煤電一體化項(xiàng)目廠址選擇及總平面布置的探討

王武君

(河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 050031)

根據(jù)國家相關(guān)政策，煤電聯(lián)營是能源工業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，這樣既可以解決煤電矛盾又可以多創(chuàng)造效益，從而實(shí)現(xiàn)煤、電行業(yè)由相互博弈轉(zhuǎn)向聯(lián)合雙贏。近年來，煤電聯(lián)營的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯，煤電一體化項(xiàng)目逐步呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)頭。目前，煤電一體化項(xiàng)目基本運(yùn)作模式為煤礦洗選出來的末煤通過輸煤皮帶直接輸送到電廠發(fā)電，洗選后的精煤采用鐵路運(yùn)送到產(chǎn)品需求地，電廠產(chǎn)生的電能通過輸電線路送至電網(wǎng)。結(jié)合近幾年本人參與設(shè)計(jì)的煤電一體化項(xiàng)目，針對(duì)其廠址選擇及總平面布置談?wù)勛约旱囊恍┙?jīng)驗(yàn)和體會(huì)，供業(yè)內(nèi)同行參考。

1 煤電一體化項(xiàng)目特點(diǎn)

作為煤電聯(lián)營的有效載體，煤電一體化項(xiàng)目主要呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：

(1)投資主體的相同性：煤礦與電廠往往為同一個(gè)投資主體，從根本上解決了煤電之間利益分配的難題，為兩者相互融合奠定了基礎(chǔ)。

(2)廠址位置的相關(guān)性：煤電一體項(xiàng)目的廠址(煤礦工業(yè)廣場(chǎng)和電廠的廠址位置，下同)需同時(shí)考慮煤礦與電廠兩者的相關(guān)要求，尋求兩者廠址位置的最佳結(jié)合點(diǎn)。

(3)煤炭運(yùn)輸?shù)暮?jiǎn)化性：最大可能的縮短和簡(jiǎn)化了燃煤運(yùn)輸環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了從燃煤出井至電廠發(fā)電的運(yùn)輸成本最低化。

(4)生產(chǎn)設(shè)施的協(xié)同性：煤礦與電廠的水、暖、電、附屬設(shè)施等可以統(tǒng)籌考慮，減少了重復(fù)建設(shè)，降低了工程投資及運(yùn)行費(fèi)用。

2 廠址選擇

根據(jù)煤電一體化項(xiàng)目自身所具有的特點(diǎn)，其廠址的選擇是尋求煤礦與電廠廠址位置的最佳結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)煤電一體化項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的綜合最優(yōu)化。

對(duì)于煤礦工業(yè)廣場(chǎng)位置已經(jīng)確定的煤電一體化項(xiàng)目，電廠與煤礦的關(guān)系無外乎兩種：毗鄰布置和脫開布置，具體采用哪種方式，需經(jīng)綜合比較后確定。這類煤電一體化項(xiàng)目，重點(diǎn)是根據(jù)煤礦工業(yè)廣場(chǎng)的位置確定電廠的位置，相對(duì)來講比較簡(jiǎn)單。

對(duì)于煤礦工業(yè)廣場(chǎng)的位置沒有確定的煤電一體化項(xiàng)目，要求電廠所選的廠址能夠滿足煤礦的要求，往往比較困難，甚至?xí)l(fā)生電廠需重新選址。目前越來越多電力企業(yè)參與煤礦的開發(fā)，由于各種原因，電廠的選址往往早于煤礦選址，這就給電力設(shè)計(jì)院提出了更高的要求，要求電廠廠址能適應(yīng)煤礦的要求，從而達(dá)到煤電一體化項(xiàng)目廠址整體的合理性和經(jīng)濟(jì)性?；谶@種選址的不同步性，提出煤電一體化項(xiàng)目電廠選址的一些原則供大家參考。

2.1 選址基本原則

原則一：廠址盡量不壓礦或少壓礦；

原則二：廠址壓覆礦藏不可避免時(shí)，電廠與煤礦毗鄰布置。廠址位置可以根據(jù)礦區(qū)總體規(guī)劃的井田范圍，在其取得探礦權(quán)范圍的內(nèi)進(jìn)行選址，否則不具備作為煤礦井口的條件；

