范景利

摘 要：目前，我國(guó)安裝在高緯度、高寒冷地區(qū)的直接空冷機(jī)組逐漸增多，內(nèi)蒙古呼倫貝爾發(fā)電有限公司一期2×600 MW超臨界燃褐煤機(jī)組屬于典型一例。由于極寒地區(qū)超臨界600 MW直接空冷機(jī)組供熱改造案例很少，因此，該文以呼倫貝爾發(fā)電有限公司一期工程供熱改造為例，介紹超臨界600 MW直接空冷機(jī)組成功供熱改造投產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)及改造的系統(tǒng)的相關(guān)注意事項(xiàng)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。這對(duì)超臨界600 MW直接空冷機(jī)組在極寒地區(qū)供熱改造后的運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：供熱改造 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 布置規(guī)劃 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0125-03

對(duì)于極度寒冷地區(qū)，供熱問題是影響人們學(xué)習(xí)、生產(chǎn)、生活的重要因素。通過空冷機(jī)組的供熱改造，對(duì)城市用戶實(shí)施集中供熱，可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的熱負(fù)荷需求，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。在空冷機(jī)組供熱改造方面，文獻(xiàn)[1]提到了通過在中、低壓導(dǎo)汽管上開孔抽汽作為供熱蒸汽的供熱改造方案，并對(duì)一臺(tái)300 MW直接空冷純凝機(jī)組其進(jìn)行了改造；文獻(xiàn)[2]對(duì)兩臺(tái)330 MW空冷機(jī)組抽汽成功進(jìn)行了供熱改造；劉鳳友等對(duì)600 MW亞臨界空冷機(jī)組乏汽余熱回收供熱改造技術(shù)方案進(jìn)行了探討，提高了機(jī)組乏汽的回收效果，降低了鍋爐供熱的燃煤量[3]。然而，目前針對(duì)超臨界600 MW機(jī)組實(shí)現(xiàn)供熱改造的經(jīng)驗(yàn)并不多。孫即紅等調(diào)研了國(guó)內(nèi)幾個(gè)超臨界600 MW空冷供熱機(jī)組項(xiàng)目，論證了600 MW超臨界空冷供熱改造的可行性和可靠性[4]。文獻(xiàn)[5-6]對(duì)國(guó)內(nèi)同類機(jī)組出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究對(duì)比，探討了600 MW直接空冷機(jī)組改供熱機(jī)組方案，提出安全運(yùn)行措施和節(jié)能優(yōu)化建議。文章從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行結(jié)果介紹極寒地區(qū)600 MW機(jī)組供熱改造的成功經(jīng)驗(yàn)：以呼倫貝爾發(fā)電有限公司一期工程供熱改造為例，介紹超臨界600 MW直接空冷機(jī)組成功供熱改造投產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)及改造的系統(tǒng)的相關(guān)注意事項(xiàng)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

1 供熱改造的規(guī)劃

呼倫貝爾市中心城區(qū)實(shí)現(xiàn)集中供熱存在多方面問題，加快城市集中供熱工程的建設(shè)是十分必要和迫切的。工程計(jì)劃對(duì)現(xiàn)行汽機(jī)進(jìn)行改造，首站基本設(shè)計(jì)能力按照兩臺(tái)汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)額定抽汽能力進(jìn)行考慮，本期建設(shè)熱網(wǎng)首站、軟化水處理站、補(bǔ)給水處理設(shè)施、熱網(wǎng)管道等設(shè)施。國(guó)華呼倫貝爾電廠一期兩臺(tái)600 MW超臨界空冷機(jī)組，上汽廠負(fù)責(zé)工程改造的汽輪機(jī)本體部分，本體結(jié)構(gòu)不變，中、低壓缸連通管道上增加液動(dòng)蝶閥和安全閥，汽輪機(jī)本體范圍內(nèi)的膨脹節(jié)，采暖蒸汽管道上的液壓快關(guān)閥、氣動(dòng)止回閥均由該汽輪機(jī)廠供貨。具體方案：汽輪機(jī)中壓缸排汽管道上打孔抽汽，引接采暖蒸汽管道。參數(shù)為：1.0 Mpa（a）/352.7 ℃，額定抽汽工況600 t/h，最大抽汽工況800 t/h。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 熱力系統(tǒng)

