銅山華潤電力有限公司

1000MW汽輪機設備治理及節(jié)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(yōu)化項目、節(jié)能型調(diào)頻項目改造，實現(xiàn)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(qū)柳新鎮(zhèn)境內(nèi)，配備2×1000MW機組，分別命名為#5、#6機組，是江蘇省“十一五”規(guī)劃中的“上大壓小”建設項目、蘇北地區(qū)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(chǎn)。汽輪機是上海電氣集團引進西門子技術設計制造的產(chǎn)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(jīng)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(diào)門擴散器裂紋修復及防范、中壓主汽門、調(diào)門閥蓋螺栓斷裂防范、汽門閥座裂紋修復等重大問題。節(jié)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(yōu)化項目、節(jié)能型調(diào)頻項目改造，實現(xiàn)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(diào)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(diào)門解體發(fā)現(xiàn)擴散器內(nèi)壁存在兩道深度裂紋，#61中壓調(diào)門擴散器內(nèi)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(diào)門擴散管內(nèi)壁沿汽門軸線方向出現(xiàn)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(diào)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(wǎng)發(fā)電。

中壓調(diào)門擴散器裂紋是機組安全經(jīng)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(fā)現(xiàn)及時，避免了因中壓調(diào)門擴散器硬質(zhì)合金脫落導致中壓轉(zhuǎn)子損壞情況的發(fā)生。經(jīng)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(fā)電煤耗上升約0.5g/kWh，修復完成后可節(jié)煤約3000噸，每年為公司節(jié)約240萬元。

針對這一問題，技術支持部汽機、金屬專業(yè)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(nèi)外存在較大的溫差，引起擴散器內(nèi)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(yè)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(diào)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(jīng)過3年多的運行檢修考驗，中壓調(diào)門擴散器檢查未發(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汽輪機中壓主汽門、調(diào)門閥蓋部分螺栓發(fā)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(jiān)督控制。上汽廠非常重視螺栓的緊固工藝規(guī)范，對螺栓的冷緊、熱緊工藝及時更新并下發(fā)通知，在機組檢修中，我們持續(xù)更新檢修作業(yè)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(guī)范有序。最后就是在機組調(diào)?；蛐⌒奁陂g，由于檢修工期原因，我們會利用內(nèi)窺鏡對內(nèi)孔進行裂紋檢查，發(fā)現(xiàn)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(fā)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(diào)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(nèi)的，裂紋產(chǎn)生會擴展成環(huán)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(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)生裂紋。

2015年11月6日，西門子公司對高中壓主汽門、調(diào)門閥座進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，西門子公司技術人員全部到位，為保質(zhì)保期地完成工作，各方統(tǒng)一目標，編制進度，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(diào)試階段。

二、節(jié)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(xié)議》，次月9日，銅山華潤公司與申能科技公司簽訂節(jié)能減排綜合改造項目技術協(xié)議，標志著銅山華潤電力有限公司節(jié)能減排綜合改造項目正式啟動。

銅山華潤電力有限公司節(jié)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(yōu)化項目、節(jié)能型調(diào)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(jīng)濟性差的問題，調(diào)頻方式對機組設備的疲勞損傷及汽輪機主調(diào)門、補汽閥的節(jié)流損失等問題，提高煤粉燃盡率，拓展回熱系統(tǒng)應用范圍，提高鍋爐低負荷的水動力穩(wěn)定性，以及鍋爐穩(wěn)燃性，減少空預器堵灰等都將全面提高機組運行經(jīng)濟性和安全性。隨后，在節(jié)煤所取得的減排效益外，還將實現(xiàn)煙氣余熱綜合利用，節(jié)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(huán)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(xiàn)場施工思路由廠房外施工逐步轉(zhuǎn)向廠房內(nèi)施工，鍋爐房內(nèi)施工逐步轉(zhuǎn)向汽機房內(nèi)施工。

施工區(qū)域必須做到全封閉隔離，各個區(qū)域設立現(xiàn)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(jiān)理、銅山華潤成立四級安全網(wǎng)絡，以高壓態(tài)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(diào)試期間無一安全事故發(fā)生。

（2）質(zhì)量管理方面。

由于項目是總承包性質(zhì)，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(zhì)量、安裝的質(zhì)量放在首位，總包方尤為重視，專門安排技術過硬、經(jīng)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(diào)節(jié)閥、電動閘閥等設備均采用進口產(chǎn)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(xiàn)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(zhì)量驗收，充分體現(xiàn)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(jiān)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(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。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(jié)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(nèi)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(zhí)行工藝規(guī)范標準，焊口一次合格率達到100%，參建各方統(tǒng)一思想、協(xié)力同心，嚴格監(jiān)管施工工藝，履行施工中的監(jiān)督、驗收職責。

施工過程中，建設方、總包方、監(jiān)理方專工深入檢查管道內(nèi)部清潔度、逐一驗收疏水及測點的接管座安裝，監(jiān)督焊接熱處理工藝、焊口質(zhì)量、保溫厚度，高標準制作各類平臺，從內(nèi)到外嚴格把關，直至1月14日，改造系統(tǒng)已順利通過168小時試運行，未發(fā)生一起設備質(zhì)量問題，保證了質(zhì)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(wǎng)絡計劃，參建單位組織編制三級施工網(wǎng)絡計劃，網(wǎng)絡計劃編制細致，分為停機前網(wǎng)絡計劃、停機后網(wǎng)絡計劃、調(diào)試網(wǎng)絡計劃。參建單位嚴格按照各級網(wǎng)絡計劃執(zhí)行，保證各項節(jié)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(zhì)七抽、八抽蒸汽，排擠高品質(zhì)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(yōu)勢大大超越了傳統(tǒng)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(jīng)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(tǒng)。

給水溫度與熱二次風溫共同提高，很大程度地體現(xiàn)出了循環(huán)經(jīng)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(diào)整工作，做好AGC、調(diào)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(xiàn)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(tài)沖洗等啟動步驟，實現(xiàn)了啟動初期，不啟風機、不投油，節(jié)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(yōu)化系統(tǒng)，#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(jié)約標煤約4萬噸，效果顯著。

銅山華潤電力有限公司全年發(fā)電量按照116億千瓦時計算，改造后實現(xiàn)單臺機組供電煤耗下降7.5克/千瓦時，每年可節(jié)約8.7萬噸標煤，按照目前標煤單價600元/噸計算，全年節(jié)能收益約5200萬元。環(huán)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(jié)能與環(huán)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(jié)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(wěn)定運行。

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