王維東

（中能建投（清原）新能源有限公司，遼寧 撫順 113300）

機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致燃油和給水等資源消耗巨大，啟動(dòng)成本較高，而且污染物的排放量也隨之升高［1］。在我國(guó)西北和東北地區(qū)，冬季十分寒冷。某電廠廠房采用彩鋼非磚混結(jié)構(gòu)，彩鋼內(nèi)部的保溫棉脫落，達(dá)不到保溫要求。在冬季雙機(jī)停運(yùn)期間，汽機(jī)廠房溫度最低為-10 ℃，鍋爐廠房溫度最低為-30 ℃。鍋爐點(diǎn)火初期，為防止汽包上下壁溫差超限，上水時(shí)間約為2 h～3 h。上水期間，定排處于關(guān)閉狀態(tài)，不能形成水循環(huán)，造成爐側(cè)的定排管道、疏水管道、表計(jì)管道、取樣加藥管極易結(jié)冰，嚴(yán)重影響了機(jī)組的正常啟動(dòng)［2］。為降低機(jī)組在冬季冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)受到的損害，保證雙機(jī)停運(yùn)后的正常啟動(dòng)，分別針對(duì)汽輪機(jī)、鍋爐和化學(xué)水處理設(shè)備進(jìn)行防寒改造。

1 防寒防凍

1.1 汽輪機(jī)的防寒防凍措施

1）循環(huán)水泵房為磚混結(jié)構(gòu)，室內(nèi)溫度能夠達(dá)到5～10 ℃。在冬季停運(yùn)期間，循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)間斷啟動(dòng)循環(huán)水泵進(jìn)行防凍。

3）廠房溫度在0 ℃以上時(shí)，凝結(jié)水系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)可以不用放水；廠房溫度在0 ℃以下時(shí)，凝結(jié)水系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)可以通過(guò)放水進(jìn)行防凍。

4）消防水系統(tǒng)可采用干式運(yùn)行方式進(jìn)行防凍。進(jìn)入冬季后，消防水管道將積水放盡以達(dá)到防凍的目的。每間隔7 d，對(duì)消防穩(wěn)壓泵、消防泵電機(jī)進(jìn)行遙測(cè)絕緣一次，盤動(dòng)轉(zhuǎn)子180°，確保消防泵具備隨時(shí)啟動(dòng)的狀態(tài)。如遇火情或突發(fā)情況，在集控室快速啟動(dòng)消防水泵，迅速去消防水泵房調(diào)整消防泵出口門，并現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)穩(wěn)壓泵向系統(tǒng)增加水量，保證消防水系統(tǒng)運(yùn)行正常。

5）機(jī)組主油箱和控制油箱的內(nèi)部有電加熱裝置，通過(guò)真空濾油機(jī)和板式濾油機(jī)濾油進(jìn)行油循環(huán)。在機(jī)組停運(yùn)期間，潤(rùn)滑油系統(tǒng)和控制油系統(tǒng)24 h 連續(xù)運(yùn)行，增加了油循環(huán)，達(dá)到了油管路防凍的目的［4］。

6）給水泵停運(yùn)后，稀油泵連續(xù)運(yùn)行，將油溫控制在50 ℃以內(nèi)。當(dāng)油溫升至50 ℃時(shí)，停運(yùn)稀油泵；當(dāng)油溫低至20 ℃時(shí)，啟動(dòng)稀油泵。給水泵停運(yùn)后，投入液偶電加熱器，將油溫控制在50 ℃以內(nèi)。當(dāng)油溫升至50 ℃時(shí)，停運(yùn)電加熱器；當(dāng)油溫低至20 ℃時(shí)，啟動(dòng)電加熱器。

7）各輔機(jī)防凍：給水泵通過(guò)開(kāi)啟泵體放水門將泵內(nèi)積水放盡，每間隔7 d 盤動(dòng)轉(zhuǎn)子180 °；工業(yè)水泵通過(guò)拆卸泵體底部放水絲堵將積水放盡，工業(yè)水進(jìn)出口電動(dòng)門及泵體加裝電伴熱進(jìn)行防凍，每間隔7 d 盤動(dòng)轉(zhuǎn)子180 °；在凝結(jié)水泵坑內(nèi)加裝3 組電暖氣，在坑上部加裝擋風(fēng)棚。

1.2 鍋爐的防寒防凍措施

1）機(jī)組停運(yùn)時(shí)，工業(yè)水系統(tǒng)采用低點(diǎn)放水的方式，將鍋爐側(cè)工業(yè)水母管內(nèi)和其他輔機(jī)管道內(nèi)的存水放盡。

