中速燃油內(nèi)燃機(jī)電站設(shè)計(jì)研究

周慶龍

【摘 ?要】本文就公司承建的伊拉克日產(chǎn)5300T水泥生產(chǎn)線自備電站的執(zhí)行，從幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題著手探究設(shè)計(jì)優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】自備電站;重油發(fā)電機(jī)組;水泥廠

【Abstract】This paper discusses the self-provided power station design optimization of the 5300T cement production line in Iraq contracted by the company.

【Key words】self-supply power plant、HFO generator set、cement plant

1.概述

我公司承建了伊拉克日產(chǎn)5300T水泥生產(chǎn)線自備電站。此電站以重油做燃料，配置6臺(tái)套德國(guó) MAN 18V32/40重油發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘考s50MW，為水泥廠的生產(chǎn)提供電力保障。本人有機(jī)會(huì)參與了此電站從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、物流運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)施工直至安調(diào)發(fā)電的整個(gè)過(guò)程。本文就此電站執(zhí)行過(guò)程中，從幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題著手探討設(shè)計(jì)優(yōu)化。

2.電站布局

燃油內(nèi)燃機(jī)電站主要包含主廠房、燃油卸油站、儲(chǔ)油罐區(qū)、油泵房、水處理房、冷卻設(shè)備（散熱器/冷卻塔）、升壓變電站（如有），消防設(shè)施、維修間（如有）、備件庫(kù)、辦公室、警衛(wèi)室、供排水、管溝、電纜溝等。

2.1 電站布局的原則

1）平面布置主要解決燃油電站內(nèi)各建筑物和各種設(shè)施在平面上的互相配置，這種互相配置應(yīng)符合生產(chǎn)流程、節(jié)約投資及生產(chǎn)費(fèi)用的原則;同時(shí)還應(yīng)考慮電站是否有進(jìn)一步擴(kuò)建的計(jì)劃。

2）豎向布置主要是根據(jù)電站場(chǎng)地的地形、確定各種建筑物、設(shè)施和管道的標(biāo)高。為此，應(yīng)首先選定電廠標(biāo)高的原點(diǎn)。

3）消防和安全措施。電站內(nèi)的道路應(yīng)滿足大件及重件運(yùn)輸，并配備完善可靠的消防設(shè)施。

4）應(yīng)有處理三廢（廢氣、廢水、廢渣）的措施。

2.2電站布局應(yīng)注意的問(wèn)題

1）應(yīng)首先布置主廠房，其定位應(yīng)注意方便機(jī)組和設(shè)備的運(yùn)輸;

2）油罐區(qū)應(yīng)靠近卸油站，燃油凈化及水處理房應(yīng)靠近儲(chǔ)油罐區(qū)。

3）污油、污水系統(tǒng)應(yīng)與雨水及生活排水系統(tǒng)分開(kāi)布置，后兩種水不得進(jìn)入油水分離池。

4）電氣設(shè)備的布置應(yīng)靠近主廠房，可以減少電纜敷設(shè)的長(zhǎng)度，降低成本。如主控室應(yīng)布置在比重油發(fā)電機(jī)組高一層;廠用變壓器、高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電柜應(yīng)布置在內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組同一標(biāo)高的電氣副跨（或第一層）處。

3.控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PLC控制系統(tǒng)采用分散控制集中監(jiān)視方式，即電氣綜合樓的集中控制室實(shí)現(xiàn)對(duì)6臺(tái)主機(jī)、電氣系統(tǒng)以及全部的輔助系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。并設(shè)置了化水車間控制室、油泵房控制室兩個(gè)就地控制室用于布置就地PLC控制柜，在就地控制室內(nèi)不設(shè)置操作員站。

全廠PLC控制系統(tǒng)只在電氣綜合樓的集中控制室內(nèi)設(shè)置4臺(tái)操作員站（每臺(tái)均兼做歷史數(shù)據(jù)記錄站）、1臺(tái)工程師站以及1臺(tái)事故記錄打印機(jī)和1臺(tái)激光打印機(jī)A3/A4，1臺(tái)激光打印機(jī)A4。操作員站與6臺(tái)主機(jī)GCP/ECP、EAP和ERP與GCP/ECP、CCP以及PLC之間的通訊連接與操作員站的畫面設(shè)計(jì)，保證集中控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的投運(yùn)，能在PLC控制系統(tǒng)中集中控制所有測(cè)點(diǎn)及設(shè)備。每個(gè)子系統(tǒng)PLC的各種I/O卡件及其擴(kuò)展空間都留有10%的余量，測(cè)量點(diǎn)數(shù)的余量也保證至少10%的余量。

