随着国民经济的持续发展,山东电力建设驶入快车道,黄台发电厂的装机容量也在不断增加。六期工程完成后,7 台锅炉的年耗煤量增至近300万吨,约占济南市总耗煤量的40%。按低硫煤计算,年二氧化硫排放量高达5万余吨,对济南市区的污染产生很大影响。实践证明,实行集中供热,减少多点源二氧化硫的低空排放量是有效的。据测算,1、2、3号机组改为供热机组用于黄台、下部分地区集中供热,可供 101个企业,停用252座烟囱,每年可减少燃煤 26万吨,少排放二氧化硫8400余吨。根据经济技术论证,改供热是投资少,见效快,效益高的最佳方案。对此,上级有关部门将黄台发电厂的供热改造列为六期扩建工程的环保配套项目,并同步实施,以实现济南市大气污染的综合治理。
1991年6月至1992年11月,供热改造成功并投入运行,最大供热量为 120 吨/时,实现了热电联产。随着人民生活水平的不断提高和环保意识的增强,济南市供热需求逐年扩大,按照济南市东部地区集中供热的总体规划和要求,1999年黄台发电厂对4号机组进行供热改造,至年底竣工,可增加 80 吨/时供热负荷。2000年,抓住供热需求潜力大、时间集中和迅速增加的市场机遇,从地处省会城市的实际出发,在3台2.5万千瓦和1台5万千瓦机组供热改造成功的基础上,及时调整工作部署,又对 1 台 10 万千瓦机组进行供热改造。
12月3日向济南市区增加供热负荷 120 吨/时,标志着黄台发电厂初步实现热负荷由小机组向大机组的过渡,是年底,黄台发电厂的最大供热负荷为320吨/时,为济南市最大供热源。
1号机组改供热1988年4月9日,山东省电力工业局《关于黄台电厂六期扩建工程初步设计审查意见》上报水电部电力规划设计院核批,其中的环保部分将1号机组(2.5万千瓦)凝汽式机组改为背压机,2、3号机恢复调整式抽汽式设计并指示济南市应尽早落实厂外系统工程和热网负荷、设计单位及资金来源,以实现供热工程同步建成。1989年5月,山东省计委委托中国建筑东北设计院编制了《济南黄台集中供热工程可行性研究报告》,预算工程总投资3955 万元,总供热能力为318百万千焦/时。
1990年,山东省电力工业局多次召集有关单位会议,研究认为:更换新机的方案在实施中工期过长,对临近的3台机组(2、3、4号机组)的安全性构成威胁,以及预算资金严重不足等等问题不易解决。是年12月,山东省电力科学试验研究所通过论证认为:改造1号机组为较佳方案,总投资为1120 万元,可节省资金2000多万元。
1991年5月30日,经与山东省电力试验研究所协商,共同提出1号机组改造工程的实施意见,山东省电力工业局同意并明确由山东省电力科学试验研究所负责设计、设计检测、组织施工和调试,黄台发电厂积极配合,共同完成改造工作。山东省电力科学试验研究所对1号机改造进行如下设计:一是汽缸部分,打开调节级原堵的3个喷嘴;为降低调节级后压力,去掉第一压力级;保留第3至10级隔板,拆除第11级隔板,动叶自根部铲除;拆除第4级隔板
套,连同第11、12、13、14级隔板,在该隔板套处加一个带有24道密封为 125 毫米的密封隔板,作为排汽端主要的密封部件;拆除第15级及17级隔板并将 16 级导叶堵严,使其前后形成压力不同的汽室,防止前部漏过的高温蒸汽漏入低压缸,在汽缸原第三级抽汽室外开两个对称大抽汽孔,原孔堵死。二是转子部分,第2和11级动叶从根处铲除;拆除第12至19叶轮,更换上8个轴套。三是辅机系统,保留两个高加,解除低加,保留射汽抽气第二级;
拆除原凝结器、凝结水泵和循环水泵,增加两台中继水泵,增加一个低压除氧器。四是调节系统,增加一路电器调压系统,根据供热量调整进汽量,自动维持供汽压力在要求的范围内,另外,拆除发电机的内水冷系统,恢复空冷。
