石才由 神華國華廣投柳州發(fā)電有限責任公司

0 引言

早在上世紀90年代初期，為了追求機組的最佳性價比，日本和德國等發(fā)達國家設(shè)計并建造了一批輔機單列布置的火力發(fā)電機組，其中最具代表性的電廠有：日本磯子電廠（2×600MW）、德國RWE公司的6×800MW工程和ENBW公司1×890MW工程。日本磯子電廠鍋爐送風機、一次風機、空預(yù)器采用單列布置，而引風機采用雙列布置；德國RWE公司的6×800MW工程和ENBW公司1×890MW工程的鍋爐送風機、引風機、一次風機、空預(yù)器均采用單列布置。

國內(nèi)隨著煤炭等一次能源價格上漲和火電廠利用小時數(shù)的大幅度減少，火電廠的經(jīng)濟效益被大幅壓縮，這就要求各火電廠要不斷提高發(fā)電效率和降低廠用電率。國內(nèi)目前已陸續(xù)投運多個單列輔機電廠，國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司布連電廠（以下簡稱布連電廠）2×660MW超超臨界燃煤空冷機組是目前國內(nèi)最高等級的主要輔機單列布置的機組，于2013年7月投入運行。華能洛陽熱電有限責任公司（以下簡稱洛陽電廠）二期工程2×350MW也采用輔機單列布置，于2015年8月投入運行。黑龍江省華能伊春熱電有限公司（以下簡稱伊春電廠）一期2×350MW同樣采用輔機單列布置，兩臺機組分別于2015年9月和11月投入運行。神華國華廣投（柳州）發(fā)電有限責任公司（以下簡稱柳州電廠）的2×350MW主要輔機單列布置機組分別于2016年10月和12月投入運行。

柳州電廠是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司自主開發(fā)設(shè)計、制造的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超臨界350MW鍋爐。本鍋爐采用π型布置，單爐膛，尾部雙煙道，全鋼架，懸吊結(jié)構(gòu)，燃燒器前后墻布置、對沖燃燒。爐膛斷面尺寸為15.287m寬、13.217m深，水平煙道深度為4.747m，尾部前煙道深度為5.98m，尾部后煙道深度為6.90m，水冷壁下集箱標高為6.5m，頂棚管標高為61.0m。

鍋爐的主汽系統(tǒng)以內(nèi)置式啟動分離器為界設(shè)計成雙流程，從冷灰斗進口一直到標高41.005m的中間混合集箱之間為螺旋管圈水冷壁，再連接至爐膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊掛管，然后經(jīng)下降管引入折焰角、水平煙道底包墻和水平煙道側(cè)墻，再引入汽水分離器。再熱器系統(tǒng)分為低溫再熱器和高溫再熱器兩段布置，中間無集箱連接，低溫再熱器布置于尾部雙煙道中的前部煙道，高溫再熱器布置于水平煙道中逆、順流混合與煙氣換熱。水冷壁為全膜式焊接水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管屏，上部水冷壁為垂直管屏，螺旋管屏和垂直管屏的過渡點在標高41.005m處，轉(zhuǎn)換比為1：3。鍋爐的啟動系統(tǒng)為不帶再循環(huán)泵的大氣擴容式啟動系統(tǒng)，內(nèi)置式啟動分離器布置在鍋爐的前部上方，其進口為水平煙道側(cè)墻出口和水平煙道對流管束出口連接管，下部與貯水箱相連。過熱器主要采用煤水比調(diào)溫，并設(shè)兩級噴水減溫器。制粉系統(tǒng)采用五臺中速磨（設(shè)計煤種4運1備），正壓直吹式冷一次風機制粉系統(tǒng)，每臺磨煤機供布置于前墻和后墻同一層的燃燒器，前墻布置2層后墻3層，每層布置4只。在煤粉燃燒器的上方前、后墻各布置2層燃燼風，每層有4只風口。

1 主要輔機單列布置的優(yōu)缺點

1.1 主要輔機單列布置的優(yōu)點

主要輔機單列布置，具有初期投資少，運行維護費用低的優(yōu)點。如柳州電廠在綜合投資比較方面，兩臺機組單列輔機可以比雙列輔機布置節(jié)約初投資費用約2640.72萬元，使用可靠性高的進口設(shè)備，則可以比雙列輔機布置節(jié)約初投資費用約1748.53萬元。在運行檢修費用綜合比較方面，單列比雙列布置兩臺機組節(jié)約費用115.99萬元。布連電廠的實際數(shù)據(jù)也表明，單列輔機布置的單臺鍋爐每年可節(jié)約輔機運行、設(shè)備維護、輔機檢修等費用共計99.7萬元。主要輔機單列布置，還具有設(shè)備簡潔、布置方便、流程順暢、系統(tǒng)簡單、控制部件少、運行操作簡單等優(yōu)點。