2.1.1 熱網(wǎng)首站熱網(wǎng)水循環(huán)系統(tǒng)

熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)的功能是將熱網(wǎng)回水經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵升壓后，送入布置在熱網(wǎng)首站內(nèi)的熱網(wǎng)加熱器，由熱網(wǎng)加熱器負(fù)責(zé)將熱網(wǎng)回水由70 ℃加熱至130 ℃，送至廠區(qū)供熱管網(wǎng)。熱網(wǎng)循環(huán)水采用母管制系統(tǒng)。熱網(wǎng)首站設(shè)置4臺(tái)容量25%的熱網(wǎng)循環(huán)水泵，不設(shè)備用即可符合熱網(wǎng)要求。對(duì)調(diào)節(jié)要求，熱網(wǎng)循環(huán)水泵均采用液力耦合器，滿足不同熱負(fù)荷下的調(diào)節(jié)要求。除此之外，在4臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵的入口總管上還設(shè)有一臺(tái)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)濾水器，用于除去熱網(wǎng)水中的異物。

2.1.2 熱網(wǎng)首站加熱蒸汽系統(tǒng)

加熱蒸汽系統(tǒng)采用切換母管制。每臺(tái)機(jī)組選擇2臺(tái)管殼式熱網(wǎng)加熱器，全廠共4臺(tái)，熱網(wǎng)加熱器不設(shè)備用。當(dāng)任意1臺(tái)加熱器故障時(shí)，其他加熱器仍能滿足75%的最大供熱要求，符合當(dāng)任何一臺(tái)基本熱網(wǎng)加熱器停止運(yùn)行時(shí)，其余設(shè)備應(yīng)滿足60%～75%的熱負(fù)荷需求，對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)宜取上限要求。采暖蒸汽從汽輪機(jī)組引出后，每臺(tái)機(jī)組設(shè)一根DN1000蒸汽母管，引到熱網(wǎng)首站，分別接到2臺(tái)熱網(wǎng)加熱器。

2.1.3 熱網(wǎng)首站疏水系統(tǒng)

疏水系統(tǒng)采用切換母管制。為了使熱網(wǎng)疏水接近主機(jī)凝汽器的排汽溫度，減少熱量損失，每臺(tái)機(jī)2臺(tái)熱網(wǎng)加熱器疏水匯合后，通過疏水冷卻器，再經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥分別送到該臺(tái)機(jī)組的凝汽器。當(dāng)某臺(tái)熱網(wǎng)加熱器的疏水水位達(dá)到事故水位時(shí)，這臺(tái)熱網(wǎng)加熱器解列，其疏水排至熱網(wǎng)事故疏水?dāng)U容器。

2.1.4 補(bǔ)水定壓系統(tǒng)

正常補(bǔ)水系統(tǒng)采用母管制。兩臺(tái)機(jī)組僅選用1臺(tái)大氣式除氧器，滿足熱網(wǎng)系統(tǒng)補(bǔ)水水質(zhì)的要求。系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)熱網(wǎng)補(bǔ)水泵（兼作定壓泵），一運(yùn)一備。

2.2 熱網(wǎng)首站布置

針對(duì)熱網(wǎng)首站的布置位置，設(shè)計(jì)時(shí)首先針對(duì)考慮利用主廠房現(xiàn)有空間，按照新建熱網(wǎng)首站布置在主廠房擴(kuò)建端：在主廠房擴(kuò)建考慮連續(xù)擴(kuò)建兩檔9 m，合計(jì)長(zhǎng)度18 m，各層標(biāo)高均與主廠房相同，且考慮預(yù)留連續(xù)再擴(kuò)建600 MW機(jī)組的條件，熱網(wǎng)首站占地約18 m×47.5 m，首站分三層布置。第一層布置熱網(wǎng)循環(huán)水泵、熱網(wǎng)補(bǔ)水泵、電動(dòng)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)等；第二層主要布置管道等；第三層主要布置4臺(tái)加熱器、熱網(wǎng)除氧器。

