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中国电力设备管理协会

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辅机单列技术在350MW超临界热电联产机组研究与应用

作者:   发布时间:2019-02-25

     一、项目背景及概况

     1.项目简介

     神华国华广投(柳州)发电有限公司一期工程项目,又称广西鹿寨“上大压小”热电联产机组工程,厂址位于广西柳州市鹿寨县经济开发区内。项目利用关停广西投资集团来宾电厂等小机组容量通过上大压小方式,异地在鹿寨建设2×350MW超临界热电联产机组,工程动态总投资32.72亿元(国家发改委核准数)。项目自国华公司接收以来,按“近零排放”环保标准进一步优化设计,同步建设高效电除尘、脱硫、脱硝等环保装置和配套的热网工程,符合国家实施低碳经济、节能减排发展战略的政策导向,具有节能减排、热电联产、循环经济三大特点。2013年3月18日核准,2014年10月29日开工,计划2016年5月投产。

     项目作为国家发改委和财政部联合审定的循环经济示点示范园区――鹿寨经济开发区循环化改造的主链项目,通过构筑以集中供热、综合利用为主的区域循环经济开发模式,将有效带动广西区、柳州市及鹿寨县地方产业开发和经济发展,提高能源综合利用效率,实现最大限度的节能减排。一期两台机组投产后年发电约35亿千瓦时(利用小时5000小时),年最大供热量可达1098万吉焦。

     2.三大主机设备

     3.本期工程特点 

     根据神华国华电力公司高标准达标投产和“一键启动、近零排放、建设美丽电站”要求,依据“节能环保用加法,系统冗余用减法”的设计理念,以“生态文明”为旗帜,以“美丽电站”为纲领,突出高效电站、绿色电站设计理念,开展初步设计的深度优化,提高土地的使用率,在确保可靠性的基础上,减少设备的冗余。

     为提高设备运行经济性,节省投资,各大发电集团提出了机组辅机单列配置的构想。随着技术及辅机制造水平的提高,辅机的可用率越来越高,为机组采用辅机单列布置提供了技术支撑。

     本期工程可研阶段设计为辅机双列配置,经过初步设计优化为辅机单列配置:锅炉三大风机(一次风机、送风机、引风机)、空气预热器、汽动给水泵和小汽轮机、输煤皮带采用单列设置,无备用设备。

     近几年,以燃煤火力发电为主的电力装机容量迅速增长,是国家对火电机组在节能、环保、减排方面的要求在日益提高,这给在机组建设初期如何降低建设成本、节约运维费用提出了更加严苛的标准与期望。为了适应这一形势,必须通过大力的优化设计和精细化管理,以建设高效节能、资源节约、环保和谐、盈利创效、可持续发展的绿色电厂。国华柳州电厂根据神华和国华基建项目的“节能环保用加法,系统冗余用减法”的设计理念为龙头,以“生态文明”为旗帜,以“美丽电站”为纲领,突出高效电站、绿色电站理念,其中为提高设备运行经济性,节省投资,提出了机组锅炉一次风机、送风机、引风机、空预器单列设置以外,给水系统不设置电动启动给水泵,同样单列配置给水泵组的构想。

     鉴于现在大型辅机设备制造的可靠性已完全过关,在国外已有采用锅炉辅机单列布置并已经有成熟的经验,而国内首例锅炉辅机单列的布连电厂 2013 年年初投产运行。

     经过西北电力设计院初设,设备招标对比工作;锅炉一次风机、送风机、引风机使用成都电力机械厂生产制造,空预器使用哈尔滨空预器有限公司生产制造,给水泵组使用上海电力修造厂制造,小机使用浙江汽轮成套技术开发有限公司生产制造。

 

   国华柳电#1、2机组于2014年10月29日同时开工建设,本项目机组工程同步设计,同时建设;2014年10月,公司根据辅机单列特点,成立公司单列辅机可靠性组织机构,定期召开专业会,讨论、制定、完善辅机单列可靠性预控措施,并根据制定的预控措施,逐项监督落实,通过监造、见证、厂家设备出厂前验收、安装质量管控、调试,#1机组于2016年10月26日经过168小时试运合格后投入生产运营,#2机组于2016年12月26日经过168小时试运合格后投入生产运营;目前两台机组辅机单列设备运行情况良好可靠,无设备非停情况,达到项目设计建设目标。

