發(fā)電廠汽機(jī)房布置優(yōu)化

苗行

摘 要：當(dāng)前我國(guó)運(yùn)行中的燃煤電廠與國(guó)際先進(jìn)水平有一定差距，往往由于設(shè)計(jì)周期短，在電廠設(shè)計(jì)中存在因循守舊、套用傳統(tǒng)或習(xí)慣布置模式有余而優(yōu)化創(chuàng)新不夠，精細(xì)設(shè)計(jì)不夠，造成不必要的浪費(fèi)。本文通過(guò)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面對(duì)某電站汽機(jī)房的布置方案進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；汽機(jī)房；布置；優(yōu)化

近年來(lái)，隨著電力體制改革方案的逐步實(shí)施，電力企業(yè)的思維模式、工作方式、管理體制都面臨新的考驗(yàn)。隨著電力市場(chǎng)的逐步建立和電力工業(yè)體制改革進(jìn)程的深化，商業(yè)化運(yùn)營(yíng)已成為我國(guó)電力企業(yè)改革的方向。我國(guó)五大發(fā)電集團(tuán)的成立揭開(kāi)了電力市場(chǎng)全面競(jìng)爭(zhēng)的序幕。由于競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的引入，降低廠用電率、降低發(fā)電成本、提高上網(wǎng)電價(jià)的競(jìng)爭(zhēng)力已成為各個(gè)發(fā)電集團(tuán)努力追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，并且越來(lái)越迫切。不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，/經(jīng)濟(jì)適用、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、備用減少、安全可靠、節(jié)約用地、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、以人為本，已經(jīng)成為各發(fā)電廠設(shè)計(jì)的需求。

一、慨況

通過(guò)查閱相關(guān)資料可以了解到，火力發(fā)電廠廠房布置的一般原則包括滿足電力生產(chǎn)工藝流程的要求，管線連接整齊，設(shè)施布置緊湊、恰當(dāng)，空間利用合理，巡回檢查通道整潔和檢修運(yùn)行方便等。這些原則性要求是發(fā)電廠主廠房布置優(yōu)化方法的保障和基礎(chǔ)。從國(guó)內(nèi)電廠的主廠房布局看，比較常用的是四列式布置，

即按順序布置汽機(jī)房、除氧間、煤倉(cāng)間、鍋爐房。火力發(fā)電廠主廠房布置是火電廠設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其布置應(yīng)滿足電力生產(chǎn)工藝流程的要求，并滿足安裝、運(yùn)行和檢修的需要。因此，主廠房的布置一定要具備整體、整齊、美觀、設(shè)備分工明確的特點(diǎn)。但因其占地面積和體積均較大，難以充分利用空間。在優(yōu)化主廠房布置時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，從而為電廠工作人員的檢修、運(yùn)行和維護(hù)工作創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。在實(shí)際的廠房布置方案設(shè)計(jì)中，需結(jié)合實(shí)際的工作條件和設(shè)備情況綜合考慮。只有全面結(jié)合實(shí)際情況，合理優(yōu)化主廠房建筑的空間設(shè)計(jì)，才能使火力發(fā)電廠的工作更加完善，不斷降低土建結(jié)構(gòu)費(fèi)用和工程投資。

二、案例分析

1.發(fā)電廠汽機(jī)房的傳統(tǒng)布置。以某30 MW級(jí)別的發(fā)電廠為例。國(guó)內(nèi)30 MW級(jí)別的發(fā)電廠的汽機(jī)系統(tǒng)采用的是汽機(jī)房+除氧燃料間的典型布置方式，具體如下：（1）汽機(jī)房結(jié)構(gòu)形式及尺寸。汽機(jī)房采用單排架結(jié)構(gòu)形式，跨度為18.0～21.0 m，柱距為8.0～9.0 m，汽機(jī)房共5個(gè)柱距，汽機(jī)房總長(zhǎng)度為43.0 m。汽輪機(jī)向下排汽，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組高位布置，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組中心線距汽機(jī)房A列柱8.0 m，汽機(jī)房采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。（2）除氧燃料間結(jié)構(gòu)形式及尺寸。除氧燃料間為單框架結(jié)構(gòu)，跨度為8.0 m，除氧燃料間總長(zhǎng)度為43.0 m。（3）汽機(jī)房各層布置。汽機(jī)房±0.0 m層布置電動(dòng)給水泵、高/低壓加熱器及其他輔助設(shè)備；8.0 m為汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層。汽機(jī)房行車(chē)軌頂標(biāo)高15.5 m，汽機(jī)房屋架下弦標(biāo)高18.3 m，汽輪機(jī)、電動(dòng)給水泵均采用行車(chē)檢修起吊。

