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1、,华北电力设计院工程有限公司2012年5月,#发电有限公司21000MW机组工程初步设计原则简介,#发电有限公司21000MW机组工程,汇报提纲：一.工作过程二.设计指导思想三.机组主要经济指标四.初步设计主要设计原则和优化亮点,一.工作过程,#分公司及筹建处领导和专工多次赴华北院，华北院领导和技术人员也先后多次赴#，就#电厂总体规划布置、主机招标原则和初步设计原则等重要事项，进行了充分沟通和交流；项目公司、设计院领导和技术人员先后组织两批次赴国电北仑发电厂、山西阳城电厂和华能左权进行了调研；通过充分沟通了解业主的需求和期望，在调研的基础上主要设计原则逐渐明朗。我院于2012年3月初按照项目公
2、司要求，按照#集团对初步设计原则及优化的编制要求，完成了初步设计原则报审稿。,初步设计原则有初步设计优化总报告和45个专题报告及厂区岩土工程勘测报告、煤质调查报告作为支撑。,二.设计指导思想,按照#集团公司关于建设“技术先进、安全可靠、造价合理、资源节约、绿色和谐、循环经济”绿色火电厂的要求，认真分析本工程具体情况，结合我院在类似工程中的设计经验和调研结果，对本工程设计进行全面优化，力争做到安全高效、经济适用。设计文件符合现行国家法规、标准和规范、规程的强制性条款要求，符合国家节能、节水、节地、环保政策；符合项目前期可研审查意见及环保、土地、地震安评、水资源论证等项目核准支持文件及项目核准批复
3、文件。,二.设计指导思想,设计目标：将#发电有限公司21000MW间接空冷机组工程建设成高效、节能、节水、环保、以人为本的国内领先、国际一流电厂。各项技术、经济指标在国内同类机组中领先，确保电力行业优秀设计、争创国家优秀设计金奖。,三.机组主要经济指标,机组主要经济指标在国内百万空冷机组中处于领先水平，其控制指标为：1)全厂发电标准煤耗(TMCR工况)：280 g/kW.h 2)厂用电率：3.0%3)供电标准煤耗(TMCR工况)：288.6g/kW.h 4)发电百万千瓦年均耗水指标0.067m3/sGW初步设计概算总投资控制目标为静态投资约652000万元，单位指标为3260元/kW；动态投资
4、约699134万元，单位指标为3496元/kW。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,1 总图规划布置设计原则1)结合建厂外部条件，做好全厂的统一规划与分期建设(电厂总规模为61000MW，本期工程规模为21000MW)，本期工程为远期工程创造较好的扩建和施工条件，使电厂各期工程协调一致，保持全厂的整体一致性。结合建厂外部条件(包括地形及地质条件、厂外铁路及道路引接条件、出线条件等)，考虑布置二种总平面布置格局方案。,厂区格局：厂区固定端朝东、扩建端朝西、锅炉房朝北、电气出线朝南。电厂铁路卸煤线位于厂区北侧，由西向东引进厂内、进厂道路由北向南转向西，采用端入式进厂。,F1460C-Z01-07
5、,厂区格局：厂区固定端朝南、扩建端朝北、锅炉房朝西、电气出线朝东。电厂铁路卸煤线位于厂区西侧，由北向南引进厂内、进厂道路由北向南转向西，再转向北，采用端入式进厂,(2)厂区格局方案二,厂区总平面布置方案技术经济比较表,重点研究主厂房区坐落于基岩较好的地带、远期发展场地条件最大化等问题。经初步比选，方案一(厂区固定端朝东、扩建端朝西、锅炉房朝北、电气出线朝南、电厂铁路卸煤线位于厂区北侧，由西向东进厂)具有较大优势。,3）厂区总平面布置论证比选 在采用输煤栈桥穿烟囱进入侧煤仓方案，露天储煤场布置输煤栈桥西侧的方案同时，对露天储煤场布置输煤栈桥的东侧，以及输煤栈桥由主厂房固定端经锅炉尾部进入侧煤仓方