     二、项目实施工作与预期目标
     1.前期工作

     国华柳电公司高度重视辅机单列设置项目问题,2014年10月成立了以石爱国副总经理为常务领导小组副组长的问题攻关组织机构。为贯彻“基建生产一体化”方针,对三大风机、空预器、给水泵等单列辅机从设计、制造、安装、调试等全过程质量管控,充分发挥专业人员作用,确保单列辅机的安全可靠经济运行,实现“高水平投产、高品质”目标。

     2014年单列辅机可靠性组织机构成立后,分为工程组与生产准备组,积极调研设备生产厂家情况与国内准备单列辅机设置和投产的同类型发电公司;远赴华能阳光热电、华能伊春热电、华能西宁热电与国电建投布连电厂,通过现场了解、跟踪设备运行情况,编制出版柳电辅机单列可靠性研究教材;把设计、厂家、监理、安装单位、调试单位、监造、工程、生产准备人员纳入体系,每月召开一次辅机单列专业会,分析解决出现的问题,盘点出提高锅炉辅机单列可靠性措施39条,监造验收点234条,汽动给水泵单列可靠性措施13条,监造验收点101条,;在安装阶段,对现场发生的问题按照三不发生和隐患进行管理,对由于设计造成的一次风机出口设置偏心天圆地方可能会造成的风机喘振的隐患,通过专业会型式,发函设计院进行同心设置的变更。  

     通过监造人员的报告,及时了解设备制造阶段的情况,对异常情况跟踪,派专业人员到厂家协调解决疑难问题,消除制造期间的隐患;

     严格按照厂家技术标准要求进行安装,工程和生产准备人员分为两条线进行,验收同时进行,必须同步验收合格,不分主次;

     积极与调试人员沟通,从逻辑和设备运行期间可能出现问题进行优化,确保设备稳定;

     运行、维护人员深入生产厂家调研培训,了解单列设备结构、特点,使用仿真机模拟操作,从人员操作技能上提升设备管理水平;

     2.主要研究内容

     1)辅机单列设备设置的可能

     2)如何提高单列辅机的可靠性

     3)提高辅机单列可靠性预控措施的落实执行情况

     4)调试发现问题的及时整改性

     5)辅机单列设备的长周期稳定运行

     6)设计优化方面

     为保证系统完善,国华柳电公司和设计院、设计监理和外聘专家对厂家设备、设计图纸进行了全面优化盘点。小机润滑油箱排油烟风机原厂家设计为一台,考虑到运行期间如风机跳闸极有可能造成主机连跳,国华柳电公司经专业会讨论确认后及时增设备用风机并由设计院完善补充了排烟管道。正是通过这些微小细节的不断优化调整,从而保证了单列辅机的可靠连续运行。

     三、安装方面

     国华柳电公司在给水泵、小汽轮机设备在安装过程,在满足厂家安装要求的前提下,要求施工单位完全比对主机的安装标准进行,并要求监理单位、柳电生产部门全程进行见证验收,各种验收签证表格比对主机的验收签证执行。

     四、生产基建一体化

     国华柳电公司多次派出生产人员到同类型单列布置电厂学习调研,将其他厂的调试、生产过程中发现的问题及时反馈的工程部,由工程部有针对性的优化改进。

     考虑到小机的重要性,在前期技术监检合同上没有小机第三方技术监检内容的情况下,国华柳电公司未雨绸缪,积极协调、补充完善监检内容,委托监检单位将两台小机的金属与技术监督的检测项目全部按照主机内容比对做了一遍,通过第三方的认真检测,发现了两台小机的调速汽门连接螺栓材质、硬度不合格;小机前轴瓦乌金面非承载部位轻微裂纹等缺陷。在发现缺陷后,国华柳电公司将所有问题部件全部更好处理完毕,保证了小机部件的质量可控。

     在小机排汽管道安装中,发现#2机组小机排汽管道膨胀节在安装时由于施工单位不注意导致一个波节严重磕伤,施工单位从上到下都想蒙混过关,就直接安排作业人员连夜焊接在凝汽器上。在发现该问题后,工程部直接下令监理单位、施工方,要求该项工作停工,必须在损坏的膨胀节更换处理后方可进行后续安装。正是这种一丝不苟的严谨工作作风,避免了一起管道破裂、真空破坏而导致的机组非停。

     在小机安装过程中,工程部专工、监理单位做到了全程见证,不论是内部通流间隙调整、猫爪间隙检查调整、汽缸中分面检查,还是螺栓紧力检查等,由于在安装过程中的全程监管,保证了安装中施工单位严格按照施工规范、工艺执行,避免了施工工艺差导致的质量问题。