現(xiàn)如今，消費(fèi)升級(jí)不斷推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，消費(fèi)者對(duì)安全、優(yōu)質(zhì)、品牌和特色豬肉產(chǎn)品更加青睞，消費(fèi)越來(lái)越多樣化。消費(fèi)升級(jí)倒推產(chǎn)業(yè)升級(jí)，安全、健康、有特色的產(chǎn)品成為當(dāng)前市場(chǎng)發(fā)展的方向，互聯(lián)網(wǎng)巨頭正是抓住這些消費(fèi)變化，設(shè)計(jì)出通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生爆款的產(chǎn)品。智能化農(nóng)業(yè)是一個(gè)很好的噱頭或者好的商業(yè)模式，推出一個(gè)智慧養(yǎng)豬、“刷臉”的概念，可以吸引更多的資金進(jìn)來(lái)?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)公司既賺到技術(shù)服務(wù)的錢，又賺到智能設(shè)備的錢，更在資本市場(chǎng)上斬獲豐厚。加上各地脫貧攻堅(jiān)中產(chǎn)業(yè)扶貧的主要模式之一是養(yǎng)殖業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)借此可以吸引國(guó)家政策資金進(jìn)來(lái)，關(guān)鍵是投資養(yǎng)豬享受優(yōu)惠稅收政策，通過(guò)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)可以把主流業(yè)務(wù)稅收或金融風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

2）如果機(jī)組工業(yè)水泵長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，需要對(duì)一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、冷渣機(jī)及空壓機(jī)等工業(yè)水管道進(jìn)行放水處理，防止各輔機(jī)因工業(yè)水停止循環(huán)造成損害。

3）由于2#爐至空壓機(jī)的冷卻水管道屬于特殊布置方式，使其內(nèi)部的冷卻水不能在冬季完全放空，且與地面接觸的彎頭位置放水困難，一旦發(fā)生凍管，難以處理?，F(xiàn)將2#爐至空壓機(jī)的工業(yè)水管道由地下移至地上，并采用電伴熱及保溫棉方式進(jìn)行保溫防凍。

4）由于空壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，壓縮空氣儲(chǔ)氣罐的保溫和疏水問(wèn)題一直未得到解決，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)在冬季的安全運(yùn)行，故應(yīng)保證空壓機(jī)及壓縮空氣管線能滿足機(jī)組需求。

5）在鍋爐側(cè)加藥管道逆止門的門前加裝高壓手動(dòng)截止閥和300 mm管路，當(dāng)機(jī)組停運(yùn)后，用壓縮空氣對(duì)此處進(jìn)行吹掃，將里面的存水全部吹出。此外，還可在冬季停爐期間用壓縮空氣對(duì)爐內(nèi)汽水系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制打壓，將汽水管道死角處的積水排出，防止死角積水結(jié)冰而引起循環(huán)停滯。

6）采用蒸汽伴熱的方式，從采暖鍋爐的主汽管道及輔汽排管處各接引一路DN20 蒸汽管道，分別接入儀表測(cè)點(diǎn)，并將這些儀表管與引過(guò)來(lái)的蒸汽管一起進(jìn)行保溫，形成蒸汽伴熱，凝結(jié)水引至定排坑。

7）電廠定排管道為橫向布置，管道長(zhǎng)且彎頭多，冬季停爐放水時(shí)管道內(nèi)會(huì)存水，需要將定期排污平臺(tái)取消，將橫向管道改為豎向管道，并設(shè)立集中定排管束。

8）布袋除塵器分氣缸需要進(jìn)行伴熱后保溫，確保冬季安全穩(wěn)定運(yùn)行。

9）輔機(jī)潤(rùn)滑油對(duì)于低溫的抵抗能力較強(qiáng)，只需保證定期更換。

1.3 化學(xué)水處理設(shè)備的防寒防凍措施

往年冬季，取水管道在防凍層以下，且每5 h啟動(dòng)1 次取水泵，未發(fā)生管道結(jié)凍的現(xiàn)象?；瘜W(xué)凈水站和制水車間都是磚混結(jié)構(gòu)，室內(nèi)溫度能達(dá)到0 ℃以上，只需關(guān)好門窗就能達(dá)到防凍效果。當(dāng)機(jī)組停運(yùn)不超過(guò)5 d 時(shí)，1#和2#除鹽水箱不需要放水防凍，除鹽水箱的連接管道采用電伴熱進(jìn)行防凍；當(dāng)機(jī)組停運(yùn)超過(guò)5 d 時(shí)，需將1#和2#除鹽水箱的連接管道的最低點(diǎn)管道法蘭解開(kāi)，進(jìn)行放水。在除鹽水重制過(guò)程中，向除鹽水箱的室外管道投入伴熱，防止管道結(jié)凍。