1991年6月至1992年下半年,山东省电力科学试验研究所组织施工队伍对1号机组进行改造,基本按设计进行施工,10月10日具备启动条件。
1992年1月26日至2月2日,电气车间将1号主变更换为SF7-31500/110 变压器,升压至 110千伏母线并向东扩建两跨。
与此同时,山东电力建设第一工程公司进行减温减压站建设,以利用供汽母管蒸汽经减压后向热网供汽,10月26日暖管试投,11月14日,甲侧减温减压站向热网供汽。主机先后经4次精心调试,是年11月20日一次并热网成功。同年11月23日14时,黄台发电厂1号机组供热改造工程正式移交生产投入运行。主要向齐鲁药厂、济南肉联厂、济南卷烟厂等12家企业送汽。供热主管长5.95公里,每小时供汽120 吨。1号机组供热改造工程的建成,标志着济南市最大的汽网工程建成并投产。
山东电力建设第一工程公司在减温减压站完工后,又进行了热交换站的建设,利用2、3号机调整抽汽及1号机背压汽加热水,对外供应热水供用户采暖(称为水网)。
水网工程于1993年基本完工,因济南供热公司的外网工程一拖再拖,一直无法投运。
1994年底,外网部分完工。厂接收了该工程并对其进一步完善,经过近两个月的工作,热交换站于1995年1月25日投入运行,实现了对外供水(采暖),待济南市供热公司外网全部完工后,水网的供热范围将进一步扩大。
黄台发电厂1号机组改供热工程的投产,实现了热电联产,提高了能源利用效率,这是能源发展的一个方向。1号机组作为运行30多年的老机组供热成功,为国内老机组改造闯出了一条新路子。同时,1号机改造在设计上暴露许多问题,主要是机组由凝汽式改为背压式,其设计最小方式的排汽量不少于40吨/时,而实际负荷一直在30吨/时左右(冬季采暖时,流量短时能到40吨/时),且经常以蒸汽排空方式勉强维持机组的运行,造成不必要的浪费,严重影响发电和供热计划的完成。
此外,因负荷小造成汽轮机后缸温度高,导致轴瓦油温超值,油膜减薄,转子不平衡而振动。由于对空排汽也加速了辅助设备的损坏。对此又将辅助设备进行多次完善,却仍不尽人意。另外,由于配套的供热工程水网部分外网进度满足不了投运要求,使总体试运无法进行且一拖再拖,造成巨大浪费。为此,1997年11月,将1号机组改造为抽凝式机组。对机组通流部分进行了改造:将汽缸和隔板部分的第 11 至 17级隔板改为部分进汽,更换11、16、17 级隔板,拆除第 10 级和末级隔板,末2级通流面积扩大21%;将转子部分的10级动叶拆除､末级叶轮拆除;将发电机改为静子通水内冷,同时制作安装N-1200 冷凝器1台。
此改造工程费用600万元,改造后机组的抽汽量为0至120吨/时,当抽汽量为0时,机组电功率为1.4万千瓦,夏季在 30至40吨/时抽汽量情况下,机组电功率不低于1.8万千瓦,冬季在100至120 吨/时的抽汽量情况下,机组电功率为2.5万千瓦(±5%)。改变了过去冬季运行,夏季停机的局面,真正实现了热电联产,从而提高了经济效益。
二 4号机组改供热根据济南市热电公司提供的资料和厂实际统计,1998年采暖季节对外供应高压蒸汽总量达到110吨/时,最大供汽量已达到120 吨/时,即高压蒸汽已达到黄台发电厂1号机供热能力的满负荷运行;2、3 号机对外供低压蒸汽80吨/时。济南热电公司《关于济南东部地区集中供热规划对黄台电厂增加供汽量的说明》和1998年采暖季节实际供热量的统计,预计1999年采暖季节需增加低压抽汽20吨/时,高压蒸汽77吨/时,即高、低压供汽总量将达到 187吨/时和90吨/时,当时只能满足低压蒸汽的供汽需求,高压蒸汽尚有67吨/时的缺口。对此,黄台发电厂将4号机组(5万千瓦)改造为供热机组,可增加高压蒸汽供给能力 80 吨/时,既可满足近年来济南市高参数蒸汽的需求,又可提高4号机组运行的经济性。同时,济南市可停用26座小烟囱,增加供热面积56万平方米,对环境保护和社会服务,都是有利的。