     在给水泵汽轮机汽源管道安装时,柳电公司发现辅汽到小机调试汽源管道的逆止阀布置在运转层平台下的高空中,这导致以后检修维护不便,同时也使得管道阀门无法保温。在发现问题后,通过现场优化,要求设计院将逆止阀与电动闸阀直接连接安装,这又保证了机组安全运行、又便于阀门检修和保温。

     1.预期目标

     本项目的预期目标:依托国华电力公司清洁、环保、节能的管理理念,达到国华柳电公司辅机单列设置后设备运行可靠、经济,节省设备投资,建设具有竞争能力的发电公司的目的。

     2.立项批复

     项目随着广西鹿寨“上大压小”热电联产2×300MW级机组工程同步开始进行,组织并展开了项目研究及工程实施工作。

     3.项目组织情况、承担单位选择情况

     2014年8月份委托神华国际工程有限公司进行了项目的招标工作。根据招投标结果,确定成都电力机械厂、哈尔滨空预器有限公司、杭汽、上海电力修造厂为单列设备生产厂家,中国能源东北电建二公司、中国能源广西电建为施工单位,广西桂能科技发展有限公司、广州粤能电力科技开发有限公司为调试单位,同时聘请西安院进行设备监造工作及北京国电德胜工程项目管理有限公司进行施工监理工作。

     4.单列设备布置方案确定

     2014年10月15日,神华国华广投(柳州)发电有限责任公司单列辅机可靠性组织机构成立,开始进行辅机单列策划实施。

     5.知识产权(专利)

     本项目在研究、建设及现场调试过程中,取得实用新型专利1项。

     6.知识产权(论文)

     已发表论文0篇、拟发表论文0篇,共计0篇。

     五、技术应用情况与效益估计

     1.经济效益

     一次风机:设备购置方面:单列布置一次风机采用动叶可调轴流式,双列布置一次风机均采用离心式+变频调节,我公司单台炉一次风机单列布置比双列布置节约设备费约121 万元,同时减少的风门等辅助配套设施未进行计算。

厂用电方面:以上网电价 0.4852 元/kWh(含税)计,单列布置一次风机较双列布置一次风机(采用离心式),则单台炉一次风机单列布置比双列布置每年节约电费约 25.5 万元。

安装方面:采用单列布置风机管道费用(含风门)比采用双列布置降低 30%的投资,双列布置冷一次风管道(含风门)施工量约 55t/每台炉,建安费按照 1.2 万元/t 计算,则采用单列布置节省冷一次风管道建安费为 19.8 万元/每台炉。

风机每年的检修费用按照:单列风机每年的检修费用为:8万元;双列风机每年的检修费用为:13万元;机组运行时间越长,此项节约的费用越多。

送风机:设备购置方面:单台炉送风机单列布置比双列布置节约设备费约 18 万元,同时减少的风门等辅助配套设施未进行计算。

风机每年的检修费用按照:单列风机每年的检修费用为:8万元;双列风机每年的检修费用为:13万元;机组运行时间越长,此项节约的费用越多。

引风机:设备购置方面:单台炉引风机单列布置比双列布置节约设备费约40 万元,同时减少的风门等辅助配套设施未进行计算。

厂用电方面:以上网电价 0.4852 元/kWh(含税)计,单列布置引风机较双列布置送风机每年节约电费约 13.5 万元。

安装方面:采用单列布置风机管道费用(含风门)比采用双列布置降低 30%的投资,双列布置烟道施工量约 300t/每台炉,建安费按照 1.2 万元/t 计算,则采用单列布置节省烟道建安费为 108 万元/每台炉。

     2.社会效益

     2.1本项目的成功研究与应用,设备的购置费用大大降低,减少了企业的初投资费用,增强了企业竞争能力;

     2.2设备和管道减少后,节约钢材使用,促进社会的节能降耗工作;

     2.3风机、空预器、给水泵的单列设置,设备优化、系统简化,可以减少用电损耗和维护成本,减少设备和管道的密封点,同时减少了运行人员的操作工作量和误操作几率。

     3.应用前景

     从项目推广及应用前景来看,该项技术成果可向有类似情况的电厂主要有:

     (1)新建350MW超临界火电机组应用;

     (2)有节能改造意向的350MW超临界火电机组。