電廠控制系統(tǒng)采用PLC用于對(duì)整個(gè)電廠進(jìn)行控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、邏輯判斷和處理，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在執(zhí)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有輔助模塊的集成化設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步提高，對(duì)每一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的輔助系統(tǒng)采取“一對(duì)一”的單元化模式，能大大提高電站的適應(yīng)性及降低電站的操作難度。

4.主機(jī)

此電站配置6臺(tái)套MAN 18V3240機(jī)組，同時(shí)配有ECP、GCP。此機(jī)型技術(shù)已經(jīng)非常成熟，MAN本部不在生產(chǎn)，MAN目前把此機(jī)型技術(shù)已授權(quán)給第三方生產(chǎn)。由于此項(xiàng)目業(yè)主要求急，工期短，發(fā)動(dòng)機(jī)使用的是MAN的庫(kù)存機(jī)，未做工廠出廠實(shí)驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、公共底座分體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試，導(dǎo)致調(diào)試周期長(zhǎng);調(diào)試期間需用備件補(bǔ)充困難，也變相增加了調(diào)試時(shí)間。在后續(xù)項(xiàng)目執(zhí)行時(shí)，設(shè)備出廠一定要做出廠試驗(yàn)，減少由于現(xiàn)場(chǎng)的不便帶來(lái)的困難。

5.輔機(jī)系統(tǒng)及附件

5.1 進(jìn)氣系統(tǒng)

進(jìn)氣過(guò)濾消音模塊及進(jìn)氣管道的總壓降應(yīng)不大于20mbar。

遵守主機(jī)廠家對(duì)進(jìn)氣管道流速控制在20m/s-25m/s的要求，管道管徑大小根據(jù)具體情況具體分析。

遵守進(jìn)氣過(guò)濾模塊流速控制在2.5m/s-3m/s的要求。

進(jìn)氣過(guò)濾模塊易采用脈沖反吹掃過(guò)濾器。脈沖反吹掃過(guò)濾器優(yōu)于傳統(tǒng)的油浴式過(guò)濾器：

5.2發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管

由于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是V型機(jī)，有18個(gè)氣缸分A列和B列兩排布置，每排各9個(gè)。在設(shè)計(jì)排氣共管時(shí)，要注意避免兩支排氣管產(chǎn)生壓力波干擾，不利于排氣。通常設(shè)計(jì)成“褲衩”形式，如下圖。

5.3 分離機(jī)設(shè)備透氣管

電站每臺(tái)機(jī)組都配有一臺(tái)滑油分離機(jī);配有三臺(tái)套重油分離機(jī)用來(lái)除渣、除水，分離出適合機(jī)組運(yùn)行的干凈燃油。

滑油分離機(jī)渣油箱透氣管每臺(tái)套單獨(dú)引出室外;

重油分離機(jī)渣油箱透氣管每臺(tái)套單獨(dú)引出室外是比較理想的。

5.4 ?設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)

散熱器鋼結(jié)構(gòu)支架，易于采用螺栓連接，可以極大的縮短施工工期。現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)計(jì)成焊接結(jié)構(gòu)，有六千多個(gè)焊點(diǎn)，造成了工期延長(zhǎng)及成本升高的不利后果。

5.5管道材料要求品種、類別少，這樣利于后期采購(gòu)和商檢。差別不大的型號(hào)可以以大的為準(zhǔn)，便于采購(gòu)。

5.6.主機(jī)至散熱器的冷卻水管路最好走地下，地表用蓋板。這樣主廠房北側(cè)結(jié)構(gòu)比較清爽，鋼結(jié)構(gòu)量大大減少。

6.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于中東、非洲許多發(fā)展中國(guó)家，為了經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，以及各個(gè)國(guó)家自身資源的限制，以重油為燃料的大、中規(guī)模的燃油內(nèi)燃機(jī)電站還會(huì)局部存在。本文從設(shè)計(jì)優(yōu)化角度，以項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了探討。

但是我們應(yīng)該看到，由于作為燃料的重油是不可再生能源，環(huán)境污染等問(wèn)題;以清潔能源如燃用天然氣電站、風(fēng)電、光伏、核電等是今后電力發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]大功率柴油機(jī)發(fā)電廠，廣東省柴油機(jī)發(fā)電專業(yè)委員會(huì)，華南理工大學(xué)出版社，1994

[2]濾清器技術(shù)選編（設(shè)計(jì)?工藝?材料），中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)濾清器分會(huì)編寫，2003.7

[3]劉善平，內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造與原理，人民交通出版社，2014.12

（作者單位：葛洲壩能源重工有限公司）