火力发电厂结构设计特点与发展培训课件(刘振勇)

1、2016年06月23日 主讲：刘振勇设计管理部设计管理部一、电力建设及设计市场形势二、火力发电厂设计简介三、火力发电厂土建专业设计内容四、土建结构专业设计内容五、土建结构专业设计特点六、设计部门建设的建议七、电力设计发展前景目 录诚信 责任 创新 奉献一、电力建设及设计市场形势1、2016年全国电力供需形势2016年，预计宏观经济增速总体将呈现稳中缓降态势，电力消费增速将维持低速增长。全国电力供应能力总体富余，部分地区过剩。全年新增装机1亿千瓦年底发电装机容量16.1亿千瓦非化石能源发电装机比重36%火电设备利用小时数4000h左右诚信 责任 创新 奉献一、电力建设及设计市场形势2、影响电力建

2、设的主要因素电力建设主要受宏观经济调控尤其是工业生产下行、产业结构调整、工业转型升级以及气温等因素的影响。全社会用电量同比增长0.5%第二产业用电量-1.4%固定资产投资(房地产)增速放缓火电设备基本利用小时数4000h左右黑色金属冶炼用电建材行业用电-9.3%-6.7%诚信 责任 创新 奉献一、电力建设及设计市场形势诚信 责任 创新 奉献一、电力建设及设计市场形势3、国家发改委、能源局“565”号文对煤电发展的宏观调控诚信 责任 创新 奉献一、电力建设及设计市场形势3、 “565”号文主要内容介绍解决的问题受经济进入新常态和结构调整等因素影响，我国用电量增速趋缓，电力供需总体宽松。煤电行业面

3、临利用小时数逐年下降、规划建设规模较电力需求偏大等问题。主要内容（七）取消一批不具备核准条件的煤电项目（八）缓核一批电力盈余省份煤电项目（九）缓建一批电力盈余省份煤电项目诚信 责任 创新 奉献一、电力建设及设计市场形势3、 “565”号文主要内容介绍取消一批2012年及以前年及以前纳入规划的未核准煤电项目，相应规模滚入当地未来电力电量平衡，待2018年后结合电力供需情况再逐步安排。缓核一批黑龙江、山东、山东、山西、内蒙古、江苏、安徽、福建、湖北、河南、宁夏、甘肃、广东、云南等13省（区）2017年前（含2017年，下同）应暂缓核准除民生热电外除民生热电外的自用煤电煤电项目（不含国家确定的示范项

4、目）。缓建一批黑龙江、辽宁、山东、山东、山西、内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、湖北、河南、江苏、广东、广西、贵州、云南等15省（区），除除民生热电项目外民生热电项目外的自用煤电煤电项目，尚未开工建设的，2017年前应暂缓开工建设；正在建设的，适当调整建设工期，把握好投产节奏。诚信 责任 创新 奉献一、电力建设及设计市场形势3、 “565”号文主要内容介绍影响范围内国内煤电项目民生热电项目影响范围外风电、光伏、生物质、垃圾发电等新能源项目超低排放示范项目影响时效十三五前期阶段国外煤电项目投资诚信 责任 创新 奉献二、火力发电厂设计简介1、火力发电厂主要设计阶段初步可行性研究可行性研究路条核准初步设计施

5、工图设计竣工图设计司令图设计路条：国家（地方）发改委关于同意XX工程展开前期工作的批复。拿到路条后，建设方即可委托咨询单位完成可行性研究报告，水土保持方案报告、环评报告、水资源论证报告、建设用地地质灾害危险性评价报告、地震安全性评价报告和节能评估报告等7项主要报告。报发改委核准。核准：关于XX电厂X期2*XX万千瓦机组工程项目核准的批复。核准后可进行下一步工程招投标、施工图设计、项目实施等工作。根据中国地震局文件 中震防发2015 59号文要求，目前开展的电站建设不再需要进行地震安评工作，地震动参数根据住建部抗震设防区划图获得。诚信 责任 创新 奉献二、火力发电厂设计简介2、火力发电厂各设计阶

6、段的设计依据及规范要求序号序号设计阶段设计阶段规范名称规范名称编号编号1初可火力发电厂初步可行性研究报告内容深度规定DL/T 5374-20082可研火力发电厂可行性研究报告内容深度规定DL/T 5375-20083初设火力发电厂初步设计文件内容深度规定DL/T 5427-20094施工图火力发电厂施工图设计文件内容深度规定第11部分：土建结构DL/T 5461.11-20135竣工图电力工程竣工图文件编制规定DL/T 5229-2005诚信 责任 创新 奉献二、火力发电厂设计简介3、火力发电厂各设计阶段的设计特点及要求序号序号设计阶段设计阶段工作特点工作特点1初可1、选厂（布点）阶段。2、主

