新一代高效1000MW机组两列式主厂房布研究-西南电力设计院（朱瑾）

新一代高效1000MW机组两列式主厂房布研究西南电力设计院有限公司朱瑾胡毅吴东梅[内容摘要]主厂房是火力发电厂最重要、最核心的建筑，其合理性不仅关系到整个工程的占地、投资，而且关系到电厂投产后运行、检修和长期安全经济生产。本文结合江西神华九江2×1000MW新建工程的实际情况，对主厂房布置进行了深入分析和设计优化，通过主厂房三列式布置和主厂房两列式布置的比较，优化选择了主厂房两列式布置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，从而达到了节省初投资、运行维护方便的目的，对国内新一代高效1000MW超超临界机组的设计具有借鉴意义。[关键词]新一代高效1000MW机组；主厂房布置；两列式布置；1.前言目前国内已投产的1000MW超超临界机组，其主厂房布置格局大多采用常规四列式布置（即汽机房、除氧间、煤仓间、锅炉房），也有部分工程采用三列式侧煤仓布置格局，这些机组的机炉组合模式包括了日本流派汽机与(型炉、欧洲流派汽机与(型炉、欧洲流派汽机与塔式炉三种模式。为了节约投资，提高电厂竞争力，国内后续1000MW机组工程开始从以下三个方面对主厂房布置方案进行研究：（1）在常规四列式布局的基础上对各个模块尺寸进行优化，通过调整设备位置和优化管道布置，从而减少主厂房占地和体积，达到节约投资的目的。这种做法由于保留了成熟的四列式布置格局，对于设计、 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 和运行均可借鉴已投运工程的经验，因此目前国内1000MW机组大多按此进行布置优化。（2）通过调整主厂房某个模块的位置以达到充分利用场地和节约投资的目的，如采用侧煤仓布局就可以充分利用两台锅炉中间的场地。这类做法是在以往600MW机组设计思路的基础上延伸而来，目前1000MW机组侧煤仓布置格局已有工程投产。（3）通过合并位置相邻的两个模块，并对两个模块内的设备和管道布置进行优化，从而减少主厂房体积并节约投资，如通过将汽机房和除氧间合并，同时将汽机房和除氧间内的设备和管道根据流程统一进行规划布置。这类做法在600MW机组设计上已有投运业绩，但1000MW机组的汽机房和除氧间跨度较大，因此目前尚处于方案构想阶段，尚无投运工程。2.工程概况江西神华九江新建工程建设2×1000MW等级超超临界燃煤发电机组，锅炉为东方锅炉厂生产的超超临界参数变压运行直流П型炉、一次再热、前后墙对冲燃烧锅炉，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的一次中间再热、四缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式、10级回热抽汽、28MPa/600℃/620℃新一代高效超超临界汽轮机，发电机采用哈尔滨电机厂有限责任公司生产的水氢氢冷却发电机。本工程同步建设脱硝、脱硫设施。本工程选用正压冷一次风机中速磨直吹式制粉系统，每炉配六台中速磨（配动静态分离器）。锅炉烟风系统采用平衡通风方式，空气预热器为四分仓容克式空预器。引风机与脱硫增压风机合并，设置2x50%容量电机驱动引风机。除尘器采用三室五电场低低温电除尘器。在除尘器入口烟道设置一级低温省煤器，引风机后脱硫装置前烟道上设置二级低温省煤器。本工程抽汽系统采用9级非调整抽汽+1级调整抽汽（4级高加+除氧器+4级低加）。设置1×100％汽动给水泵，前置泵与主泵同轴布置，给水泵汽轮机自带凝汽器，本工程不设电动启动给水泵。凝结水泵按2×100％配置，凝结水泵设置变频装置。