F1449C-J01-42 主厂房布置设计优化专题报告.doc

F1449CF F1449C-J01-42神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段第四册 热机部分神华福建罗源湾储煤发电一体化项目工程 初步设计第三卷 技术文件专题报告第一册 指定专题报告 主厂房布置设计优化中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司2012年12月 北京中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司2012年12月 北京批 准：任晓东审 核：李 军校 核：刘 利 谈琪英编 写：袁雄俊 李少华批 准：任晓东审 核： 李 军校 核：刘 利 、谈琪英编 写：袁雄俊、李少华目 录1 前 言112 主厂房布置优化的原则113 主厂房及其区域布置优化措施223.1 主厂房区域平面尺寸的优化223.2 主厂房高度方向的优化334 主厂房及其区域布置方案335 结 论10106 附 图1010神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段专题报告神华福建罗源湾储煤发电一体化项目工程 初步设计 第三卷 第一册 主厂房布置设计优化1 工程概况本项目位于福建省福州市连江县境内，福州港罗源湾南岸的可门作业区。根据国家级煤炭应急储运基地拟落地于这一特定条件以及经初步可研审查、可行性研究审查，可门作业区13号码头地区为工程建设厂址，西南距离福州市区和连江县城分别约55km和32km。厂区用地为规划的建设用地，现状大部分为滩涂，有少量农用地和部分林地，需开挖高约180m的部分山体填至滩涂，可利用场地面积满足本工程建设用地需要，并具有扩建条件。本工程规划建设规模为：电厂装机41000MW等级超超临界燃煤发电机组，年接卸量1000万吨的煤炭储备基地。本期工程建设规模为：电厂安装21000MW等级超超临界燃煤发电机组，同步安装建设烟气脱硫脱硝装置；年接卸量1000万吨的煤炭储备基地，经水路、铁路、公路运出。2 主厂房布置优化的原则主厂房及其区域布置优化将遵循以下原则：(1) 认真贯彻2000年示范电站的精神，深入研究和理解2000年示范电站的设计思路，力求在满足安全稳定运行、缩短施工安装工期和方便检修维护的前提下，最大限度地降低工程造价，使电厂在“厂网分开，竞价上网”新形势中处于有利的竞争位置，达到较好的经济效益。(2) 充分吸收国内已运行1000MW级以上机组的成熟经验，认真总结国内外已运行和在建的超超临界机组电厂以及湿冷电厂的布置经验，通过方案优化，使本期工程的主厂房布置既能节约投资，又能满足运行、维护和检修的需要，且便于施工，同时主要技术经济指标达到国内先进水平。(3) 根据本工程的系统和设备的特点，合理组织系统和设备的布置位置，充分利用有效空间，缩短主厂房纵向和横向尺寸，降低主厂房的高度，以减少主厂房及其占地面积和体积。(4) 体现人性化设计原则，不片面追求极致指标，为电厂的长期、稳定、安全运行提供保证，为方便电厂的维护和检修提供必要的检修空间和检修通道。总之，通过优化主厂房及其区域布置，在安全、可靠的前提下，使设备布置紧凑合理、尽量便于运行和维护、工艺管道短捷、建筑体积缩小，减小主厂房及其区域的占地面积，最大限度的降低工程造价。