2 改造方案

2.1 循環(huán)水和工業(yè)水系統(tǒng)的建立

從2016 年12 月至2017 年3 月，該電廠雙機(jī)停運(yùn)，循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)在1#和2#冷水塔上掛擋風(fēng)板、每間隔2 h 啟動(dòng)1 次循環(huán)水泵（運(yùn)行30 min）、循環(huán)水不上塔走再循環(huán)等措施進(jìn)行防凍防寒，塔盆冰層最厚達(dá)20 cm，水溫在3～4 ℃，不影響正常水循環(huán)。機(jī)組并網(wǎng)后，當(dāng)凝汽器循環(huán)水出口溫度升至25 ℃后，循環(huán)水開(kāi)始上塔進(jìn)行冷卻［5］。

工業(yè)水系統(tǒng)通過(guò)加裝電伴熱和保溫層的方式來(lái)保證正常循環(huán)，如圖1所示。

圖1 循環(huán)水與工業(yè)水

2.2 制水系統(tǒng)的建立

1）除鹽水制水流程如圖2所示。

圖2 除鹽水制水流程

2）啟動(dòng)初期，除鹽水溫度較低，約為2～4 ℃，可通過(guò)中間水箱將除鹽水溫度加熱至40 ℃，以滿足機(jī)組啟動(dòng)初期的防凍需要。加熱水箱至除鹽水箱的管道為新增加熱連接管道，該部分屬基建遺留部分，可以在技改過(guò)程中完成。

3）除鹽水箱規(guī)格為φ6 480 mm×6 600 mm，材質(zhì)為Q235-B 聚脲防腐材料，外部布置保溫棉和保溫板。除鹽水箱接6 條管道，管道外部布置電伴熱及保溫棉，以達(dá)到保溫要求。如果長(zhǎng)期停止使用，需要將內(nèi)部的除鹽水放空，以達(dá)到防凍目的。

4）化學(xué)水處理廠房為磚混結(jié)構(gòu)，室內(nèi)布置規(guī)格為V=10 m3的中間水箱。在中間水箱上安裝電加熱器，改成電熱水箱。改造后，調(diào)整水箱出水管的氣動(dòng)不銹鋼三通調(diào)節(jié)閥的出口流量，約為35 m3/h，溫度為40 ℃±5 ℃，持續(xù)時(shí)間為60 min。當(dāng)混合離子交換器再生時(shí)，調(diào)整出口流量，約為15 m3/h，溫度為40 ℃±5 ℃，持續(xù)時(shí)間為60 min，如圖3所示。

圖3 改造后的電熱水箱

2.3 啟動(dòng)爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的建立

化學(xué)水處理設(shè)備接通水源后，啟動(dòng)除鹽水泵向采暖站冷凝水箱補(bǔ)充除鹽水，在通過(guò)冷凝泵向啟動(dòng)爐補(bǔ)水，如圖4所示。

圖4 啟動(dòng)爐補(bǔ)充除鹽水

2.4 汽輪機(jī)給水加熱系統(tǒng)的建立

機(jī)組在冬季雙機(jī)停運(yùn)狀態(tài)下，除氧器給水加熱汽源由輔汽提供，而輔汽汽源由啟動(dòng)爐提供，如圖5所示。

圖5 給水加熱流程

機(jī)組在額定負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，除氧器汽源由三段抽汽提供。三段抽汽額定壓力為0.767 MPa，蒸汽流量為6.145 t/h，溫度為209.5 ℃。當(dāng)三段抽汽的壓力為0.4 MPa 時(shí)，可將除氧器水溫加熱到150 ℃。冬季啟動(dòng)初期，除氧器汽源由啟動(dòng)爐提供。啟動(dòng)爐額定壓力為0.5 MPa，額定蒸汽流量為6 t/h，額定溫度為158 ℃。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，利用啟動(dòng)爐供汽，可將除氧器溫度加熱到80 ℃以上。

2.5 啟動(dòng)爐供熱系統(tǒng)的建立

啟動(dòng)爐是機(jī)組在冬季啟動(dòng)過(guò)程中最重要的部分，在雙機(jī)停運(yùn)期間是廠內(nèi)唯一提供熱源的設(shè)備。因此，為了保證啟動(dòng)爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行［6］，需在入冬之前對(duì)啟動(dòng)爐進(jìn)行整體檢修和改造。具體措施如下：

1）啟動(dòng)爐汽水管道改造

啟動(dòng)爐的部分供汽管道埋在地下，地埋部分的保溫層被水浸泡后，保溫效果差，散熱較快，造成了不必要的散熱損失；啟動(dòng)爐采暖水箱補(bǔ)水管道在廠房外部，均采用地埋管道，但未埋在防凍層以下，在冬季運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)水管道上凍后不能使用。

針對(duì)以上情況，可將啟動(dòng)爐供汽管道和補(bǔ)水管道移至地上，并與采暖換熱站的補(bǔ)水管道包在一起并做保溫處理，利用蒸汽管道的伴熱效果，將兩路補(bǔ)水同時(shí)加熱，從而達(dá)到保溫的目的，如圖6所示。