原則三：廠址盡量位于井田儲(chǔ)量中心，可以降低井下生產(chǎn)期間的通風(fēng)、運(yùn)輸、排水、供電等運(yùn)營費(fèi)；

原則四：廠址盡量靠近鐵路接軌站，縮短燃煤外運(yùn)的鐵路專用線長度、運(yùn)輸費(fèi)用及減少壓煤量；

原則五：廠址不占用基本農(nóng)田或林地。

電廠前期選廠時(shí)可根據(jù)這些原則選出具有代表性的廠址，例如可以在井田范圍內(nèi)選出位于井田中央廠址、井田邊緣廠址和接近接軌站廠址等，通過對(duì)電廠和煤礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的綜合比較，提出廠址排序，然后根據(jù)煤礦的設(shè)計(jì)進(jìn)展情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和完善，保證電廠擬選的廠址能滿足煤礦的要求，避免出現(xiàn)重新選廠的情況發(fā)生。

2.2 廠址比選的主要技術(shù)條件

煤電一體化項(xiàng)目廠址位置的選擇，除了考慮電廠建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性外，還應(yīng)考慮煤田開拓、開采因素、煤電一體化因素、煤炭流向因素和勘探程度等因素。通過對(duì)煤電一體化項(xiàng)目廠址的主要技術(shù)條件進(jìn)行綜合論證，提出最終推薦廠址。廠址比選主要考慮的技術(shù)條件見表1。

表1 廠址比選主要技術(shù)條件

根據(jù)上述技術(shù)條件，電力設(shè)計(jì)院與煤礦設(shè)計(jì)院緊密配合，對(duì)廠址進(jìn)行全面科學(xué)的評(píng)價(jià)，最終優(yōu)選出符合煤電一體化要求的最優(yōu)廠址。

2.3 廠址選擇重要的依據(jù)性資料

(1)礦區(qū)總體規(guī)劃

根據(jù)《中華人民共和國煤炭法》等有關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定，煤炭資源勘查開發(fā)必須先編制礦區(qū)總體規(guī)劃。經(jīng)批準(zhǔn)的礦區(qū)總體規(guī)劃，是礦區(qū)內(nèi)煤炭勘查開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的基本依據(jù)。據(jù)此，可以了解整個(gè)礦區(qū)的井田劃分、礦區(qū)建設(shè)規(guī)模、井口大致位置、礦井生產(chǎn)能力、開發(fā)順序和煤炭外運(yùn)規(guī)劃等情況。

(2)井口及工業(yè)廣場(chǎng)位置

煤礦在取得探礦權(quán)后，將在允許探礦的范圍內(nèi)進(jìn)行精查勘探工作，其成果是確定井田開拓方式及工業(yè)廣場(chǎng)位置的重要依據(jù)，對(duì)電廠廠址位置的確定將起到?jīng)Q定性的作用。

(3)基本農(nóng)田及保護(hù)性的林地分布

在進(jìn)行選廠工作時(shí)，要收集井田范圍及其區(qū)域基本農(nóng)田及保護(hù)性的林地分布情況，為廠址選擇提供重要依據(jù)。

3 總平面布置優(yōu)化重點(diǎn)

3.1 電廠與煤礦工業(yè)廣場(chǎng)相對(duì)關(guān)系

電廠與煤礦工業(yè)廣場(chǎng)的相對(duì)關(guān)系無外乎兩種：毗鄰布置和脫開布置；采用哪種方式需結(jié)合多種技術(shù)條件綜合比較后確定。對(duì)于煤礦工業(yè)廣場(chǎng)與電廠毗鄰布置的煤電一體化項(xiàng)目，注意兩者相對(duì)位置關(guān)系，處理好煤礦鐵路專用線和進(jìn)廠道路的引接，做到人流、煤流分流，避免交叉。比較典型的模塊組合見圖1，具體采用哪種模塊組合可根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行合理比選確定。

圖1 電廠與煤礦工業(yè)廣場(chǎng)相對(duì)關(guān)系示意圖

3.2 輸煤系統(tǒng)的布置優(yōu)化

輸煤系統(tǒng)的布置優(yōu)化要解決好兩個(gè)問題：一是做到本期輸煤系統(tǒng)最為短捷經(jīng)濟(jì)；二是對(duì)下期及遠(yuǎn)期輸煤通道要做合理規(guī)劃。對(duì)于煤電一體化項(xiàng)目來講，兩者同等重要。

