1000MW汽輪機設備治理及節能改造

銅山華潤電力有限公司

1000MW汽輪機設備治理及節能改造

銅山華潤電力有限公司

銅山華潤電力有限公司完成蒸汽加熱啟動項目、脫硫煙氣余熱利用項目、廣義回熱項目、彈性回熱項目、空預器綜合優化項目、節能型調頻項目改造，實現每臺機組運行供電煤耗下降約8g/kWh。

銅山華潤電力有限公司（以下簡稱銅山公司）成立于 2007年 3 月，位于江蘇省徐州市銅山區柳新鎮境內，配備2×1000MW機組，分別命名為#5、#6機組，是江蘇省“十一五”規劃中的“上大壓小”建設項目、蘇北地區首個百萬機組項目。兩臺機組分別于2010年6月和7月建成投產。汽輪機是上海電氣集團引進西門子技術設計制造的產品，型號為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、八級回熱抽汽、反動凝汽式汽輪機，兩臺機組分別經歷5次計劃性檢修，針對汽輪機本體問題的治理，采用標本兼治的方法，有效提升了汽輪機本體設備的可靠性。

銅山公司在歷次機組檢修中，已深度開展汽輪機本體的檢修工作，重在排查治理汽輪機本體隱患，如中壓調門擴散器裂紋修復及防范、中壓主汽門、調門閥蓋螺栓斷裂防范、汽門閥座裂紋修復等重大問題。節能減排改造方面，2015年12月完成蒸汽加熱啟動項目、脫硫煙氣余熱利用項目、廣義回熱項目、彈性回熱項目、空預器綜合優化項目、節能型調頻項目改造，實現每臺機組運行供電煤耗下降約8g/kWh。

一、汽輪機設備治理

1.中壓調門擴散器裂紋修復及防范。

2013年4月601C檢修期間，#61、#62中壓調門解體發現擴散器內壁存在兩道深度裂紋，#61中壓調門擴散器內壁沿汽門軸線方向裂紋，長度約300mm，寬度10mm，深度已穿透擴散器；#62中壓調門擴散管內壁沿汽門軸線方向出現裂紋，裂紋長度600mm左右，寬度20mm，深度已穿透擴散管。公司迅速成立#6機中壓調門擴散器搶修組織機構，從中壓汽門的檢查、拆除、吊裝、返廠處理、回裝以及嚴峻的工期控制等方面全力著手，確保了#6機5月9日并網發電。

中壓調門擴散器裂紋是機組安全經濟運行的重大隱患，直接威脅著主機設備的安全。安全性方面，由于問題發現及時，避免了因中壓調門擴散器硬質合金脫落導致中壓轉子損壞情況的發生。經濟性方面，再熱蒸汽直接通過擴散器漏入中壓外缸，造成中壓缸排氣溫度高出設計值10℃，中壓缸效率下降0.71%，發電煤耗上升約0.5g/kWh，修復完成后可節煤約3000噸，每年為公司節約240萬元。

針對這一問題，技術支持部汽機、金屬專業會同上汽廠、江蘇方天等單位，立刻組織分析，初步排查原因為擴散器內外存在較大的溫差，引起擴散器內外收縮及膨脹存在嚴重的不一致，最終導致擴散器拉裂。由于擴散器疏水槽設計對金屬壁溫差的敏感性，為保證主設備的可靠性，專業組制定出相應防范措施，如汽輪機快冷裝置的停用、機組滑停方式的調整、加強對中壓缸排汽溫度的對比以及制定計劃檢修項目等，機組經過3年多的運行檢修考驗，中壓調門擴散器檢查未發現裂紋，治理效果顯著。

2.中壓主汽門、調門閥蓋螺栓斷裂防范。

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

通過近兩年來的檢修摸索，以及與制造廠的密切交流，首先是做好螺栓的硬度控制。在每次機組中修期間，都會做好螺栓的硬度檢測與記錄，一旦螺栓硬度超標，我們是堅決更換超標螺栓，保證其性能，對斷裂螺栓或硬度超標螺栓及時送檢，做好分析記錄。其次是嚴格按照螺栓的最新緊固工藝施工，做好過程監督控制。上汽廠非常重視螺栓的緊固工藝規范，對螺栓的冷緊、熱緊工藝及時更新并下發通知，在機組檢修中，我們持續更新檢修作業指導書，對螺栓的冷緊力矩、熱緊伸長量及安裝工藝進行更新，完善螺栓的緊固工藝記錄表，安裝過程嚴格把控，一一核查，保證螺栓的安裝規范有序。最后就是在機組調停或小修期間，由于檢修工期原因，我們會利用內窺鏡對內孔進行裂紋檢查，發現缺陷，及時處理，始終保持對中壓汽門閥蓋螺栓的全方位周期性檢查。