4号机组供热改造工程,是根据第21次省长办公会议的指示精神,按照济南市东部地区集中供热的总体规划和要求提出的,具体由山东中实电力科技总公司做出改造方案。1999 年6月18日,鲁能集团公司(发电部)召集有关单位召开黄台发电厂4号机组供热改造工程可行性研究会议,原则同意该改造方案。
1999年10月,黄台发电厂对4号机组进行如下改造:一是汽缸和隔板部分。
将第 1、2、3 级隔板通流面积扩大,第5级隔板面积缩小,11级隔板叶顶处堵严;
减小喷嘴高度,堵塞28只喷嘴;12、13 级改为部分进汽,14、15级用堵块减小喷嘴高度,堵死部分喷嘴;16、17、18级更换为新隔板,拆除 10级隔板,并开了2个直径300毫米的抽汽口。二是转子部分。
将第 10 级动叶拆除,11、14级动叶车短,加装新复环,15、16级动叶截短,隔板加装挡汽环,17、18级动叶截短,18级补加了两道硬质合金,将调节级第一动叶出口和第一压力级进口进行整形和修磨,扩大喉部尺寸。
4号机组供热改造项目被列入黄台发电厂 1999 年下半年重点工作,10月3日开工至12月底竣工,总工期89天,投资费用747万元,改造后机组出力,当抽汽量 80 吨/时为4.5万千瓦,抽汽量“0”时为4万千瓦。
三 5号机组改供热2000 年,黄台发电厂为实施企业改革、发展、稳定的可持续性发展战略,推动企业由发电为主向集发电、供热、多产三大支柱协调发展的战略转变。2000年11月,投资990万元,对5号机组(10万千瓦)进行供热改造。将第9压力级动叶车除;在第3级隔板套后抽汽室下方,同中垂线成28 度的部位对称开了两个长方形抽汽口,将原第 11、12、13 级的动叶片车短;第11、12、13 级隔板导叶片也相应改短,对高压缸内的隔板导叶喉部进行了调整,1至 13级扩大,14、15级缩小;将末级叶片改短,交换成“三维”设计的新型马刀型导叶的隔板,在改造中用110毫米长的硬质合金(带包头)贴焊在原叶片上,动叶片缩短后,在原密封环内加装了一个新密封环,使叶顶向间隙维持在10毫米左右。同时,5号机供热工程配套的南线供热主管线也紧张施工,该管线全长13.71公里,最大外管直径0.72米,属国内管径最大的直埋管网。是年12月3日,5号机组供热南线管道吹管工作结束,可正式向济南市区供热,标志着黄台发电厂已初步实现小机组向大机组热负荷的过渡。
5号机组供热改造,设计供热量为120吨/时,供热规模156万平方米,正式投入使用后,可满足济南市经十路以北,解放桥以南的住宅小区家庭及单位冬季取暖的要求,将取代污染严重的小锅炉120台,拔掉烟囱 80 余座。每个采暖期可减少烟尘排放6000多吨,二氧化硫 2000多吨,节煤33000多吨,由此大大缓解冬季泉城济南空气质量污染超标问题。
2000年底,黄台发电厂1至3号炉主要蒸汽母管并联,供1至4机及供热减温减压站运行,1、4、5号机组均改造为抽凝式供热机组,最大供汽量分别为 120 吨/时､80吨/时、120吨/时,2、3号机的可调抽汽也投入供热运行。
1、4号机组为济南市开发区供热公司汽网供汽(北线供汽网),并为济南市开发区供热公司供热水网的二级加热器供汽。
2、3号机组调整抽汽为济南开发区供热公司和一级加热器供汽,济南开发区供热公司供热水网的一、二级加热器设备系统均设在黄台发电厂的供热站内。5号机组为济南市区域热力公司供汽(南线供汽网)。
在4号机组处设有南、北供热联络门,可实现1、4号机组和5号机组的供汽系统相互备用。2000年全年完成供热135.47百万千焦。实现收入和利润分别为2559 万元和489万元。
供热系统图2-10。
图 2-10 供热系统图