汽轮机旁路系统采用两级串联启动旁路，高旁容量按40％BMCR，低旁容量与高旁匹配。汽机房设置2台行车，采用可抬吊发电机定子的加强型行车，以方便施工且节省工期。3.主厂房模块化设计模块化设计作为一种先进的设计思路，利于模块的功能明确，方便 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 组合；利于通过比较最终确定实施方案，推进工程进度；利于配合设备采购，对外部条件变化的适应性强，对采购约束小。主厂房优化布置采用模块化设计，可通过大模块组合格局比较，推荐成熟先进的主厂房布置格局，并对推荐格局中小模块进行细部优化布置以提出最终的主厂房优化布置方案。按模块化设计的思想，主厂房分汽机岛和锅炉岛，其中汽机岛又分汽机房、除氧间模块；锅炉岛又分为煤仓间模块、锅炉房模块、炉后模块与脱硫模块。其中锅炉房模块、炉后模块从烟气流向顺畅的角度考虑，一般不作格局的调整，仅考虑进行小模块的细部优化布置；而汽机房、除氧间、煤仓间模块功能相对独立，对主厂房布置格局影响较大。3.1汽机房和除氧间布置模块研究（1）汽机纵向顺列布置目前国内1000MW机组工程均按汽机房纵向顺列布置方式实施。由于1000MW机组锅炉炉架宽度和除尘器宽度均远大于汽机房跨度，因此若采用汽机房横向布置，主厂房横向尺寸增加，纵向尺寸受制于锅炉、除尘器宽度不能减少，对厂区的场地浪费很大。若采用汽机房纵向对称布置，与纵向顺列布置方式相比较汽机房尺寸并不占优势，但却给设计（包括主机设备）、施工、运行都带来了不便。九江工程推荐汽机房按成熟的纵向顺列布置考虑。（2）汽机房和除氧间模块方案从工艺系统设备和管道布置的合理性考虑，一般除氧间都紧邻汽机房布置，以便布置各级高、低压加热器、除氧器和汽动给水泵组等辅机设备，使相应主、辅机设备之间的连接管道短捷，高、中压管道 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 耗量少，汽水流向顺畅、阻力小，能耗低。由于除氧间和汽机房联系紧密，可打破传统除氧间的设计思路，将汽机房和除氧间划入一个大模块-“汽机岛模块”来统一综合考虑，将两个模块中的设备根据流程统筹布置，以便确定最优方案。汽机房和除氧间合并后，原除氧间的B列柱由于仅到运转层，柱断面尺寸减小，运转层上两侧的空间可以共享利用，同时还能适当缩短四大管道长度。目前国内已有个别600MW机组工程采用了除氧间与汽机房合并设计的思路来实施，已有投产业绩。3.2煤仓间布置模块研究煤仓间模块主要完成煤的送入、缓冲储存、磨制、干燥和分离的功能，其模块功能相对单一，但与锅炉模块的联系较为紧密，因此该模块应紧靠锅炉模块布置。煤仓间布置模块可采用前煤仓、侧煤仓、后煤仓等方案。3.3主厂房布置方案主要模块配置根据九江电厂工程的工艺设计和布置原则，按照模块化设计的思路，通过对影响主厂房格局的主要模块进行比较优选，结合其他子模块的优化布置情况，本文将对九江主厂房布置按以下两个方案进行对比研究，提出优选方案。方案一：三列式侧煤仓布置模块示意图方案二：两列式侧煤仓布置模块示意图4.主厂房布置方案优化4.1汽机房布置优算（1）汽机房柱距目前国内1000MW机组，汽机房的基本柱距为10m或12m。九江工程考虑A列侧柱距要满足凝汽器抽管和循环水进出水管布置的需要，因此，汽机房模块的基本柱距定为10m，汽机机头侧为便于四大管道布置，柱距采用12m。（2）汽机房层度汽机房夹层和运转层标高主要受设备和管道布置、电缆桥架布置、土建梁高、设备检修空间的限制。综合考虑四大管道布置、加热器的布置、凝汽器抽管、凝汽器喉部低加检修抽芯以及电缆桥架布置的要求后，九江工程进一步优化，汽机房夹层标高由常规的8.6m优化为8.1m，运转层标高由常规的17.0m优化为16.5m。