火力发电厂设计各阶段及其主要内容

发电厂设计火力发电厂设计各阶段及其主要内容摘要:发电厂设计是一项庞大而繁杂的工程，从最初建设项目的提出到电力勘测选址，从可行性研究到初步设计，从施工图的设计到施工建设，层层环节都要贯彻国家的基本建设方针，体现国家的经济政策和技术政策，符合相应的法律法规和标准要求，保证发电厂的安全可靠、经济适用，符合国情和满足可持续发展要求，以合理的投资获得最佳的经济效益和社会效益。关键词:发电厂；设计；可行性分析；施工图引言：发电厂设计是电力工程建设项目流程中的重要环节，也是一项庞大而繁杂的工程，本文将对发电厂设计的原则与要求、发电厂的设计流程，各设计阶段的工作内容进行阐述，使我们能源与动力工程专业的同学对发电厂设计方面的知识有一个比较全面、系统的了解。１发电厂设计的原则与基本要求1.１设计原则(1)．设计的基本原则是执行DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》的规定，此外还应符合其他一些现行的有关国家标准和行业标准的规定，如设计中要采取切实有效的措施，减轻发电厂排放的废气、废水、灰渣、噪声和排水等对环境造成的影响；使各项有害物的排放符合环境保护的要求以及劳动安全与工业卫生的有关规定。

(2)．发电厂的规划和设计应树立全局观念，满足市场需求，依靠技术进步，认真勘测，精心设计。设计中积极慎重地推广国内外先进技术，因地制宜地采用成熟的新材料、新设备、新工艺、新布置、新结构，努力提高机械化、自动化水平。同时还应考虑未来全国电力系统联网，全国范围内的资源优化配置和厂网分开、竞价上网的电力市场要求。

(3)．发电厂的设计必须按国家规定的基本建设程序进行，设计文件应按规定的内容和深度完成批准手续。

(4)．在发电厂设计中，应积极采用最新的参考设计、典型设计，以及先进的设计方法和手段，以提高设计质量、缩短工期和控制工程造价，并结合工程特点不断有所创新。

(5)．发电厂的厂址选择、容量规划、建设规模和建设期限、选用的机组容量、联网方式、燃料来源和品种、投资控制指标等，均应以经过批准的可行性研究报告书作为依据。在设计过程中，当因具体条件发生变化，必须改变原有规定时，应及时报请原审批单位重新审定。1.２基本要求除了满足上述几点主要设计原则之外，发电厂在设计过程中还应满足以下基本要求：

(1)．发电厂的机组容量应根据系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择，并应选用高效率的大容量机组，但最大机组容量不宜超过系统总容量的10%。

(2)．发电厂机组的设计调峰性能，特别是不投油最低稳燃负荷等指标设计应满足电力系统安全稳定运行的需要，各有关辅助设备的选择和系统设计也应满足相应的要求。

(3)．在扩建和改建发电厂的设计中，应结合原有总平面布置、原有生产系统的设备布置、原有建筑结构和运行管理经验等方面的特点，全面考虑，统一协调。

(4)．新建或扩建的燃煤发电厂的设计，校核煤种及其分析数值是设计的基本依据，它们将影响设备和系统的选择、工程造价、发电厂的安全生产和经济运行。主管部门和项目法人对此应充分重视，在进行必要的调查研究后，合理确定，使其能代表长期实际燃用煤种。设计中应保证锅炉点火与低负荷助燃用的油或可燃气有可靠的来源。

(5)．设计中选择燃烧低热值煤(低质原煤、洗中煤、褐煤等)的凝汽式发电厂，其设计选址应在燃料产地附近；有条件时，应建坑口发电厂，坑口发电厂所在的煤矿区应有足够的可采储量和可靠的开采量，其规模应能连续供应发电厂规划容量所需燃煤30年及以上。

(6)．设计中对煤种选择的基本要求是：对运煤距离较远(超过1000km)的发电厂，宜采用热值高于21.0MJ/kg的动力煤1。对位于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区的发电厂，应满足环境保护对煤种硫分含量、硫氧化物排放浓度、排放量及总量控制的要求。无烟煤或易结焦煤种，宜集中供某些发电厂燃用，并应采取保证锅炉安全运行的相应措施。