7、要工作为论证建厂必要性，初步落实建厂外部条件并进行厂址必选，提出电厂规划容量及机组选型建议，3、完成投资估（框）算、经济效益和风险分析。其目的是要争取国家和地方政府各部门的支持，把该项目列入总的发展规划中去。而项目列入国家和地方发展规划，即通常说的项目有了“路条”，这是项目核准的前提。2可研1、论证建厂必要性和可行性，对2个以上厂址进行同等深度全面技术经济比较。2、落实环境保护、水土保持、接入系统、热负荷、燃料、水源等外部建厂条件。3、投资估算应能满足控制概算的要求并进行造价分析。提资估算以亿计。4、可研阶段勘测开始；测量、水文地质调查，必要时少量钻探。环境影响评价报告接入系统等由业主另行委托

8、可行性研究报告的主题是：落实建厂外部条件，厂址定点，提出工程投资估算和效益分析，提供项目核准依据。注：1、可研是最重要的一环； 2、可研方案（含厂址）优劣，投资以“亿”计； 3、可研建厂外部条件论证不充分，建成后损失最大；诚信 责任 创新 奉献二、火力发电厂设计简介3、火力发电厂各设计阶段的设计特点及要求序号序号设计阶段设计阶段工作特点工作特点3初设1、政府主管部门对项目批准或核准的文件以及审定的可行性研究报告是初设文件编制的主要依据。2、送审的初步设计文件应包括说明书、图纸及专题报告三部分。3、初步设计概算应准确反应设计内容，深度应满足控制投资、计划安排及基本建设贷款的需要。初步设计的主题是

9、：确定设计方案和工程投资额，提供工程拨款依据。初步设计审查；一般业主邀请规划院，中咨公司审查。有的发电集团公司邀请专家自己审查。4司令图也称为总图设计阶段（施工图前期设计），总图设计的主题是：落实初设审查意见，处理好专业间接口。诚信 责任 创新 奉献二、火力发电厂设计简介3、火力发电厂各设计阶段的设计特点及要求序号序号设计阶段设计阶段工作特点工作特点5施工图施工图设计的主题是施工图设计内容应充分体现设计意图，满足订货、施工、运行及管理等方面的要求。包括主厂房、烟尘渣建构筑物、电器、燃料、化学、脱硫（脱硝）建构筑物、辅助和附属建构筑物。施工配合；分院内、现场配合，院是工代的大后方，要支持工代工作

10、。工代驻现场的时机： 1、主厂房基槽开挖、地基处理阶段派驻地质专业工代。 2、主厂房基础出0米后派驻土建工代 3、根据工程时机进度及合同要求派驻机务、电器等专业工代。6竣工图竣工图设计的主题是：表示工程投产时的实际情况。要汇总设计更改通知单和更改设计通知单，重新出图，加盖“竣工图”章。除电规院的总体要求外，各集团公司还有分别有自己的竣工图编制要求。诚信 责任 创新 奉献二、火力发电厂设计简介4、火力发电厂各设计阶段问题设计人员往往希望按照正常程序进行工作，即：1、主机订货后进行初步设计；2、初步设计审查后进行主要辅机订货；3、主要辅机订货后进行总图设计；4、总图设计审查后进行一般辅机订货。 但

11、在实际工作中，业主为了加快工程进度，要求对上述程序进行少量调整，设总应进行具体分析，可先按某种假定条件开展工作，但仍应预防造成大的设计返工，工程实施前必须对原假定条件重新进行复核和必要的更正，以免给工程造成重大损失。诚信 责任 创新 奉献二、火力发电厂设计简介4、火电厂设计的专业分工机务汽机锅炉输煤除灰环保电控电气热控土建总图建筑结构水结水暖水工暖通辅助地质勘查地形测量水文气象环境评价三维设计诚信 责任 创新 奉献三、火力发电厂土建设计内容1、土建专业（总、建、结、水）各设计阶段工作特点序号序号设计阶段设计阶段参与专业参与专业工作特点工作特点1初可总交 结构 水结以总交专业工作为主线，进行厂址