汽机房屋架下弦高度须根据汽轮机厂要求的起吊件中最大起吊高度和行车尺寸并留有适当裕量来设计。九江工程主机为哈尔滨机型，按照汽轮机厂及行车资料计算，汽机房行车轨顶标高定为31.2m，汽机房屋架下弦标高为34.5m。（3）汽机房长度九江工程汽轮发电机按哈尔滨机型，其基座总长为56.88m，每台机组考虑汽轮发电机基座占地为6档，机头侧3档，机尾侧3档（以凝汽器中心线为界）。汽机房除基座所占的6档外，机头需单独设置一档用于布置汽动给水泵组和小汽机凝汽器，机头侧夹层主蒸汽管道、高压旁路管道、再热热段蒸汽管道及润滑油箱等另占用一档，柱距采用12m。考虑发电机抽转子需要，从凝汽器中心线向电机侧共4档，最后一跨底层布置电气、化水专业设备及房间、夹层布置10KV工作段，柱距按10m考虑。通算单台机组布置所需的长度，从凝汽器中心线向汽机侧共5档，从凝汽器中心线向电机侧共4档，单台机共9档、长共92m。另两机之间须设l档12m柱距作检修场地，A列设有大门作为大件的进出通道，两机间设置1档1.5m伸缩缝。所以汽机房的纵向长度为2×（8×10＋12）＋12＋1.5＝197.5m。（4）汽机房跨度汽机房跨度主要取决于以下因素：汽轮机基座宽度，凝汽器循环水管道布置要求，凝汽器抽管及凝汽器喉部低加检修抽芯方向，汽轮机低压旁路管道布置，真空泵横向布置后A列预留的通道宽度等。（A）方案一：三列式侧煤仓方案对于三列式侧煤仓方案，国内已实施工程汽机房跨度大多为34m，以汽轮机中心线为界，距A列与B列为17＋17m组合或15＋19m组合。九江工程在此基础上对其中的关键控制尺寸进行核实、优化，将A列到汽轮机中心线距离优化为14.8m，将汽轮机中心线到B列距离优化取为14.2m，即汽机房跨度为14.8m+14.2m=29m。（B）方案二：两列式侧煤仓方案对于两列式侧煤仓方案，国内百万机组暂无工程实施，结合方案一汽机房跨度优化成果，A列距汽轮机中心线距离取15m；汽轮机中心线距离B列的距离，则应考虑低压加热器、高压加热器的布置及检修要求，基座边跨3/A列到B列的距离，至少需要9m以上，另外考虑到凝结水泵、高压旁路阀、低压旁路阀的布置及检修起吊，以及B列作为主厂房内主要立管通道所需的空间，3/A列到B列的距离暂取11m。结合以上分析，两列式侧煤仓方案汽机房跨度为7＋8＋8＋11＝34m。4.2除氧间布置优化由于方案二取消了除氧间，因此本优化仅针对方案一。（1）除氧间柱距及跨距除氧间的柱距按和汽机房相同考虑。除氧间跨距主要由高加的外形尺寸、主汽和再热管道立管位置、除氧间框架梁的位置等这几个因素控制，综合考虑保温厚度、管道热位移及与高加的相对关系需求等。九江工程采用单列高加，高加、除氧器直径较大，所以除氧间跨度取为10m，C列采用单梁结构形式，此结构型式在国内1000MW机组中已有投运业绩。（2）除氧间层高及各层布置除氧间夹层和运转层标高与汽机房一致，分别为8.1m与16.5m，通过调整电缆桥架与管道之间的上下关系，同时对管道交叉较多的区域进行优化布置，维护通道高度可保证在2.5m以上。除氧器层标高主要根据除氧器安装标高满足给水泵前置泵在瞬态过程中汽蚀余量的要求，根据瞬态计算的结果，确定除氧器层标高为32.0m，该标高满足给水泵前置泵汽蚀余量的要求。4.3煤仓间及输煤皮带优化煤仓间柱距、跨度、标高等和磨煤机型式、尺寸与检修方式等关系密切。侧煤仓模块的跨度和柱距与磨煤机的布置方式有关，九江工程通过采用磨煤机纵向布置（磨煤机电机朝向煤仓间中间检修通道）、两台炉磨煤机共用检修通道、煤仓间结构设计优化等手段，煤仓间基本柱距为10m设计。侧煤仓按两台机组分别设置考虑，以避免事故时相互影响。