(7)．在发电厂设计中，应按规划容量作好统一安排，以满足各阶段，特别是初期投入运转时运行和检修的需要。当分期建设时，每期工程的设计原则上只包括该期工程必须建设的部分。对分期施工有困难的或不合理的项目，可根据具体情况按规划容量一次建成。

(8)．在发电厂设计中，应对所需的主设备、主要辅助设备和系统进行整体协调，提出技术要求，并根据同类设备的技术性能、可靠性、供货条件、价格以及制造厂的业绩和技术服务质量择优选用。在条件合适时，应优先选用标准系列产品和节能产品。

(9)．发电厂的抗震设计必须贯彻预防为主的方针，对于按规定需要设防的发电厂，其工艺和土建设计必须按照有关抗震设计规范的要求，采取有效的抗震和减少震害的措施。

(10)．防治污染的工程设施必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投产。当地方能落实灰渣综合利用条件时，在发电厂设计中应创造条件予以配合。

行技术经济分析和多方案的比较论证，推荐出具体厂址及建厂规模，对主机和主要辅机的选型、新设备、新工艺、新技术和建厂方案等提出建议；提出电厂的投资估算和经济效益评价，为计划部门编制和审批设计任务书、进行主机招标及开展初设工作提供可靠依据。2.2.2可行性研究的工作流程如下：(1)准备工作。与项目法人签订合同即接受任务后，组成设计项目组，研究任务文件要求、初步可行性研究报告和审查文件，提出工作范围、主设备选型及计划进度的初步意见；各专业编写准备工作和现场踏勘工作大纲；根据工作大纲的要求收集资料。

(2)现场踏勘及厂址汇报会。向当地政府有关部门汇报任务；进行现场踏勘，对收集的资料进行深人分析，研究建厂初步方案，落实建厂条件；项目法人取得有关部门原则性同意文件；提出下一步工作意见；在调查收资和综合研究的基础上进行技术经济比较，提出推荐的厂址位置的总体规划的初步意见及存在问题，提请当地政府主持并召集有关部门参加汇报会议，听取可行性研究工作组的汇报，协调解决各部门的意见，进一步落实建厂条件，并形成会议纪要。

(3)勘测工作。为最后落实建厂的内外部条件进行的详细勘测工作包括环境影响评价、接人系统、水土保持、交通运输、水资源论证、地震安全性评价、地质灾害危险性评估等相关部分的可研或专题报告。由项目法人委托，并与项目可研工作同步进行，其中勘测报告(含工程地质、水文、气象)应在总报告前完成。

(4)编制文件。在现场踏勘和厂址初步方案研究的基础上，编写项目设计计划；各专业进行设计方案研究论证，通过多方案技术经济比较进行优选，确定主要设计方案；组织验收、确定推荐方案；各专业编制设计文件，提出工程量及投资估算；进行经济分析和评价。

(5)编写可行性研究报告，校审并签署设计文件，并提出质量评定意见。

(6)报告审查。项目法人委托有资质的单位对可行性研究报告进行审查。2.2.3 可行性研究的工作内容(1)论证建厂的必要性和可行性。在初可研究的基础上，进一步论证建厂的必要性。进行必要的调查、收资、勘测和试验工作，落实环境保护、水土保持、土地利用、接人系统、热负荷、燃料、水源、交通运输、储灰场、区域稳定及岩土工程、脱硫吸收剂与脱硝还原剂来源及其副产品处置等建厂内外部条件，论证建厂的可行性

(2)进行踏勘调研、收集资料，有必要时进行少量的勘测和试验工作，包括工程测量、水文(气象)勘测、岩土工程勘测、水文地质详查、地质灾害危险性评估、地震安全性评价、水资源论证、水库、防洪影响评价、环境影响评价、水土保持评价、模型试验等，对可能造成厂址颠覆性因素进行论证，进一步落实建厂的外部条件。

