发电厂保温改造

2020-03-01 21:26:54 来源：范文大全收藏下载本文

发电厂保温改造

姚孟发电厂300MW机组保温改造

［摘要］对姚孟发电厂4号机组保温存在的问题进行了全面的测试和研究，在保温材料选择、保温结构设计、保温施工及验收方面提出了整体化的改造措施，并在机组大修改造中予以实施，改造后的测试和近一年的运行实践表明，通过机组保温的全面优化改造，使散热损失大幅度降低，经济效益显著。同时说明了现有300MW机组在保温方面节能潜力巨大。［关键词］300MW机组保温改造散热损失前言

火电机组热力设备和管道的保温是火电厂节能工作的重要方面。保温状况的好坏直接影响到整台机组的煤耗水平及经济性。保温性能良好，不仅有利于机组的经济运行，也有利于改善工作环境并保护运行及检修人员的人身安全。由于目前国内普遍存在对保温工作不重视的现象，机组热力设备和管道的保温效果很不理想，散热损失很大，普遍达不到国家有关标准的要求。

姚孟发电厂4号机组自1986年投入运行已十多年，由于机组保温状况不佳，厂方计划在2000年9月大修中对4号机组保温进行改造。受姚孟发电厂的委托，国家电力公司热工研究院于2000年4月对该厂4号机组的保温状况进行了全面的评价测试，找出了机组在保温方面存在的具体问题。并在大修前对部分热力设备和管道的保温进行了优化设计，提出了改造范围和方案。同年9月在机组大修期间实施改造，改造后的测试和运行实践证明，大机组通过保温改造可获得很大的经济效益。 1 机组及其保温概况 1.1 机组简介

姚孟发电厂4号机组的锅炉是由比利时COCKERILL钢铁公司采用苏尔寿专利制造，是亚临界一次中间再热盘旋布管单炉膛塔式直流炉。汽轮机是法国阿尔斯通（ALSTHOM—ATLANTIQUE）厂制造亚临界参数、一次中间再热冲动式汽轮机，具有七级回热抽汽，其结构形式为单轴、三缸、双排汽口，排汽进入凝汽器。 1.2 保温概况

锅炉炉墙原设计是由两层毯状的进口矿渣棉直接铺在水冷壁的抓钉上，自机组投运后，炉墙保温材料一直未更换。高中压缸用进口岩棉绒进行保温，在机组过去检修时，高、中压

缸上缸的保温材料更换为硅酸铝棉，下缸一直未更换。高压加热器和除氧器用进口玻璃纤维绒填满在内外玻璃纤维布之间。这些设备的保温材料自投运后一直未更换。大多数汽水管道，制粉管道上使用珍珠岩类制品。 2 机组保温存在的主要问题

在4号机组保温改造前，进行了全面的保温评价测试，根据测试以及停机后现场实地检查，说明4号机组在保温方面存在的以下主要问题： 2.1 保温材料方面

4 号机组的主蒸汽管道、再热蒸汽管道（热段、冷段）的保温效果较差，外表面温度和散热损失均超标100% 以上，主要原因之一是这些管道所使用的保温材料以珍珠岩类为主，这种保温制品导热系数较大，隔热性能不太理想，这种制品密度也较大，在机组运行过程中容易塌落。此外它的强度不高，在机组启停过程的膨胀冷缩及运行过程的振动下，很容易被挤碎或产生裂缝，从而使隔热性能进一步降低。

在测试过程中发现，锅炉的各级联箱及其穿墙管处的散热损失严重超标，且漏风、漏灰严重，这些部位的密封保温材料疏松、易脱落，在运行中易振动，粘结剂易挥发，失去了粘结剂的矿渣棉制品容易塌落和凹陷，使保温效果降低，因此改造时应选用新型密封保温材料。 2.2 保温结构与设计方面 2.2.1 保温层厚度设计不合理

机组很多设备和管道的保温层设计得不尽合理，原因之一是由于保温层厚度不够造成的。另一方面，有些设备和管道的散热损失和外表面温度虽然符合国家标准规定值的要求，但它们的保温厚度未采用经济厚度。 2.2.2 锅炉炉墙保温密封结构不合理