2.3 供水系統(tǒng)

該次供熱改造工程水源采用與一期工程相同水源，電廠供熱改造的水源是有保證的。根據(jù)電廠一期疏干水水源地距電廠距離，設(shè)計(jì)了14口疏干水井，一座升壓泵站，內(nèi)設(shè)3臺(tái)升壓水泵，兩用一備。從升壓站到電廠設(shè)有兩根DN400的補(bǔ)給水管道。原升壓泵站及補(bǔ)給水管道能夠滿足電廠一期及該次供熱改造工程供水需求，故該次可以利用原來設(shè)施，無需新建類似設(shè)施。由于疏干水中鐵和錳的含量超標(biāo)，電廠一期工程設(shè)有原水除鐵除錳間一座，不能滿足該次供熱改造使用要求。因此，該次需新建除鐵除錳間一座，設(shè)處理容量為250 m/h的除鐵除錳設(shè)備兩套，一用一備。蓄水池利用一期既有設(shè)施，在原綜合水泵房預(yù)留的生水泵位置上再增設(shè)一臺(tái)生水泵，滿足此次供熱改造供水要求；廠區(qū)需增設(shè)部分供水及排水管道。

2.4 化學(xué)水處理系統(tǒng)

2.4.1 現(xiàn)有水處理系統(tǒng)

在現(xiàn)有鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，超濾、反滲透系統(tǒng)出力按（2×85） t/h設(shè)計(jì)，最大可連續(xù)供給軟化水量約170 t/h。

2.4.2 全廠汽水平衡

全廠汽水平衡如表1所示。

全廠軟化水正常需水量為283.4 t/h，目前的超濾、反滲透設(shè)備的出力已不能滿足供熱后全廠需軟化水量的要求，需對(duì)超濾、反滲透設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)建。

2.4.3 設(shè)備布置

目前水處理車間已無法完全滿足此次擴(kuò)建設(shè)備的布置要求，需將現(xiàn)有車間向東再擴(kuò)建18 m。

2.4.4 化學(xué)水處理系統(tǒng)的運(yùn)行

擴(kuò)建的雙介質(zhì)過濾器、超濾及反滲透設(shè)備與原有系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備均采用并聯(lián)連接，設(shè)備運(yùn)行及控制方式均與原系統(tǒng)一致。

2.5 總平面規(guī)劃布置

電廠供熱改造需新增的建筑物有：熱網(wǎng)首站、化學(xué)水處理車間、除鐵除錳間、熱網(wǎng)管架及相應(yīng)的廠區(qū)地下管、溝等。熱網(wǎng)首站規(guī)劃布置。熱網(wǎng)首站布置在電廠一期工程主廠房的擴(kuò)建端側(cè)，從避讓一期工程擴(kuò)建端已經(jīng)施工雙柱的角度確定熱網(wǎng)首站的距擴(kuò)建端柱?；瘜W(xué)水處理間在一期預(yù)留的場(chǎng)地上擴(kuò)建。除鐵除錳間布置在熱網(wǎng)首站的西側(cè)。廠內(nèi)熱網(wǎng)管道采用管架敷設(shè)，從首站A排內(nèi)引出至升壓站方向。廠區(qū)道路及其地下設(shè)施規(guī)劃。新增廠區(qū)道路寬度4 m，電纜溝、暖氣溝的布置均采用原管溝就近引接方式。

2.6 電氣系統(tǒng)

高壓電氣接線：4臺(tái)高壓熱網(wǎng)循環(huán)水泵分別接在1、2號(hào)機(jī)組各10 kV工作母線段上。低壓電氣接線：在熱網(wǎng)首站設(shè)置380 V熱網(wǎng)首站控制中心，其電源由1、2機(jī)主廠房380 V動(dòng)力中心各引一路。工程10 kV配電裝置是利用原有備用柜不新增，不需要新增380 V配電裝置，熱網(wǎng)首站控制中心（MCC）布置在熱網(wǎng)首站內(nèi)。

