方面，由于問(wèn)題發(fā)現(xiàn)及時(shí)，避免了因中壓調(diào)門擴(kuò)散器硬質(zhì)合金脫落導(dǎo)致中壓轉(zhuǎn)子損壞情況的發(fā)生。經(jīng)濟(jì)性方面，再熱蒸汽直接通過(guò)擴(kuò)散器漏入中壓外缸，造成中壓缸排氣溫度高出設(shè)計(jì)值10℃，中壓缸效率下降0.71%，發(fā)電煤耗上升約0.5g/kWh，修復(fù)完成后可節(jié)煤約3000噸，每年為公司節(jié)約240萬(wàn)元。

針對(duì)這一問(wèn)題，技術(shù)支持部汽機(jī)、金屬專業(yè)會(huì)同上汽廠、江蘇方天等單位，立刻組織分析，初步排查原因?yàn)閿U(kuò)散器內(nèi)外存在較大的溫差，引起擴(kuò)散器內(nèi)外收縮及膨脹存在嚴(yán)重的不一致，最終導(dǎo)致擴(kuò)散器拉裂。由于擴(kuò)散器疏水槽設(shè)計(jì)對(duì)金屬壁溫差的敏感性，為保證主設(shè)備的可靠性，專業(yè)組制定出相應(yīng)防范措施，如汽輪機(jī)快冷裝置的停用、機(jī)組滑停方式的調(diào)整、加強(qiáng)對(duì)中壓缸排汽溫度的對(duì)比以及制定計(jì)劃?rùn)z修項(xiàng)目等，機(jī)組經(jīng)過(guò)3年多的運(yùn)行檢修考驗(yàn)，中壓調(diào)門擴(kuò)散器檢查未發(fā)現(xiàn)裂紋，治理效果顯著。

2.中壓主汽門、調(diào)門閥蓋螺栓斷裂防范。

2013年5月和2014年1月，#6汽輪機(jī)中壓主汽門、調(diào)門閥蓋部分螺栓發(fā)生斷裂問(wèn)題。螺栓斷裂直接影響著機(jī)組的安全運(yùn)行，從而導(dǎo)致機(jī)組的停運(yùn)，所以這一重大隱患必須查清原因，做好防范措施，一是對(duì)斷裂螺栓進(jìn)行送檢分析，查明原因；二是要對(duì)螺栓的緊固工藝深入研究，制定合理的安裝工藝；三是做好機(jī)組逢停必檢，做好螺栓的微觀與宏觀的檢查。

通過(guò)近兩年來(lái)的檢修摸索，以及與制造廠的密切交流，首先是做好螺栓的硬度控制。在每次機(jī)組中修期間，都會(huì)做好螺栓的硬度檢測(cè)與記錄，一旦螺栓硬度超標(biāo)，我們是堅(jiān)決更換超標(biāo)螺栓，保證其性能，對(duì)斷裂螺栓或硬度超標(biāo)螺栓及時(shí)送檢，做好分析記錄。其次是嚴(yán)格按照螺栓的最新緊固工藝施工，做好過(guò)程監(jiān)督控制。上汽廠非常重視螺栓的緊固工藝規(guī)范，對(duì)螺栓的冷緊、熱緊工藝及時(shí)更新并下發(fā)通知，在機(jī)組檢修中，我們持續(xù)更新檢修作業(yè)指導(dǎo)書，對(duì)螺栓的冷緊力矩、熱緊伸長(zhǎng)量及安裝工藝進(jìn)行更新，完善螺栓的緊固工藝記錄表，安裝過(guò)程嚴(yán)格把控，一一核查，保證螺栓的安裝規(guī)范有序。最后就是在機(jī)組調(diào)?；蛐⌒奁陂g，由于檢修工期原因，我們會(huì)利用內(nèi)窺鏡對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行裂紋檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)處理，始終保持對(duì)中壓汽門閥蓋螺栓的全方位周期性檢查。

2014年1月份至今，通過(guò)制定的一系列防范措施，結(jié)合著機(jī)組檢修時(shí)機(jī)，對(duì)超標(biāo)螺栓及時(shí)更換，未發(fā)生1次螺栓斷裂問(wèn)題，從而提升了機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。