姚孟发电厂4号锅炉是塔式直流炉，它的各种对流受热面、垂直水冷壁管及悬吊管的联箱均布置在炉膛和烟道之外，共有20个联箱。凡是与联箱连接的管子都要穿过炉墙，并将水冷壁管上的鳍片割断，据统计有34排穿墙管，总穿墙管数有数千根，而且联箱和穿墙管比较集中，在标高41m-66m范围内，前后墙有16个联箱。由于穿墙管数量多且集中，这就大大的增加了炉墙保温密封的难度。停炉后实地检查发现这些部位的保温密封结构的设计不尽合理，没有考虑穿墙管排四周在高温下其缝隙如何处理等问题。经长年运行，保温密封结构破损严重。这些破损区域不仅散热损失和外表面温度很高，而且还存在着漏灰、漏烟现象。不仅污染了环境，增加了热损失，降低了锅炉热效率，而且对于锅炉的安全可靠运行也构成了威胁。

2.2.3裸露部分过多

测试过程中发现，热力系统中大量的阀门、法兰、人孔门、膨胀节、支吊架、小口径管道以及高温管道进出设备的进出口处等大多处于未保温的裸露状态，虽然这些裸露部分所占面积较之锅炉不算大，但是由于裸露部分温度高，散热损失高达2000～3500W/m2。以介质温度为500℃，公称直径为300mm的管道上的一个阀门为例，裸露时的散热量为14537.5W，保温后的散热量为4163.5W。若运行一年（按7000h计算），裸露状态将比有保温时多损失热量2.6×1011J，相当于8.9t标准煤的发热量。

此外，保温不良使阀门有可能在高温状态下关闭，而在低温状态下开启，高温热交换使与介质接触或接近的阀门零部件受到交变热应力的作用,加剧阀门零件的疲劳老化，缩短阀门的使用寿命。同时，热交换还可能导致阀座和导套变松，而使其失去密封作用。由此可见，将法兰、阀门等异型件进行专门保温后，不仅有很大的节能潜力，而且对这些异型件的安全可靠运行产生积极的作用。

2.2.4 高参数、大直径管道弯头保温不佳

测试结果表明，高温、大直径管道的保温效果差，这主要与这些管道的弯头处散热损失和外表面温度过高有关。由于管道保温多使用硬质保温材料，在管道弯头处如果与弯头外壁之间没有间隙，当弯头发生较大的角变形时，就可能将硬质保温材料挤碎。在测试中发现主蒸汽管道、再热蒸汽管道、进各层各角的燃煤二次风管道由于弯头变形较大，多处出现保温瓦块全部挤碎，金属外护板裂开的情况。所以对于参数较高变形较大的管道弯头，当使用硬质保温材料时，应在弯头中间设置一个伸缩节，填充软质保温材料以吸收变形。 2.3 保温施工及验收方面

在测试中发现，4号机组散热损失超标的设备和管道多处为保温施工质量有问题，如高压加热器的封头、高参数大直径管道弯头、各层各角喷燃器区域炉墙等处保温施工质量不佳。国外对机组保温都有严格的施工工艺要求和质量验收标准。国内对这方面重视不够，在机组安装或检修完成后，往往迫使保温在很短的时间内仓促施工，无疑将影响施工质量。以汽轮机为例，国外大约要一周至半个月的时间，而国内在工期较紧时常常两三天就施工完了。由于对工艺要求认识不够以及时间太紧，难以保证每一层都按工艺要求进行施工，并对施工质量进行必要的检查，没有一定的施工质量保证程序，最终的保温工程质量就难以得到保证。

3 主要热力设备4 和管道保温的改造 3.1 锅炉本体部分密封保温的改造 3.1.1 密封保温材料的选择（a）耐火材料

过去，炉墙上的耐火材料主要有硅酸盐水泥耐火混凝土、矾土水泥耐火混凝土和磷酸盐耐火混凝土。在实际使用中发现，高水泥的耐火混凝土在高温状态下强度不够，热稳定性也达不到使用要求，在使用一段时间后常发生破损。在耐火层破损后，高温烟气还将进一步使外面的保温层受到损害。

4号锅炉密封保温改造中，针对不同部位使用了新型耐火材料——高温微膨胀耐火可塑料和高强浇注料。它们的特点是，通过加入外渗剂，改善了结合剂的表面活性，从而减少了结合剂的用量或用水量，高温后基本无收缩，且具有微膨胀性。提高了浇注料的耐火度和强度，改善了炉墙及穿墙管处结构的密封性，也提高了适应锅炉启停过程中由于热胀冷缩所产生的热应力的能力，是锅炉密封的理想材料。此外，还使用了高温耐火胶泥，它具有易和性好、耐高温、粘结强度高、抗渣性能好、基本不收缩等特点，可作为堵塞裂缝、孔洞的填充料，提高了耐火层整体强度。保温材料