12、比选必要时水工结构参与灰坝、水库等设计选型工作。结构专业提供初步地基处理方案，整体造价为初步估算。2可研总交 结构 水结以总交专业工作为主线，进行厂址进一步比选以及厂区总平面的初步布置工作，水结专业和结构专业提供初步地基处理方案及配合工艺专业进行主厂房选型工作，并提供方案造价估算。3初设总交 结构 水结 建筑根据可行性研究审查的意见，各专业主要完成厂区总平面布置，根据勘测报告确定合理的地基处理方案，配合工艺专业完成主厂房建筑、结构方案选型，以及主要的建构筑物的结构方案比选工作。各专业完成满足控制投资、计划安排及基本建设贷款的概算成品。4施工图总交 结构 水结 建筑详见各专业施工图设计深度要求。

13、5竣工图总交 结构 水结 建筑根据电规总院及业主要求，提供反映工程实际建设情况的竣工图。诚信 责任 创新 奉献三、火力发电厂土建设计内容2、土建建筑、结构专业施工图阶段设计内容设计总说明及通用图设计总说明及图纸目录土建通用图建筑部分主厂房除灰输煤化学电气地基处理桩基地基处理开挖图主厂房结构基础图主厂房框架主厂房楼板汽轮发电机基座地下设施及附件烟尘渣结构烟囱结构除尘器烟道支架送引风机支架灰库渣浆泵房电气结构汽机房A列外屋外配电装置网控楼厂区避雷针厂区路灯燃料结构翻车机结构卸煤沟碎煤机室转运站输煤栈桥煤场燃油泵房化学结构锅炉补给水及化验楼制氢站凝结水处理室补给水室外构筑物辅助及附属结构行政办公楼检

14、修间材料库厂区综合管道支架诚信 责任 创新 奉献四、土建结构专业设计内容1、土建结构专业施工图分级根据卷册的难易程度、对电厂运行的重要性不同，设计成品一般分为不同的级别，对应不同的校审层级以及不同的设计人力资源，用以保障及提高设计核心质量。2、土建结构专业人力资源配置各电力设计院人力组织方式大致相同，一般设置工程设计人、主设人、副主工、主工等不同级别人员。主设人负责设计基本方案制定，卷册任务书编制及重要卷册设计，设置校核人，副主工、主工作为不同级别的质量控制环节。诚信 责任 创新 奉献四、土建结构专业设计内容3、土建结构专业设计基本流程设计准备工作：1、收集原始资料2、接收工艺资料3、明确卷册

15、任务确定设计方案，编写卷册作业指导书计算及施工图编制校核审核会签批准出版归档专业间配合及互提资料修改主设人设计人全校人副主工各专业主任工诚信 责任 创新 奉献四、土建结构专业设计内容4、土建结构专业设计平台计算部分PKPM盈建科STAAD PROSAP 2000ANSYSMIDAS GEN51烟囱等单独程序绘图部分AUTOCAD探索者天正三维协同PDMSDRAFT各类接口程序5、土建结构专业成品交付深度及方式根据施工图设计文件内容深度规定设计文件组成条款要求：2.2.1 土建结构部分施工图设计成品主要是以卷册卷册为单位，包括施工图总说明及卷册目录等文件。2.2.2 每个卷册的施工图设计成品应包

16、括图纸目录、设计说明、设计图纸、计算书；计算书部分进攻设计单位内部归档，不属于对外交付的设计文件。目前设计成品以二维CAD图的形式交付居多，随着三维设计技术的发展，3D成品交付将会逐渐占据主导地位。诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点1、土建结构专业设计的自我认识1.1 真正的结构设计不仅是一门专业技术、更是一门艺术，而且结构设计没有唯一解，只有通过不断的探索去寻求相对的唯一解，创造力和创新就是结构工程师对设计的贡献。钢结构主厂房A列柱支撑的设置原则以及其对抗震扭转作用的取舍问题诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点1、土建结构专业设计的自我认识1.2 结构工程师的工作绝不是

17、“规范+计算”更不是“规范+一体化计算机结构设计程序”而是要凭借作为一个结构工程师本身应具有的结构设计概念、经验、悟性、判断力和创造力。创新才是结构工程师对设计业主和社会的最大贡献。节点节点模态模态uxuxuyuyuzuzRxRx特 征 值 分 析模态号频率周期容许误差(rad/sec)(cycle/sec)(sec)117.4432.77610.36020.00E+00220.48813.26080.30674.06E-16324.09783.83530.26071.17E-15470.542611.22720.08913.66E-16588.683114.11440.07082.39E-1

