煤化工全廠蒸汽發(fā)電平衡及孤島運(yùn)行方式介紹

1、蒸汽發(fā)電平衡及孤島運(yùn)行方式介紹大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司一、公司概況大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司2009年9月9日正式揭牌成立，注冊(cè)資本金約40.5億元人民幣，是中國(guó)大唐集團(tuán)和大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司投資建設(shè)的國(guó)內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)烯烴類(lèi)（MTP）示范性項(xiàng)目，是國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)項(xiàng)目。是大唐集團(tuán)公司打造“錫多克”產(chǎn)業(yè)基地進(jìn)行煤炭綜合開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目之一，是大唐國(guó)際實(shí)現(xiàn)多元化發(fā)展戰(zhàn)略的核心項(xiàng)目之一。 公司特點(diǎn) “四高兩型”，即：高投入、高產(chǎn)出，高技術(shù)含量、高附加值；集約型、環(huán)保型。整個(gè)工藝流程由褐煤預(yù)干燥、煤氣化、凈化、甲醇、MTP和聚丙烯等六套主生產(chǎn)裝置組成，同時(shí)配套建設(shè)空分及動(dòng)力裝置

2、，上下游一體化。 主導(dǎo)產(chǎn)品聚丙烯，簡(jiǎn)稱(chēng)PP。本公司能夠生產(chǎn)均聚物、無(wú)規(guī)共聚物、抗沖共聚物和一整套配方的聚丙烯造粒產(chǎn)品，涵蓋近120種牌號(hào)（其中常用牌號(hào)16種），可有效滿足國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)需要。 生產(chǎn)流程：褐煤經(jīng)過(guò)干燥、破碎成合格煤粉送入氣化爐，產(chǎn)出粗煤氣。經(jīng)凈化出去H2S 和多余的CO2，形成精致合成氣進(jìn)入甲醇裝置。在一定溫度壓力和在催化劑的催化作用下，CO、CO2和H2發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)粗甲醇，粗甲醇經(jīng)精餾提純產(chǎn)出精甲醇，送MTP反應(yīng)器反應(yīng)生產(chǎn)烯烴，通過(guò)精制進(jìn)行分離，分離提純后的丙烯送PP，聚合反應(yīng)生產(chǎn)聚丙烯（PP）。第 13 頁(yè) 共 15 頁(yè)公司生產(chǎn)流程示意圖大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司除各

3、管理部室、職能部門(mén)外，現(xiàn)擁有氣化分廠、凈化分廠、甲醇分廠、丙烯合成分廠、聚丙烯分廠、動(dòng)力分廠、空分分廠、輸煤分廠、凈水分廠、公用工程車(chē)間、儀控車(chē)間、電氣車(chē)間、中央化驗(yàn)室等主輔生產(chǎn)單位13個(gè)。二、蒸汽與電力的需求大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司化工區(qū)擁有電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備近3000臺(tái)套，設(shè)計(jì)總電機(jī)功率為141MW；擁有蒸汽驅(qū)動(dòng)設(shè)備9臺(tái)套，設(shè)計(jì)蒸汽用量1243t/h。這些電能、蒸汽是由動(dòng)力分廠提供。動(dòng)力分廠配置5420t/h鍋爐，2100MW+182MW汽輪發(fā)電機(jī)組，自用電負(fù)荷30MW，母管制運(yùn)行，為公司提供蒸汽和電力。其中#3機(jī)為背壓機(jī)組。冬季氣候寒冷，采暖、伴熱需要蒸汽約150200t/h。 正常生

4、產(chǎn)動(dòng)力需產(chǎn)1900t/h(夏季）2100t/h（冬季）蒸汽，其中1200噸供化工區(qū)，700噸供發(fā)電使用。三、孤島運(yùn)行（一）必要性1、公司對(duì)電力的依賴整個(gè)公司生產(chǎn)對(duì)電力的要求很高，電力突然中斷后，造成所有轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備停運(yùn)，各系統(tǒng)緊急停車(chē)，公用介質(zhì)輸送中斷，進(jìn)而引起溫度、壓力等工藝參數(shù)失控，造成生產(chǎn)系統(tǒng)混亂，事故處置過(guò)程中極易發(fā)生泄漏、人員中毒、著火爆炸等情況。鍋爐不能產(chǎn)出蒸汽，后續(xù)生產(chǎn)中蒸汽驅(qū)動(dòng)的大型透平機(jī)失去蒸汽，會(huì)造成設(shè)備損壞。空分失去蒸汽，不再產(chǎn)出氮?dú)?、儀表氣。氮?dú)庵饕鳛榛じ鹘鐓^(qū)的保護(hù)氣。失去氮?dú)夂?，預(yù)干燥失去氮?dú)夂苋菀字?，各界區(qū)失去保護(hù)氣，也容易發(fā)生著火爆炸。儀表氣失去后，閥門(mén)失靈，造

