火電廠主輔機(jī)布局新方案

蘇志華，崔 粉，袁志先

(上海電氣工程設(shè)計有限公司，上海 200241)

火力發(fā)電廠的生產(chǎn)工藝流程已經(jīng)日趨成熟，在總體布局方面通常是將所有生產(chǎn)設(shè)備歸劃到汽機(jī)房、除氧間、煤倉間、鍋爐房內(nèi)，這種布置方案從20世紀(jì)50年代一直延用至今.隨著科技的進(jìn)步，設(shè)備的更新?lián)Q代，原材料價格及運(yùn)輸費(fèi)用的飛速上漲，國際市場對工程建設(shè)的施工質(zhì)量和工期的要求日趨苛刻.因此，如何節(jié)省原材料、提高施工質(zhì)量、縮短建設(shè)工期，是當(dāng)代大型火力發(fā)電廠建設(shè)項目中迫切需要解決的問題.

針對目前國內(nèi)外火電建設(shè)市場所發(fā)生的變化，以及國內(nèi)外工程建設(shè)的不同，依據(jù)多個工程建設(shè)的案例，在滿足火電廠生產(chǎn)工藝及安全生產(chǎn)的前提下，對火電廠的建筑結(jié)構(gòu)、主輔機(jī)布置方式、起重設(shè)備結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了詳實的方案對比及論證，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)價值計算，以節(jié)省整個工程建設(shè)造價、縮短建設(shè)工期，并滿足建筑體現(xiàn)時代性和美觀的目的.

筆者以火力發(fā)電廠2×300 MW(也適用于600 MW以上火電機(jī)組)容量機(jī)組建設(shè)為例，提出的方案代表性強(qiáng)，且適合火電機(jī)組建設(shè)的需要.

1 優(yōu)化方案設(shè)計

新方案的鍋爐汽機(jī)斷面布置如圖1所示.

1.1 取消除氧間

在傳統(tǒng)布置方案中，由于汽機(jī)房內(nèi)的主設(shè)備汽輪發(fā)電機(jī)外形尺寸過大，且其他輔機(jī)設(shè)備的布置及檢修維護(hù)等要求較高，致使各層都有很多閑置的空間，因此將除氧間內(nèi)的高壓加熱器、低壓加熱器和除氧器轉(zhuǎn)移布置，為取消除氧間創(chuàng)造條件.此外，由于除氧間的存在，從汽機(jī)房至鍋爐房的汽水管道通常需要穿梁布置，因此B列頂梁通常設(shè)計為雙梁結(jié)構(gòu)，這給設(shè)計和安裝施工都帶來了一定的困難.在優(yōu)化方案中，取消除氧間后，這些汽水管道就可以直接水平穿出汽機(jī)房再豎直向上至鍋爐爐頂.

圖1 鍋爐汽機(jī)斷面布置

1.2 合并煤倉間與鍋爐

煤倉間為鋼架結(jié)構(gòu)，整體靠向鍋爐，將其一側(cè)鋼柱與鍋爐的前排鋼柱合并，與鍋爐合成一體，從而成為鍋爐本體的一部分.

目前，在國內(nèi)外火電廠的建設(shè)中，煤倉間均與汽機(jī)房布置在一起，煤倉間的煤粉正壓輸送設(shè)備及管道系統(tǒng)造成的二次揚(yáng)塵對汽機(jī)房的工作環(huán)境造成了一定影響.優(yōu)化方案中，拉開了煤倉間與汽機(jī)房之間的距離，這將在一定程度上改善汽機(jī)房的工作環(huán)境.在煤倉間與汽機(jī)房之間設(shè)置的設(shè)備安裝及消防通道，可以滿足運(yùn)行維護(hù)和消防安全的要求［1］.

1.2.1 皮帶層和除氧器布置

在煤倉間頂層布置皮帶運(yùn)輸機(jī)，燃料通過皮帶運(yùn)輸機(jī)卸至煤倉間內(nèi)的原煤斗內(nèi).原煤斗由鋼板焊制而成，上部通常為圓柱形，下部錐斗為雙曲線形［2］.

