卡西姆电站汽轮机本体保温研究

李辉

摘要：汽轮机本体保温是汽轮机安装投运前和汽轮机检修投运前最后一道重要工序，其安装工艺质量和保温效果直接影响到机组的经济性和安全性。良好的保温可以降低汽轮机启动、运行和停机时上、下缸温差和内、外壁温差，保证汽轮机转子不发生弯曲和振动，确保机组安全运行，同时减少汽轮机表面的散热损失，提高机组热效率。本文结合卡西姆电站汽轮机本体保温设计经验，对汽轮机本体的可拆卸式保温设计及施工进行分析、总结。

关键词：卡西姆；汽轮机保温；设计；差异；优化

1.工程概括

巴基斯坦卡西姆港燃煤应急电站项目是“中巴经济走廊”优先实施项目之一，为巴基斯坦的电力供应与能源发展提供了“中国方案”——建设2台66万千瓦超临界机组，卡西姆港燃煤电站将极大缓解巴基斯坦电力短缺现状，为巴基斯坦经济发展和人民生活的改善提供持续的电力供应。本项目由中国电力建设集团有限公司的子公司山东电力建设第三工程有限公司EPC总承包。

汽轮机采用东方汽轮机有限公司的660MW超临界单轴凝汽式汽轮机。

2.保温设计过程

本项目汽轮机保温原设计采用常规硅酸铝针刺毯保温结构，保温层外施工抹面的传统保温形式。原设计上缸保温厚度280mm，下缸保温厚度320mm，此保温方案虽然能够满足保温性能要求，且较经济，但是由于本身结构特性，需要施工十层左右的硅酸铝保温层，并敷设不锈钢铁丝网，然后要施工抹面层和最外面的油漆装饰层，施工工艺较复杂，施工工期长。汽轮机每次大修时，由于高压缸开缸而使得上缸及中间法兰部位的保温层必须全部砸碎拆除，局限于保温材料特性，拆除保温层过程中必然造成保温碎屑飞扬，影响施工工人的身体健康以及汽机房环境和设备的清洁卫生。同时又受制于传统保温结构的特点，大部分拆除的材料不能重复使用，而检修完毕后又要重新安装保温层，从而延长了检修周期，造成了材料浪费和检修时间的损失。

鉴于本项目是“中巴经济走廊”重点实施项目，后续机组的运行又由我方操作和维护，考虑到政治因素以及运行过程中的经济和时间效益，我方决定对汽轮机本体保温方案进行优化。

目前国际上汽轮机本体保温采用的结构和方式主要有以下几个类型：1).汽轮机高中压缸整体都选用传统的硅酸铝类保温材料加抹面的方案，在本项目中此方案已经排除。2).汽轮机高中压缸上缸和法兰处采用可拆卸保温结构，选用可拆卸毯式保温材料。其中，下缸又有三种不同的保温形式，分别为：喷射式湿法保温材料、可拆卸毯式保温和传统保温结构。

可拆卸式保温最大的特点就是方便维护保养，快捷拆卸和安装，可多次重复使用，使用的保温材料性能优良，无毒无害，施工过程不产生粉尘或碎屑，安全环保。通过对不同方案对比，结合汽机运行维护需求和巴基斯坦当地施工队伍实际情况，决定本项目汽轮机高中压缸上缸、高中压缸法兰处、主汽调节门和中压联合汽阀采用可拆卸保温结构，高中压缸下缸采用传统保温结构形式（检修时不拆除下缸保温）。

2.1可拆卸式保温结构特点

可拆式保温在结构上结构上把汽轮机的汽缸分成了三大区，分别为上缸、下缸、中分面法兰。汽轮机上缸及中分面为多块组合快速拆装式结构，下缸为固定式结构；主汽阀、再热汽阀、主再热导汽管主汽阀、导气管、连通管的法兰部分为可拆卸式，其他部分为固定式保温。

