工業(yè)汽輪機(jī)主廠房布置方案的選擇

工業(yè)汽輪機(jī)主廠房布置方案的選擇

我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行模式近年來，隨著能源體制改革方案的逐步實(shí)施，能源企業(yè)的思維方式、工作方法和管理體制面臨著新的考驗(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。1凝汽器安裝控制方案設(shè)計(jì)為了節(jié)約電廠占地面積,一些設(shè)計(jì)院推出了主廠房三列式布置方案,即汽機(jī)房、除氧間、鍋爐、煤倉(cāng)間為爐側(cè)布置。與傳統(tǒng)的四列式布置相比,可以節(jié)約4大管道的管材,節(jié)省建筑面積。但三列式布置方案也存在增加送粉管道長(zhǎng)度和建筑材料的不足。主廠房采用三列式布置方案,除氧器可露天布置在汽機(jī)房屋頂,也可以布置在側(cè)煤倉(cāng)與鍋爐鋼架之間的平臺(tái)上。兩種布置方式相比較,筆者認(rèn)為露天布置的方案較好。若布置在側(cè)煤倉(cāng)與鍋爐鋼架之間的平臺(tái)上,低壓給水、中壓給水及與除氧器相關(guān)的管道都將增加,這樣爐前管道布置就會(huì)非常復(fù)雜。因此布置方案的決策時(shí)要充分論證,不要盲目決策。通常凝汽器的安裝標(biāo)高要考慮凝汽器抽鈦管的需要。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)省初投資,凝汽器整體也可以采用半地下布置方式,凝汽器坑底標(biāo)高將進(jìn)一步降低,汽機(jī)房的中間層、運(yùn)轉(zhuǎn)層及屋頂標(biāo)高將隨之降低,這樣就可以節(jié)省建筑材料。另外凝汽器標(biāo)高的降低還會(huì)使水工循環(huán)水泵的揚(yáng)程下降,這樣每年可節(jié)約價(jià)值上百萬元的電能。凝汽器整體采用半地下布置方式也帶來了一些不利的影響,例如由于凝汽器標(biāo)高的降低,凝汽器抽鈦管需要設(shè)置前室,在建設(shè)中還增加了人工挖掘土石方的費(fèi)用。因此在實(shí)際中要充分考慮這些因素,經(jīng)過論證后方可實(shí)施。某電廠2×1000MW機(jī)組項(xiàng)目(初步設(shè)計(jì))與《火電工程限額設(shè)計(jì)參考造價(jià)指標(biāo)(2006年水平)》中的同類機(jī)組參考案例主廠房布置指標(biāo)(2臺(tái)機(jī)組)對(duì)比見表1。兩個(gè)布置方案的主要區(qū)別為:初步設(shè)計(jì)的這個(gè)電廠凝汽器整體采用半地下布置方式,汽輪機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為15.50m,汽輪機(jī)房A排外毗屋,側(cè)煤倉(cāng)布置,集控室布置在固定端,除氧器露天布置;參考案例的凝汽器整體采用地上布置方式,汽輪機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為17.00m,前煤倉(cāng)布置,集控室布置在兩爐之間。由表1可以看出優(yōu)化后的方案主廠房A列柱中心線到煙囪中心線距離減少了73.78m,占地面積節(jié)約了19909m2,主廠房體積每千瓦減少0.15m3,4大管道管材共節(jié)約1256t。由此可見優(yōu)化后的方案具有明顯的優(yōu)勢(shì)。2微油槍點(diǎn)火與等離子點(diǎn)火目前煤粉鍋爐面臨的主要問題是點(diǎn)火時(shí)間長(zhǎng)、耗能高及低負(fù)荷燃燒時(shí)不穩(wěn)定等。電廠煤粉鍋爐采用最普遍的點(diǎn)火方式為油槍點(diǎn)火。電站鍋爐的啟停、助燃和調(diào)試耗油量巨大,等離子點(diǎn)火和小油槍點(diǎn)火可有效解決點(diǎn)火及穩(wěn)燃工況下耗油較高的問題。等離子點(diǎn)火機(jī)理:靠等離子發(fā)生器發(fā)射的高溫等離子體射流,直接點(diǎn)燃一次風(fēng)煤粉,實(shí)現(xiàn)冷風(fēng)點(diǎn)火。等離子燃燒系統(tǒng)由點(diǎn)火系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)兩大部分組成。小油槍點(diǎn)火機(jī)理:小油槍燃燒形成的高溫高熱火焰,使進(jìn)入一次室的濃相煤粉顆粒溫度急劇升高,破裂粉碎,釋放出大量的揮發(fā)份,并迅速著火燃燒,然后由已著火燃燒的濃相煤粉在二次室內(nèi)與稀相煤粉混合并點(diǎn)燃稀相煤粉,實(shí)現(xiàn)了煤粉的分級(jí)燃燒,燃燒能量逐級(jí)放大,達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的,大大減少煤粉燃燒所需引燃能量,滿足了鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。周界冷卻二次風(fēng)主要用于保護(hù)噴口安全,防止結(jié)焦燒損及補(bǔ)充后期燃燒所需氧量。筆者認(rèn)為小油槍點(diǎn)火更有優(yōu)勢(shì)。等離子點(diǎn)火器陰極壽命較短且性能不穩(wěn)定,大電機(jī)啟動(dòng)造成等離子點(diǎn)火電源電壓下降,導(dǎo)致等離子斷弧。等離子點(diǎn)火系統(tǒng)復(fù)雜,日常維護(hù)量也比較大。小油槍點(diǎn)火方式適用煤種更廣泛,系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。某電廠2×1000MW機(jī)組項(xiàng)目(初步設(shè)計(jì))在機(jī)組試運(yùn)初期采用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)與采用微油煤粉點(diǎn)火系統(tǒng)消耗情況對(duì)比見表2。