6、案进行了论证比选。露天储煤场布置输煤栈桥西侧方案，具有节省一个转运站、总投资节省、上煤顺畅、煤场对厂前影响小的特点。,4)厂区总平面布置在满足工艺流程顺畅的前提下，其布局紧凑合理、建筑物采取了联合、成组、毗连等布置手法，减少厂区辅助及附属建筑物单体数量，全面考虑，统一协调。其节约集约用地方面采取合理有效的土地使用手段，符合电力工程项目建设用地指标，满足中按照电力工程项目建设用地指标减少510%作为建设“绿色火电厂”用地控制指标的要求，为本工程创一流夯实了基础。5)厂区竖向布置结合建厂地区的自然地形和地质条件，采用平坡式布置方式，在符合厂区竖向规划的前提下，按照厂区土方填挖量基本平衡的原则合理确
7、定厂区场地竖向标高，尽量减少土石方工程量。,2 热机工艺系统设计原则1)机组选型 锅炉：为超超临界参数变压运行直流炉，采用前后墙对冲或切圆燃烧方式、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架、型或塔式炉。汽轮机：超超临界、一次中间再热、四缸、四排汽、单轴、间接空冷、凝汽式汽轮机。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,2)优化主机配置和参数，推荐采用目前国内领先水平、可靠机型，机组额定出力(TMCR)1080MW，汽机入口参数27MPa/600/610,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,汽机入口主蒸汽参数的选取主蒸汽压力每提高1MPa可以降低热耗0.2%左右。上汽供货业绩主汽
8、压力为27MPa，东汽有26.25MPa的订货业绩，哈汽也具有26.25 MPa的设计生产能力；各制造厂新研发的1200MW机组主汽压力为28MPa。,提高主汽温度将会降低材料的许用应力，设备和管道壁厚进一步增加，成本增加过大，故主汽温度仍维持600。汽机入口再热蒸汽温度的选取再热蒸汽温度每提高 10，机组的热效率可提高0.15%0.2%。新高温铁素体马氏体9%12%Cr材料已可用于压力为31MPa、温度为610/625的参数等级。再热系统压力低，在再热汽温600的基础上适当提高温度是可行的。从技术上看，再热汽温提高到610620，锅炉、汽机是可以适应的。考虑锅炉温度偏达到620时T/P92的
9、材料需做进一步的研究工作和增强控制手段。同时对于锅炉运行，需严格控制再热器的温度偏差，不推荐620方案,3）优化汽机背压，推荐设计背压为10kPa。汽机回热系统优化，推荐采用八级回热抽汽加外置式蒸汽冷却器方案。4)采用250%汽泵方案，前置泵与主泵同轴布置，两台机组设置130%容量的电动启动给水泵降低厂用电率。5)凝结水泵采用2100%配置方式，采用二拖一变频调速方式。6）采用单列高加，简化系统，节省布置空间。7）主厂房内不设置开式水升压泵，适当提高水工专业辅机冷却水泵扬程，既简化了系统，又节约了投资和厂用电。,8）采用高背压式汽动引风机、小汽机排汽用凝结水冷却，降低厂用电率、提高机组效率。9
10、）考虑燃煤灰分较高、发热量偏低的特点，锅炉效率暂按不低于93.6%考虑，待锅炉招标后最终确定制粉系统拟采用中速磨煤机正压直吹式冷一次风机制粉系统，以节省厂用电。每台锅炉配置6台磨煤机，其中5台运行，1台备用。磨煤机招标时充分注意煤质磨损性强的特性。11)优化三大风机配置：每台锅炉配2台50%容量动叶可调轴流式送风机、一次风机；配2台50%容量汽动静叶可调轴流式引风机和1台30%电动引风机(满足启动备用)。,9)合理选取三大风机裕量，使风机高效运行。10)每台锅炉配置2台三室五电场高效静电除尘器，采用高频电源，节省厂用电。优化脱硝系统方案：脱硝采取低NOx燃烧技术SCR法相结合的方法，要求炉膛出