3.汽門閥座裂紋修復(fù)。

2015年11月、2016年4月，通過(guò)這半年的全面深入治理，#5、#6汽輪機(jī)高中壓主汽門、調(diào)門的閥座密封面裂紋得到了徹底修復(fù)。汽門閥座密封面裂紋有的是表面能看到的，有的是藏在合金層內(nèi)的，裂紋產(chǎn)生會(huì)擴(kuò)展成環(huán)形裂紋，裂紋穿透后就會(huì)引起閥座密封面合金脫落，吹損高中壓轉(zhuǎn)子及部件，直接導(dǎo)致機(jī)組效率的大幅下降，損失非常巨大。

通過(guò)與西門子公司的深入交流，同時(shí)了解兄弟電廠的實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題是汽輪機(jī)的共性缺陷，必須采用新工藝消除存在的隱患。西門子公司將密封面司太立合金更換為鎳基合金，保證閥座密封面與母材兩種材料的融合性，可避免汽門閥座產(chǎn)生裂紋。

2015年11月6日，西門子公司對(duì)高中壓主汽門、調(diào)門閥座進(jìn)行滲透及超聲波探傷檢查，發(fā)現(xiàn)七只汽門閥座存在不同程度的數(shù)道層狀和線性裂紋。11月8日下午，西門子公司技術(shù)人員全部到位，為保質(zhì)保期地完成工作，各方統(tǒng)一目標(biāo)，編制進(jìn)度，優(yōu)化工序，統(tǒng)籌安排，考慮到檢修后期汽門的回裝工期，技術(shù)支持部、西門子公司、江蘇電建一公司三方制定最佳工序方案。從11月9日至11月30日，22天的時(shí)間，在各方的共同努力下，對(duì)存在裂紋的7只汽門閥座成功修復(fù)并回裝完畢。2016年3月至4月期間，#5汽輪機(jī)也完成了汽門閥座的修復(fù)工作，目前正在檢修調(diào)試階段。

二、節(jié)能減排綜合改造介紹

1.項(xiàng)目實(shí)施簡(jiǎn)介。

2013年9月8日，華潤(rùn)電力與上海申能能源科技有限公司簽訂了《技術(shù)合作框架協(xié)議》，次月9日，銅山華潤(rùn)公司與申能科技公司簽訂節(jié)能減排綜合改造項(xiàng)目技術(shù)協(xié)議，標(biāo)志著銅山華潤(rùn)電力有限公司節(jié)能減排綜合改造項(xiàng)目正式啟動(dòng)。

銅山華潤(rùn)電力有限公司節(jié)能減排綜合改造項(xiàng)目共六大改造項(xiàng)目：蒸汽加熱啟動(dòng)項(xiàng)目、脫硫煙氣余熱利用項(xiàng)目、廣義回?zé)犴?xiàng)目、彈性回?zé)犴?xiàng)目、空預(yù)器綜合優(yōu)化項(xiàng)目、節(jié)能型調(diào)頻項(xiàng)目。

本改造項(xiàng)目在保障機(jī)組效率不下降的基礎(chǔ)上，解決因氧化皮脫落和囤積阻塞引起的鍋爐爐管超溫和爆管問(wèn)題，低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題，調(diào)頻方式對(duì)機(jī)組設(shè)備的疲勞損傷及汽輪機(jī)主調(diào)門、補(bǔ)汽閥的節(jié)流損失等問(wèn)題，提高煤粉燃盡率，拓展回?zé)嵯到y(tǒng)應(yīng)用范圍，提高鍋爐低負(fù)荷的水動(dòng)力穩(wěn)定性，以及鍋爐穩(wěn)燃性，減少空預(yù)器堵灰等都將全面提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。隨后，在節(jié)煤所取得的減排效益外，還將實(shí)現(xiàn)煙氣余熱綜合利用，節(jié)能型全天候脫硝，延長(zhǎng)脫硝催化劑壽命等效益，提高機(jī)組綜合環(huán)保水平等。

2.項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程。

（1）安全管理方面。

在停機(jī)檢修前的5個(gè)多月里，為保證施工對(duì)運(yùn)行機(jī)組的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，現(xiàn)場(chǎng)施工思路由廠房外施工逐步轉(zhuǎn)向廠房?jī)?nèi)施工，鍋爐房?jī)?nèi)施工逐步轉(zhuǎn)向汽機(jī)房?jī)?nèi)施工。