5、成介質(zhì)互串，引起超壓、爆炸。生產(chǎn)中斷，大量物料需排放，產(chǎn)生大量的不合格產(chǎn)品，造成經(jīng)濟(jì)損失。 冬季時(shí)，伴熱失去，發(fā)生凍壞設(shè)備事故，采暖蒸汽中斷，影響生活。 2、公司對(duì)蒸汽的依賴如果動(dòng)力分廠提供蒸汽不足，需要降低發(fā)電，從電網(wǎng)購(gòu)電產(chǎn)生費(fèi)用。2013年6月大修前，每天從電網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用在50萬(wàn)元左右。 蒸汽嚴(yán)重不足，造成空分分廠的部分裝置停運(yùn)，導(dǎo)致化工區(qū)其他生產(chǎn)系統(tǒng)全部或部分退出運(yùn)行（取決于空分裝置與氣化裝置匹配情況）。 空分裝置非停，造成的損失都在千萬(wàn)元。3、電網(wǎng)存在問(wèn)題，供電可靠性差1)、公司所處的錫林郭勒地區(qū)電網(wǎng)以汗海站為中心，呈長(zhǎng)距離輻射狀分布，廠區(qū)供電系統(tǒng)以220kV電壓等級(jí)并入該網(wǎng)，公司在電網(wǎng)

6、結(jié)構(gòu)中位于末端，周邊地區(qū)無(wú)其他電源點(diǎn)，受電網(wǎng)影響電壓波動(dòng)大，穩(wěn)定水平低。2)、公司所處的地區(qū)電網(wǎng)220kV系統(tǒng)為鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)以單回220kV線路為主，而灰騰梁元上都線路（騰元線）因與錫盟500KV電網(wǎng)的汗塔線構(gòu)成長(zhǎng)距離弱電磁環(huán)網(wǎng)，長(zhǎng)期處于冷備狀態(tài)，因此該鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)中發(fā)生以下問(wèn)題時(shí)均會(huì)導(dǎo)致公司全停。（1）興廣明安圖元上都任意一回線路發(fā)生N-1斷線；（2）元上都變由灰騰梁變接帶方式下灰騰梁元上都線路發(fā)生N-1斷線；（3）廠區(qū)唐都線檢修方式下，元上都灤河線路發(fā)生N-1斷線； 電網(wǎng)事故案例2013年，因電網(wǎng)事故造成公司全停2次。4.8事故簡(jiǎn)介2013年4月8日07時(shí)12分因興廣到明安圖線路發(fā)

7、生故障導(dǎo)致元上都站、灤河站、多倫煤化工全部停電，動(dòng)力分廠正在運(yùn)行爐同時(shí)滅火，發(fā)電機(jī)跳閘。蒸汽、氮?dú)狻x表空氣、循環(huán)水、一次水等全部中斷，各分廠直流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)入蓄電池供電，柴油發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行，公司全裝置進(jìn)入緊急停車(chē)狀態(tài)。09時(shí)48分接調(diào)度令興明線故障排除要求合唐灤線251開(kāi)關(guān)，09時(shí)56分接調(diào)度令合唐都線252開(kāi)關(guān)，10時(shí)43分合降壓變204、205開(kāi)關(guān)向化工區(qū)送電，各裝置開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)，經(jīng)處理直至4月12日各裝置恢復(fù)正常運(yùn)行。6.29事故簡(jiǎn)介2013年6月29日19時(shí)21分，元上都站灤元1線251，唐都線256受雷擊影響導(dǎo)致灤河站、多倫煤化工全部停電。動(dòng)力分廠正在運(yùn)行爐滅火，發(fā)電機(jī)停

