大型循環(huán)流化床電站主廠房布置優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

孫 萍，趙 淵

(武漢凱迪電力工程有限公司，湖北 武漢 430223)

1 概述

對(duì)于煤矸石、劣質(zhì)煤等低熱值煤發(fā)電廠，普遍采用的清潔燃燒技術(shù)是高效、低污染的循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床電站穩(wěn)定運(yùn)行的最大單爐容量是300 MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐，世界上成熟投運(yùn)地最大單爐容量是波蘭PKE Lagisza460 MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐。

按照我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50660－2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)純凝式汽輪機(jī)應(yīng)采用一爐一機(jī)的單元制熱力系統(tǒng)，因此國(guó)內(nèi)大型循環(huán)流化床電站均采用的是一爐一機(jī)的配置，中間再熱的二爐一機(jī)熱力系統(tǒng)的大型循環(huán)流化床電站在國(guó)內(nèi)低熱值煤發(fā)電廠是沒有運(yùn)行業(yè)績(jī)，在國(guó)外的低熱值煤發(fā)電廠投運(yùn)業(yè)績(jī)很少，如越南錦普2×340 MW電廠采用二爐一機(jī)熱力系統(tǒng)。

我公司承接的越南電廠2×600 MW循環(huán)流化床電站，采用的是2臺(tái)1010 t/h循環(huán)流化床鍋爐配1臺(tái)600 MW亞臨界純凝式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)，煤質(zhì)采用低熱值的無煙煤，二爐一機(jī)熱力系統(tǒng)。大型循環(huán)流化床電站采用二爐一機(jī)熱力系統(tǒng)，不僅可以增加循環(huán)流化床電站裝機(jī)容量，同時(shí)也加大了對(duì)煤矸石、劣質(zhì)煤等低熱值煤的處理能力。

主廠房是電廠重要建筑物，主廠房布置優(yōu)化是進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)，本文將結(jié)合越南海陽2×600 MW循環(huán)流化床電站采用二爐一機(jī)熱力系統(tǒng)的主廠房布置優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

2 主廠房的傳統(tǒng)布置

國(guó)內(nèi)2×600 MW級(jí)別的火力發(fā)電廠的主廠房布置常規(guī)采用的是汽機(jī)房 t/h除氧間 t/h煤倉(cāng)間 t/h鍋爐房四列式布置，一爐一機(jī)熱力系統(tǒng)，具體如下：

(1)汽機(jī)房布置：汽機(jī)房跨度30.6 m，柱距10 m，汽機(jī)房共17個(gè)柱距，汽機(jī)房總長(zhǎng)度為170 m，其中有1個(gè)柱距布置公用檢修場(chǎng)地。汽輪機(jī)采用縱向布置，向下排汽，汽輪發(fā)電機(jī)高位布置。

汽機(jī)房分三層布置，底層布置凝結(jié)水泵及坑、真空泵、主機(jī)油系統(tǒng)、膠球清洗裝置、閉冷器、開式水泵、閉式水泵、凝補(bǔ)水泵、濾水器及其他輔助設(shè)備，低壓廠用配電裝置，汽機(jī)檢修場(chǎng)地；6.9 m為汽機(jī)房中間層，主要布置管道及旁路裝置，高壓廠用配電裝置；13.7 m為汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層，采用大平臺(tái)結(jié)構(gòu)，主要布置汽輪發(fā)電機(jī)和給水泵汽輪機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)中心線距A排柱15.3 m，汽機(jī)房行車軌頂標(biāo)高26.4 m，屋架下弦標(biāo)高28.9 m。

(2)除氧間布置：除氧間跨度為9.5 m。除氧間分四層布置，底層布置電動(dòng)給水泵組及汽泵前置泵；6.9 m為除氧間中間層，布置5號(hào)低加和6號(hào)低加；13.7 m為除氧間運(yùn)轉(zhuǎn)層，布置了1號(hào)高加、2號(hào)高加和3號(hào)高加；26 m為除氧層，布置了除氧器、連續(xù)排污擴(kuò)容器和閉式冷卻水膨脹水箱，屋頂標(biāo)高38 m。

(3)煤倉(cāng)間布置：煤倉(cāng)間跨度為12 m。底層布置有電纜夾層；13.7 m層與除氧間13.7 m共同布置控制室、電子設(shè)備間和工程師；在控制室上層布置有給煤機(jī)和給料機(jī)；在煤倉(cāng)頂部布置有輸煤皮帶。

(4)鍋爐房和集控樓布置：爐前通道跨度為6.3 m，一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)鍋爐布置；單獨(dú)的集控樓布置在兩爐間且伸入除氧間和煤倉(cāng)間，二爐二機(jī)一控，集控樓容積10000 m3，不計(jì)占用除氧間和煤倉(cāng)間的容積。

3 主廠房布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 主廠房?jī)?yōu)化措施

本項(xiàng)目2×600 MW循環(huán)流化床電站采用二爐一機(jī)的熱力系統(tǒng)，其主廠房?jī)?yōu)化設(shè)備及四大管道布置，具體措施如下：

(1)根據(jù)系統(tǒng)的功能要求合理布置設(shè)備，并按照工藝要求和環(huán)境條件，盡可能露天布置，以縮短汽機(jī)房的跨度，如閉冷器、凝補(bǔ)水泵和濾水器移至A排外露天布置，可縮短汽機(jī)房的跨度1.6 m。