每台炉各6个煤斗按两排布置，煤仓间跨度较小，采用四排柱的三框架方案，煤仓间跨度为不等跨结构，两炉磨煤机共用的检修通道位于跨度较大的一侧。煤仓间7+8+7米，总跨度为22米；煤仓间基本长度为7跨（布置6跨＋检修1跨），各跨柱距均为10m，共计70m。侧煤仓模块煤仓间分0m底层、17m层、42m共三层。0m底层布置6台中速磨煤机（每台机组），17米运转层布置给煤机，17米至42米层间布置圆煤斗，42米层为输煤皮带层。煤仓间布置于两台锅炉之间，电机朝向检修通道侧、石子煤出口朝向锅炉侧，两炉12台磨煤机共用一条检修通道，每台磨煤机的圆煤斗独立设置，两炉共设置3条皮带。4.4　锅炉房布置优化（1）炉前通道的设置对三列式侧煤仓方案，炉前间隔的尺寸与锅炉区域内四大管道、煤粉管道的排管布置方式有很大关系，为便于管道布置，尽量避免交叉，因此炉前通道按5m考虑。对两列式侧煤仓方案，由于锅炉K0~K1间布置有除氧器，尺寸已大幅加大，因此炉前通道不再需要考虑送粉、四大管道的交叉等布置问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，同时也不考虑人员通行，可尽量取小。经与土建结构专业配合，锅炉K0钢柱基础和B列柱基础不冲突的最小尺寸为2米左右，因此方案二炉前距离按2m考虑。（2）锅炉本体模块锅炉露天布置，炉顶设轻型钢屋盖。每炉设1部客货两用电梯。锅炉零米布置有两台密封风机、启动扩容器、启动排水泵、除灰专业有关设备等。SCR装置布置在锅炉构架内，空预器的上方。送风机布置于除尘器前烟道支架下方，一次风机布置于锅炉后部两侧。与三列式侧煤仓方案比较，两列式侧煤仓方案锅炉本体钢架最大的区别就是在39.3米层钢架上布置了除氧器，在26.3米层钢架上布置了0号高加、3号高加前置蒸汽冷却器和闭冷水膨胀水箱。为避免除氧器与锅炉本体汽水管道冲突，便利四大管道及送粉管道的布置，经与锅炉厂配合，锅炉K0~K1间距由方案一的5.9米加大为10.5米。4.5炉后布置优化九江工程的一次风机布置在锅炉钢架范围内，因此除尘器前烟道支架下方的空间布置了除尘器有关的电气、自动化设备、柴油发电机房、全厂空压机房及储气罐等设备，在充分利用烟道支架土建框架的同时还可以减少主厂房体积，节约动力电缆。对于1000MW机组，由于三室除尘器宽度尺寸较大，能够满足引风机纵向布置空间上的要求，且引风机纵向布置可以充分利用主厂房宽度方向的场地，缩短A排到烟囱的距离，减少占地。九江工程引风机采用电驱+动调风机方案，引风机布置方式在常规横向布置方式上进行优化，推荐采用纵向布置方式。5技术经济性比较5.1主厂房尺寸、占地面积、体积比较三列式侧煤仓方案和两列式侧煤仓方案的主厂房尺寸、占地面积等数据如下表所示。通过对比可以看出，两个方案的纵向长度一致，方案一的主厂房较方案二长5m，锅炉较方案二短4.6m，A列到烟囱的距离较方案二长3.4m。表5.1－1：主厂房基本尺寸对比表 项目 方案一 方案二 厂房排列型式 三列式侧煤仓 两列式侧煤仓 主厂房柱距（m） 12/10 12/10 汽机房 跨距（m） 29 34 汽机中心至A列柱中心距（m） 14.8 15 中间层标高（m） 8.1 8.1 运转层标高（m） 16.5 16.5 吊车轨顶标高（m） 31.2 31.2 屋架下弦标高（m） 34.5 34.5 厂房长度（m）（两机） 197.5 197.5 汽机布置方向 纵向 纵向 除氧间 跨距（m） 10 取消除氧间 加热器层标高（m） 8.6,17 除氧层及除氧间屋面层标高（m） 32.0 煤仓间 跨距（m） 22 与方案一相同 给煤机层标高（m） 17 输煤皮带层标高（m） 42 煤仓间总长度（m） 70 锅炉房 炉前距离（m） 5 2 锅炉前后柱距离（m） 74.8 79.4 锅炉宽度（m） 68 68 运转层标高（m） 17.0 17.0 锅炉尾部 锅炉末柱至除尘器第一排柱距离（m） 26.6 与方案一相同 除尘器总长（m） 26.475 除尘器末柱至烟囱（m） 57.665 锅炉末柱至烟囱距离（m） 110.74 A排柱至烟囱距离（m） 229.54（见注） 226.14（见注）注：1上表尺寸已包括引风机、脱硫装置和低温省煤器的场地。