8、機(jī)。化工生產(chǎn)中斷，各分廠直流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)入蓄電池供電，柴油發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行，各單位負(fù)責(zé)人到現(xiàn)場(chǎng)組織處理，裝置系統(tǒng)切為就地手動(dòng)操作，關(guān)閉各塔液位控制閥及各物料互供閥，系統(tǒng)內(nèi)物料介質(zhì)泄壓排入火炬系統(tǒng)。20時(shí)35分接調(diào)度令元上都站故障排除要求合唐灤線 251開(kāi)關(guān)，全廠進(jìn)入送電恢復(fù)階段，22時(shí)30分化工區(qū)供電系統(tǒng)全部恢復(fù)正常，22時(shí)37分接調(diào)度令合唐都線252開(kāi)關(guān)。至7月1日02時(shí)25分動(dòng)力分廠三臺(tái)鍋爐啟動(dòng)完成恢復(fù)正常供汽， 7月1日12時(shí)00分動(dòng)力分廠2#機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。兩次事故雖然沒(méi)有發(fā)生人員傷亡、火災(zāi)和爆炸事故，但是都造成了一些設(shè)備損壞，生產(chǎn)中斷，物料排放，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 孤島運(yùn)行在電網(wǎng)

9、事故時(shí)，可以由動(dòng)力分廠發(fā)電滿足整個(gè)公司需要，等待電網(wǎng)恢復(fù)后，再與電網(wǎng)并列，避免了全廠停電造成的危險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失，所以，孤島運(yùn)行非常必要。（二）、孤島運(yùn)行的前提1、公司與電網(wǎng)零潮流孤島運(yùn)行時(shí)，公司電網(wǎng)負(fù)荷很小，電壓控制困難，若電網(wǎng)故障時(shí)，公司與電網(wǎng)有電量交換的話，很可能造成電壓過(guò)高或過(guò)低，無(wú)法維持孤島運(yùn)行。所以必須保持公司與電網(wǎng)無(wú)電量交換，才能在故障時(shí)維持電壓，保證設(shè)備正常運(yùn)行。2、公司出線開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)可同期并列電網(wǎng)故障消除后，公司應(yīng)能與電網(wǎng)同期并列，恢復(fù)電網(wǎng)供電，否則，仍需要全不停電后，再?gòu)男聫碾娋W(wǎng)受電，失去了孤島運(yùn)行的意義。3、電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，自動(dòng)與電網(wǎng)解列公司處電網(wǎng)末端，負(fù)荷支撐點(diǎn)少，在電網(wǎng)故

10、障時(shí)，若不與電網(wǎng)解列，公司電網(wǎng)將帶地區(qū)負(fù)荷，發(fā)電能力無(wú)法滿足地區(qū)負(fù)荷的需要，仍然會(huì)造成全停。4、公司內(nèi)部電壓穩(wěn)定公司內(nèi)電壓不穩(wěn)，會(huì)造成設(shè)備低壓保護(hù)動(dòng)作而跳閘，加劇電壓波動(dòng)，最終造成跨網(wǎng)。（三）2013年以前， 影響孤島運(yùn)行的問(wèn)題 1、動(dòng)力分廠存在問(wèn)題設(shè)計(jì)問(wèn)題，爐膛高度不足，容積熱負(fù)荷、斷面熱負(fù)荷過(guò)大，導(dǎo)致鍋爐出力嚴(yán)重不足，結(jié)焦、積灰嚴(yán)重。 受熱面材質(zhì)不合適，材質(zhì)的允許溫度低于計(jì)算溫度，經(jīng)常爆管。 一次風(fēng)溫偏低，加劇結(jié)焦積灰。 低壓蒸汽不足，減溫減壓站長(zhǎng)期運(yùn)行，既不經(jīng)濟(jì)也不安全 吹灰器數(shù)量不足，位置不合適2、熱控儀表方面的問(wèn)題多倫煤化工動(dòng)力廠5臺(tái)鍋爐為母管制運(yùn)行，但每臺(tái)鍋爐的燃料自動(dòng)和蒸汽協(xié)調(diào)均

11、未投入，不能實(shí)現(xiàn)燃料自動(dòng)調(diào)節(jié)功能及穩(wěn)定投入。 未實(shí)現(xiàn)鍋爐母管制和汽輪發(fā)電機(jī)功率自動(dòng)協(xié)調(diào)。 機(jī)組控制沒(méi)有轉(zhuǎn)速控制3、電氣方面的問(wèn)題出線開(kāi)關(guān)不能同期并網(wǎng)無(wú)自動(dòng)解列裝置（四）針對(duì)問(wèn)題所進(jìn)行的改造1、根據(jù)現(xiàn)有煤質(zhì)進(jìn)行換熱計(jì)算后，重新調(diào)整低溫過(guò)熱器面積，同時(shí)由于前期運(yùn)行中低溫過(guò)熱器出口有超出材料使用安全上限的情況，本次整改更換低溫過(guò)熱器入口集箱至減溫器之間的受熱面及管道（含減溫器）。2、在現(xiàn)有省煤器管組下部增加一組省煤器，由于兩段換熱面節(jié)距不同，在原有省煤器管組及新增管組之間增加中間集箱。省煤器入口集箱標(biāo)高向下調(diào)整，由原標(biāo)高38870mm，降低到36515mm。3、鍋爐吹灰器改造 鍋爐吹灰器改造前，由于

