极寒地区火电厂停运防冻控讨.doc

极寒地区机组停运后防冻措施探讨王 军【摘要】极寒地区火电厂停运后的防冻问题是我国北方地区一个非常严俊的问题，京科电厂为一台330MW机组，在单台机组的条件下，成功的在极寒地区恶劣条件下度过了两个冬季，没有因防寒防冻问题影响机组启动。主要得益于从电厂采暖设计、厂房设计、管道设计方面就充分的考虑到了机组停运后的防冻问题，并采取了合理的防冻方法和管理机制。【关键词】极寒 采暖 放水 管道 空冷 防冻措施前言： 内蒙古京科发电有限公司一期工程为一台330MW直接空冷供热机组。位于科右中旗地处大陆性季风型气候区，盛行风向西北风，夏季酷热而短暂。多年平均气温为：6.0，年平均风速4.1m/s，多年平均相对湿度49%，全年主导风向为：NW。多年平均气压：960.2KPa，极端最高气温：40.5，极端最低气温：-33.9 ，累年平均相对湿度：49%，累年平均风速：4.1m/s，累年最大风速：32m/s，土壤最大冻结深度：186cm。日平均温度低于5的天数为178天，属集中采暖区。在这种极端的条件下，本台机组从设计、制造、安装到投入运行阶段做了大量的防冻工作，尤其是冬季机组停运，保证机组再次安全启动方面、总结了大量经验。 京科发电厂采用翰嗄利水库水作为供水水源。水库水通过取水泵将水打到位于水库附近5.5公里的净水厂，净水厂通过自流为电厂供水，输水距离23公里；汽轮机为亚临界直接空冷抽汽凝汽式汽轮机；配备一台亚临界、一次中间再热、自然循环汽包锅炉；发电机为水氢氢冷发电机；采用两台循环水冷却的汽动给水泵向锅炉上水，设置一专为辅机冷却水用的500平米小型凉水塔；电除尘器采用电贷除尘器；烟气脱硫系统采用石灰石石膏湿法脱硫工艺；输煤系统为单翻车机符带清车煤槽形式，采用皮带式上煤系统；除渣系统采用风冷干式除渣系统；锅炉补给水处理系统采用“超滤+反渗透+离子交换系统”工艺，设置2台1500m3除盐水箱。1 从以上机组系统配置上看，单台机组加上如此庞大的公用系统，机组停运后的防冻压力相当艰巨。所以在机组设计之初就充分考虑到了这一点。1.1 本台机组配备了两台35t/h、压力1.57Mpa、温度350启动锅炉，供冬季机组停运后的采暖及机组启动用汽。跟据厂房采暖热负荷估算，采用蒸汽和热水二种供热介质，其中蒸汽用于主厂房煤仓间、输煤系统、锅炉房零米采暖，热媒参数为0.4MPa饱和蒸汽，温度为143，由汽机房内减温减压器后引接；热水用于主厂房、辅助生产、附属建筑物冬季采暖，热媒参数为130/70和110/70热水，来自位于主厂房内采暖加热机组。根据各建筑的采暖负荷配用了两套热换机组。 各建筑物采暖热负荷估算表序号建筑物名称采暖热负荷（kW）采暖热媒流量（t/h）备注1汽机房1517.9130/70热水2.6折合为0.4MPa饱和蒸汽2锅炉房2360.9130/70热水4折合为0.4MPa饱和蒸汽3输煤建构筑物26000.4MPa饱和蒸汽4.4折合为0.4MPa饱和蒸汽4其它辅助附属建筑5000110/70热水8.5折合为0.4MPa饱和蒸汽合计19.5折合为0.4MPa饱和蒸汽1.2 两套换热机组，其中一套供主厂房采暖，汽水热交换器总换热量5.4MW，向采暖建筑物提供G=77.4t/h、温度为130/70的采暖热水,加热蒸汽量G=9.1t/h，P=0.4MPa；另一套供厂区辅助、附属建筑物采暖，包括1台汽水热交换器，汽水热交换器总换热量6.6MW，向采暖建筑物提供G=141.9t/h、温度为110/70的采暖热水,加热蒸汽量G=11.1t/h，P=0.4MPa(a)，两台换热机组蒸汽均取自汽机辅汽联箱的减温减压站。