1.2 主要輔機單列布置的缺點

在運行安全性和靈活性方面不及雙列布置機組，而保證機組穩(wěn)定運行不僅是輔機單列布置的關(guān)鍵問題，同時也是電力工程界爭議的焦點。通過表1可以看出送風機、引風機、給水泵的可用系數(shù)國產(chǎn)設(shè)備均高于進口設(shè)備，但仍有約6%的停運概率，且任意一臺單列主要輔機停運便會造成機組停運，造成較大的經(jīng)濟損失。

表1 2009年300MW等級容量的送風機、引風機、給水泵的主要可靠性指標

2 提高輔機單列布置鍋爐穩(wěn)定性的措施

輔機單列布置的設(shè)備主要在鍋爐，包括三大風機和空預(yù)器，而給水泵在投入運行后也處在鍋爐專業(yè)的直接管轄下，這五大輔機只要任意一臺停運便會造成鍋爐MFT，影響機組的安全性和經(jīng)濟性。為了保證單列輔機的可靠性，通過結(jié)合已投運電廠的經(jīng)驗和專家組的有關(guān)意見和建議，同時結(jié)合機組投產(chǎn)兩年以來的經(jīng)驗，從如下5個方面采取應(yīng)對措施。

2.1 初設(shè)階段

單列風機優(yōu)化了風煙擋板及聯(lián)絡(luò)擋板，可以有效減少故障率，系統(tǒng)簡化，阻力降低。單列輔機設(shè)備就地增加監(jiān)視測點，重要測點全部采用3取2，避免出現(xiàn)單點保護，增加可靠性。電氣方面對單列輔機電源進行A、B段負荷的分配優(yōu)化。

在單列風機油泵MCC中配置延時繼電器，電壓瞬時突降時，3s內(nèi)電源恢復(fù)后，可保持電動機運行，不進需要重新啟動。

2.2 設(shè)備采購

通過參觀調(diào)研，選擇投運單列設(shè)備中運行比較可靠的輔機廠產(chǎn)品。重視單列輔機附屬產(chǎn)品質(zhì)量，如風機的油站、風機的電機、熱工設(shè)備等。選用質(zhì)量可靠、設(shè)計合理、維護方便的產(chǎn)品，盡量選用可靠的進口設(shè)備。

2.3 基建安裝

（1）做好單列風機、空預(yù)器基礎(chǔ)的質(zhì)量驗收，同時做防雨、擋風設(shè)計。

（2）做好動葉執(zhí)行機構(gòu)連桿的安裝及全行程對中、角度調(diào)整工作，避免部分點位蹩力。

（3）做好防止電動機出線盒壓接與出線孔摩擦的情況，并核實電機的裕量。檢查空預(yù)器吹灰器內(nèi)部支撐架，防止運行中脫落。

2.4 設(shè)備調(diào)試

（1）在DCS組態(tài)中做好單列輔機(如油壓、液位、振動軸承溫度等)的報警設(shè)置及分級。

（2）調(diào)試時配合試驗單位做好單列設(shè)備的調(diào)試工作及性能試驗工作。

（3）調(diào)試過程中，要求單體調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試中所有的熱工保護100%投入、所有熱工測點100%投入，閥門及邏輯保護傳動100%完成。

（4）調(diào)試階段，重點對空預(yù)器熱態(tài)的各間隙進行調(diào)整，根據(jù)調(diào)研情況，單列空預(yù)器出故障的概率較高。通過調(diào)試期間的大負荷參數(shù)對比分析，不斷優(yōu)化空預(yù)器各處間隙。

2.5 生產(chǎn)期

認真執(zhí)行設(shè)備定期試驗制度，如定期開展油質(zhì)監(jiān)督、定期開展油泵切換。機組停備期間要全面檢查二次接線及電機定期測絕緣。

根據(jù)投產(chǎn)后的實際情況，對空預(yù)器電流波動、風機振動、溢流閥卡澀等問題進行了分析處理，提高了設(shè)備可靠性。

3 結(jié)論

通過結(jié)合已投運電廠的經(jīng)驗和專家組的有關(guān)意見和建議，從電廠初設(shè)、設(shè)備采購、基建安裝、基建調(diào)試和生產(chǎn)期5個方面提出了提高輔機單列布置鍋爐穩(wěn)定性的措施，降低了主要輔機單列布置應(yīng)用鍋爐缺點的影響力，使單列輔機應(yīng)用鍋爐具有更明顯的競爭優(yōu)勢。柳州電廠投產(chǎn)兩年多以來，未發(fā)生由于單列設(shè)備故障導(dǎo)致的機組停運，保證了機組投產(chǎn)后的長周期穩(wěn)定運行。