2014年1月份至今，通過制定的一系列防范措施，結合著機組檢修時機，對超標螺栓及時更換，未發生1次螺栓斷裂問題，從而提升了機組運行的安全可靠性。

3.汽門閥座裂紋修復。

2015年11月、2016年4月，通過這半年的全面深入治理，#5、#6汽輪機高中壓主汽門、調門的閥座密封面裂紋得到了徹底修復。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的，裂紋產生會擴展成環形裂紋，裂紋穿透后就會引起閥座密封面合金脫落，吹損高中壓轉子及部件，直接導致機組效率的大幅下降，損失非常巨大。

通過與西門子公司的深入交流，同時了解兄弟電廠的實際情況，發現這一問題是汽輪機的共性缺陷，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，可避免汽門閥座產生裂紋。

2015年11月6日，西門子公司對高中壓主汽門、調門閥座進行滲透及超聲波探傷檢查，發現七只汽門閥座存在不同程度的數道層狀和線性裂紋。11月8日下午，西門子公司技術人員全部到位，為保質保期地完成工作，各方統一目標，編制進度，優化工序，統籌安排，考慮到檢修后期汽門的回裝工期，技術支持部、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天的時間，在各方的共同努力下，對存在裂紋的7只汽門閥座成功修復并回裝完畢。2016年3月至4月期間，#5汽輪機也完成了汽門閥座的修復工作，目前正在檢修調試階段。

二、節能減排綜合改造介紹

1.項目實施簡介。

2013年9月8日，華潤電力與上海申能能源科技有限公司簽訂了《技術合作框架協議》，次月9日，銅山華潤公司與申能科技公司簽訂節能減排綜合改造項目技術協議，標志著銅山華潤電力有限公司節能減排綜合改造項目正式啟動。

銅山華潤電力有限公司節能減排綜合改造項目共六大改造項目：蒸汽加熱啟動項目、脫硫煙氣余熱利用項目、廣義回熱項目、彈性回熱項目、空預器綜合優化項目、節能型調頻項目。

本改造項目在保障機組效率不下降的基礎上，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題，低負荷經濟性差的問題，調頻方式對機組設備的疲勞損傷及汽輪機主調門、補汽閥的節流損失等問題，提高煤粉燃盡率，拓展回熱系統應用范圍，提高鍋爐低負荷的水動力穩定性，以及鍋爐穩燃性，減少空預器堵灰等都將全面提高機組運行經濟性和安全性。隨后，在節煤所取得的減排效益外，還將實現煙氣余熱綜合利用，節能型全天候脫硝，延長脫硝催化劑壽命等效益，提高機組綜合環保水平等。

2.項目實施過程。

（1）安全管理方面。

在停機檢修前的5個多月里，為保證施工對運行機組的風險降到最低，現場施工思路由廠房外施工逐步轉向廠房內施工，鍋爐房內施工逐步轉向汽機房內施工。

施工區域必須做到全封閉隔離，各個區域設立現場安全專職，安全交底到每一位施工人員，實行每周一次的工程例會，安徽二建、申能科技、監理、銅山華潤成立四級安全網絡，以高壓態勢嚴格管理，共同完成了改造工程的各項安全目標，保證了施工及調試期間無一安全事故發生。

（2）質量管理方面。

由于項目是總承包性質，從初步設計、設備采購、施工安裝開始，建設方就把設計的標準、設備的質量、安裝的質量放在首位，總包方尤為重視，專門安排技術過硬、經驗豐富的團隊負責本次改造項目，在換熱器設計上，為提高換熱效率，傳熱面積就有所放大；增壓泵、調節閥、電動閘閥等設備均采用進口產品，從基礎階段提高了機組運行的可靠性。

施工階段，總包方組織進行圖紙的會審討論，現場核查，形成會審意見并進行整改；對采購的到廠物資，供貨方、采購方、使用方共同開展物資驗收流程，保證了物資的嚴格把關，高質量驗收，充分體現出了參建單位一盤棋的思想。

0號高加平臺加固、吊裝及拖運方案是本次改造的重大方案之一，方案的審查討論，由華東電力設計院、同濟大學、上海電建、建設方、監理方、總包方、施工方組成專家審查組，在汽機房鋼結構設計、鋼結構檢測、地質情況、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。自10月10日至10月18日，成功完成了0號高加的一次起吊、一次拖運、一次就位的各項節點，保證了這一重大單體施工項目的順利實施。

