“早知有盘山,何必往江南”,新春微风将盘山的旖旎秀美勾勒而出,中国能建天津电建承改的天津蓟州盘山电厂在蓝天与青山之间焕发出蓬勃生机。这台国内首例进行创新升级及延寿改造的火电机组的 1 号机顺利完成满负荷试运行,汩汩电流并入京津冀地区,为绿色发展注入了全新的动力。
盘山电厂有 2 台 530 兆瓦的机组,这些机组是 70 年代俄制的超临界燃煤机组。它们已经不间断服役 28 年,进入了寿命后期。机组设备老化情况很严重,锅炉被评为“安全预警”状态,各个部位不是在进行大修就是在进行小修,小修不断。这种情况使风险倍增。另外,盘山电厂的电力生产许可证将于 2026 年到期,所以对机组进行创新升级延寿改造已经是迫在眉睫的事情了。
天津电建承担起为其改头换面的重任,旧的设备被拆除,那是由上世纪列宁格勒机械厂生产的老旧设备,新的设备被换装,是全新的国产设备;部分旧有设施被利用,通过维护、加固等手段,目的是实现将主机寿命延长 30 年的目标。
“三无”设备 白手起家
万事开头难。
盘山项目团队承担着国内首台燃煤机组整机拆改、原地重建的国家示范项目。他们面临着“三无”的艰难处境,也就是“工程没有先例可依,同类没有参考资料,经验没有借鉴之处”。由于时代的变迁,原有的资料和图纸已经遗失或者发生了变更。因此,项目的设计以及施工方案编制,只能依据现场的实际情况,并且与原系统反复进行推演和论证。
盘山项目一改往日电厂“从无到有”的建设模式,呈现出“从有到空再到优”的特点。它历经了设备拆除、基础加固、设备安装调试这三个施工阶段,在这期间还穿插了利旧设备改造、系统隔离及恢复等工作。重要的是,在施工过程中必须保证另一台机组能够稳定运行,并且还要叠加检修、技改、运行、基建等多种模式,这使得安全风险极高,技术难度也极大。
拆除存在三方面的困难,一是空间受到限制难以进行拆解,二是通道受限导致难以进行倒运,三是运行设备难以躲避。繁杂的交叉作业面使得运行了 28 年的旧机组充满了不确定性。并且孔洞作业、临边作业、高空作业以及大件吊装等作业较多,电缆相互交错,这都增加了拆除过程中风险辨识的难度。面对复杂高危的拆除作业,项目团队在拆除过程中做到了提前去辨识安全风险,对每一个吊点以及生根点进行细致入微的检查,反复对锅炉、厂房内原有的起重机械的性能进行校验,目的是确保每一项作业都能在安全的轨道上稳健地前行。
项目经理刘建涛说,他们仅用 221 天就完成了 1 号机组的整机拆除。项目部在没有先例和经验可参考的情况下,凭借创新思维和精湛技术,最终拆除的设备总重超过 2 万吨,电缆拆除超过 1200 公里,保温及浇注料拆除超过 4000 吨,转运的废旧设备超过 1500 车,清运的建筑垃圾超过 500 车。这一壮举填补了技术空白,这个技术空白是国内大容量火电机组整机拆除方面的。同时,这一壮举也为我国能源行业老旧机组的延寿改造提供了经验,这些经验是很宝贵的。
加固“四个大”,分别是工作量大、措施量大、障碍量大以及安全风险大这四个方面的问题。原本的俄式钢结构设计标准已不能满足新机组的实际需求,项目部必须依据国内新规范,对现有的利旧钢结构进行加固补强,以此来应对新的挑战。主钢柱的加固作业需要将锅炉从 0 米贯通至 82 米,其加固量之大是前所未有的。更为复杂的情况是,钢结构上面附着着数量众多的管道、电缆以及平台等设备设施。在加固过程里,需要对这些设备设施进行移位操作并且恢复到原来的位置,这使得施工难度有所增大。并且,相互之间交叉以及垂直的作业量也提升了安全方面的风险。项目部针对附着物进行了繁杂的清理以及移除工作,与此同时,还搭建了数量很多的脚手架来对加固作业进行支撑。机组 1 号的锅炉钢结构进行了加固工程,其总重量达到了 1600 吨,累计的焊缝长度超出了 4 万米。
安装“小难散”,具体表现为空间小且通道小;运输困难,机械布置也困难;作业点较为零散。因为受到既有钢结构布局的限制,运输与吊装通道变得狭窄,作业空间十分有限,这就使得锅炉本体、烟风道等地方的作业不得不采用非传统的施工方法。常规施工流程被拆解并重新组合,分为两部分:先进行散件组装,然后形成整体部件,接着进行整体吊装,最后完成安装;以及先形成整体部件,接着将其拆散,进行吊装,再进行组装,最后完成安装。吊装与组装的工作量迅速增加。并且机组已经运行近三十年,经历了多次技术改造和缺陷消除,现场实际情况与原始图纸已经有很大差别,设备管道之间的碰撞问题不断出现。项目经理刘建涛说:“就如同在旧衣服上打补丁一样。有的补丁只需在原来的基础上继续修补,而有的则需要拆掉原来的补丁重新缝补。”面对设计变更频繁且复杂的情况,以及新装与旧有设备管道交织碰撞的局面,项目团队在实践过程中不断摸索旧钢结构,在面临的挑战中持续调整,全力确保工程质量与进度能够齐头并进。
施工高峰期在夏季。作业区域被局限于锅炉房和汽机房等封闭的作业空间内。2 号机组在运行,这使得作业机组的锅炉和厂房温度经常维持在 38 摄氏度左右,甚至一度达到 44 摄氏度。尽管面临酷暑,施工团队仍坚守岗位,迎难而上,以确保每一道工序都能按计划推进。
旧瓶装新酒,且见到了老朋友。先后完成了诸多工程节点,包括锅炉大板梁吊装、锅炉水压试验、发电机定子吊装、汽轮机低压缸扣盖、锅炉酸洗、锅炉点火吹管、首次并网等。运行近 30 年的“老伙计”重新焕发出新的面貌,1 号机组顺利通过 168 小时满负荷试运行,这标志着盘山电厂的延寿改造工程取得了阶段性的胜利。新增了以前不具备的供汽能力旧钢结构,以满足区域内日益增长的供热需求。为后续国内老旧燃煤机组实施延寿改造提供技术示范。
盘山电厂成功进行了改造,实现了参数的跨代升级。这为国内老旧煤电机组的创新技术升级以及延寿提供了宝贵的示范样本,并且起到了引领作用。作为京津冀地区重要的电力支撑,盘山电厂将继续在保障电网稳定以及满足区域供热需求方面扮演重要角色。