方案優(yōu)化后，在皮帶層上方、鍋爐中心線附近布置除氧器，并抬高除氧器的布置高度［3］，以增強(qiáng)給水泵的防汽化功能，減小前置泵的運(yùn)行功率.但在低負(fù)荷運(yùn)行時，有可能造成疏放水排放不暢，此時需要在末臺高壓加熱器疏水管后增加一臺疏水泵，以提高排放壓力，解決低負(fù)運(yùn)行時疏放水排不暢的問題［4］.

1.2.2 給煤機(jī)布置

在煤倉間運(yùn)轉(zhuǎn)層按常規(guī)布置給煤機(jī)［5］，給煤機(jī)型式為電子稱重式皮帶給煤機(jī)［1］，以實現(xiàn)運(yùn)行時的可計量給煤，滿足運(yùn)行負(fù)荷的調(diào)整.

1.2.3 磨煤機(jī)布置

在給煤機(jī)出料口的下方接磨煤機(jī)，磨煤機(jī)型式為中速磨煤機(jī)［1］，布置于煤倉間 0 m 層［5］.磨煤機(jī)將來煤磨制成煤粉后，由干燥系統(tǒng)熱風(fēng)送粉管路分層送至鍋爐四角燃燒器.

將煤倉間與鍋爐合并后，磨煤機(jī)的檢修側(cè)正好緊靠煤倉間與汽機(jī)房的檢修通道，因此運(yùn)輸機(jī)械可以通過檢修通道直接到達(dá)磨煤機(jī)的位置，再配合起重機(jī)，就可以對其進(jìn)行安裝或?qū)z修的部件外運(yùn)出去，以方便磨煤機(jī)的安裝與檢修.

1.3 汽輪機(jī)房優(yōu)化布置

圖1中，汽輪機(jī)房為A，B排柱3層建筑結(jié)構(gòu)，分為底層、中間管道層和汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層.其中，汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(也可以為鋼結(jié)構(gòu))，運(yùn)轉(zhuǎn)層以上為輕鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu).

由于汽輪機(jī)房中取消了除氧間，因此根據(jù)熱力系統(tǒng)的流程及功能將原布置于除氧間各層的設(shè)備，分別布置于AB跨中.

1.3.1 汽輪機(jī)房底層布置

汽輪機(jī)房底層(0 m層)的布置如圖2所示.

圖2 汽機(jī)房底層布置

圖2 中，將汽動給水泵的前置泵及電動給水泵分別布置在第2至第3跨、第11至第12跨間的靠B排柱側(cè).另外，在第7至第8跨、第16至第17跨間的靠B排柱側(cè)分別布置凝結(jié)水精處理設(shè)備，其他輔機(jī)設(shè)備與傳統(tǒng)布置方案類似.

優(yōu)化布置后，AB跨寬度僅增加了3 m(傳統(tǒng)方案24 m，優(yōu)化方案27 m)，設(shè)備布置更加緊湊合理，有效地利用了空間，節(jié)省了占地面積.同時，設(shè)備可以方便地轉(zhuǎn)入汽輪機(jī)房和鍋爐房之間的檢修通道，這使得檢修外運(yùn)變得更加方便.

1.3.2 汽輪機(jī)房中間層布置

汽輪機(jī)房中間層(6.3 m層)的布置見圖3.

圖3 汽輪機(jī)房中間層布置

在傳統(tǒng)布置中，低壓加熱器及其附屬設(shè)備安裝在除氧間的中間層，優(yōu)化方案將它們分別布置于AB跨中間層第1至第5跨、第10至第14跨間的靠A排柱凝汽器一側(cè)，這樣就避開了安裝于凝汽器設(shè)備上7#和8#低壓加熱器檢修所需的抽芯空間，方便了7#和8#低壓加熱器的檢修.同時，優(yōu)化方案還充分考慮了其他設(shè)備及電氣出線的布置方式和位置，做到既優(yōu)化了方案，又不影響其他設(shè)備的安裝、運(yùn)行、檢修及維護(hù)，完全利用了原傳統(tǒng)方案中閑置的空間，并預(yù)留了檢修通道.