可拆卸保温材料按设计要求选用，一般为硅酸针刺毯及耐高温纳米保温材料（气凝胶）内保护层采用耐高温陶瓷纤维布（可在800℃下长期使用）和浸胶型硅胶布（可在450℃下长期使用，用于外层包裹）分区、分块制作，外保护层用不锈钢板或彩钢板分区、分块制作而成。本项目考虑到现场腐蚀环境，选用1mm厚316L不锈钢板作为外护层，外观较传统保温更美观。

可拆卸保温块用特制固定保温钉固定，每块之间的连接采用不锈钢丝连接，连接应牢固、整齐、美观；拆卸保温与固定保温的连接采用预埋阶梯对接方式，每层保温上下之间采用缝隙错开搭接工艺，即采用采用错缝法，后一层保温材料安装时，向左或向右错开100mm-150mm，将上一层的保温拼接缝遮盖，这样就确保热量不外泄，从而获得更加良好的保温效果。

对于传统保温容易出现超温的区域，也通过细节设计来优化结构，降低热桥传递。如，传统保温施工在轴承座处的处理，既要满足汽机本体保温效果，又要预防轴承座区域因保温材料与之过近，造成运行过程中轴承散热效果不佳，温度过高从而引起设备运行事故；如果保温施工质量不佳，因为汽机运行振动，此处保温材料脱落，更加剧了此处温度升高。为了预防此问题，此处可拆卸保温选用较其它可拆卸层更厚的纳米保温材料，同时此处也考虑增加不锈钢挡板，将保温材料封闭，这样在保证保温效果的前提下，大大减少保温厚度，给轴承端散热留足空间。

2.2可拆卸保温安装特点

汽轮机可拆式保温结构为多块拼装、用搭扣连接结构，故在设备大修时非常容易拆卸。又由于每一块是相对独立的，保护层为金属外护板，采用特殊工艺制作而成，保温层为独立的保温块结构，可以重复使用多次。而传统的保温结构在每次开缸时都是破坏性拆除，只能一次性使用。长久运行，可拆卸式保温同时，在施工工期方面也较常规保温时间大大缩短，在后续的检修维护阶段，此保温结构优势更明显。

传统的保温结构安装施工在8人工施工的条件下，需要约15天-18天，大修时拆除需要1-2天。而上缸和法兰面采用可拆卸保温，下缸采用刚常规保温，仅仅是首次安装耗时较多，需要约12天。采用该方案大修时拆卸仅需要1天，保温安装仅需要4天。因此，每一次大修至少可节省时间10天时间，大大缩短了施工周期。同时，拆卸和再安装过程，也不会产生保温碎屑，有利于工人身体健康和现场的清洁。

2.3可拆卸保温的经济行分析

可拆卸式保温与传统保温比较，一次性投入较大。可拆卸式保温寿命约10-15年，可反复拆卸安装6次以上。例如，600Mw机组汽轮机传统保温总花费约50万元，选用可拆卸保温约为200万。但是由于可拆卸式保温工期缩短，电厂每次大修因节省检修时间产生的经济效益就非常可观，例如600Mw机组，每度电收益按3分钱计算，节省10天时间产生的经济效益约为60万×24×0.03×10，共432万元，一次大修期就可以收回成本，做到了一次投入，长期受益。

3.保温效果

在环境温度为33.6℃，汽机满负荷运行的情况下，经过实际测量，汽机头部保温层外温度为45.7℃，尾部温度为44.6℃，汽机左侧温度为39.4℃，右侧温度为38.5℃。卡西姆汽轮机可拆卸式保温的效果完全满足合同要求，并且较以往项目的传统保温效果更优。

4.结语

通过本项目实践，汽轮机可拆卸式保温相对于传统保温形式优势明显，保温效果更优，质量可靠，美观大方。特别是作为投资方，机组长久运行过程中，可拆卸保温形式会产生可观的效益。

参考文献：

[1]卡西姆汽轮机本体保温设计说明及图纸