随着国民经济的持续发展,山东电力建设驶入快车道,黄台发电厂的装机容量也在不断增加。六期工程完成后,7 台锅炉的年耗煤量增至近300万吨,约占济南市总耗煤量的40%。按低硫煤计算,年二氧化硫排放量高达5万余吨,对济南市区的污染产生很大影响。实践证明,实行集中供热,减少多点源二氧化硫的低空排放量是有效的。据测算,1、2、3号机组改为供热机组用于黄台、下部分地区集中供热,可供 101个企业,停用252座烟囱,每年可减少燃煤 26万吨,少排放二氧化硫8400余吨。根据经济技术论证,改供热是投资少,见效快,效益高的最佳方案。对此,上级有关部门将黄台发电厂的供热改造列为六期扩建工程的环保配套项目,并同步实施,以实现济南市大气污染的综合治理。
1991年6月至1992年11月,供热改造成功并投入运行,最大供热量为 120 吨/时,实现了热电联产。随着人民生活水平的不断提高和环保意识的增强,济南市供热需求逐年扩大,按照济南市东部地区集中供热的总体规划和要求,1999年黄台发电厂对4号机组进行供热改造,至年底竣工,可增加 80 吨/时供热负荷。2000年,抓住供热需求潜力大、时间集中和迅速增加的市场机遇,从地处省会城市的实际出发,在3台2.5万千瓦和1台5万千瓦机组供热改造成功的基础上,及时调整工作部署,又对 1 台 10 万千瓦机组进行供热改造。
12月3日向济南市区增加供热负荷 120 吨/时,标志着黄台发电厂初步实现热负荷由小机组向大机组的过渡,是年底,黄台发电厂的最大供热负荷为320吨/时,为济南市最大供热源。
1号机组改供热1988年4月9日,山东省电力工业局《关于黄台电厂六期扩建工程初步设计审查意见》上报水电部电力规划设计院核批,其中的环保部分将1号机组(2.5万千瓦)凝汽式机组改为背压机,2、3号机恢复调整式抽汽式设计并指示济南市应尽早落实厂外系统工程和热网负荷、设计单位及资金来源,以实现供热工程同步建成。1989年5月,山东省计委委托中国建筑东北设计院编制了《济南黄台集中供热工程可行性研究报告》,预算工程总投资3955 万元,总供热能力为318百万千焦/时。
1990年,山东省电力工业局多次召集有关单位会议,研究认为:更换新机的方案在实施中工期过长,对临近的3台机组(2、3、4号机组)的安全性构成威胁,以及预算资金严重不足等等问题不易解决。是年12月,山东省电力科学试验研究所通过论证认为:改造1号机组为较佳方案,总投资为1120 万元,可节省资金2000多万元。
1991年5月30日,经与山东省电力试验研究所协商,共同提出1号机组改造工程的实施意见,山东省电力工业局同意并明确由山东省电力科学试验研究所负责设计、设计检测、组织施工和调试,黄台发电厂积极配合,共同完成改造工作。山东省电力科学试验研究所对1号机改造进行如下设计:一是汽缸部分,打开调节级原堵的3个喷嘴;为降低调节级后压力,去掉第一压力级;保留第3至10级隔板,拆除第11级隔板,动叶自根部铲除;拆除第4级隔板
套,连同第11、12、13、14级隔板,在该隔板套处加一个带有24道密封为 125 毫米的密封隔板,作为排汽端主要的密封部件;拆除第15级及17级隔板并将 16 级导叶堵严,使其前后形成压力不同的汽室,防止前部漏过的高温蒸汽漏入低压缸,在汽缸原第三级抽汽室外开两个对称大抽汽孔,原孔堵死。二是转子部分,第2和11级动叶从根处铲除;拆除第12至19叶轮,更换上8个轴套。三是辅机系统,保留两个高加,解除低加,保留射汽抽气第二级;
拆除原凝结器、凝结水泵和循环水泵,增加两台中继水泵,增加一个低压除氧器。四是调节系统,增加一路电器调压系统,根据供热量调整进汽量,自动维持供汽压力在要求的范围内,另外,拆除发电机的内水冷系统,恢复空冷。