11、口NOx排放浓度控制在250mg/Nm3以内，脱硝设备招标按SCR入口300mg/Nm3设计，即能降低液氨耗量，也可确保环保达标排放。在脱硫塔入口设置烟气余热利用装置，通过锅炉的排烟加热凝结水，提高全厂效率，减少脱硫系统耗水量。,13)针对燃煤含硫量较高和新的环保排放标准要求，推荐采用双循环石灰石-石膏湿法工艺，以确保在97.8%的高脱硫效率的要求下，脱硫系统能高效、稳定的运行，脱硫设施不设GGH。14)优化锅炉点火及启动方式：采用等离子点火装置，保留小容量油系统，既能减少燃油耗量，又可以增强对煤质变化的适应性。,3 主厂房布置设计原则1)主厂房布置采用模块化设计，打破常规布置模式，合理组织系
12、统和设备的布置位置，充分利用有效空间。主厂房在满足工艺和运行维护要求的条件下，集中检修场地，在满足现场检修条件的情况下，合理减少主厂房检修面积。2)主厂房推荐采用三列式、集中侧煤仓布置，煤仓间采用四排柱框架结构，有效减小主厂房占地面积和体积，降低基建成本，减少汽轮机和锅炉的相对距离，进而减少管道(尤其是四大管道)的用量。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,主厂房布置主要参数汇总表,4)取消集控楼，电气和热控设备物理分散，有效减少了电缆长度，充分利用了锅炉房和汽机房内闲置场地，空间利用率高。两台机组设置一个集中控制室，布置于汽机房固定端。5)优化四大管道设计，四大管道尽量采用弯管代替弯头，减小
13、主蒸汽和再热系统压降。6)有条件的烟风道采用圆形截面，降低烟风道制作耗钢量，降低基建成本。同时通过优化烟风道零部件的设计，使流场更加均匀，降低阻力，使三大风机压头得以降低，节省厂用电。7)三大风机均采取纵向布置，减小A列到烟囱距离。,电气部分设计原则1）发电机选型：输出额定(铭牌)功率为1080MW(当采用静态励磁、电动主油泵时，此功率应为已扣除了上述消耗后的功率)；励磁方式为静态或无刷励磁方式、冷却方式为水氢氢2)提高电气主接线的可靠性，采用500kV或者750kV一级电压接入系统。接入系统电压为500kV时，高压配电装置采用3/2断路器接线，起动/备用变压器电源由500kV厂内母线引接。,
14、四.初步设计主要设计原则和优化亮点,3)根据工艺专业辅机配置情况，优化厂用电接线：全厂设置2个高厂变及4段厂用6kV工作段，2段输煤6kV工作段，系统运行可靠、接线简单明了。4)合理优化系统，精细选择设备，使厂用电率降低到3.0%：两台凝结水泵配置一台高压变频装置；电除尘器采用高频电源；采用10型高效节能变压器；合理选择电动机容量，推广高效率低能耗电动机；在厂区内部分使用太阳能照明灯具。,5）事故保安电源：每台机组设置1台快速起动的400V柴油发电机。6)提高电厂电气自动化水平，实现发电厂全面的信息化，设置发电厂电气监控系统(ECMS)。7)本工程发电机变压器组保护采用具有暂态特性的TPY级电
15、流互感器，以提高保护动作的准确性，降低误动机率，同时，也可提高在区内故障时保护装置动作的快速性。8)每台机组的UPS系统设计为冗余增容双UPS并机接线，保证安全可靠的同时，提高设备容量利用率高，节省投资。,9)优化电气设备布置：单相主变压器，厂变和起备变并排布置在A列外；离相封闭母线从汽机房中间层引出，励磁变布置在汽机房中间，励磁屏布置在运转层。不设置集控楼，电气盘柜采用“物理上分散，系统上集中”的布置控制原则，优化配电间设置，减少配电间建筑面积。10)减少电力电缆用量，全面降低工程成本：低压开关柜采用物理分散方案，并合理规划电缆路径，减少电缆总量，杜绝电缆桥架空敷率。,5 热控部分原则1)优
16、化全厂各控制系统配置，主、辅系统全部DCS一体化监控。2)机组设置自动启停功能，自动化水平达到国内国际先进水平。3)两台机组一个集控室，仪控设备全面物理分散布置，辅助车间(系统)按位置、性质进行合理的合并或整合，全厂集中监控，达到减员增效目的。4)设计完备的信息系统，设置SIS、MIS、工业电视等信息系统设备。5)部分回路考虑采用现场总线技术,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,6 建筑部分设计原则1)优化电厂建筑形象设计：从建筑风格的统一性、建筑色彩的协调性以及建筑与环境的相容性等方面，进行全厂建筑形象的整体性设计，利用建筑形体的独特性和标志性，打造宁夏地区甚至整个西部地区电厂厂区的典范，并