施工區(qū)域必須做到全封閉隔離，各個(gè)區(qū)域設(shè)立現(xiàn)場(chǎng)安全專職，安全交底到每一位施工人員，實(shí)行每周一次的工程例會(huì)，安徽二建、申能科技、監(jiān)理、銅山華潤(rùn)成立四級(jí)安全網(wǎng)絡(luò)，以高壓態(tài)勢(shì)嚴(yán)格管理，共同完成了改造工程的各項(xiàng)安全目標(biāo)，保證了施工及調(diào)試期間無(wú)一安全事故發(fā)生。

（2）質(zhì)量管理方面。

由于項(xiàng)目是總承包性質(zhì)，從初步設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)、施工安裝開始，建設(shè)方就把設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備的質(zhì)量、安裝的質(zhì)量放在首位，總包方尤為重視，專門安排技術(shù)過(guò)硬、經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)本次改造項(xiàng)目，在換熱器設(shè)計(jì)上，為提高換熱效率，傳熱面積就有所放大；增壓泵、調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)閘閥等設(shè)備均采用進(jìn)口產(chǎn)品，從基礎(chǔ)階段提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

施工階段，總包方組織進(jìn)行圖紙的會(huì)審討論，現(xiàn)場(chǎng)核查，形成會(huì)審意見(jiàn)并進(jìn)行整改；對(duì)采購(gòu)的到廠物資，供貨方、采購(gòu)方、使用方共同開展物資驗(yàn)收流程，保證了物資的嚴(yán)格把關(guān)，高質(zhì)量驗(yàn)收，充分體現(xiàn)出了參建單位一盤棋的思想。

0號(hào)高加平臺(tái)加固、吊裝及拖運(yùn)方案是本次改造的重大方案之一，方案的審查討論，由華東電力設(shè)計(jì)院、同濟(jì)大學(xué)、上海電建、建設(shè)方、監(jiān)理方、總包方、施工方組成專家審查組，在汽機(jī)房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)、地質(zhì)情況、鋼梁焊接、滑道荷載、高加起吊等方面，審查組充分討論、形成意見(jiàn)。自10月10日至10月18日，成功完成了0號(hào)高加的一次起吊、一次拖運(yùn)、一次就位的各項(xiàng)節(jié)點(diǎn)，保證了這一重大單體施工項(xiàng)目的順利實(shí)施。

10月3日到10月28日的高溫省煤器管道焊接中，短短26天內(nèi)3204只承壓焊口一次合格率達(dá)到99%。在#1換熱器P91管道安裝過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，焊口一次合格率達(dá)到100%，參建各方統(tǒng)一思想、協(xié)力同心，嚴(yán)格監(jiān)管施工工藝，履行施工中的監(jiān)督、驗(yàn)收職責(zé)。

施工過(guò)程中，建設(shè)方、總包方、監(jiān)理方專工深入檢查管道內(nèi)部清潔度、逐一驗(yàn)收疏水及測(cè)點(diǎn)的接管座安裝，監(jiān)督焊接熱處理工藝、焊口質(zhì)量、保溫厚度，高標(biāo)準(zhǔn)制作各類平臺(tái)，從內(nèi)到外嚴(yán)格把關(guān)，直至1月14日，改造系統(tǒng)已順利通過(guò)168小時(shí)試運(yùn)行，未發(fā)生一起設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題，保證了質(zhì)量目標(biāo)的圓滿完成。

（3）進(jìn)度管理方面。

建設(shè)方編制了#5機(jī)組檢修一、二級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，參建單位組織編制三級(jí)施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃編制細(xì)致，分為停機(jī)前網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、停機(jī)后網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、調(diào)試網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。參建單位嚴(yán)格按照各級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃執(zhí)行，保證各項(xiàng)節(jié)點(diǎn)按時(shí)完成，時(shí)間緊了，加班加點(diǎn)趕上來(lái)，雨季來(lái)了，室外不能施工，加班加點(diǎn)趕上來(lái)，大家同舟共濟(jì)、共度難關(guān)，如期完成了各項(xiàng)改造項(xiàng)目。