(1)本期輸煤系統(tǒng)的優(yōu)化：

貯煤設(shè)施：電廠利用煤礦的貯煤設(shè)施，不設(shè)貯煤場(chǎng)；

篩碎設(shè)施：對(duì)于配套建設(shè)選煤廠的煤電一體化電廠，可不設(shè)篩分和破碎設(shè)備；

輸送系統(tǒng)：煤礦輸送的末煤直接進(jìn)入主廠房煤倉間，盡量縮短輸煤棧橋長度，減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，降低能耗。例如內(nèi)蒙某煤電一體化項(xiàng)目，優(yōu)化后電廠主廠房煤倉間正對(duì)煤礦末煤倉，取消了“老虎頭”轉(zhuǎn)運(yùn)站，節(jié)省費(fèi)用約350萬元。

(2)下期及遠(yuǎn)期輸煤通道的合理規(guī)劃：

對(duì)于常規(guī)電廠而言，輸煤通道通常是根據(jù)電廠的規(guī)劃容量進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃；對(duì)于煤電一體化項(xiàng)目電廠，除了規(guī)劃容量之外，還應(yīng)考慮煤礦規(guī)劃產(chǎn)量的變化引起的電廠規(guī)劃容量的變化，在總平面布置時(shí)考慮在廠區(qū)內(nèi)合適的區(qū)域?yàn)檫h(yuǎn)期預(yù)留輸煤通道，避免出現(xiàn)當(dāng)電廠遠(yuǎn)期擴(kuò)建時(shí)，輸煤系統(tǒng)引接困難的情況發(fā)生。如西北地區(qū)某煤電一體化項(xiàng)目，煤礦原規(guī)劃容量為1.0×107t/年，配套的電廠容量為6×600MW，后期隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的變化及煤礦產(chǎn)能的提高，電廠規(guī)劃容量由原來的6×600MW調(diào)整為4×600MW+4×1000MW，但由于廠區(qū)內(nèi)沒有考慮遠(yuǎn)期的輸煤通道，造成遠(yuǎn)期電廠輸煤系統(tǒng)引接困難。

3.3 電廠與煤礦公用設(shè)施優(yōu)化

為了體現(xiàn)煤電一體的優(yōu)勢(shì)，電廠與煤礦的公用設(shè)施盡量統(tǒng)籌考慮，應(yīng)針對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化：

(1)水

煤礦與電廠的生活給水、生活污水、消防用水及煤泥水處理宜合并設(shè)置，同時(shí)可以將煤礦產(chǎn)生的疏干水作為電廠部分補(bǔ)充水源。

對(duì)于消防系統(tǒng)，由于電廠消防系統(tǒng)的水量及水壓可以滿足煤礦地面消防的要求，因此通常是將電廠消防管網(wǎng)與煤礦地面消防管線統(tǒng)一考慮；煤礦井下消防用水可從電廠綜合泵房工業(yè)給水管網(wǎng)引接。電廠主廠房及棧橋沖洗水，可直接送到洗煤廠復(fù)用，取消電廠的煤泥水處理設(shè)施。

(2)電

①將煤礦110kV變電站作為電廠啟/備電源及施工電源。

②電廠投運(yùn)后，可考慮電廠向煤礦供電。

③通訊及MIS系統(tǒng)可以合并設(shè)置，統(tǒng)一考慮。

(3)汽： 電廠與煤礦采暖系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。

電廠與煤礦共設(shè)一個(gè)熱交換站，電廠負(fù)責(zé)向煤礦提供滿足其參數(shù)要求的蒸汽和熱水。

(4)路：選煤廠選出的矸石可輸送到電廠灰場(chǎng)。

①電廠進(jìn)廠道路、施工進(jìn)廠道路與煤礦公用。

②電廠運(yùn)灰道路與煤礦運(yùn)矸石道路合并設(shè)置，將電廠灰渣及煤礦矸石運(yùn)至電廠灰場(chǎng)。

(5)附屬設(shè)施：辦公樓、廠前生活設(shè)施、材料庫及檢修樓等統(tǒng)一規(guī)劃；

3.4 合理預(yù)留電廠廠區(qū)主要通道寬度

為了節(jié)約用地，通常采取壓縮主要通道的寬度來解決。為了增強(qiáng)廠區(qū)總平面布置對(duì)各工藝專業(yè)方案不斷調(diào)整及遠(yuǎn)期規(guī)劃的適應(yīng)性，保證廠區(qū)總體規(guī)劃的合理性，在不太增加本期廠區(qū)用地面積的基礎(chǔ)上，對(duì)廠區(qū)主要通道寬度進(jìn)行了合理的規(guī)劃，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下兩個(gè)走廊通道：