3 主厂房及其区域布置优化措施3.1 主厂房区域平面尺寸的优化3.1.1 主厂房的优化布置汽机房：有汽轮发电机纵向、横向两种布置形式，纵向布置形式又可细分为汽轮发电机顺列布置和对称布置。本工程考虑到锅炉外形尺寸以及运行检修维护的方便，采用纵向顺列布置方案。除氧间：有设置除氧间和取消除氧间两种方式，大部分电厂设有除氧间(即BC列)，以布置除氧器、高、低压加热器及电动给水泵等；也有部分电厂取消除氧间，加热器布置在汽机房内，除氧器布置在汽机房内或布置在锅炉房内锅炉前高位平台上、或布置在侧煤仓顶部、或侧煤仓与锅炉之间搭建的高位平台上。本期工程拟采用两个方案，即设置除氧间的3列式主厂房方案和不设置除氧间（(将除氧器布置于锅炉炉架内前墙42.1m平台上）)两列式方案。煤仓间：主要有前煤仓和侧煤仓两种形式。为了有效减少了锅炉和汽机之间的距离，缩短四大管道的长度，降低四大管道耗量，及降低主厂房占地面积，本工程推荐采用侧煤仓方案。3.1.2 锅炉炉后的优化布置锅炉炉后依次布置送风机、一次风机、电除尘器、引风机(与增压风机合并)、脱硫区域本工程优化炉后布置，使三大风机布置紧凑，烟风道布置流畅。引风机布置有两种方式，一为引风机横向布置，另一种为引风机纵向布置。引风机横向布置为比较传统的布置方案，风机中心线与除尘器中心线平行，烟气经引风机扩压段后，依次经过挡板门和抬升弯头进入水平总烟道。该布置方案方式成熟，风机及风道布置合理，可以合用检修起吊设施，维护方便，引风机出口烟道水平距离较长，对保证烟气气流的均匀性有很大的好处；但是该布置方案所需的横向尺寸较大，因此主厂房占地面积较大。为节约工程建设场地，节省投资，本工程采用引风机纵向布置方案。此布置为引风机中心线与除尘器中心线垂直，每台炉的两台引风机对称布置，安装于除尘器出口水平烟道框架前的零米地面。烟气经引风扩压段后，经过90转向，汇合后进入GGH，换热后进入脱硫塔，脱硫后的烟气经GGH后排入烟囱。3.2 主厂房高度方向的优化对于三列式方案，本工程拟采用汽动给水泵与前置泵不同轴布置的方案，即将主前置泵布置在除氧间的零米，在满足前置泵入口汽蚀余量的前提下，可有效降低除氧层的标高，这样可以减少除氧间结构梁柱的工程量，减少初投资。此外，其它优化措施还包括对汽机房行车有关起吊数据进行优化，降低汽机房屋架下弦标高，从而节省汽机房体积；采用内置式除氧器，降低除氧间高度，以降低工程造价。4 主厂房及其区域布置方案4.1 方案一(汽机房+锅炉房两列式侧煤仓方案)，推荐方案主厂房采用汽机房、锅炉房两列式，侧煤仓布置，除氧器布置在锅炉钢架内。锅炉尾部依次布置一次风机、送风机、静电除尘器、引风机、烟气脱硫装置(FGD)和烟囱。主厂房为左扩建(从汽机房向锅炉房看)，汽轮发电机组采用纵向顺列布置，机头朝向扩建端。4.1.1 汽机房（(A-B列）)本期工程1号机组占用9个不等跨柱距，2号机组占用10个不等跨柱距。2台机组之间设有1个检修场地(10m)，2台机组之间的伸缩缝为1.5m。汽机房总长度为：(2210+259+2211+10+9+1.5)m=194.5m。汽机房跨度36m。2台机组凝汽器中心线之间的距离为107.5m，汽轮发电机中心线距A列的距离为13m。考虑凝汽器抽管的要求，在汽机房A列墙的相应位置设置大门。靠近4/A列柱侧留有全厂贯通的运行维护通道。汽机房布置分为0.0m、8.6m、17m共3层。（(1）) 汽机房0.00m层汽机房的零米层从机头侧布置有开、闭水系统设备，主机集装油箱，主机冷油器、顶轴装置、主机固定式润滑油净化装置。