12、吹灰器位置不合理，不夠完全將高過(guò)管排積灰吹盡，高過(guò)管排向火面積灰嚴(yán)重。1-5#爐共完成了高溫過(guò)熱器10臺(tái)長(zhǎng)伸縮式舊吹灰器的移位及新增加10臺(tái)吹灰器，制作了20個(gè)吹灰器平臺(tái)。從鍋爐煙壓參數(shù)觀察，未出現(xiàn)較大面積堵灰，目前吹灰器吹灰效果較好，鍋爐負(fù)荷400t/h時(shí)未發(fā)現(xiàn)高過(guò)管排積灰現(xiàn)象。4、增加風(fēng)道加熱器，提高一次風(fēng)溫50。5、運(yùn)行方式調(diào)整，#3機(jī)運(yùn)行，退出減溫減壓站。6、設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的鍋爐供汽與汽輪發(fā)電機(jī)功率協(xié)調(diào)控制功能7、將汽輪發(fā)電機(jī)組的控制方式在220KV出線開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)改為轉(zhuǎn)速控制的協(xié)調(diào)方式。8、2012年在動(dòng)力分廠新上一套線路開(kāi)關(guān)自動(dòng)同期裝置，并配備同期選線器將廠區(qū)內(nèi)唐灤線251開(kāi)關(guān)、唐都線

13、252開(kāi)關(guān)做為并列點(diǎn)。9、與南瑞研發(fā)部門(mén)探討后考慮增加安全自動(dòng)化裝置。該裝置通過(guò)檢測(cè)電網(wǎng)的電壓和頻率，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)直接跳掉廠區(qū)251、252開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)解列，廠區(qū)轉(zhuǎn)入孤網(wǎng)運(yùn)行，目前已委托內(nèi)蒙古電力設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)，該工程現(xiàn)為初設(shè)階段。10、與電網(wǎng)溝通協(xié)商，加強(qiáng)公司按可靠性。根據(jù)內(nèi)蒙古電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，錫林郭勒南部地區(qū)于2014年內(nèi)將新建1座白音高勒500kV變，該變電站500kV側(cè)破口接入汗?；因v梁500kV線路，220kV側(cè)破口接入元上都明安圖、元上都灤河220kV線路，將元上都紅井線路改接至白音高勒變，并新建白音高勒灤河II回、白音高勒元上都II回220kV線路。若工程全部完工后也將會(huì)增強(qiáng)公司

14、所處地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定。（下附未來(lái)電網(wǎng)情況示意圖）（五）針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行改造后的成果1、動(dòng)力分廠五臺(tái)鍋爐經(jīng)過(guò)改造，單臺(tái)爐出力由280t/h提高到420t/h，解決了制約全廠供汽的瓶頸問(wèn)題，為化工區(qū)的平穩(wěn)運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為孤島運(yùn)行提供了前提條件。2、隨著2013年動(dòng)力分廠五臺(tái)鍋爐的技改的完成，蒸汽量的大大增加，確保了充裕的發(fā)電蒸汽，3#汽輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)，投入各段抽汽，穩(wěn)定了0.7MPa、0.25MPa蒸汽管網(wǎng)，退出動(dòng)力界區(qū)相關(guān)壓力段的減溫減壓站，提高了經(jīng)濟(jì)性和安全性3、通過(guò)在輸電線路加裝開(kāi)關(guān)自動(dòng)同期裝置，保證了廠內(nèi)電網(wǎng)平穩(wěn)，為孤島運(yùn)行提供了前提保障。2013年7月在公司大修期間進(jìn)行了單機(jī)低負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，之后通過(guò)線路同期裝置分別以251、252開(kāi)關(guān)為并列點(diǎn)完成并網(wǎng)。4、內(nèi)蒙古電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的順利實(shí)現(xiàn)，也將極大改善多倫煤化工的用電環(huán)境。5、孤島運(yùn)行控制的功能目前已進(jìn)入設(shè)計(jì)階段，預(yù)計(jì)在多倫煤化工2014年度大修中實(shí)施完成。多倫公司孤網(wǎng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)后，同時(shí)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）鍋爐主蒸汽母管壓力自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)蒸汽供應(yīng)量與蒸汽需求量的平衡。（2）汽輪發(fā)電機(jī)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多倫公司實(shí)時(shí)發(fā)電量與用電量平衡。（3）孤