18、46105.030816.71620.05988.28E-12相对于计算程序，正确的结构概念更为重要。诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点1、土建结构专业设计的自我认识1.3、结构专业并不是被动的配合，而是充满了创造性。在满足工艺专业检修要求的前提下，如何保证结构本身的抗震、抗侧力体系的完整性。诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.1 地基处理方案。 根据个工程地质情况的不同，建构筑物地基处理（不包括场地五通一平）费用最多能占到建筑费用10%以上，个例甚至能够占到土建费用15%以上（全场淤泥预压，吹沙填海等项目），而且成为电站设计施工中的最大变数，必须引起

19、我们的高度重视。 一般电厂采用天然地基的建筑物很少。人工地基有桩基、复合地基、强夯等。复合地基是地基土和增强体共同承担荷载的人工地基，如振冲碎石桩、高压旋喷桩等。 影响地基处理方案选取的关键因素：造价（一般来说深基础复合地基换填天然地基）工期质量控制难易程度诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.2 主厂房布置方案。主厂房布置方案型炉前煤仓双进双出磨煤机主厂房布置方案塔式炉侧煤仓中速磨煤机诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容主厂房前煤仓布置方案。诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容主厂房侧煤仓布置方案。诚信 责任 创

20、新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.3 烟囱防腐方案脱硫后进入烟囱的烟气与不脱硫的烟气在工况上有显著差异，对烟囱的腐蚀大大增强，因此，烟囱设计必须充分考虑腐蚀问题。传统的烟囱设计应做较大的改变，以确保有脱硫装置烟囱的安全。 目前，燃煤电厂烟气脱硫(简称FGD)较成熟的工艺主要有石灰石-石膏湿法脱硫、干法脱硫、海水脱硫等，在进入烟囱前有2种不同工艺，采用烟气热交换器(GGH)或不设烟气热交换器 经湿法脱硫后，进人烟囱内的烟气有以下特点：(1)烟气中水分含量高，烟气湿度很大；(2)烟气温度低，一般在80左右，如不设烟气热交换器，烟气温度只有45；(3)烟气中含氯化物、氟化物和亚硫酸

21、等强腐蚀性物质对烟囱有很强的腐蚀性；(4)烟气含硫酸浓度低，产生的低浓度酸溶液比高浓度酸液对烟囱内筒的腐蚀性更强。低浓度酸液在4080时，烟气极容易在烟囱的内壁结雾形成腐蚀性很强的酸液，对结构材料的腐蚀速度比其他温度时高出数倍。 根据国际工业协会钢烟囱标准规范(19992000)中有关规定：“湿法脱硫后的浓缩或饱和烟气条件，通常按强腐蚀等级考虑。”诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.3.1 烟囱内筒腐蚀情况诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.3.2 烟囱外筒连带腐蚀情况诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.

22、3.2 烟囱防腐措施Electric Power Research InstituteRevised Wet Stack Design Guide 12版湿烟囱设计导则取消了钛钢复合板的相关内容，但根据目前国内的使用情况，钛钢复合板目前尚未发现腐蚀问题。诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.3.2 烟囱防腐措施诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.4 动力设备基础设计大型汽轮发电机基座设计是整个电站结构设计的核心内容之一，由于现代机组的设计越发复杂精密，对振幅、振速及加速度等的要求越来越高更多的结构措施和分析手段得到广泛的应用。诚信 责任

23、 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.4 动力设备基础设计2.4.1 新型分析手段的应用大型基座设计目前一般采用ANSYS,SAP200，STAADPRO等大型通用有限元分析软件进行计算分析，以期取得更加准确和反应时机动力特性的计算结果。诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点2、设计核心内容2.4 动力设备基础设计2.4.2 隔振新技术的使用为寻求更加优越的动力特性及抗震性能，在大型基座设计中，带阻尼弹簧隔振系统被广泛应用。诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点3、几个重要概念3.1、设计基准期、重现期和设计使用年限火力发电厂土建结构设计技术规程1.0.7 电

24、站设计使用年限：电站设计使用年限：除临时性结构外、发电厂建构筑物的结构和结构构件的设计使用年限均为50年。建筑结构荷载规范设计基准期：设计基准期：为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。设计重现期：设计重现期：举例：50年一遇即为设计基准期50年出现概率为100%的情况。举例：3.1.3 确定可变荷载代表值时应采用50年设计基准期。诚信 责任 创新 奉献五、土建结构专业设计特点3、几个重要概念3.2、地震级别、地震烈度、抗震设防烈度火力发电厂土建结构设计技术规程1.0.7 电站设计使用年限：电站设计使用年限：除临时性结构外、发电厂建构筑物的结构和结构构件的设计使用年限均为50年。建筑结构荷载规范