抗燃油集装装置，给水泵汽轮机集装油箱下方布置有小机冷油器和小机固定式润滑油净化装置循环水管坑汽机侧布置有高压侧单级水环真空泵，电机侧布置有低压侧双级水环真空泵。机座发电机侧零米层布置有定子冷却水装置、发电机密封油装置、发电机氢气控制排、二氧化碳汇流排和二氧化碳加热器等。凝汽器坑布置有高、低压凝汽器和汽机侧、发电机侧本体疏水扩容器，凝汽器坑底布置有胶球清洗装置系统的胶球泵和加球室。凝结水泵坑布置有凝结水泵和凝结水泵入口滤网。机尾电气配电间下方布置有凝结水精处理设备。1号机组零米层B列柱侧布置两机共用的40%容量启动电动给水泵。每台机组零米层B列柱侧布置凝结水泵变频装置间、汽机保安MCC A、B段，蓄电池间等。凝汽器的循环水管从A列柱进出，循环水系统中的进出口蝶阀布置在靠近A列柱。凝汽器抽管朝向A列柱。11到12柱这一跨布置有两台机共用的凝结水精处理反洗水箱和检修油箱。（(2）) 汽机房8.6m层汽机房8.6m中间层，润滑油管道布置在基座靠A列柱侧，主蒸汽管道布置在中间层机头前，有效缩短高温合金钢材的长度，减少管材投资费用。在靠A列柱侧，布置有旁路管道，在靠近B列柱一侧，给水泵汽轮机排汽口下部布置相应的排汽管道和排汽蝶阀，给水泵汽轮机机头侧下方中间层上布置有小机集装油箱。5、6、7号低加布置和3号高加蒸汽冷却器布置在汽机房中间层靠B列侧，2台凝汽器喉部分别布置8号、9号低压加热器，抽芯朝向A列柱。机头侧布置有轴封加热器，汽机侧机座B列柱侧还低位布置有轴封系统阀门站和各段抽汽动力逆止阀及关断阀。本层还布置有发电机引出的封闭母线及励磁设备。每台机组的机尾发电机侧为10kV工作段配电室。通过对给水泵汽轮机排汽管道的优化，采用立管转弯，水平管道直排的形式，大大减少了排汽管道水平管道的占地面积。给水泵汽轮机集装油箱直接放置在中间层上。（(3）) 汽机房17m运转层汽机房运转层为大平台结构，汽机机头朝向扩建端。汽机房跨度36.0m，汽轮发电机组中心线距A列13.0m。靠B列柱侧布置1-3号高压加热器，在靠A列柱侧布置旁路阀和发电机油烟净化排放装置，发电机侧靠A列柱侧设有励磁设备柜间，凝汽器靠B列柱侧布置有2台50%容量汽动给水泵组，汽动给水泵组采用弹簧机组，靠主机机组布置，汽动给水泵组与高压加热器之间留有通道。50%容量的给水泵汽轮机采用与前置泵同轴布置的方案。辅助蒸汽联箱布置在运转层B列柱到K0柱之间靠B列柱侧，机组中间，这样的布置方式使与辅助蒸汽联箱连接的管道长度最短。4.1.2 煤仓间采用集中侧煤仓，缩短主厂房纵向和横向尺寸，减少占地面积。煤仓间采用四排柱框架。柱距10m，共7档(6档内各设置1台中速磨，另1档为检修场地)。跨距暂定23.5m。煤仓间共设置三层，0m层、17m层、44.3m层。0m层布置磨煤机和过轨吊；运转层标高17m，布置6台给煤机；44.3m为皮带层。4.1.3 锅炉房及炉后布置炉前钢架K0至B列距离采用4.5m，作为炉前检修通道，8.6m中间层布置热控专业电子设备间等。空预器外拉式布置于锅炉构架后两排，锅炉钢架深度方向尺寸(K0K7)为76.4m，宽度方向尺寸为68m。锅炉中心线与汽机房5、16号轴线对齐，两炉中心线距离107.5m。除氧器布置在间距7.5m的K0K1柱之间，42.1m层。锅炉构架采用钢结构，锅炉房不封闭，炉顶设轻型防雨罩壳。锅炉运转层标高为17.0m，与汽机房运转层标高一致。