2.7 熱工自動(dòng)化

汽機(jī)本體供熱改造的控制、調(diào)節(jié)在原有DCS系統(tǒng)上，通過增加卡件和修改控制邏輯實(shí)現(xiàn)。如熱網(wǎng)首站監(jiān)控按就地?zé)o人值守考慮，在熱網(wǎng)首站零米控制室設(shè)遠(yuǎn)程I/O站。在值班人員少量干預(yù)下自動(dòng)完成熱網(wǎng)首站的啟動(dòng)、停止、正常運(yùn)行的監(jiān)視控制和異常工況處理。為在系統(tǒng)調(diào)試、啟動(dòng)初期以及生產(chǎn)巡檢時(shí)方便運(yùn)行操作，熱網(wǎng)首站系統(tǒng)在就地控制室設(shè)有監(jiān)控上位機(jī)，并能實(shí)現(xiàn)在機(jī)組DCS上進(jìn)行監(jiān)控。熱網(wǎng)首站補(bǔ)水控制采用以可編程邏輯控制器PLC為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，在原化水車間控制室預(yù)留位置設(shè)置遠(yuǎn)程I/O站，通過通訊方式接入原化水程控系統(tǒng)，在原上位機(jī)就能夠監(jiān)視和操作，就地按無人值守考慮。原水處理控制采用以可編程邏輯控制器PLC為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，在就地控制室設(shè)置遠(yuǎn)程I/O站，通過通訊方式接入原水處理程控系統(tǒng)，在原上位機(jī)就能夠監(jiān)視和操作，就地按無人值守考慮。

3 實(shí)施過程中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

由于項(xiàng)目批復(fù)較晚，工程啟動(dòng)到投產(chǎn)時(shí)間較短，期間從設(shè)計(jì)、設(shè)備、施工、調(diào)試等環(huán)節(jié)克服了很多制約因素，具體措施如下。

3.1 設(shè)計(jì)管理

圖紙催交得力，在短時(shí)間內(nèi)完成全部設(shè)計(jì)圖紙。組織召開現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，明確了未到圖紙出圖日期，由國(guó)華公司項(xiàng)目部業(yè)務(wù)經(jīng)理去設(shè)計(jì)院與院領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)面溝通明確，以保證出圖計(jì)劃的剛性。安排專業(yè)人員駐設(shè)計(jì)院催交，及時(shí)溝通影響設(shè)計(jì)出圖的問題，督促設(shè)計(jì)人員加班工作。設(shè)計(jì)問題及時(shí)解決，節(jié)省施工工期。項(xiàng)目辦專業(yè)人員根據(jù)該廠一期情況全程參與設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)提出合理化建議，并借鑒成功經(jīng)驗(yàn)。

3.2 設(shè)備管理

設(shè)備催交：專業(yè)人員每天跟蹤設(shè)備生產(chǎn)進(jìn)度、參與協(xié)調(diào)廠家排產(chǎn)計(jì)劃，在生產(chǎn)周期緊、工作量大的情況下，經(jīng)過項(xiàng)目部人員的努力，實(shí)現(xiàn)了主要設(shè)備、控制系統(tǒng)輔助設(shè)備按期到貨的目標(biāo)，沒有影響安裝。設(shè)備招標(biāo)配合滿足設(shè)計(jì)要求，不同設(shè)備采取不同的采購(gòu)方式：如打孔抽汽部分設(shè)備采取直采。重要輔機(jī)設(shè)備根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的規(guī)范書，在調(diào)研基礎(chǔ)上推薦廠家，所推薦的廠家綜合水平盡可能位于同一檔次。