25、设计基准期：设计基准期：为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。设计重现期：设计重现期：举例：50年一遇即为设计基准期50年出现概率为100%的情况。举例：3.1.3 确定可变荷载代表值时应采用50年设计基准期。诚信 责任 创新 奉献六、设计部门建设的建议1、设计质量要有完善的体系文件作支撑根据设计的内容，服务对象，制定合适的质量保证体系文件，能够减少设计差错，切实提升设计质量。对设计工作中的各环节进行标准化，编制设计手册，制定标准化工作流程，对可重复使用的内容进行固化。2、开展标准化工作有助于提高工作效率和设计质量。诚信 责任 创新 奉献六、设计部门建设的建议3、注意对已完成工程的经验积累注意

26、收集工程中的信息反馈，尤其是出现问题的负面反馈，及时整理成册归档至具体卷册中，可以有效避免细节老病重复出现。一个设计院得成熟和发展，离不开常年的经验和积累。诚信 责任 创新 奉献七、电力设计的发展前景1、新技术、新工艺、新材料的发展创新是企业立足、发展，获得市场的关键因素之一电力设计创新的脚步从未停歇：汽轮发电机二次再热汽轮发电机同轴设计汽机基座弹簧隔振技术主厂房模块化布置主厂房侧煤仓布置主厂房紧凑型布置数字化电厂海绵电厂汽轮发电机高位布置700度参数研发。2、新型能源技术的发展目前我国的新能源处于刚刚起步的阶段，还有很多可开发的新型能源可以利用：生物质能源光伏发电内陆风电海上风电垃圾发电光热

27、发电。诚信 责任 创新 奉献七、电力设计的发展前景3、三维协同设计3.1、传统设计方式常见问题设计过程中各专业相互提资、及资料交接导入工作，由于不同的专业采用不同的设计平台，相互之间无联系。资料二次输入容易出现错误。各工艺在工业厂房空间内相互争抢可利用空间，设计时较少考虑其他专业的需求，造成设备、管道、结构构件相互碰撞，也是电站后期安装过程中常常遇到的问题。各专业在二维平面进行设计，对竖向空间考虑不足，容易出现有悖常理的设计结果。电站设计采用二维非协同设计容易出现的问题诚信 责任 创新 奉献七、电力设计的发展前景3、三维协同设计3.2、目前三维设计现状l土建专业并没有真正进入三维平台l热机专业

28、与土建专业并没有真正形成协同l频繁的设计变更下无法保证模型的一致性土建对工艺说你们工艺专业的人能不能别总是一会跑过来说加根梁啊，能不能一次说明白，我们也很忙的。求求你们工艺专业的人，能不能少调整啊，你们每调整一次，我们又得加班加点的调结构模型。工艺对土建说你们土建专业的人都在干什么啊，我这地方有个支吊架，你让我挂哪啊？求求你们土建专业的人了，别再调结构构件了行不行啊。诚信 责任 创新 奉献七、电力设计的发展前景3、三维协同设计3.2、三维协同设计的出现实现土建真正进入三维实现土建真正进入三维信息孤岛 1) 模型互导2) 模型局部更新3) 预布构件土建与其他专业形成协同配合土建与其他专业形成协同

29、配合协同设计 1) 大荷载提资2) 设备荷载提资（包括设备建模）3) 管道荷载提资（包括GLIF&CII接口，逻辑支吊架设计、支吊架选型、埋件设计等）4) 预布构件5）提资流程管理有效有效的版本管理及便捷的模型更新确保版本一致的版本管理及便捷的模型更新确保版本一致模型一致性 1) 结构模型的局部更新2) 提资版本管理（提资版本管理及发布版本管理）3) 权限控制（提资、校核、审核、确认、发布、接收、受资等）4) 模型变动后的有效提醒（如设备调整后的设备提资提醒，逻辑支吊架调整后的支吊架重新选型提醒等）诚信 责任 创新 奉献七、电力设计的发展前景3.2、电站三维协同设计使用的平台PDMSPlantDesignManagementSystem概念：在计算机上创建全比例三维模型的软件几何信息+属性图纸+报表特点：单一数据源数据库易于管理以客户化成熟的应用功能工具诚信 责任 创新 奉献七、电力设计的发展前景3.2、电站三维协同设计使用的平台PDMS诚信 责任 创新 奉献七、电力设计的发展前景3.3、土建专业目前进入三维专业面临的困境工艺专业数据（包括三维模型，荷载）1 PDMS2 路草数数据据格格式式不不统统一一1 STAAD2 MI