锅炉房0.0m层布置捞渣机、密封风机、锅炉启动系统疏水泵、化学加药间、水汽取样间、锅炉配电间、煤仓间气体消防设备间？等。锅炉尾部构架内安装烟气脱硝（(SCR）)装置。炉后依次布置有一次风机、送风机、静电除尘器、引风机、烟囱及脱硫装置GGH、脱硫装置和烟囱。炉后除尘器前烟道支架下方设有消防通道。一次风机、送风机横向并列布置在除尘器入口之前的烟道下方。本工程引风机采用纵向布置，缩短A列至烟囱的距离，减小占地面积。每台炉的两台静电除尘器，分别设有三个通道，五级电场，每台炉的除尘器总宽100m，深度方向25.565m。本工程脱硫设置GGH，引风机出口烟道低位进入GGH，换热后进入GGH外侧的脱硫塔。脱硫塔与烟囱平行布置。脱硫后的净烟气进入GGH，而后接入烟囱。脱硫塔外侧布置二级循环浆液箱、循环浆液泵房等。4.2 方案二(汽机房+除氧间+锅炉房三列式方案)主厂房采用汽机房、除氧间、锅炉房三列式，侧煤仓布置。锅炉尾部依次布置一次风机、送风机、静电除尘器、引风机、烟气脱硫装置(FGD)和烟囱。主厂房为左扩建(从汽机房向锅炉房看)，汽轮发电机组采用纵向顺列布置，机头朝向扩建端。4.2.1 汽机房汽机房的长度和柱距同方案一。汽机房跨度按31m，汽轮发电机中心线距A列的距离为13m 。汽机房分三层布置，即：0.00m层、中间层(标高8.6m)、运转层(标高17m)。2台50%的汽动给水泵组布置在汽机房运转层上，主汽轮机组布置在汽机房运转层上，前置泵与主泵不同轴，前置泵单独布置在除氧间的零米层。给水泵汽轮机与汽轮发电机组平行布置在汽机房靠近B列侧。0m层布置的主要设备有：低压缸的下方布置有两台带热井的凝汽器，凝汽器上部与低压缸排汽口柔性连接，下部刚性支撑在汽轮机机座底板上。汽机房零米还布置有发电机密封油集装装置、发电机定子冷却水集装装置、水环式真空泵、凝结水泵、闭式水换热器、冷油器、顶轴装置、EHG供油装置和化学精处理和电子设备间等设备。循环水管道从汽机房A列方向引出。8.6m层主要是管道层，布置有主蒸汽、再热冷段蒸汽管道、抽汽管道等，设备有3台高加及外置蒸汽冷却器。给水泵及前置泵、轴封冷却器及轴封风机、轴封供汽站、氢气干燥器等。励磁变压器、发电机封闭母线等布置在发电机端靠A列侧。发电机封闭母线从汽机房A列引出。10kV厂用配电装置布置于发电机侧，占据1个柱距。8、9号低压加热器布置在凝汽器喉部，其抽芯子方向朝向A列柱。汽动给水泵组采用弹性基础设计，直接支撑在汽机房中间层梁上，减少了其基础的占用空间和占地面积，降低了土建费用。汽机房运转层17m布置有汽轮发电机组、3号高加蒸汽冷却器。为检修方便，运转层设有凝结水泵、主油箱附属设备、冷油器等检修起吊孔，并设有格栅板。运转层采用大平台承重结构，可为汽轮机和发电机部件大修提供充足的检修场地。考虑到运行检修维护，在汽机房的0m层靠近B列侧留有纵向运行检修通道。靠近A列侧留有纵向人行通道；在汽机房中间层靠近B列侧留有运行检修通道。4.2.2 除氧间除氧间跨度10m，柱距与汽机房相同。除氧间分为0.00m、8.6m、17m、25.5m四层。0.00m层主要布置有：给水泵汽轮机集装供油装置、给水泵前置泵，电动给水泵，闭式水泵、凝结水再生装置，以及电气MCC盘柜等；8.6m层主要布置有1号、2号、3号高压加热器；17m层主要布置5、6、7号低压加热器、辅助蒸汽联箱。除氧间两台机组中间汽机及公用电子设备间。25.5m层布置除氧器、闭式水膨胀水箱和部分暖通专业集中制冷站设备。4.2.3 煤仓间煤仓间的布置与方案一相同。