(1)主廠房(含空冷島)與升壓站通道間距的控制

例如內(nèi)蒙某煤電一體化項(xiàng)目，電廠規(guī)劃容量為6×600MW燃煤空冷機(jī)組，考慮到國家的產(chǎn)業(yè)政策，二期擴(kuò)建百萬空冷機(jī)組是很有可能的。據(jù)此，在該通道寬度的預(yù)留上格外慎重，除了滿足本期管廊的布置要求外，還要考慮到二期擴(kuò)建百萬機(jī)組空冷島及主廠房尺寸增大所需的空間尺寸，經(jīng)對(duì)合理比選最終確定空冷島外邊緣至升壓站圍欄距離為40m，為二期擴(kuò)建百萬機(jī)組主廠房及空冷島的布置預(yù)留了較好的場(chǎng)地條件。

(2)主廠房固定端與煤礦工業(yè)廣場(chǎng)間距的控制

該通道的寬度主要根據(jù)輸煤系統(tǒng)接口位置及輸煤棧橋的爬坡角度來確定。例如內(nèi)蒙某煤電一體化項(xiàng)目該通道寬約170m，由于依據(jù)充分且輸煤系統(tǒng)做到了最大程度的優(yōu)化，雖經(jīng)各種審查，該通道寬度基本沒有做任何調(diào)整，這樣保證了固定端輔助設(shè)施布置位置的相對(duì)確定。

4 值得注意的問題

(1)坐標(biāo)系及高程系一致性問題

煤電一體化項(xiàng)目參與設(shè)計(jì)的單位多、相應(yīng)的設(shè)計(jì)接口也多，為了保證各設(shè)計(jì)單位能統(tǒng)一協(xié)調(diào)的展開設(shè)計(jì)，項(xiàng)目籌建單位要組織電力設(shè)計(jì)院和煤炭設(shè)計(jì)院就坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)的問題進(jìn)行溝通，達(dá)成一致意見，確保所有設(shè)計(jì)接口的準(zhǔn)確無誤。

(2)考慮煤礦在事故停產(chǎn)情況下，電廠煤源的保證問題?？梢栽诿旱V工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)置事故煤場(chǎng)，當(dāng)煤礦出現(xiàn)事故停產(chǎn)時(shí)，緊急啟用，保證電廠的正常運(yùn)行。

(3)出線走廊的規(guī)劃

根據(jù)《建筑物、水體、鐵路、及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》要求，500kV高壓出線壓覆煤礦時(shí)，需預(yù)留安全煤柱。因此，如果電廠位于煤田范圍內(nèi)時(shí)，電廠高壓出線走廊最好沿煤礦大巷走向布置，以充分利用了大巷的預(yù)留煤柱，減少壓煤量。

(4)對(duì)于壓覆煤炭資源的煤電一體化項(xiàng)目，廠區(qū)布置宜規(guī)整，避免出現(xiàn)三角地，以減少壓覆煤炭量。

(5)電廠與煤礦生產(chǎn)輔助設(shè)施盡量合并統(tǒng)一設(shè)置且宜集中布置，但同時(shí)最好保證煤礦區(qū)域與電廠區(qū)域的相對(duì)獨(dú)立，避免出現(xiàn)布置上的“你中有我，我中有你”，為日后施工圖設(shè)計(jì)邊界的劃分和設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)配合帶來不必要的麻煩。

5 結(jié)語

(1)對(duì)于煤礦工業(yè)廣場(chǎng)的位置沒有確定的煤電一體化項(xiàng)目，電廠前期擬選的廠址需具有代表性，保證電廠擬選的廠址能滿足煤礦的要求，避免出現(xiàn)重新選廠的情況發(fā)生。

(2)煤電一體化項(xiàng)目廠址比選，要結(jié)合電廠與煤礦的主要技術(shù)條件進(jìn)行綜合比較確定最優(yōu)廠址。

(3)煤電一體化項(xiàng)目總平面布置優(yōu)化，建議圍繞煤、電、水、汽、路、附屬設(shè)施等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，體現(xiàn)一體化的優(yōu)勢(shì)。

(4)煤電一體化項(xiàng)目在坐標(biāo)及高程系統(tǒng)的選擇、出線走廊規(guī)劃、廠區(qū)的規(guī)整性及設(shè)計(jì)分界等方面要引起足夠的重視。

[1]DL 5000-2000，火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]DL/T 5001-2004，火力發(fā)電廠工程測(cè)量技術(shù)規(guī)程[S].

[3]GB 50026-2007，煤礦測(cè)量規(guī)程[S].

[4]煤行管局字[2000]第81號(hào)，建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程[S].