(3)推荐厂址。新建工程应有两个及以上的厂址，对初可研究中提出的拟建厂址进行同等深度的全面技术经济比较，提出推荐意见

(4)对推荐厂址的总体规划、厂区总平面规划、接人系统设计、供热机组厂内热网、交通运输及其他各工艺系统提出工程设想，论证并提出主机技术条件。

(5)提出初步投资估算并进行造价分析；进行经济效益与风险分析。

(6)提出结论及存在的问题，作为下一步设计的依据及采取措施改进。

２.３初步设计的工作内容２.３.１概述初步设计是根据可行性研究报告要求所做的发电厂建设项目的具体实施方案，对工程概况、厂址条件、电力系统要求与接人系统方案、主要设计方案、节能、节水、节约用地及原材料措施、环境保护、劳动安全及工业卫生、运行组织及设计定员及主要技术经济指标等方面的设计内容及设计深度进行说明，并通过对工程项目所做出的基本技术经济规定，编制项目总概算。2.3.2初步设计的工作流程如下：(1)准备工作。包括组织人员、研究任务、调查收资、签订主机(主设备)技术协议、拟定设计原则、进行勘测工作、编制初步设计项目设计计划等。(2)分专业设计并确定设计方案。包括提出各专业设计方案、方案比选、设计单位内部讨论、初步明确推荐方案、征求有关单位意见及确定方案等。(3)编制各专业设计文件。根据正式推荐方案修正综合进度，调整专业间互提资料项目和进度，解决专业协调配合问题；各专业编制初步设计文件及编制项目总概算。(4)编写初步设计报告。各专业设计文件编制完成后，按有关规定进行会签工作，将各专业初步设计报告进行汇总，形成最终的初步设计报告(初步设计说明书)。(5)初步设计报告审査。按有关规定对初步设计文件进行校审、质量评定和签署，由项目法人委托对初步设计文件进行审查后出版。2.3.3初步设计的工作内容发电厂的初步设计工作主要是按照现行的大型发电厂设计技术规程规范(DL5000--2000《火力发电厂设计技术规程》)的相关规定，分专业、分系统地对各部分的系统结构组成进行设计，并对各系统设备进行选型(主要包括选择设备台数、容量、出力、运行方式等加以确定)；分专业、按系统绘出相应的初步设计图(主要包括平面布置图、断面图、总体规划图、热力系统图等)，编写初步设计报告。按专业及系统来划分，初步设计的具体内容主要包括以下几个方面：(1)厂址选择。发电厂的厂址选择应按规划选厂和工程选厂两个阶段进行，并分别作为初步可行性研究和可行性研究的主要内容之一。规划选厂应以中长期电力规划为依据；工程选厂应以批准的项目申请报告和审定的初步可行性研究报告为依据。按照发电厂设计技术规程的规定，发电厂的厂址选择过程中应完成以下几方面的工作。选址工作内容：对厂址概述、煤源情况、交通运输、电厂水源、工程地质、水文气象、电厂接人系统方案、系统对电气主接线及电气设备参数的要求等进行勘测和论证。选址的具体要求参见DL5000——2000《火力发电厂设计技术规程》。(2)总体规划。包括对全厂总体规划(厂区具体方位及朝向，电厂水源及供排水方式，燃料及石灰石运输，除灰、渣系统及灰场、电气出线)，厂区总平面布置(厂区总平面设计基本思路、厂区总平面设计主要原则、厂区总平面布置方案特点比较、节约用地措施及效果分析)，厂区竖向布置，交通运输，管线及沟道布置，厂区绿化，辅助、附属及生活福利建筑等方面进行设计。发电厂的总体规划是根据发电厂的生产、施工和生活需要，结合厂址及其附近地区的自然条件和建设规划，对厂区、施工区、生活区、水源地、供排水设施、污水处理设施、灰管线、储灰场、灰渣综合利用、交通运输、出线走廊、供热管网等进行的统筹规划。总体规划应贯彻节约用地的原则，通过优化，控制全厂生产用地、生活区用地和施工用地的面积。