17、突出国电集团企业形象。建筑节能：建筑外围护材料选择保温隔热性能好的材料，减少能源消耗。所有建筑物尽量利用天然采光，同时在满足采光系数的条件下尽量控制门窗的面积，并采用气密性较好的门窗，以减少能量损耗。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,汽机房屋面采用实腹钢梁复合压型钢板轻屋面。4）建筑装修标准：根据各部位功能进行分析，确定适当的建筑装修标准。5)注重建筑的细节设计，体现以人为本的精神。,7 土建结构部分设计原则1)主厂房、烟囱等主要建筑地处挖方区，可采用天然地基；如有部分基础未达持力层时，可局部回填素混凝土或毛石混凝土。2）主厂房采用钢筋混凝土结构。3）联合高校及科研单位对汽轮发电机基座进行
18、优化，以指导设计合理选取框架的梁柱截面，从而达到振动性能指标优，节约材料、增大工艺使用空间的目的。4)汽机房屋面采用实腹钢梁，梁柱刚接能有效减小梁高，降低汽机房高度。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,5)主厂房、侧煤仓结构采用高强混凝土和高强钢筋，有效减小梁柱断面和含钢量。6)两台机组配置一座双管钢内筒烟囱，内筒采用悬吊式钛钢复合板。烟囱采用悬挂式内筒，能有效发挥材料特性，减小内筒厚度，达到降低造价的目的。7）地下超长水池采用无缝设计方案，整体采用补偿收缩混凝土技术。掺适当比例的膨胀剂，能有限防止或减少混凝土的开裂。在灰库、火车卸煤沟、汽车卸煤沟、输煤系统中的钢筋混凝土煤斗耐磨内衬采用高强
19、抗磨料。综合管架采用钢结构。,8 水工部分设计原则本工程节水设计目标：本期21000MW机组日平均小时耗水量目标值为521m3/h，折合发电百万千瓦年均耗水指标0.067m3/sGW（夏季0.073m3/sGW）；与国内同类型机组电厂相比，耗水指标达到领先水平。优化机组冷却方式(主机排汽冷却采用间接空冷、辅机冷却水系统的机械通风冷却塔)；贯彻循环用水、一水多用，重复使用的节水原则，以达到降低各系统的用水量的目的。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,主机运行背压目标：10kPa。通过对冷端进行优化，优选主机背压，尽量使主机背压降低，以减少能耗。联合高校及科研单位对间接空冷塔在本工程条件下的热力
20、性能及安全性能进行充分优化，建造世界首座采用1机1塔方案的百万千瓦间接空冷机组示范电站。间接空冷系统采用带表面式凝汽器、加肋自然通风间冷塔、散热器垂直布置的SCAL型间接空冷系统。(小汽机排汽排入对应的主机空冷系统)。,4）间接空冷系统初步研究结果如下：采用221个冷却三角，分10个扇段布置，总散热面积2636427m2，空冷塔零米直径170.9m，塔总高205.1m。设计气温14.5，设计背压10.0kPa；在夏季环境温度31.2时，汽轮机背压不大于25kPa。5）合理确定冷却塔的设计参数和荷载取值，空冷塔采用加肋塔。塔筒为钢筋混凝土薄壳结构，设有50对X型支柱。,优化供水系统及循环水系统布
21、置。结合总平面布置情况，两台机组合建一座循环水泵房。精心设计布置循环水管道，使大管径管道长度最短，交叉最少。优化地下管网的设计和布置，合理安排设计、施工周期，避免重复开挖，以实现文明施工、降低工程造价的目标。优化全厂雨水系统，设置露天雨水蓄水池回收、利用，雨水量大时在厂址附近合适的冲沟就近排放。优化灰场设计。根据现场自然条件，考虑近期与远期的过渡衔接，优化平面布置，使库区库容最大化，保证电厂的贮灰年限。,9 除灰部分设计原则1)采用干式排渣机、两级钢带机输渣方案，渣井与下联箱之间的连接采用机械密封方式，节省用水，简化系统。做到最大程度的降低耗水量。除灰系统采用正压浓相气力输送方式。石子煤系统采