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3204只承壓焊口一次合格率達到99%。在#1換熱器P91管道安裝過程中，嚴格執行工藝規范標準，焊口一次合格率達到100%，參建各方統一思想、協力同心，嚴格監管施工工藝，履行施工中的監督、驗收職責。

施工過程中，建設方、總包方、監理方專工深入檢查管道內部清潔度、逐一驗收疏水及測點的接管座安裝，監督焊接熱處理工藝、焊口質量、保溫厚度，高標準制作各類平臺，從內到外嚴格把關，直至1月14日，改造系統已順利通過168小時試運行，未發生一起設備質量問題，保證了質量目標的圓滿完成。

（3）進度管理方面。

建設方編制了#5機組檢修一、二級網絡計劃，參建單位組織編制三級施工網絡計劃，網絡計劃編制細致，分為停機前網絡計劃、停機后網絡計劃、調試網絡計劃。參建單位嚴格按照各級網絡計劃執行，保證各項節點按時完成，時間緊了，加班加點趕上來，雨季來了，室外不能施工，加班加點趕上來，大家同舟共濟、共度難關，如期完成了各項改造項目。

3.項目初步成果。

（1）脫硫煙氣余熱利用項目。

低溫省煤器與冷一、冷二次風換熱器的完美結合，將低溫省煤器的換熱量提高到了極致，利用低品質七抽、八抽蒸汽，排擠高品質的六抽蒸汽量達到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凝汽器排汽損失，優勢大大超越了傳統的低溫省煤器的效益。同時提高了空預器的進口冷風溫度，保證空預器冷端壁溫在酸漏點溫度以上，避免了空預器冷端蓄熱元件等部件低溫腐蝕的損害。

初步計算，本次改造低溫省煤器的經濟性、安全性均已達到設計要求，低溫省煤器、廣義回熱的投入使排煙溫度下降40℃，供電煤耗下降約4g/kWh。

（2）彈性回熱系統。

給水溫度與熱二次風溫共同提高，很大程度地體現出了循環經濟性，80%負荷，給水溫度提高15℃，熱二次風溫提高20℃，供電煤耗下降約1g/kWh。目前我們還要進一步做好機組的深化調整工作，做好AGC、調頻的快速響應、給水溫度的提高，保證低負荷脫硝投入，綜合降低風機電耗，效益最大化。

（3）空預器改造項目。

改造實施后，雖然爐膛出口煙溫下降15℃，但是熱二次風溫與改造前持平，即實現了供電煤耗下降2g/kWh。同時空預器漏風的解決總體上確保供電煤耗再下降1g/kWh。

（4）蒸汽加熱啟動項目。

2014年12月1日，#5機組改造項目中第1個單體項目-蒸汽加熱開始投入運行。依次完成鍋爐靜壓上水、#3高加蒸汽加熱、#2高加蒸汽加熱、熱態沖洗等啟動步驟，實現了啟動初期，不啟風機、不投油，節約了啟動初期耗能，達到了設計要求。由于本項目改變了運行人員以往的操作習慣，人員操作還需要進一步磨合，達到外三啟動的各項指標。

4.初步成果見公司性能優化系統，#5、#6機組對比，負荷相同工況下，#5機組鍋爐效率提高約1.4%，供電煤耗下降約7g/kw.h。同樣負荷下，機組改造后實時煤量與#6機（未改造）對比始終減少10t/h左右，每臺機組全年節約標煤約4萬噸，效果顯著。

銅山華潤電力有限公司全年發電量按照116億千瓦時計算，改造后實現單臺機組供電煤耗下降7.5克/千瓦時，每年可節約8.7萬噸標煤，按照目前標煤單價600元/噸計算，全年節能收益約5200萬元。環保收益方面，每年可減排粉塵近6萬噸、二氧化碳近26萬噸、二氧化硫排放近6600噸、氮氧化物近3300噸，節能與環保收益顯著。

時至今日，銅山公司兩臺百萬汽輪機排查的重大隱患及節能減排改造得到了全面治理與提升，為機組長期安全高效運行奠定了堅實基礎。同時，我們也認識到百萬機組還有很多技術需要深入研究與摸索，隨著機組運行年限的增長，下一階段就是百萬機組的集中大修檢查工作，各項工藝、技術更要潛心學習，嚴格把關，以保證百萬機組汽輪機的更加穩定運行。

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