超超临界燃煤机组工程的设计优化

摘 要：工程设计优化，是火电机组建设过程中的一个重要环节。结合工程实际，通过对厂区总平面及主厂房布置、设备及系统、土建及水工结构等方面进行优化，达到工程单位造价低，土地占量少，综合能耗低，污染排放少的目标。

关键词：超超临界燃煤机组 工程 设计优化

0前言

建设高效的超超临界大功率燃煤发电机组，是我国当前火电建设节能减排的主要措施之一。作为建设单位，除选择高效的超超临界机组之外，更应注重工程设计的优化，以达到工程单位造价低，土地占量少，综合能耗低，污染排放少的目标。江苏国信射阳港电厂三期“上大压小”工程，建设2×660MW超超临界燃煤发电机组项目，以“优化、简化、美化”为原则，以“控制造价、节约用地、安全可靠、节能减排、减人增效”为目的，突破传统的设计理念，开展了全方位的工程设计优化工作,工程静态投资造价控制在3200元/千瓦,厂区占地面积19.3公顷,节约了工程造价和土地占用面积。工程建成投产后，各项指标基本达到了设计预期。本文重点介绍项目中主要设计优化的措施，以期对同类型项目建设提供有益借鉴。

1总平面及主厂房布置优化

厂区总平面及主厂房布置采用了模块化设计，本工程在设计过程中充分贯彻了优化指导思想和原则，充分考虑了诸方面因素，最终方案具有以下特点：

1.1 主厂房采用炉侧煤仓布置，有别于国内常见的前煤仓设计，使锅炉贴近汽机，有效降低了主厂房容积，节约了主厂房管道工程量。同时由于工程采用前后墙对冲的炉型，侧煤仓方案十分有利于中速磨出口煤粉管道的布置和调平。

1.2 设置独立除氧间模块。在合理压缩主厂房容积的同时，保障了检修空间，且利于主厂房管线布置。

1.3锅炉炉前K0柱和除氧间C排柱合并布置，使锅炉进一步贴近汽机，节约了管道工程量。

1.4 引风机采用横向布置方案，引风机布置在烟囱进口烟道支架下方，使得A排至烟囱距离大为缩小，烟道长度也大大减少，降低了烟道阻力和运行电耗。

1.5 对建构筑物根据功能状况进行了大量的整合。如：全厂空压机室与除灰、脱硫、运煤综合楼合并布置，净水站、综合水泵房合并布置等。

1.6充分利用炉后空间，采用钢支架高位布置SCR脱硝装置，钢支架下方布置送风机、一次风机。

1.7功能分区明确，工艺流程顺畅，缩短相关设备之间的管道连接，将同系统相关设备就近布置。如净水、制水、废水等水系统靠近布置，减少联络管道长度。又如凝结水泵、精处理、轴封冷却器、5、6、号低加、除氧器、汽动给水泵及其前置泵、电动给水泵组等集中布置于汽机房靠B排侧和除氧间。这样不仅节省凝结水、中低压给水管道的管材，而且降低了管道阻力，节约了厂用电。

1.8热控、电气设备间实行有效的物理分散。具有减少电缆、电缆桥架设施及各种仪表管路，简化中间环节，提高电厂运行的可靠性，降低造价等优点。

1.9设立配气中心。全厂压缩空气站统筹设计，减小占地并节约建设费用。

1.10集控、辅控集中布置，减少值班岗位；控制室布置在主厂房固定端，独立建筑，内外通透，值班环境大大改善，符合人性化管理要求。

2设备及系统优化

我们在充分吸取同类型电厂运行经验的基础上，结合本工程实际情况，对热力系统作进一步优化，使其更加简捷顺畅、安全合理、运行经济、维护方便。

2.1取消凝结水补充水箱与补给水泵，采用除盐水直补。

2.2采用锅炉微油点火系统，大大节约燃油费用，同时也使储油罐建设容量大幅减小。

2.3将各专业空气供应系统的独自布置，整合为统一的空压机站，由压缩空气站向除灰、热控、热机、脱硫等专业提供气源。

2.4 采用超滤+反渗透+电除盐的全膜法除盐水制水方案，不需要再生，取消了酸碱系统，占地面积也大为降低。投运实践证明该方案安全可靠，操作方便，运行费用低。

2.5电动给水泵采用半压定速泵。按启动功能配置，取消了备用功能，实践证明该方案完全能满足调试冲管和正常运行要求。

2.6给水泵汽轮机汽源优化。取消再热冷端汽源，只保留四段抽汽和辅汽联箱汽源，简化了给水泵汽轮机的供汽系统，节省了投资。启动或低负荷时可由再热冷段或启动锅炉向辅助蒸汽联箱供汽，再由辅助蒸汽向给水泵汽轮机供汽，完全可以满足运行要求。