1991年6月至1992年下半年,山东省电力科学试验研究所组织施工队伍对1号机组进行改造,基本按设计进行施工,10月10日具备启动条件。
1992年1月26日至2月2日,电气车间将1号主变更换为SF7-31500/110 变压器,升压至 110千伏母线并向东扩建两跨。
与此同时,山东电力建设第一工程公司进行减温减压站建设,以利用供汽母管蒸汽经减压后向热网供汽,10月26日暖管试投,11月14日,甲侧减温减压站向热网供汽。主机先后经4次精心调试,是年11月20日一次并热网成功。同年11月23日14时,黄台发电厂1号机组供热改造工程正式移交生产投入运行。主要向齐鲁药厂、济南肉联厂、济南卷烟厂等12家企业送汽。供热主管长5.95公里,每小时供汽120 吨。1号机组供热改造工程的建成,标志着济南市最大的汽网工程建成并投产。
山东电力建设第一工程公司在减温减压站完工后,又进行了热交换站的建设,利用2、3号机调整抽汽及1号机背压汽加热水,对外供应热水供用户采暖(称为水网)。
水网工程于1993年基本完工,因济南供热公司的外网工程一拖再拖,一直无法投运。
1994年底,外网部分完工。厂接收了该工程并对其进一步完善,经过近两个月的工作,热交换站于1995年1月25日投入运行,实现了对外供水(采暖),待济南市供热公司外网全部完工后,水网的供热范围将进一步扩大。
黄台发电厂1号机组改供热工程的投产,实现了热电联产,提高了能源利用效率,这是能源发展的一个方向。1号机组作为运行30多年的老机组供热成功,为国内老机组改造闯出了一条新路子。同时,1号机改造在设计上暴露许多问题,主要是机组由凝汽式改为背压式,其设计最小方式的排汽量不少于40吨/时,而实际负荷一直在30吨/时左右(冬季采暖时,流量短时能到40吨/时),且经常以蒸汽排空方式勉强维持机组的运行,造成不必要的浪费,严重影响发电和供热计划的完成。
此外,因负荷小造成汽轮机后缸温度高,导致轴瓦油温超值,油膜减薄,转子不平衡而振动。由于对空排汽也加速了辅助设备的损坏。对此又将辅助设备进行多次完善,却仍不尽人意。另外,由于配套的供热工程水网部分外网进度满足不了投运要求,使总体试运无法进行且一拖再拖,造成巨大浪费。为此,1997年11月,将1号机组改造为抽凝式机组。对机组通流部分进行了改造:将汽缸和隔板部分的第 11 至 17级隔板改为部分进汽,更换11、16、17 级隔板,拆除第 10 级和末级隔板,末2级通流面积扩大21%;将转子部分的10级动叶拆除､末级叶轮拆除;将发电机改为静子通水内冷,同时制作安装N-1200 冷凝器1台。
此改造工程费用600万元,改造后机组的抽汽量为0至120吨/时,当抽汽量为0时,机组电功率为1.4万千瓦,夏季在 30至40吨/时抽汽量情况下,机组电功率不低于1.8万千瓦,冬季在100至120 吨/时的抽汽量情况下,机组电功率为2.5万千瓦(±5%)。改变了过去冬季运行,夏季停机的局面,真正实现了热电联产,从而提高了经济效益。
二 4号机组改供热根据济南市热电公司提供的资料和厂实际统计,1998年采暖季节对外供应高压蒸汽总量达到110吨/时,最大供汽量已达到120 吨/时,即高压蒸汽已达到黄台发电厂1号机供热能力的满负荷运行;2、3 号机对外供低压蒸汽80吨/时。济南热电公司《关于济南东部地区集中供热规划对黄台电厂增加供汽量的说明》和1998年采暖季节实际供热量的统计,预计1999年采暖季节需增加低压抽汽20吨/时,高压蒸汽77吨/时,即高、低压供汽总量将达到 187吨/时和90吨/时,当时只能满足低压蒸汽的供汽需求,高压蒸汽尚有67吨/时的缺口。对此,黄台发电厂将4号机组(5万千瓦)改造为供热机组,可增加高压蒸汽供给能力 80 吨/时,既可满足近年来济南市高参数蒸汽的需求,又可提高4号机组运行的经济性。同时,济南市可停用26座小烟囱,增加供热面积56万平方米,对环境保护和社会服务,都是有利的。