3.項(xiàng)目初步成果。

（1）脫硫煙氣余熱利用項(xiàng)目。

低溫省煤器與冷一、冷二次風(fēng)換熱器的完美結(jié)合，將低溫省煤器的換熱量提高到了極致，利用低品質(zhì)七抽、八抽蒸汽，排擠高品質(zhì)的六抽蒸汽量達(dá)到40-60t/h，一方面提高了做功能力，另一方面大幅減少了六抽排擠蒸汽對(duì)凝汽器排汽損失，優(yōu)勢(shì)大大超越了傳統(tǒng)的低溫省煤器的效益。同時(shí)提高了空預(yù)器的進(jìn)口冷風(fēng)溫度，保證空預(yù)器冷端壁溫在酸漏點(diǎn)溫度以上，避免了空預(yù)器冷端蓄熱元件等部件低溫腐蝕的損害。

初步計(jì)算，本次改造低溫省煤器的經(jīng)濟(jì)性、安全性均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，低溫省煤器、廣義回?zé)岬耐度胧古艧煖囟认陆?0℃，供電煤耗下降約4g/kWh。

（2）彈性回?zé)嵯到y(tǒng)。

給水溫度與熱二次風(fēng)溫共同提高，很大程度地體現(xiàn)出了循環(huán)經(jīng)濟(jì)性，80%負(fù)荷，給水溫度提高15℃，熱二次風(fēng)溫提高20℃，供電煤耗下降約1g/kWh。目前我們還要進(jìn)一步做好機(jī)組的深化調(diào)整工作，做好AGC、調(diào)頻的快速響應(yīng)、給水溫度的提高，保證低負(fù)荷脫硝投入，綜合降低風(fēng)機(jī)電耗，效益最大化。

（3）空預(yù)器改造項(xiàng)目。

改造實(shí)施后，雖然爐膛出口煙溫下降15℃，但是熱二次風(fēng)溫與改造前持平，即實(shí)現(xiàn)了供電煤耗下降2g/kWh。同時(shí)空預(yù)器漏風(fēng)的解決總體上確保供電煤耗再下降1g/kWh。

（4）蒸汽加熱啟動(dòng)項(xiàng)目。

2014年12月1日，#5機(jī)組改造項(xiàng)目中第1個(gè)單體項(xiàng)目-蒸汽加熱開始投入運(yùn)行。依次完成鍋爐靜壓上水、#3高加蒸汽加熱、#2高加蒸汽加熱、熱態(tài)沖洗等啟動(dòng)步驟，實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)初期，不啟風(fēng)機(jī)、不投油，節(jié)約了啟動(dòng)初期耗能，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。由于本項(xiàng)目改變了運(yùn)行人員以往的操作習(xí)慣，人員操作還需要進(jìn)一步磨合，達(dá)到外三啟動(dòng)的各項(xiàng)指標(biāo)。

4.初步成果見(jiàn)公司性能優(yōu)化系統(tǒng)，#5、#6機(jī)組對(duì)比，負(fù)荷相同工況下，#5機(jī)組鍋爐效率提高約1.4%，供電煤耗下降約7g/kw.h。同樣負(fù)荷下，機(jī)組改造后實(shí)時(shí)煤量與#6機(jī)（未改造）對(duì)比始終減少10t/h左右，每臺(tái)機(jī)組全年節(jié)約標(biāo)煤約4萬(wàn)噸，效果顯著。

銅山華潤(rùn)電力有限公司全年發(fā)電量按照116億千瓦時(shí)計(jì)算，改造后實(shí)現(xiàn)單臺(tái)機(jī)組供電煤耗下降7.5克/千瓦時(shí)，每年可節(jié)約8.7萬(wàn)噸標(biāo)煤，按照目前標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)600元/噸計(jì)算，全年節(jié)能收益約5200萬(wàn)元。環(huán)保收益方面，每年可減排粉塵近6萬(wàn)噸、二氧化碳近26萬(wàn)噸、二氧化硫排放近6600噸、氮氧化物近3300噸，節(jié)能與環(huán)保收益顯著。

時(shí)至今日，銅山公司兩臺(tái)百萬(wàn)汽輪機(jī)排查的重大隱患及節(jié)能減排改造得到了全面治理與提升，為機(jī)組長(zhǎng)期安全高效運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，我們也認(rèn)識(shí)到百萬(wàn)機(jī)組還有很多技術(shù)需要深入研究與摸索，隨著機(jī)組運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，下一階段就是百萬(wàn)機(jī)組的集中大修檢查工作，各項(xiàng)工藝、技術(shù)更要潛心學(xué)習(xí)，嚴(yán)格把關(guān)，以保證百萬(wàn)機(jī)組汽輪機(jī)的更加穩(wěn)定運(yùn)行。

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