設(shè)備監(jiān)造及到貨驗(yàn)收：重要輔機(jī)及系統(tǒng)主要閥門，安排專業(yè)人員根據(jù)技術(shù)協(xié)議監(jiān)造點(diǎn)到廠家監(jiān)造，一些制造質(zhì)量問題在廠內(nèi)消除，讓設(shè)備健康到場(chǎng)。驗(yàn)收是一項(xiàng)非常重要的工作，是保證入廠設(shè)備質(zhì)量的第一道關(guān)卡。根據(jù)不同的設(shè)備情況分項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)收，設(shè)備型號(hào)、性能參數(shù)、質(zhì)量、數(shù)量、設(shè)備的外形尺寸、接口尺寸需要與圖紙進(jìn)行核對(duì)，避免出現(xiàn)設(shè)備安裝時(shí)尺寸不對(duì)應(yīng)，影響安裝進(jìn)度的情況出現(xiàn)。試運(yùn)是檢驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量好壞的主要途徑，目前所有設(shè)備經(jīng)過試運(yùn)，設(shè)備選型、性能均能滿足設(shè)計(jì)要求，沒有明顯的缺陷，說明供熱改造設(shè)備調(diào)研和選型的結(jié)果是正確的。

3.3 施工管理

現(xiàn)場(chǎng)安全無事故。在工程復(fù)雜情況下，狠抓入廠安全教育，每日進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，加強(qiáng)巡檢，高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)旁站監(jiān)督，保證了現(xiàn)場(chǎng)安全無事故。施工質(zhì)量管控得力，取得了較好的效果。開工前策劃了基礎(chǔ)無沉降、防寒防凍、廠房一致性、室內(nèi)回填質(zhì)量控制、清水砼工藝、封閉嚴(yán)密等專題。系統(tǒng)過渡順暢、安全。供熱改造施工重點(diǎn)是一期兩臺(tái)機(jī)停備檢修期間完成與一期設(shè)備、系統(tǒng)的接口。專業(yè)多次組織生產(chǎn)開接口會(huì)，確定各系統(tǒng)接口時(shí)間及注意事項(xiàng)。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)施工，生產(chǎn)派專業(yè)人員辦票，保證質(zhì)量、安全。進(jìn)度受控：工期進(jìn)度計(jì)劃詳細(xì)，人力資源得到了保證。每天召開碰頭會(huì)，及時(shí)協(xié)調(diào)解決各類問題。

3.4 調(diào)試管理

嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)試管理要求，優(yōu)化調(diào)試程序，加強(qiáng)對(duì)調(diào)試項(xiàng)目的驗(yàn)收和檢查，提高調(diào)試品質(zhì)，每日定時(shí)召開試運(yùn)工作會(huì)議，協(xié)調(diào)安排當(dāng)日的試運(yùn)工作。對(duì)重大調(diào)試方案如：疏水冷卻器冷卻水入口管段沖洗方案、抽汽管道、加熱器、疏水冷卻器沖洗方案，由調(diào)試監(jiān)理組織并主持召開討論會(huì)，研究方案的可行性，分析危險(xiǎn)控制點(diǎn)，提出了防范措施等。

4 改造后效果

目前供熱改造已經(jīng)投運(yùn)兩個(gè)冬季，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并且整個(gè)冬季未影響空冷正常運(yùn)行。2014年冬季委托電科院進(jìn)行改造后機(jī)組熱力試驗(yàn)，在360 MW負(fù)荷點(diǎn)供熱改造后機(jī)組熱耗值及供電煤耗值降低很多；并且，隨著供熱面積增加，節(jié)能效果會(huì)更加明顯。因此，積極開拓供熱市場(chǎng)是提供機(jī)組效益的有力方式，對(duì)推動(dòng)公司二期擴(kuò)建工程的進(jìn)展具有積極的促進(jìn)意義。

5 結(jié)語(yǔ)

文章從供熱改造的規(guī)劃、機(jī)組各個(gè)系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和供熱改造效果幾個(gè)方面論述了對(duì)極寒地區(qū)超臨界600 MW直接空冷機(jī)組的供熱改造實(shí)踐。事實(shí)證明，積極開拓供熱市場(chǎng)是提高機(jī)組效益的有力方式。供熱改造的順利完成不僅對(duì)推動(dòng)筆者公司二期擴(kuò)建工程的進(jìn)展具有積極的促進(jìn)意義，而且并為同類型機(jī)組的供熱改造提供了借鑒。

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