● 软质材料: 锅炉四周炉墙和联箱外保温采用了目前广泛使用的干法硅酸铝纤维板和离心玻璃棉板的复合保温。此外，在穿墙管部位使用了硅酸铝棉，配合硅酸铝棉使用了高温耐火胶泥及用来粘贴硅酸铝板的高温粘结剂。

● 轻质保温浇注料: 由于炉墙高低不平，为保证保温板平整地紧贴炉墙，防止内层保温层与炉墙间形成空气对流通道，此次采用了在炉墙上粉刷轻质保温抹面料。在直墙中为防止内层保温层与受热面管壁间形成空气对流通道，在刚性梁背后浇注轻质保温浇注料。此外，在联箱密封盒外的高温微膨胀可塑料外采用了轻质保温浇注料，增强穿墙管处的密封保温效果。

3.1.2 锅炉本体部分密封保温结构

（a）直墙部分的保温改造为：轻质保温抹面料→高温密封胶→干法硅酸铝纤维板→离心玻璃棉板→镀锌活络铁丝网→金属外护板

（b）联箱穿墙管管排的密封保温改造为：金属密封盒→高温微膨胀可塑料→轻质保温浇注料→硅酸铝纤维棉泡胶填实→耐热钢板网→干法硅酸铝纤维板→离心玻璃棉板→镀锌活络铁丝网→金属外护板

（c）锅炉刚性梁处保温增加：在刚性梁背后浇注轻质保温浇注料（d）新旧炉墙保温层拼接处理

ⅰ、如保留一侧原炉墙，则新保温层应绕过炉角一定长度后才可与旧保温拼接；ⅱ、旧保温端面应切割成一定形状；ⅲ、为防止原保温层经多年使用强度过低，新旧保温拼接处应用粘结剂粘结，且用细铁丝进行缝合，并在缝隙中填塞硅酸铝纤维棉。 3.2 汽轮机部分保温

此次大修汽轮机部分的保温改造主要包括高、中压缸上缸、高压主汽门汽室、中压联合汽门汽室及抽汽管道的抽汽口等。

（a）高、中压缸上缸采用干法硅酸铝毡→镀锌（b）活络铁丝网→复（c）合硅酸镁涂料→纤维布

（b）高、中压汽门汽室原保温层未拆除，原抹面拆除。在原保温层外捆扎镀锌活络铁丝网后粉刷适当厚度的复合硅酸镁涂料，外刷胶贴纤维布。 3.3 其他设备

6、6’、7高压加热器的进出水联箱及除氧器的人孔门均作了保温护套。裸露的阀门及法兰采用做工较好的阀门法兰专用的阀门法兰保温护套，套内采用硅酸铝纤维，此外，为增加整体性并可重复使用，套内增加了加强筋。对于不经常检修及不好安装阀门护套的阀门、法兰，使用硅酸镁涂料。 4 保温密封改造效果

热工院于2000年4月和12月分别完成了4号机组保温改造前、后的保温全面评价测试。 4.1 测试标准及方法

保温测试按下列标准严格执行，主要采用表面散热损失测试方法，辅以表面温度测试方法。

GB 8174-87 设备及管道保温效果的测试与评价 GB 4272-92 设备及管道保温技术通则

GB/T 17357-1998 设备及管道绝热层表面热损失现场测定热流计法 4.2 改造前后测试结果的分析和讨论

改造前后的测试表明改造取得了良好的效果，主要表现在以下几个方面。（1）

图1是保温改造前后设备和管道的散热损失经修正处理后改造前后的对比，图2是外表面温度在改造前后的对比。

由图

1、2可以看出，经过大修保温改造后的设备和管道的散热损失和外表面温度均大大低于改造前的散热损失和外表面温度。改造后的设备和管道的外表面温度均小于50℃，散热损失均低于国标规定值。