主厂房采暖设备散热量表设备名称汽机房锅炉房数量散热量数量散热量单台（W）共计（kW）单台（W）共计（kW）散热器260030078039503001185暖风机107600076016760001216热风幕6128000768101280001280总计(不计热风幕)154024011.3 主厂房采暖，按维持室内+5计算冬季采暖热负荷，计算时不考虑设备和工艺管道的散热量。散热设备采用钢制五柱式散热器与暖风机相结合的方案，并在经常开启的大门设置热风幕。主厂房采暖总热负荷为3878.8kW，其中汽机房1517.9kW，锅炉房2360.9kW。汽机房散热设备采用散热器和暖风机联合系统，底层设置散热器和暖风机，夹层、运转层设置散热器。散热器选用钢制五柱型，散热器承压不小于1.0MPa。暖风机选用NC型。汽机房底层通行大门设置GRDQ型顶吹式热风幕，防止冷空气侵入。 锅炉房散热设备也采用散热器和暖风机联合系统。为了降低“烟囱效应”对锅炉房冬季采暖的不利影响，本着安全、可靠、节约能源的原则，从设计和运行管理上采取以下措施：锅炉房下部采取封堵措施，尽可能的将运转层平台封闭，减少0m层的冷风渗透量；在运行管理上要避免冬季直接从室内吸风；在锅炉零米采用汽暖做为备用采暖设备，在厂房温度低于5时，投入锅炉房汽暖。为便于运行调节，散热器采暖系统与暖风机、热风幕系统分开；同时为适应分区控制的需要，主厂房采暖分为汽机间采暖、锅炉房采暖、汽机房暖风器、锅炉房暖风器、集控楼共计五个采暖系统，来保证采暖效果。调节方式根据室外温度及实际情况调节采暖设备的散热量，在正常情况下散热器满负荷运行，暖风设备选用考虑非正常工况附加热负荷，可利用暖风机的运行台数来调节散热量，保证室内温度。1.4 除采暖设备考虑外，从管道系统设计上，消防水管路、工业水管路、复水用管路、除盐水管路采用深埋管铺设方法，深埋到冻土层2米以下；对于所有从室外进室内的地埋管道（冻层以内）进行伴热处理。目前主要对工业水、工艺水至脱硫管道及脱硫废水至灰库管道、锅炉定排冷却水管道、灰库喷洒水管道、凝补水箱周围管道（除溢流管道）等进行了电伴热处理。 针对于空冷系统，为了保证空冷系统顺利启动，在进汽蝶阀、抽真空门、凝结水回水门、空冷减速机油箱均增加了电伴热系统。对于所有厂房门窗进入冬季均采用临时封堵，对于所有与室外通道的门均采用门斗式设计方式，并用门帘封闭，以减少厂房对外的散热量。1.5 因京科电厂线路出线为单线路，厂用电的可靠性没有保证，为了能够保证线路跳闸厂用电全停状态下，机组的防冻要求，从农网接引了应急临时电源，1、2号采暖换热机组、热泵机房备用电源及保安段等重要负荷接引了备用应急电源，在线路停电时，由10KV应急电源及时供电。在2010年1月25日至2月4日经历了近10天的全厂停电（接入东北电网施工需要），备用应急电源首次经受住了越冬考验。2 机组停运后的具体防冻措施2.1 机组停运过程中防冻措施 2.1.1 在汽轮机打闸前，打开所有再热汽系统的疏放水门，利用再热汽的余压蒸干各部疏水，各疏水门在停机中一直保持开状态；锅炉汽包壁温：200、压力0.8MPa打开所有底部放水、集中下降管放水、过热汽系统、给水系统、取样系统、减温水系统所有疏放水门，汽包压力到0.2MPa以下打开对空排汽；停机前尽量烧空原煤仓存煤；机组停运后，除灰空压机保持运行，将灰库灰放尽后停止，防止板结；汽轮机打闸后开启高、低加热器汽侧放水门，空气门，给水泵停运后打开所有高加系统水侧放水门、空气门，凝结水泵停运后打开所有低加系统水侧放水门、空气门，以上各门在停机中保持开启状态；冷却水塔在循环水泵停运前保持低水位运行，当达到停运行循环泵的件时，将塔池水位水全部放净；发电机解列后，测试发电机热态绝缘后，发电机转冷备用；热工表计的放水门全部开启，将各类无防冻能力的变送器拆回，待机组启动前回装。