22、用改进型电瓶叉车方案。4)除灰及全厂压缩空气系统(仪用、杂用、部分化水系统、脱硫岛、脱硝岛)将统一规划设计，减少备用设备数量。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,10 运煤部分设计原则1)按照坑口电厂的供煤特点，卸煤系统采用火车卸煤沟和汽车卸煤沟的卸煤方式，火车、汽车来煤按约3:2考虑。2)煤场采用横列折返式的“露天条形煤场防风抑尘网”方案，煤场设备采用2台折返式斗轮堆取料机，煤场可贮煤按可供本期21000MW机组燃用约15天。混煤配煤采用卸煤沟与斗轮机联合运行混煤和炉膛内混烧的方式实现，不设混煤筒仓，节省投资。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,4）按流程简捷、转运站最少的原则优化输煤系
23、统平面布置，实现由煤场至侧煤仓的上煤系统采用带式输送机穿烟囱的布置方式。5)运煤系统带式输送机规格为：B=1400mm，V=2.75m/s，Q=1600t/h。除了侧煤仓带式输送机以外，其余带式输送机均为双路布置，并具备双路同时运行的条件，使运行灵活、可靠。6)煤仓间配煤系统采用三条带式输送机配犁式卸料器的方案。,11 电厂化学部分设计原则1)锅炉补给水处理系统采用先进的膜技术，减少了酸碱废水排放量。2)凝结水精处理酸碱贮存设备，和锅炉补给水处理系统共用，减少建筑用地及设备投资。3)工业废水采用分类收集，分质处理，达标回用。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,12 暖通部分设计原则1)热源分
24、开设置。主厂房、输煤系统栈桥、各转运站及厂区辅助建筑物等均采用110/70热水采暖；厂前区建筑物采用热媒温度为95/70的热水。2)本工程汽机房、锅炉房的采暖系统采用分散的单元式小系统，即单机单炉为一个独立采暖系统。3)全厂采暖系统的最高点和最低点之间的高差较大(大于70m)，优化将全厂采暖系统按高、低区划分为两个采暖管网。,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,4)汽机房采用自然进风、屋顶通风器自然排风的通风方式。5)锅炉房紧身封闭部分60m以上设置23层部分可开启外窗，冬季开启少量高窗可以有效的破坏锅炉房热压，减少零米层冷风渗透量，保证锅炉房采暖室内温度。6)全厂采用1座集中制冷站为主厂房区
25、域及及厂前区建筑物提供夏季空调的冷源。7)锅炉房采用固定式真空吸尘装置。,13 工程造价控制原则1)建立持续控制及降低工程造价的思路；实施限额设计，对工程造价进行全过程控制；2)设计工作在控制工程造价中起“龙头”作用，优化设计是控制工程造价重要措施之一；优化设计方案，掌握好建设标准；协助业主做好招投标工作、编制标书和标底及合同管理，控制工程造价；,四.初步设计主要设计原则和优化亮点,4）结合本工程特点，并与限额设计参考造价指标比较，初步设计概算总投资控制目标为静态投资652000万元，单位指标为3260元/kW；动态投资约699134万元，单位指标为3496元/kW。设计方案优化后，同调整后适用于方家庄电厂(2 1000MW级)新建工程模块的基本模块造价3700元/kW相比，单位投资减少440元/kW，静态投资减少87940万元，说明本工程经初步设计方案经优化后技术指标先进，工程造价水平切实、合理。,5）初步设计与投标设计技术方案及投资差异对比,与您携手 共创辉煌,预祝#发电有限公司21000MW 机组早日开工建设、创优投产！,