发电厂用地范围应根据建设和施工的需要，按规划容量确定。发电厂用地宜分期、分批征用，总体规划包括厂区内部规划和厂区外部规划。(3)主厂房布置。主厂房布置的设计应满足火力发电厂设计规程中的二般规定(详细参见DL/T5427-2009《火力发电厂初步设计内容深度规定》)，对主厂房布置的总体布置形式进行设计，然后分别对主厂房中的锅炉房布置、煤仓间布置、除氧间布置、汽机房布置、集中控制楼和单元控制室布置、检修维护及其辅助设施的布置、综合设施布置等几个主要部分进行详细设计。其中各部分的设计深度均在满足DL/T5427-2009《火力发电厂初步设计内容深度规定》的基础上，根据待建电厂的具体情况进行经济比较分析论证，确定出最终方案。(4)电力系统。包括对发电厂预接人的电力系统现状、电力负荷及电力平衡情况进行分析，明确电厂在电力系统中的作用和地位，以确定待建电厂接人系统的方案，电厂电气主接线方案确定等设计。(5)热机部分。包括主机型式、参数及主要技术规范，燃料及消耗量的选择，锅炉设备、燃烧系统及辅助设备的选择，热力系统及主要辅助设备选择，系统运行方式选择，主厂房布置，辅助设施等部分的设计。(6)烟气脱硫、脱硝部分。包括脱硫工艺系统及主要设备选择，脱硫岛的布置，控制部分，电气部分，给排水、消防及废水处理系统，土建、暖通部分，环境保护部分，烟气脱硝等部分设计。(7)运煤系统。新建发电厂的运煤系统设计应按发电厂规划容量、燃煤品种、来煤方式及当地的气象条件等，结合本期规模统筹规划，分期建设或一次建成；扩建发电厂的运煤系统设计应充分考虑利用原有的设施和设备，并与原有系统相协调。(8)除灰渣部分。除灰渣系统型式设计：除灰渣系统型式通常有两种，即干式除灰渣系统和水力除灰渣系统，除灰渣系统的选择，一般根据灰渣量、灰渣特性、除尘器和排渣装置型式、冲灰水质、水量以及发电厂与储灰场的距离、高差、地形、地质和气象等条件，通过技术经济比较确定。除灰渣系统的设计还要考虑灰渣综合利用和环保要求，并贯彻节约用水的方针。粉煤灰综合利用：对于有粉煤灰综合利用条件的发电厂，应按照干湿分排、粗细分排和灰渣分排的原则，设计粉煤灰的集中系统，并为综合利用和外运创造条件。灰渣输送系统：对于有综合利用要求，但其途径和条件都暂不落实的情况，设计也应为灰渣的综合利用预留条件。除按综合利用要求设置灰渣输送系统外，还应有能将全部灰渣送往储灰场的设施。(9)电厂化学部分(水处理设备及系统)。包括原水预处理、锅炉补给水处理系统，凝结水精处理系统，循环冷却水处理、化学加药系统和取样系统，循环冷却水处理系统，制氢系统，工业废水处理系统，油净化处理，炉水校正处理及热力系统水汽取样、药品仓库、启动锅炉加药与取样，试验室仪器，防腐等部分设计。(8)防腐。对水处理系统中接触侵蚀性介质及对出水质量有影响的设备、阀门和管道的防腐设计。(10)电气部分。包括电气设备(主要为发电机、主变压器、高压配电装置、电测量仪表装置)及系统(主要有电气主接线、厂用电系统、直流电系统、二次接线、照明系统)、继电保护、安全自动装置、系统调度自动化(电气控制楼)、电缆选择与敷设、系统通信方式(厂内通信、系统通信)、其他电气设施等几个方面进行设备选型设计。(11)热工自动化部分。机组主要热工自动化系统宜采用分散控制系统，其功能宜包括数据采集和处理功能、模拟量控制功能、顺序控制功能和锅炉炉膛安全监控功能。热工自动化部分设计选型内容主要包括控制方式及控制室，热工检测和执行设备，热工报警，热工保护，热工开关量控制和联锁，热工模拟量控制，机组分散控制系统等几个方面。(12)电厂信息系统。