另外，將低壓加熱器布置在凝汽器附近，拉近了6#和7#加熱器的距離，縮短了凝結(jié)水管道，以及低壓加熱器疏放水排放管道的長度，但也增加了通向除氧器的凝結(jié)水管路.

1.3.3 汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層布置

汽輪機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層(12.6 m層)的布置如圖4所示.圖4中，將汽輪發(fā)電機(jī)及小汽輪機(jī)布置于運(yùn)轉(zhuǎn)層.高壓加熱器原布置于除氧間的運(yùn)轉(zhuǎn)層，優(yōu)化方案將其布置在第2至第7跨、第11至第16跨間的靠A排柱側(cè)，并在高壓加熱器與汽輪發(fā)電機(jī)之間預(yù)留了檢修通道.因此，高壓加熱器的安裝及維護(hù)檢修可以共用汽輪發(fā)電機(jī)的檢修起吊設(shè)備，不再另設(shè).另外，可以利用汽機(jī)房檢修場地對高壓加熱器進(jìn)行檢修和外運(yùn)，大大提高了工作效率.

圖4 汽輪機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層布置

由圖1和圖4可以看出，汽輪發(fā)電機(jī)安裝及檢修的起吊設(shè)備改用了門式起重機(jī)，并安裝于運(yùn)轉(zhuǎn)層上，其軌道設(shè)置在A列和B列柱面上，軌面標(biāo)高與運(yùn)轉(zhuǎn)層層面標(biāo)高一致，方便了運(yùn)行維護(hù)人員跨越.運(yùn)轉(zhuǎn)層以上采用了鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，施工至運(yùn)轉(zhuǎn)層后即告結(jié)束，然后就可以直接安裝起吊機(jī)軌道和起重機(jī)，此時汽機(jī)機(jī)座也施工至此高度，完全可以滿足汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)等重型設(shè)備的安裝.而且由工廠組裝好的鋼網(wǎng)架也可以同步進(jìn)行分區(qū)安裝，大大縮短了建設(shè)工期，提高了工作效率.另外，由于優(yōu)化方案采用了鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架外安裝的是透明玻璃，這使得主廠房內(nèi)部的采光率極高，建筑外形也具有時代美感.

2 新方案的布置優(yōu)點

優(yōu)化方案的布置具有以下優(yōu)點.

(1)突破了原有工業(yè)廠房火柴盒式的建筑造型，采用了輕鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，外襯彩色建筑玻璃，使得建筑造型美觀，汽機(jī)房內(nèi)全方位采光效果明顯.同時汽機(jī)房鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)結(jié)合使用了龍門起重機(jī)設(shè)備，突破了原有工程量對施工工期的限制，節(jié)省了建設(shè)時間.

(2)取消了除氧間，縮短了鍋爐和汽機(jī)之間的距離，減少了占地面積，從而節(jié)省了昂貴的合金管材(主蒸汽管道、冷再熱管道、熱再熱管道、主給水管道)的用量，使得鍋爐煙風(fēng)道和送粉管道的用量也隨之減少，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益.雖然新方案節(jié)省管材量與側(cè)煤倉布置方案相等，但側(cè)煤倉布置方案存在著提高皮帶棧橋高度、增加設(shè)備及轉(zhuǎn)運(yùn)站數(shù)量等缺點.

(3)由于除氧間的取消，使得汽機(jī)房及鍋爐房0 m大型設(shè)備的檢修更加方便，例如靠近B排柱側(cè)的給水泵及前置泵、煤倉間靠近C排柱側(cè)的磨煤機(jī)等設(shè)備，避免了傳統(tǒng)布置中的設(shè)備安裝及外運(yùn)困難等缺點.