表5.1－2：主厂房占地面积和体积比较表 项目 方案一三列式 方案二二列式 备注 主厂房体积 汽机房体积（m3） 198744 235025 除氧间体积（m3） 63200 0 煤仓间体积（m3） 77000 77000 锅炉体积 锅炉总体积（m3） 376370 404053 总体积 （m3） 715314 716078 主厂房占地面积（m2） ~45334.15 ~44662.65 含引风机、脱硫装置和低温省煤器的场地注：1、所有体积指标均按轴线统计；2、A列外及扩建端附属建筑未计入主厂房总体积。5.2管道布置差异方案二和方案一相比，机炉之间的距离缩短了3.4米，四大管道每根长度可相应缩短3.4米。方案一四大管道由于补偿能力较差，其中部分管道应力水平已接近上限，且机炉接口端点推力、力矩偏大。方案二机炉间距离进一步缩短，且B列受制于汽机房行车，四大管道立管最高只能布置到24米左右，导致锅炉左侧再热热段蒸汽管道应力计算无法通过，只能通过增加(形段解决应力及主机接口推力、力矩问题，两台机组四大管道总长度反而有所增加。方案二主厂房尺寸缩短，理论上普通管道材料也会节省，但由于主厂房内立管通道由原来的B列、C列两处变为了仅剩B列，且B列距离汽机的距离有所增加，部分管道将不得不绕到B列穿楼面后又兜回到汽机侧相关设备接口处，管道长度会有所增加；另外由于除氧间取消，管道层布置空间大幅缩小，部分管道将不得不布置到锅炉K0~K1区域，管道长度会稍有增加，因此，综合比较下来，可初步判断取消除氧间后普通管材用量差异不大。5.3初投资比较另外综合考虑热机、土建、电气专业等各专业、，以及锅炉厂、设备厂等的影响因素后，两个方案的初投资比较结果见，详见表5.3－1所示。从表中可以看出，两台机组的初投资方案二较方案一节省1138万元。表5.3－1：初投资比较表(两台机组) 序号 项目 单位 方案一三列式 方案二二列式 备注 一 四大管道 主蒸汽管道 （万元） 基准 -200 再热热段 （万元） 基准 +781 再热冷段 （万元） 基准 -58 给水管道 （万元） 基准 -84 二 中低压管道 （万元） 基准 0 三 汽机房行车 （万元） 基准 +80 四 锅炉 （万元） 基准 +750 五 土建结构及建筑 （万元） 基准 -2407 六 电气及自动化 （万元） 基准 +0 七 合计 （万元） 基准 -1138 6.结论综上所述，本文通过对汽机房、除氧间、煤仓间、锅炉房等模块的深入优化，并对主厂房布置采用三列式侧煤仓方案和两列式侧煤仓方案进行技术经济比较，提出了技术先进、布局合理、经济性较好的主厂房两列式侧煤仓方案，从而达到了节省初投资、运行维护方便的目的，对国内新一代高效1000MW超超临界机组的设计具有借鉴意义。参考文献：[1]：江西神华九江电厂新建工程主厂房布置优化专题报告二，西南电力设计院，2014年6月投稿人联系方式：投稿人姓名：朱瑾工作单位：中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司联系地址：四川省成都市东风路18号邮编：610021联系电话：028-81724159，13982126108邮箱：zhujin1997@163.com10