4号机组供热改造工程,是根据第21次省长办公会议的指示精神,按照济南市东部地区集中供热的总体规划和要求提出的,具体由山东中实电力科技总公司做出改造方案。1999 年6月18日,鲁能集团公司(发电部)召集有关单位召开黄台发电厂4号机组供热改造工程可行性研究会议,原则同意该改造方案。
1999年10月,黄台发电厂对4号机组进行如下改造:一是汽缸和隔板部分。
将第 1、2、3 级隔板通流面积扩大,第5级隔板面积缩小,11级隔板叶顶处堵严;
减小喷嘴高度,堵塞28只喷嘴;12、13 级改为部分进汽,14、15级用堵块减小喷嘴高度,堵死部分喷嘴;16、17、18级更换为新隔板,拆除 10级隔板,并开了2个直径300毫米的抽汽口。二是转子部分。
将第 10 级动叶拆除,11、14级动叶车短,加装新复环,15、16级动叶截短,隔板加装挡汽环,17、18级动叶截短,18级补加了两道硬质合金,将调节级第一动叶出口和第一压力级进口进行整形和修磨,扩大喉部尺寸。
4号机组供热改造项目被列入黄台发电厂 1999 年下半年重点工作,10月3日开工至12月底竣工,总工期89天,投资费用747万元,改造后机组出力,当抽汽量 80 吨/时为4.5万千瓦,抽汽量“0”时为4万千瓦。
三 5号机组改供热2000 年,黄台发电厂为实施企业改革、发展、稳定的可持续性发展战略,推动企业由发电为主向集发电、供热、多产三大支柱协调发展的战略转变。2000年11月,投资990万元,对5号机组(10万千瓦)进行供热改造。将第9压力级动叶车除;在第3级隔板套后抽汽室下方,同中垂线成28 度的部位对称开了两个长方形抽汽口,将原第 11、12、13 级的动叶片车短;第11、12、13 级隔板导叶片也相应改短,对高压缸内的隔板导叶喉部进行了调整,1至 13级扩大,14、15级缩小;将末级叶片改短,交换成“三维”设计的新型马刀型导叶的隔板,在改造中用110毫米长的硬质合金(带包头)贴焊在原叶片上,动叶片缩短后,在原密封环内加装了一个新密封环,使叶顶向间隙维持在10毫米左右。同时,5号机供热工程配套的南线供热主管线也紧张施工,该管线全长13.71公里,最大外管直径0.72米,属国内管径最大的直埋管网。是年12月3日,5号机组供热南线管道吹管工作结束,可正式向济南市区供热,标志着黄台发电厂已初步实现小机组向大机组热负荷的过渡。
5号机组供热改造,设计供热量为120吨/时,供热规模156万平方米,正式投入使用后,可满足济南市经十路以北,解放桥以南的住宅小区家庭及单位冬季取暖的要求,将取代污染严重的小锅炉120台,拔掉烟囱 80 余座。每个采暖期可减少烟尘排放6000多吨,二氧化硫 2000多吨,节煤33000多吨,由此大大缓解冬季泉城济南空气质量污染超标问题。
2000年底,黄台发电厂1至3号炉主要蒸汽母管并联,供1至4机及供热减温减压站运行,1、4、5号机组均改造为抽凝式供热机组,最大供汽量分别为 120 吨/时､80吨/时、120吨/时,2、3号机的可调抽汽也投入供热运行。
1、4号机组为济南市开发区供热公司汽网供汽(北线供汽网),并为济南市开发区供热公司供热水网的二级加热器供汽。
2、3号机组调整抽汽为济南开发区供热公司和一级加热器供汽,济南开发区供热公司供热水网的一、二级加热器设备系统均设在黄台发电厂的供热站内。5号机组为济南市区域热力公司供汽(南线供汽网)。
在4号机组处设有南、北供热联络门,可实现1、4号机组和5号机组的供汽系统相互备用。2000年全年完成供热135.47百万千焦。实现收入和利润分别为2559 万元和489万元。
供热系统图2-10。
图 2-10 供热系统图