2.7取消了脱硫GGH，提高了运行可靠性并节省了工程投资；脱硫剂制浆采用湿磨系统，一次制浆，取消了石灰石粉储运系统，降低了对石灰石含水量及石灰石的储场要求，改善了脱硫剂制备系统的环境。

2.8取消脱硫烟气旁路，引风机和增压风机合二为一，使系统更为简洁可靠。

2.9电除尘采用高频开关电源，既提高除尘效率，又降低了电耗水平。

2.10汽机房、除氧间、煤仓间等采用自然通风系统，减少了转动设备；用简单成熟的风冷式空调机组取代系统较为复杂的集中水冷空调机组；根据本地区的历史环境温度水平，取消了机组取暖系统。

2.11氢气采用外购方式，取消制氢站。对氢冷机组而言,氢冷系统正常运行补氢量有限,每台机组每天补氢量一般控制在15标准立方米以下, 采用外购方式无须建设制氢站，减少了现场危险源及设备初投入和日常维护的人力物力,有利于专业化生产。

2.12取消了石子煤排放系统。根据我公司历年供煤渠道及矿点，煤质比较稳定，煤中石子及硬质杂物较少，取消石子煤排放系统，简化了现场布置，运行中只需定期人工消除即可，且工作量很小。

2.13凝泵、除盐水泵、点火油泵等采用变频技术，送风机、一次风机采用动叶可调轴流风机型式，充分降低机组运行厂用电水平。

3土建及水工结构优化

土建及水工结构优化体现了“满足地质条件、承载稳定安全、便于施工控制、经济美观大方”的原则，主要优化内容如下：

3.1优化主体工程地基处理方案。600预应力管桩是市场上成熟的产品，单位承载力性价比最高，在地质条件满足要求的情况下应作为地基处理的首选方案。本工程通过试桩最终确定采用该型桩基，在满足地基处理要求的同时有效控制了造价。

3.2 优化烟囱结构选型。考虑到本工程不设置GGH，为保证机组长期运行稳定，同时结合钛金属材料价格大幅降低的契机，我们最终采用钛钢复合板作为烟囱钢内筒材料，其价格虽比内衬玻璃砖方案略高，但投运后安全性明显提高。

3.3循泵房为临水深基坑构筑物，按沉井施工方案设计，地基压密注浆处理，既保证了结构和地基稳定，又大大降低了施工风险，最终实际作业时安全有序，一次成功。

3.4综合管架优化跨度选择，减小梁的截面，做到整体用钢量较省。

3.5主厂房采用现浇钢筋混凝土结构，相比钢结构厂房虽施工期较长，但不影响工程长线工期目标，而在降低运行维护工作量及控制工程造价方面则体现了明显的优势。

3.6在全厂结构中钢筋以采用HRB400+ HRB335系列的热轧钢筋为主导钢筋，对轴压比较大的柱采用C50高强混凝土，取得了显著的经济效益，同时专业间载荷提资避免层层加码，有效控制了“肥梁胖柱”现象的发生。

3.7磨煤机、汽动给水泵、碎煤机等采用弹簧隔振基础，具有减小基础自重、增大工艺布置空间、改善工作环境、提高基础动力特性、延长机器使用寿命的特点。

4 结束语

工程设计优化是一项具有前瞻性的工作,也是一项细致而艰苦的工作,通过2×660MW超超临界燃煤发电机组的建设，我们进行了有益的尝试，我们将在机组投运后评估中进一步做好总结工作，以使机组运行更加完善。超超临界燃煤发电机组工程的设计优化是我国大力发展低碳经济过程中的必然产物，无论是设计理念，还是思维方式，对我们都提出了更高的要求。节约土地资源，节省投资成本，降低能源消耗，减少污染排放，提高综合效益，既是科学发展的要求，更是企业发展的必由之路。

作者简介：

姜东升（1972-），男，江苏射阳人，高级工程师，从事发电厂基建生产管理工作；

杨天桃（1957-），男，江苏盐城人，高级工程师，从事发电厂生产管理工作。