2.2 锅炉系统的具体防冻措施2.2.1 锅炉各部人孔、检查孔、冷灰斗除灰孔、放灰门及省煤器和预热器检查门、送风机、一次风机入口挡板及引风机出入口挡板严密关闭；各转机油站冷却水及暖风器疏水泵密封水水流畅通，暖风器解列时暖风器及疏水箱、管路系统开放，将水放尽； 吹灰停止运行后，要将管路内水放尽； 电梯间易冻处消防水管路积水应放尽；将干排机出口加封堵，隔断炉外来的冷源。2.3 汽机系统的具体防冻措施2.3.1空冷系统：在机组停运前跟据机组负荷逐列停止空冷散热器运行，在停止该列散热器前，应先维持30Kpa的高背压，对散热器进行充分加热后再停止； 机组打闸后，停止旁路前对C、D列空冷散热器进行高背压加热后迅速关闭高低压旁路系统，关闭进入排汽装置的所有疏水，切断进入空冷系统的汽源，使空冷散热器内的蒸汽在高温下冷却回流到排汽装置；将空冷岛主排汽管道、疏水管道、凝结水回水管道及抽真空管道跨越汽机房A列墙前后段放尽存水。2.3.2 发电机定子冷却水系统：机组停止运行后，定子冷却水系统继续投入连续运行时，关闭定子冷却器的冷却水，并根据定子冷却水温度投入蒸汽加热，保持内冷水温度在4045。防止因定子冷却水温度太低造成发电机定子线圈结露，发电机定子、转子绝缘降低；如定子冷却水系统停止运行，则应根据情况确定是否需要放水，如不放水则应注意机房内温度必须在5以上，如厂房内温度在5以下，应将发电机定子冷却水系统内水全部放掉，并用压缩空气将发电机定子线圈吹干，防止发电机损坏。2.3.3 热网系统温度调配方面:为了有效调配各用户的供热量实现节能与防冻的双重要求,采用分温、分区控制方法对热网进行控制。2.3.3.1分温控制：就是根据环境温度变化对热网温度进行提前控制，每天的环境温度最低时间点为早上06：0007：00之间，最高时间点为下午14：0015：00。根据这一特点提前下发三天的天气预报，根据一天的环境温度变化，每天从01：00开始热网逐渐提温，每天08：00开始逐渐降温，对热网供水温度及各供热用户的温度实行提前控制，而不等用户温度变化后再调整。启动炉的升温、升压及降温降压也按此同时控制。2.3.3.3分区控制:将生活区、办公室、值班室的温度控制在1725，设备间有防冻设备的控制在510，对于没有防冻要求的设备间做好防冻放水工作后可不供暖。2.4除盐水系统的具体防冻措施2.4.1机组停止运行后，除保证热网及启动炉正常补水外，可根据除盐水用户情况停止不补水的除盐水系统运行，打开停运用户管道上所有放水门放尽管道内积水； 以上各放水门无水流出时检查该系统有拐点可能存水的地方联系检修解法兰放水，防止部分拐点管道积水冻坏，重点关闭除盐水至凝补水箱补水门，将凝补水箱内存水全部放掉。2.5 压缩空气系统的具体防冻措施2.5.1机组停止运行后，如果压缩空气系统不能停止运行，应稍开距离空压机厂房最远点放气阀保持管内压缩空气处于流通状态，并稍开室外压缩空气母管放水放气阀，防止管道内积水冻冰。如果压缩空气系统停止运行，应开启锅炉房、汽机房压缩空气母管放水放气阀，将积水全部放出。2.6 化学水系统的具体防冻措施2.6.1取水泵站采用开启取水泵出口母管卸压阀让取水管线内及净水厂配水室内的水回流至取水泵前池。