4.2.4 锅炉房及炉后布置由于除氧器布置在除氧间内，因此锅炉钢架K0K1间距由方案一的7.5m缩短至5.9m，锅炉房其余布置与方案一相同。炉后部分与方案一相同。4.3 主厂房布置方案主要尺寸主厂房布置方案一和方案二的主要尺寸见下表：项 目单位方案一(两列式，推荐方案)方案二(三列式)限额指标(2011)1 汽机房：汽轮发电机布置方式纵向，机头朝向扩建端纵向，机头朝向扩建端纵向，机头朝向固定端汽机房跨度m363134汽机房长度m194.5194.5222.4汽机房运转层标高m171717汽机房中间层标高m8.68.6/行车轨顶标高m30.730.730.7汽机房屋架下弦标高m33.833.8/汽轮机中心线至A排柱距离m13132 除氧间除氧间跨度m1010除氧间长度m194.5222.4除氧器层标高m25.5高压加热器布置区域汽机房运转层除氧间除氧间高压加热器布置层标高m171717低压加热器布置区域汽机房中间层除氧间除氧间低压加热器布置层标高m8.68.6/3 煤仓间煤仓间位置两炉中间两炉中间炉前煤仓间宽度m(7.92)+7.7=23.5m(7.92)+7.7=23.5m14煤仓间长度m7070/给煤机层标高m171717皮带层标高m44.344.3/4 锅炉房炉前距离m4.54.5/锅炉前排柱至后排柱距离m76.4(含脱硝)74.8(含脱硝)/锅炉两外侧柱中心距m68.0(随主机)68.0(随主机)/锅炉房运转层标高m171717两台炉中心距m107.5107.5/5 炉后布置锅炉后排柱至除尘器前排柱距离m28.628.6/除尘器前排柱至后排柱距离m25.56525.565/除尘器后排柱至脱硫塔中心距离m37.4837.48/项 目单位方案一(两列式，推荐方案)方案二(三列式)限额指标(2011)1.主厂房区A列柱中心线至烟囱中心线距离m208.545211.945/主厂房长度m194.5194.5222.4主厂房区占地面积m24056241223/汽机房跨度m3631+10(除氧间)34+10(除氧间跨度)2.主厂房体积汽机房m3236668203797306506除氧间m349598104440煤仓间m372873.572873.5180990炉前运转层以下m314879.2514879.2517564控制楼m300合计体积(不包括锅炉房和炉侧)m3324420.753411486095003.主厂房体积指标主厂房千瓦体积(建筑体积/容积)m3/kW0.1620.1710.3254.4 四大管道的长度影响的比较下表是方案一和方案二四管道材料量对比表：项 目单位方案一(两列式方案)方案二(三列式方案)热段管道（(Di749x47）)m/万元-3.4*2*2/121*2基准主蒸汽管道（(Di344x98）)m/万元-3.4*2*2/138*2基准冷段管道（(Do1219x38）)m/万元-3.4*2/22*2基准总费用万元281*2基准注：以上管道的单位价格取用2011限额。4.5 主厂房容积带来的影响从4.3节的对比表中可以得到方案一比方案二的主厂房容积少16727m2，按主厂房单位容积建筑成本227元/m2计算，由于减少主厂房容积而带来的初投资降低为： 16727*227=380万元。4.6 其它方面的比较采用方案一的主厂房布置，因为汽动给水泵与前置泵同轴布置方案，厂用率可减小0.14%，可以节约442万元电费。当然方案二也可以采用同轴泵方案，但为此需将