圖6 改造后的啟動(dòng)爐管道

改造后，對(duì)蒸汽管道進(jìn)行保溫，減少了散熱損失，保證了供汽溫度；利用蒸汽伴熱，保證了啟動(dòng)鍋爐與采暖換熱站的補(bǔ)水管道在冬季不上凍，解決了采暖鍋爐的用水問(wèn)題。

2）啟動(dòng)爐的燃料

根據(jù)往年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析，利用木片作為主燃料時(shí)，很難保證啟動(dòng)鍋爐供汽壓力達(dá)到0.5 MPa，一般在0.3 MPa 左右。因此，為保證除氧器加熱的正常運(yùn)行，可采用部分燃煤作為啟動(dòng)初期的主燃料，從而使啟動(dòng)爐供汽參數(shù)能夠達(dá)到額定值。

2.6 鍋爐給水循環(huán)系統(tǒng)的建立

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定如下水循環(huán)方案：

兩臺(tái)鍋爐共用1 臺(tái)疏水箱（10 m3）和1 臺(tái)疏水泵，疏水箱內(nèi)布置電加熱裝置，可將水溫加熱至50 ℃。新建爐側(cè)疏水箱系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 新建爐側(cè)疏水箱系統(tǒng)

鍋爐由全冷態(tài)至正常點(diǎn)火時(shí)所需的除鹽水量為66 t，冬季上水時(shí)間一般控制在4 h 以內(nèi)，上水速率為15.15 t/h，采用冷黑啟動(dòng)，需要水循環(huán)的流量占給水流量的1/3，即為8 t/h。因此，需要調(diào)整給水泵出口的流量為24 t/h。參照廠家提供的10 m3加熱水箱的加熱器參數(shù)，可保證加熱水箱的流量為35 t/h，水溫保持在40 ℃，時(shí)間近60 min。由此可見(jiàn)，選用10 m3的疏水箱能夠滿足冷黑啟動(dòng)的上水速率和溫度要求。

啟動(dòng)初期，除氧器內(nèi)部壓力最高為0.5 MPa，除氧器標(biāo)高上限達(dá)20 m，疏水泵泵坑深度為2 m，由疏水泵至除氧器上水管道的沿程及彎頭阻力約為20%。通過(guò)計(jì)算可知，疏水泵揚(yáng)程最低需要86 m。而啟動(dòng)初期建立水循環(huán)時(shí)，需要參與水循環(huán)的流量為8 t/h。參照汽輪機(jī)側(cè)疏水泵的設(shè)計(jì)參數(shù)，選用流量為12 t/h，揚(yáng)程為175 m 的疏水泵，才能夠滿足冷黑啟動(dòng)的上水要求。

鍋爐定排擴(kuò)容器的疏水排到爐側(cè)疏水箱，通過(guò)疏水泵送至除氧器，再經(jīng)省煤器送至汽包，汽包給水經(jīng)下聯(lián)箱送至定排擴(kuò)容器，形成水循環(huán)。具體流程如圖8所示。

圖8 疏水

從疏水箱至除氧器的管道接口可以選擇安在除氧器水平衡母管上，并加裝手動(dòng)門進(jìn)行隔離。改造后，整套水循環(huán)系統(tǒng)有兩處穩(wěn)定熱源，能夠保證給水溫度，而且采用疏水泵強(qiáng)制循環(huán)，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定。兩臺(tái)爐共用1 臺(tái)疏水箱，疏水直接送至除氧器，節(jié)省了大量管路，優(yōu)化了布置方式。

3 結(jié)論

1）若保證電廠機(jī)組在冬季安全啟動(dòng)，需從兩方面入手：一是需要從根本上解決防寒防凍問(wèn)題，即重新更換汽輪機(jī)及鍋爐廠房彩鋼結(jié)構(gòu)的保溫層，造價(jià)在200 萬(wàn)元以上；二是采用加熱保溫的方式，即利用冷改造方案，保證機(jī)組的安全啟動(dòng)，造價(jià)在37萬(wàn)元左右。相比較而言，采用冷改造方案更具有經(jīng)濟(jì)性。

2）根據(jù)改造方案可知，對(duì)化學(xué)水處理設(shè)備改造后，除鹽水的溫度可達(dá)到20 ℃。20 ℃的除鹽水通過(guò)保溫后的管路輸送至啟動(dòng)爐，經(jīng)加熱后可提供合格蒸汽（額定壓力為0.5 MPa，蒸汽溫度為158 ℃），滿足除氧器和疏水箱的加熱需求。當(dāng)爐側(cè)疏水箱的疏水加熱至50 ℃后，經(jīng)疏水泵送入除氧器，對(duì)除氧器內(nèi)的給水進(jìn)行二次加熱，使水溫升至80 ℃，滿足上水需要。