老机组“换心” 延寿三十年

来源:国家能源集团报 2024年11月22日 作者:马俊虎 通讯员:孟伯平 李彦晓 版次:01

■ 本报记者 马俊虎 通讯员 孟伯平 李彦晓

11月19日,中央广播电视总台央视新闻频道(CCTV-13)在《东方时空》八点档,播出《聚焦工业领域大规模设备更新》新闻,展示国家能源集团天津公司盘山电厂创新升级及延寿改造项目。

天津公司盘山电厂两台530兆瓦机组是我国最早一批超临界燃煤发电机组,已经运行了28个年头,机组设备老化、能耗高,并且距设计寿命也只有两年时间。为了充分利用机组的价值,最大限度减少燃煤机组关停造成的损失,盘山电厂开展机组创新升级及延寿改造,将原有的两台530兆瓦俄制超临界机组升级改造为国产高效超超临界机组,一些主设备通过升级改造延寿了30年,机组供电煤耗降低了14%,供热能力提高了两倍以上,老机组通过“换心”焕发新活力。

盘山电厂创新升级及延寿改造项目是国家能源局能源领域首台(套)重大技术装备示范工程。在合理利用原有设备、系统和主厂房框架及基础上,采用国内先进技术,将俄制超临界机组改造为国产高效超超临界机组,三大主机升级换代,实现压力和温度双提升。改造后环保及经济指标达到国内在役同等级机组的先进水平,调峰深度及供热灵活性国内领先。

该项目是电力行业史无前例的改造工程,分为设备拆除、基础加固、设备安装三个阶段,是国内首台燃煤机组整机拆改、原地重建的项目。改造规模大、工期长,新旧设备接口复杂,设计难度大;改造中基建、检修、技改、维护、运行、防腐等多模式并存,与常规的火电基建工程相比,具有更高的安全风险和技术难度。机组创新升级及延寿改造共建党支部刘宏战说:“项目就像一片未开垦的土地,没有现成的经验可以照搬,要想按期投产,绝非易事,更不是轻轻松松、敲锣打鼓就能实现的。”

盘山电厂的创新升级与延寿改造项目,不同于一般基建和检修工程。项目需对两台机组进行有序拆除与重建,且在施工期间,需确保另一台机组单独运行时供电、供热、供汽的安全稳定。改造工程多个战线全面铺开、齐头并进,而拆除线缆工作是重要配套项目之一。线缆管道是一条位于厂区地下的狭长隧道,管道两侧是密密麻麻的名种电缆,对旧设备进行改造需要把废弃线缆全部摸清并清理掉,同时很多电缆还在给发电设备正常供电,稍有不慎,就会造成断电停机的严重事故。要捋清的这些电缆总长度有1000千米。党员突击队在闷热的地下管道中一根一根地捋源头找连接,像大姑娘绣花一样,将上千千米的电缆一点点捋出来。

俄制机组系统庞大,施工场地狭小、环境错综复杂。盘山电厂工程技术部经理邓金波说:“我们充分结合现场施工环境变化动态完善拆除方案,有效克服了整机拆除施工风险高、工作难度大、无经验借鉴等因素,拆除总重量超2万吨,拆除电缆1200余千米,相当于北京到上海的直线距离。同时,保障2号在运机组安全稳定运行。”整机拆改、原地重建填补了国内大容量火电机组整机拆除的技术空白。

在主厂房框架结构整体利旧情况下,进行主机及四大管道换新,必须对钢结构主体进行补强加固,需在95天时间内完成47000多道焊口、对近千吨钢结构加固安装焊接。工程技术部协同参建各方开展钢结构加固焊接技术方案攻关,指导承建方进行1:1构件模型模拟现场操作实验,确定采用二氧化碳气体+氩气的自动保护焊焊接方式。针对利旧钢结构加固焊接,设计了一款爬壁机器人自动焊接设备,采用垂直自动焊接技术有效控制钢结构主体变形量,摆脱繁重的手工操作,提高焊接效率,将钢结构加固计划工期提前13天。1号机组锅炉受热面安装焊口无损检测一次合格率100%。

项目在改造过程中,技术人员采用参数跨代升级、大容量供热、深度调峰、热电解耦、回热优化等创新升级技术,进一步提高了机组的安全性、可靠性、经济性和灵活性,实现了老旧装备的升级换代、机组的技术参数及指标整体升级。实现世界首台锅炉过热器和再热器非对称布置,汽轮机蜗壳进汽改造达到国内先进水平。

盘山电厂创新升级及延寿改造项目比国内新建工程大概节约投资44%,是目前国内性价比最高的大型火电厂。盘山电厂副总经理王九崇说:“这次改造,我们这个汽轮机的级数,包括效率都有很大提升。改造以后,汽轮机热耗大约是7243千焦,原来大约是8300千焦,折合成煤耗,每千瓦时电少消耗45克煤。”

据测算,盘山电厂两台机组每年可以节约标煤22万吨,改造之后机组供热能力提高近两倍,不仅能够满足天津蓟州区供热需求,而且还增加了外供2000万平方米的供热能力,真正实现了经济效益、社会效益和环境效益的完美结合。相比新建煤电机组,低碳化改造尤其延寿升级改造是更为经济和短周期的方式,成本低、见效快。

煤电作为我国电力供应的主体,以不足40%的装机占比承担了全国70%的顶峰保供任务和近80%的调节能力,其设备更新和升级对于保障国家能源安全、促进电力工业高质量发展具有重要意义。对现有煤电机组开展延寿改造是大势所趋。近年来,国家在电力设备节能降碳、提高能效、回收利用等方面出台一系列政策。盘山电厂机组创新升级及延寿改造是目前国内唯一一个通过创新升级机组整体延寿30年的在役煤电项目,项目投运有效填补了我国电力装备升级改造的产业空白,为国内外老旧燃煤发电机组跨代升级、延寿改造探索新路径、提供新思路。

据统计,2030年左右是煤电机组延寿高峰期。届时,我国约有接近1亿千瓦煤电机组达到设计寿命,约占煤电总装机容量的10%,到期机组的关停和延寿策略对于确保电力系统安全、如期实现“双碳”目标具有非常重要的意义。通过电力设备更新升级,有助于提高设备能效,降低能源消耗,推进绿色低碳转型。

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