关闭取水泵站前池南线总门、北线总门，用潜水泵将取水泵前池内的水抽干；净水厂1号、2号澄清池通过开排污门将水放净；排泥井内的泥水先用排泥泵外排，用潜水泵抽干。将净水厂加药泵入口管、出口管法兰拆除，放净加药管内的水，再通过潜水泵排空集水池内的水。净水厂在线仪表内的水通过开排污门，拆泵体放水螺栓将水排净；净水厂1号、2号清水池内的水，通过厂区制水，将工业蓄水池水位降至入口管以下，将清水池水排空；关闭净水厂工业蓄水池进水总门，开启高力板路东西两侧供水管线排污门，将供水管线内的水放净，将供水管线排污井内的水用潜水泵排净；闭式冷却除盐水泵房内除盐水管道及除盐水箱内的水，通过水箱底部排污门将水放净，除盐水泵内的水通过拆泵体放水螺栓将水放净；冷却器内的水，通过拆冷却器放水螺栓将水放净；凝结水精处理装置、过滤器薄膜后将水放净；在线仪表，通过开排污门放水，在线仪表进水侧拆法兰氮气吹扫；凝结水废水池内的水，用废水泵抽到最地位，用潜水泵将池内的水排净；开启废水泵体放水门，将废水泵内的水排净。2.7脱硫及除尘系统的具体防冻措施2.7.1脱硫系统退出运行后将吸收塔、石灰石浆液箱、事故浆液箱、滤液坑液位、工艺水箱液位、废水缓冲箱、澄清池、三联箱内液体放净；将脱硫区域内箱罐内的浆液排至事故浆液箱，再由事故浆液箱通过罐车运走；废水处理系统的废水排至溢流坑，由溢流坑泵排至罐车，对溢流坑和滤液坑底部排放不了的浆液用外置潜水泵进行排放；投入相应区域伴热线：吸收塔A、 B、 C搅拌器伴热、工业水及储气 罐底部排污伴热、烟道冲洗伴热、工艺水管道伴热、氧化风加湿管道、事故排放管道、事故浆液管道、事故浆液泵入口管道、石膏脱水稀浆液管道伴热、滤液管道、石灰石浆液管道、灰库零米复用水及脱硫废水管道伴热、气力输灰室零米北侧自来水管伴热、气力输灰室零米南侧自来水管伴热、电袋除尘器顶部旁路阀提升阀压缩空气管道伴热、储气罐底部排污伴热、渣仓二层复用水管道伴热。将脱硫区域管道及箱罐的疏放阀全部打开，对真空皮带脱水机冲洗管道低点处进行解法兰放水。2.8 启动锅炉系统的具体防冻措施2.8.1引风机、给水泵冷却水、机械密封水水流保持常开并畅通；吹灰系统停止后，要将管路内凝结的水疏净；在每次上煤后都要将振动给煤机入口煤斗内煤上净，避免残留发生冻结，影响下次上煤；备用启动炉停炉时采用余热烘干带压放水的方式将水放净；准备足够的点火木材，在运行炉发现故障准备停用前，应首先提前做好备用炉上水，木材点火及煤斗备煤工作，保证及时并炉，不间断供暖，必要时可采取备用炉压火备用方式备用；注意检查启动炉至采暖换热机组管路系统疏水畅通；准备必要的除渣工具备用，保证在启动锅炉框链捞渣机故障时，采用人工除渣方式保证供暖，同时为检修抢修争取时间；启动锅炉运行期间保持原煤斗煤位在1/2以上，并加强检查及时补煤，为上煤系统故障停运检修创造时间； 在启动锅炉上煤系统处增加事故上煤点，用来应对上煤系统故障停运短期内无法恢复的情况；在启动炉处准备一定数量的人工清渣工具（铁锹、手推车等），用来应对除渣系统故障停运短期内无法恢复的情况。2.9 输煤系统的具体防冻措施2.9.1将清车煤槽水激式除尘器内存水放净；将煤场喷淋入口总门关闭，煤场喷淋放水门打开，将水放净；将油罐罐顶喷淋系统存水放净，关闭入口门，开启放水门；将斗轮机水箱水放净；燃油泵房1、2号供油泵冷却水保持流通状态；复用水最低点在2段尾部保持通水状态（温度低时）；消防水系统最低点在2段尾部保持通水状态（温度低时）；保