2.汽機(jī)房布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。（1）汽機(jī)房?jī)?yōu)化措施。30 MW發(fā)電廠汽機(jī)房采用先進(jìn)的工藝技術(shù)，優(yōu)化布置措施如下：①采用進(jìn)口高溫超高壓?jiǎn)胃纵S向排汽凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組在國(guó)外生物質(zhì)能發(fā)電廠有運(yùn)行業(yè)績(jī)，而在國(guó)內(nèi)的生物質(zhì)能發(fā)電廠是首次使用。目前，國(guó)內(nèi)的生物質(zhì)電廠多采用中溫次高壓、高溫高壓機(jī)組，高溫超高壓機(jī)組比國(guó)內(nèi)常規(guī)機(jī)組的發(fā)電效率高2%～4%。②汽輪機(jī)軸向排汽，汽輪發(fā)電機(jī)組低位0.0 m層布置，降低汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組標(biāo)高，取消汽輪機(jī)運(yùn)行層，整體降低汽機(jī)房標(biāo)高；同時(shí)，縮短汽輪機(jī)組距汽機(jī)房A列柱的距離，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組緊湊式布置，減小汽機(jī)房長(zhǎng)度。③縮短汽機(jī)房的跨度，電動(dòng)給水泵移至除氧燃料間。④優(yōu)化汽機(jī)房結(jié)構(gòu)形式，不設(shè)常規(guī)的汽機(jī)房，取消汽機(jī)房單排架結(jié)構(gòu)，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組布置在可拆卸的輕型汽機(jī)罩殼內(nèi)；汽機(jī)罩殼內(nèi)不設(shè)行車(chē)，檢修時(shí)用汽車(chē)式起重機(jī)將相應(yīng)部位的罩殼移走后進(jìn)行設(shè)備的檢修。（2）汽機(jī)房?jī)?yōu)化布置設(shè)計(jì)。汽機(jī)房、除氧燃料間二列式布置，具體優(yōu)化布置如下：①汽機(jī)房結(jié)構(gòu)形式及尺寸。汽機(jī)房采用可拆卸的汽機(jī)輕型罩殼形式，汽機(jī)罩殼跨度為13.0 m，長(zhǎng)32.0 m，汽機(jī)罩殼頂最高標(biāo)高8.5 m，頂部呈弧形，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組中心線距汽機(jī)房A列柱6.5 m。②除氧燃料間結(jié)構(gòu)形式及尺寸。除氧燃料間為單框架，跨度為8.0 m，除氧燃料間總長(zhǎng)度為8.0×5=40.0（m）。③汽機(jī)房各層布置：汽機(jī)房±0.0 m層布置汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組、凝結(jié)水泵坑、凝結(jié)水泵、射汽抽氣器、軸封、膠球清洗裝置等輔助設(shè)備。④除氧燃料間各層布置：除氧燃料間±0.0 m層布置電動(dòng)給水泵組、高/低壓加熱器、蓄電池室，并設(shè)有電動(dòng)給水泵組的檢修起吊設(shè)備；8.0 m為運(yùn)行層，布置機(jī)爐集控室、工程師室、UPS室、電子設(shè)備間、高/低壓配電裝置；14.0 m為除氧層，布置除氧器、給料機(jī)、連續(xù)排污擴(kuò)容器等。

3.汽機(jī)房布置優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。該發(fā)電廠選用了高效率的高溫超高壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，雖然初期投資比國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的高溫高壓機(jī)組及中溫次高壓機(jī)組高，但由于發(fā)電效率高，每年的運(yùn)行費(fèi)用均比國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的機(jī)組低。在發(fā)電量相等的情況下，高溫超高壓機(jī)組至少可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤30 g/（kW·h），每年至少可節(jié)約600萬(wàn)元

燃料費(fèi)（按全年發(fā)電7500 h計(jì)）；在燃料相等的情況下，高溫超高壓發(fā)電機(jī)組比國(guó)內(nèi)常規(guī)機(jī)組全年至少可多發(fā)電17.5 GW·h（按全年發(fā)電7500 h計(jì)）。

由于取消汽機(jī)房單排架結(jié)構(gòu)，采用輕型汽機(jī)罩殼的結(jié)構(gòu)形式，不僅節(jié)約了大量的土建費(fèi)用，還縮短了汽機(jī)房施工工期，可節(jié)約初投資約200萬(wàn)元；同時(shí)，減少汽機(jī)房占地面積約358 m2，減少汽機(jī)房容積約10000 m3。

該30 MW發(fā)電廠在安全、經(jīng)濟(jì)且便于運(yùn)行維護(hù)的前提下，選用了高性能的高溫超高壓機(jī)組，不僅提高了汽輪機(jī)的熱效率，提高了生物質(zhì)能源利用率，還減少了汽機(jī)房占地面積和容積，使汽機(jī)房的系統(tǒng)效率達(dá)到了同類(lèi)型機(jī)組的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性良好。

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