(2)采用新型技術(shù)的行車，降低汽機(jī)房的高度；采用無頭式除氧器，根據(jù)給水泵廠合理地確定前置泵必須汽蝕余量，進(jìn)行給水泵瞬態(tài)計(jì)算，有效地降低除氧器標(biāo)高。

(3) 取消單獨(dú)的除氧間。主廠房采用三列式布置汽機(jī)房－煤倉(cāng)間－鍋爐房，根據(jù)二爐一機(jī)的布置特殊性，除氧器單獨(dú)布置于煤倉(cāng)間外側(cè)及兩座鍋爐房之間爐前通道的正上方；優(yōu)化四大管道布置。

(4) 取消單獨(dú)的集控樓。為使兩臺(tái)鍋爐流量分配均勻，汽輪機(jī)凝汽器中心線位于兩臺(tái)鍋爐中心附近，兩臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組間的間距比常規(guī)大，集控樓可完整布置在汽機(jī)房和煤倉(cāng)間內(nèi)的兩機(jī)之間。四爐二機(jī)的電氣、電子設(shè)備采用物理分散布置，布置在負(fù)荷中心、節(jié)省電纜。

3.2 二爐一機(jī)主廠房布置設(shè)計(jì)優(yōu)化

二爐一機(jī)主廠房采用汽機(jī)房 t/h煤倉(cāng)間 t/h鍋爐房三列式布置，具體優(yōu)化布置如下：

(1)汽機(jī)房布置：汽機(jī)房跨度29 m，柱距10 m，汽機(jī)房共22個(gè)柱距，汽機(jī)房總長(zhǎng)度為220 m，其中有6個(gè)柱距是布置集控樓和公用檢修場(chǎng)地。汽輪機(jī)采用縱向布置，向下排汽，汽輪發(fā)電機(jī)高位布置。

汽機(jī)房分三層布置，底層布置凝結(jié)水泵及坑、真空泵、主機(jī)油系統(tǒng)、膠球清洗裝置、閉式水泵及其他輔助設(shè)備，低壓廠用配電裝置、蓄電池室、DC和UPS室，汽機(jī)檢修場(chǎng)地；6.9 m為汽機(jī)房中間層，主要布置管道及旁路裝置，高壓廠用配電裝置，分散布置在負(fù)荷中心，化水和暖通 MCC間，取樣間和儀表間；13.7 m為汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層，采用大平臺(tái)結(jié)構(gòu)，主要布置汽輪發(fā)電機(jī)組和給水泵汽輪機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)中心線距A排柱13.1 m，汽機(jī)房行車軌頂標(biāo)高25.7 m，屋架下弦標(biāo)高28.5 m。

(2)煤倉(cāng)間布置：煤倉(cāng)間跨度為11 m。煤倉(cāng)間分四層布置，底層布置電動(dòng)給水泵組及汽泵前置泵，四臺(tái)鍋爐的低壓配電裝置；6.9 m為煤倉(cāng)間中間層，布置5號(hào)低加和6號(hào)低加，工具間、通風(fēng)機(jī)房及氣體消防間；13.7 m為煤倉(cāng)間運(yùn)轉(zhuǎn)層，布置了1號(hào)高加、2號(hào)高加和3號(hào)高加，主控室、工程師和會(huì)議室和四爐二機(jī)的電子設(shè)備間，分散布置在負(fù)荷中心；22 m布置有給煤機(jī)和給料機(jī)；在煤倉(cāng)頂部布置有輸煤皮帶。除氧器單獨(dú)布置于煤倉(cāng)間外側(cè)及兩座鍋爐房之間爐前通道的正上方，與給煤機(jī)層標(biāo)高相同。

(3)鍋爐房+集控樓布置：爐前通道跨度為7.5 m，一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)二臺(tái)鍋爐布置。無單獨(dú)的集控樓，集控樓布置在汽機(jī)房和煤倉(cāng)間內(nèi)的兩機(jī)之間。

4 主廠房布置優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

本項(xiàng)目2×600 MW循環(huán)流化床電站采用優(yōu)化的主廠房布置同常規(guī)的主廠房布置主要尺寸比較見表1。

表1 主廠房布置主要尺寸比較

本項(xiàng)目主廠房布局合理、工藝流程順暢、功能明確、檢修合理，由于取消單獨(dú)的除氧間和集控樓，縮短了主廠房跨度，減小了汽機(jī)房和鍋爐房之間的距離，減少了汽水管線，減小了主廠房體積，降低了土建費(fèi)用，縮短了施工工期，優(yōu)化后的主廠房布置可節(jié)約主廠房初投資約480萬元，減少四大管道初投資220萬。

5 結(jié)語

本項(xiàng)目2×600 MW循環(huán)流化床電站主廠房布置的優(yōu)化，采用了二爐一機(jī)的熱力系統(tǒng)，不僅增加了循環(huán)流化床電站裝機(jī)容量，同時(shí)也加大了對(duì)煤矸石、劣質(zhì)煤等低熱值煤的處理能力；在電廠安全經(jīng)濟(jì)且便于運(yùn)行維護(hù)的前提下，減少了主廠房占地面積和容積，縮短了施工工期，主廠房布置的優(yōu)化從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度均是可行的。

[1]毛建雄．大容量循環(huán)流化床技術(shù)的發(fā)展方向及最新發(fā)展[J]．電力建設(shè)，2009，30(11)．

[2]張旭，等．兩爐一機(jī)中間再熱機(jī)組的并汽控制方式及運(yùn)行方式[J]．電站系統(tǒng)工程，2013，29(6)．

[3]周新軍．定州電廠一期工程汽機(jī)房設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]．電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2005，(5)．