工業(yè)汽輪機主廠房布置方案的選擇

工業(yè)汽輪機主廠房布置方案的選擇

我國電網(wǎng)建設(shè)和運行模式近年來，隨著能源體制改革方案的逐步實施，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。隨著電力市場的逐步建立和電力工業(yè)體制改革進(jìn)程的深化,商業(yè)化運營已成為我國電力企業(yè)改革的方向。我國五大發(fā)電集團(tuán)的成立揭開了電力市場全面競爭的序幕。由于競爭機制的引入,降低廠用電率、降低發(fā)電成本、提高上網(wǎng)電價的競爭力已成為各個發(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,“經(jīng)濟(jì)適用、系統(tǒng)簡單、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)計的需求。1凝汽器安裝控制方案設(shè)計為了節(jié)約電廠占地面積,一些設(shè)計院推出了主廠房三列式布置方案,即汽機房、除氧間、鍋爐、煤倉間為爐側(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房屋頂,也可以布置在側(cè)煤倉與鍋爐鋼架之間的平臺上。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)煤倉與鍋爐鋼架之間的平臺上,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非常復(fù)雜。因此布置方案的決策時要充分論證,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,汽機房的中間層、運轉(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)高的降低還會使水工循環(huán)水泵的揚程下降,這樣每年可節(jié)約價值上百萬元的電能。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用。因此在實際中要充分考慮這些因素,經(jīng)過論證后方可實施。某電廠2×1000MW機組項目(初步設(shè)計)與《火電工程限額設(shè)計參考造價指標(biāo)(2006年水平)》中的同類機組參考案例主廠房布置指標(biāo)(2臺機組)對比見表1。兩個布置方案的主要區(qū)別為:初步設(shè)計的這個電廠凝汽器整體采用半地下布置方式,汽輪機房運轉(zhuǎn)層標(biāo)高為15.50m,汽輪機房A排外毗屋,側(cè)煤倉布置,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,汽輪機房運轉(zhuǎn)層標(biāo)高為17.00m,前煤倉布置,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。2微油槍點火與等離子點火目前煤粉鍋爐面臨的主要問題是點火時間長、耗能高及低負(fù)荷燃燒時不穩(wěn)定等。電廠煤粉鍋爐采用最普遍的點火方式為油槍點火。電站鍋爐的啟停、助燃和調(diào)試耗油量巨大,等離子點火和小油槍點火可有效解決點火及穩(wěn)燃工況下耗油較高的問題。等離子點火機理:靠等離子發(fā)生器發(fā)射的高溫等離子體射流,直接點燃一次風(fēng)煤粉,實現(xiàn)冷風(fēng)點火。等離子燃燒系統(tǒng)由點火系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)兩大部分組成。小油槍點火機理: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燃稀相煤粉,實現(xiàn)了煤粉的分級燃燒,燃燒能量逐級放大,達(dá)到點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)焦燒損及補充后期燃燒所需氧量。筆者認(rèn)為小油槍點火更有優(yōu)勢。等離子點火器陰極壽命較短且性能不穩(wěn)定,大電機啟動造成等離子點火電源電壓下降,導(dǎo)致等離子斷弧。等離子點火系統(tǒng)復(fù)雜,日常維護(hù)量也比較大。小油槍點火方式適用煤種更廣泛,系統(tǒng)簡單可靠。某電廠2×1000MW機組項目(初步設(shè)計)在機組試運初期采用等離子點火系統(tǒng)與采用微油煤粉點火系統(tǒng)消耗情況對比見表2。由表2可以看出采用等離子無油點火裝置可為電廠節(jié)約投資2440.25萬元。采用微油點火裝置可為電廠節(jié)約投資2745.94萬元。由此在機組分部試運及整套啟動期間,微油點火系統(tǒng)比等離子無油點火裝置可節(jié)省投資305.69萬元,微油點火系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益更明顯。就目前來看,采用等離子點火系統(tǒng)或微油點火系統(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,還不包括離子點火系統(tǒng)的日常維護(hù)費用,因此微油點火系統(tǒng)存在很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。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、電除塵配電室和機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)運行、長期存在負(fù)荷變化的輔助電機,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。現(xiàn)階段的火電廠設(shè)計過程中由于脫硫島的可靠性差,煙道設(shè)計時都增加了旁路,即在脫硫島事故時,切除脫硫島,煙氣直接從煙囪排出。隨著我國對污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格,取消煙道旁路也將是必然?；鹆Πl(fā)電廠磨煤機及制粉系統(tǒng)選擇非常重要,它影響鍋爐安全運行,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)計理念,現(xiàn)有的電廠設(shè)計幾乎都不采用中間儲倉式鋼球磨煤機制粉系統(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。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(為筒式鋼球磨煤機的50%～75%)、運行控制靈敏等優(yōu)點,缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,煤種適應(yīng)范圍較筒式鋼球磨煤機窄,維護(hù)量也大。引風(fēng)機輸送含塵且溫度較高的煙氣,工作條件較差,引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機合并設(shè)置可以節(jié)省初投資和運行費,并且可以節(jié)約用地。國內(nèi)1000MW的大型機組中,尚無取消脫硫增壓風(fēng)機的實際投運經(jīng)驗,但北疆電廠1000MW機組已經(jīng)按照取消脫硫增壓風(fēng)機設(shè)計,風(fēng)機已經(jīng)訂貨,采用雙級動葉可調(diào)軸流風(fēng)機。大同三期2×660MW機組已采用取消脫硫增壓風(fēng)機的設(shè)計方案,黃島電廠660MW機組也采用取消脫硫增壓風(fēng)機方案,采用靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機,現(xiàn)已投入運行,運行效果良好。在歐、美等發(fā)達(dá)國家,環(huán)保政策嚴(yán)格,很多電廠采用引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機合并的方案,自20世紀(jì)70年代起已有雙級動葉可調(diào)風(fēng)機的供貨業(yè)績。在國內(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,