（2）锅炉本体各级受热面联箱是此次保温改造整治的重点和难点，从测试数据和图

1、图2可以看出，前墙联箱从改前的高于国标规定值190%下降到改后低于国标规定值14%，后墙联箱从改前的高于国标规定值154%下降到改后低于国标规定值18%，且不再有漏灰、漏烟，达到了密封保温的目的。此外，锅炉刚性梁采用了新的保温材料和工艺，刚性梁温度由改前平均74℃降到改后的平均43℃，改善了设备环境，工作现场条件得到了明显的改观。（3）高、中压汽缸分别从改前的高于国标规定值60%和22%下降到改后低于国标规定值51%和37%，其外表面温度下降幅度更大。对高压主汽门、中压联合汽门及调节门的法兰制作了专门保温护套，如再热蒸汽进中压联合汽门三通处大法兰温度由原来的469℃下降到改后的34℃。这些改造使汽机房的环境温度明显下降，有利于设备和人身安全。（4）大修改造的部分高压加热器由改前的高于国标规定值181%下降到改后低于国标规定值3%，

四、五段抽汽由改前的高于国标规定值134%下降到改后低于国标规定值4%。（5）对部分裸露的阀门和法兰增加了保温护罩，明显地降低了这些部位的温度，如改前七段抽汽管道的电动隔离阀半裸，温度高达269℃，大修中加装了保温护罩后，外表面温度为29℃，节能效果明显。

4．3 保温改造对机组经济性影响分析

这次机组大修保温改造范围是根据改造前测试结果和实际情况确定的，因此，经济性分析主要针对主要保温更换的设备和管道。

表1给出了4号机组保温改造前超标热力设备和管道散热损失情况，表2给出了4号机组改造后超标热力设备和管道散热损失情况。

表1 保温改造前超标热力设备和管道散热损失汇总

设备或管道名称散热超温面积 m2 散热损失超标值 w/m2 超标散热量kW 高中压缸 90 60 5 高中压进汽门 60 127 8 高压加热器 80 331 26 炉墙 3000 92 276 总二次风道 1300 248 322 炉墙四角喷燃器区域 100 423 43 各级联箱及其穿墙管 900 408 367 裸露阀门、法兰 150 --- 400 超标散热量总计 1447 由表1和表2可知：

(1) 机组保温改造后比改造前散热量减少为： 1447kW -160kW =1287kW (2) 每年可节省标准煤：（机组运行时间取7000h，标准煤发热量29260kJ/kg）由此可见，通过保温技术改造，机组保温效果明显提高，散热损失大幅度减小，仅此一项，每年可节约标准煤1108吨，其中还不包括锅炉因密封性提高，漏风减少，锅炉出力和效率增加所产生的经济效益等。 5 结论

（1）姚孟电厂4号机组的保温改造是成功的，通过保温改造，散热量降低了1287kW，每年可节省1108吨标准煤，经济效益明显。这次保温改造在采用新材料、新设计、新工艺及保温施工管理等方面作了新的尝试，取得了许多宝贵经验。

（2）有的放矢是保温改造的关键。在改造前对机组进行了全面的保温性能测试，找出了机组在保温方面存在的主要问题，为改造对象的选择提供了依据，使保温改造工程有很强的针对性，使改造资金分配合理。

（3）这次保温改造选材合理。

四、五段抽汽管道、高压加热器及燃煤燃油二次风道等选用软质保温材料，不仅能满足保温的要求，也能满足机械强度的要求；锅炉炉墙采用硅酸铝纤维板以及离心玻璃棉板复合结构，既满足墙体高温要求，又可使重量降低；锅炉联箱密封保温在密封方面选用了新型耐火材料——高温微膨胀可塑料及轻质保温浇注料，在保温方面选用了硅酸铝纤维板以及离心玻璃棉板复合结构；高中压缸上缸采用了复合硅酸镁涂料做抹面料，事实证明这些都是行之有效的。

（4）有了好的材料，还要有容易实施且有效的保温结构设计。在保温改造前，姚电公司委托热工研究院对主要热力设备和管道的保温结构进行了优化设计，在改造过程中制订切实可行的施工工艺方案。改造后的保温效果说明优化设计是合理的、可操作的，施工工艺的选择是有效的、规范的。

（5）重视施工质量对提高保温效果十分重要。

（6）从机组整体观念出发、有针对性的综合改造机组保温，这种思路和做法可使机组整体保温水平上一个新台阶。

（7）在改造中解决的一些问题属火电机组的共性问题，对同类型大机组的保温节能改造具有一定的借鉴作用。