电厂信息系统包括厂级监控信息系统(SIS)、管理信息系统(MIS)、电厂基建信息管理系统(基建MIS)，主要设计内容包括厂级信息系统的功能和规划方案设计；系统投资及工程实施等部分设计；厂级实时监控系统、单元机组分散控制系统及公用辅助系统的控制系统及系统通信设计，单元机组机炉协调控制系统与电网自动发电控制的接口设计，远动终端与机炉协调控制系统的联结方式设计，厂级监控系统与电网调度自动化系统的联结设计，电厂管理信息系统(M15)的配置设计等。(13)建筑与结构部分。建筑与结构设计选型内容主要包括主要建筑材料选择；主厂房建筑设计；防火设计、抗震设计、主厂房结构、地基与基础、采光和自然通风、防排水、室内外装修、生活设施、烟囱、输煤构筑物等几个方面。(14)辅助及附属设施。辅助及附属设施设计选型内容主要包括锅炉、汽轮机、电气、热工、燃料运输、除灰、化学等设备的检修场地设计；金属试验室、化学试验室、电气试验室、热工试验室、环境保护监测站和劳动保护监测站的设备、仪器选型设计；仪用压缩空气系统设计；发电厂的保温油漆设计；热力设备停用时必要的防腐保养措施设计；汽轮机润滑油及变压器绝缘油的净化装置和贮油箱选型设计；制氢站设计等几个方面(15)采暖通风及空气调节部分。采暖通风和空气调节主要针对主厂房、电气建筑与电气设备、输煤系统除尘、除灰建筑、化学建筑、厂区制冷、加热站及管网及其他辅助建筑及附属建筑等部分设计。(16)水工部分。包括供水水源，全厂水务管理和水量平衡，供水系统选择及布置，取水构筑物和水泵房、管道和沟渠、冷却池和冷却塔、补给水系统，冷却塔，外部除灰和贮灰场，生产、生活给排水，净化站，生活污水处理及工业废水处理，水工各系统建(构)筑物等部分设计。(17)节约能源与环境保护。包括节约及合理利用能源的措施，节约用水的措施，节约原材料的措施，节约用地的措施，烟气污染防治，生活污水处理及工业废水处理，固体废弃物治理及综合利用，噪声处理，节水措施，绿化，环保管理及监测等部分设计。环境保护部分的设计主要从大气污染防治、废水治理、灰渣治理及综合利用、噪声防治、环境保护监测几个方面进行。(18)消防。发电厂的消防设计应贯彻“预防为主、防消结合”的方针，防止或减少火灾危害，保障人身和财产安全。发电厂应有完整的消防给水系统，还应按消防对象的具体情况设置火灾自动报警装置和专用灭火装置，并应合理配置灭火器。消防部分设计包括消防水泵房和消防车的配置，消防设施总平面布置与交通要求，专用灭火装置、火灾探测和自动报警系统设计，建筑物与构筑物，消防给水和电厂各系统的消防措施，消防供电，采暖通风及空调系统的防火等部分设计。(19)劳动安全及工业卫生。新建、改建、扩建工程的劳动安全卫生设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投人生产和使用。劳动安全与工业卫生部分设计包括防火和防爆、防电伤、防机械伤害及防坠落伤害、防尘、防毒及防化学伤害、防噪声及防振动、防暑、防寒及防潮、防电离辐射及防电磁辐射、防止重大设备事故及其他安全措施，事故应急救援预案等部分设计，劳动安全和工业卫生机构与设施设计等。(20)施工组织大纲设计。包括交通运输条件及大件设备运输方案，主要项目的施工方案，施工总平面布置，施工综合控制进度，施工区废水处理等部分设计。(21)运行组织及定员设计。包括定员方案，人员指标，机组的启停、运行方式等部分设计。以上简述了初步设计的主要内容。初步设计的详细内容及对初步设计各部分内容的具体设计原则与要求，可参见DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》。２.４施工图设计的工作内容2.4.1概述施工图是用以指导组织工程施工的技术性图纸和文件。当上级批准的初设审