由表2可以看出采用等離子無油點(diǎn)火裝置可為電廠節(jié)約投資2440.25萬元。采用微油點(diǎn)火裝置可為電廠節(jié)約投資2745.94萬元。由此在機(jī)組分部試運(yùn)及整套啟動(dòng)期間,微油點(diǎn)火系統(tǒng)比等離子無油點(diǎn)火裝置可節(jié)省投資305.69萬元,微油點(diǎn)火系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益更明顯。就目前來看,采用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)或微油點(diǎn)火系統(tǒng)在技術(shù)上均是可行的,在經(jīng)濟(jì)上也是合理的。表2僅是直接效益,還不包括離子點(diǎn)火系統(tǒng)的日常維護(hù)費(fèi)用,因此微油點(diǎn)火系統(tǒng)存在很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。3煙道旁路系統(tǒng)從空氣預(yù)熱器出口到除塵器入口的煙道下面存在很大空間,在電廠設(shè)計(jì)過程中,根據(jù)功能和系統(tǒng)要求充分利用煙道下方空間,可將柴油發(fā)電機(jī)、電除塵配電室和機(jī)組排水槽等布置在煙道下方,節(jié)省電廠的占地面積。大功率、連續(xù)運(yùn)行、長(zhǎng)期存在負(fù)荷變化的輔助電機(jī),例如凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵和鍋爐燃油泵,可以利用變頻器達(dá)到節(jié)約電能的目的?，F(xiàn)階段的火電廠設(shè)計(jì)過程中由于脫硫島的可靠性差,煙道設(shè)計(jì)時(shí)都增加了旁路,即在脫硫島事故時(shí),切除脫硫島,煙氣直接從煙囪排出。隨著我國(guó)對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格,取消煙道旁路也將是必然?；鹆Πl(fā)電廠磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)選擇非常重要,它影響鍋爐安全運(yùn)行,也影響電廠經(jīng)濟(jì)性。由于以減少設(shè)備、縮短建設(shè)周期、便于維護(hù)和檢修為設(shè)計(jì)理念,現(xiàn)有的電廠設(shè)計(jì)幾乎都不采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式鋼球磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)。這種制粉系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜,維修量大,還存在煤粉爆炸的危險(xiǎn)。當(dāng)煤的磨損指數(shù)等于或大于3.5,可以考慮采用雙進(jìn)雙出鋼球磨直吹式制粉系統(tǒng),這種制粉系統(tǒng)特別適宜燃燒無煙煤和揮發(fā)份較低的貧煤。當(dāng)煤的磨損指數(shù)小于3.5,可以考慮采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)。中速磨制粉系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低、能耗小(為筒式鋼球磨煤機(jī)的50%～75%)、運(yùn)行控制靈敏等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,煤種適應(yīng)范圍較筒式鋼球磨煤機(jī)窄,維護(hù)量也大。引風(fēng)機(jī)輸送含塵且溫度較高的煙氣,工作條件較差,引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并設(shè)置可以節(jié)省初投資和運(yùn)行費(fèi),并且可以節(jié)約用地。國(guó)內(nèi)1000MW的大型機(jī)組中,尚無取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)的實(shí)際投運(yùn)經(jīng)驗(yàn),但北疆電廠1000MW機(jī)組已經(jīng)按照取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì),風(fēng)機(jī)已經(jīng)訂貨,采用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。大同三期2×660MW機(jī)組已采用取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案,黃島電廠660MW機(jī)組也采用取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)方案,采用靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī),現(xiàn)已投入運(yùn)行,運(yùn)行效果良好。在歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)家,環(huán)保政策嚴(yán)格,很多電廠采用引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并的方案,自20世紀(jì)70年代起已有雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)的供貨業(yè)績(jī)。在國(guó)內(nèi)由于脫硫島的可靠性與鍋爐的可靠性相比差距還很大,因此這種方案還處于觀望狀態(tài),隨著脫硫島設(shè)備和技術(shù)的完善,