(4)將高壓加熱器和低壓加熱器集中布置在汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層及中間層，極大地提高了運(yùn)行操作員進(jìn)行集中巡視、維護(hù)和管理的工作效率，降低了勞動強(qiáng)度.

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

火電廠主輔機(jī)布置方案優(yōu)化后，專門針對優(yōu)化方案及傳統(tǒng)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益的比較.

3.1 計算依據(jù)說明

3.1.1 定額選用和取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)

定額執(zhí)行中國電力企業(yè)聯(lián)合會的中電聯(lián)技經(jīng)［2007］138號文及中國電力企業(yè)聯(lián)合會2007年12月1日發(fā)布實施的《電力工程建設(shè)概算定額第一冊建筑工程》(2006年版)、《電力工程建設(shè)概算定額 第二冊熱力設(shè)備安裝工程》(2006年版).取費(fèi)執(zhí)行中國電力企業(yè)聯(lián)合會的中電聯(lián)技經(jīng)［2007］139號文及中華人民共和國發(fā)展和改革委員會2007年12月1日發(fā)布實施的《火力發(fā)電工程建設(shè)預(yù)算編制與計算標(biāo)準(zhǔn)》(2006年版).

3.1.2 人工費(fèi)

工資性津貼調(diào)整執(zhí)行電力工程造價及定額管理總站的電定總造［2007］12號文《關(guān)于公布各地區(qū)工資性補(bǔ)貼的通知》，將上海地區(qū)的數(shù)據(jù)作為人工費(fèi)調(diào)整金額，計入取費(fèi)基數(shù).

3.1.3 建筑材料價格

采用《電力工程建設(shè)概算定額 第一冊 建筑工程》(2006年版)價格，對主要材料與上海市2008年2月信息價格進(jìn)行比較并計算價差，價差僅計取稅金.

3.1.4 裝置性材料價格

執(zhí)行《發(fā)電工程裝置性材料綜合預(yù)算價格》(2006年版)，對主要裝置性材料價格與電力規(guī)劃設(shè)計總院編制的《火電工程限額設(shè)計參考造價指標(biāo)》(2006年版)中的價格進(jìn)行比較并計算價差，價差只計取稅金.

3.2 經(jīng)濟(jì)效益比較

為了清晰地說明新方案所取得的經(jīng)濟(jì)效益，將原布置方案與新方案在建筑及管材用量等方面的節(jié)省用量進(jìn)行了統(tǒng)計，結(jié)果如表1所示.

表1 原方案與新方案的經(jīng)濟(jì)效益比較

4 結(jié)論

(1)對于相同容量機(jī)組的火力發(fā)電廠，方案優(yōu)化后占地面積大大節(jié)約，原材料成本有效降低，達(dá)到了優(yōu)于側(cè)煤倉布置方案的效果.

(2)優(yōu)化方案使施工工期大大提前，節(jié)省了施工建設(shè)費(fèi)用，有效避免了逾期施工違約風(fēng)險.

(3)優(yōu)化方案使得設(shè)備的檢修和維護(hù)，以及0 m輔機(jī)的安裝、檢修和外運(yùn)更加方便.

(4)方案優(yōu)化后的汽機(jī)房建筑外觀更加美觀，更具時代特色.

［1］中國電力建設(shè)工程咨詢公司.DL5000－2000火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國電力出版社，2000:34-73.

［2］中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會.DL/T 5145－2002火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定［S］.北京:中國電力出版社，2002:158-160.

［3］吳秀蘭.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)［M］.北京:中國電力出版社，1998:255.

［4］中國動力工程協(xié)會.火電站系統(tǒng)與輔機(jī)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1998:2-26.

［5］國電太原第一熱電廠.鍋爐及輔助設(shè)備［M］.北京:中國電力出版社，2005:15.