工业汽轮机主厂房布置方案的选择

工业汽轮机主厂房布置方案的选择

我国电网建设和运行模式近年来，随着能源体制改革方案的逐步实施，能源企业的思维方式、工作方法和管理体制面临着新的考验。随着电力市场的逐步建立和电力工业体制改革进程的深化,商业化运营已成为我国电力企业改革的方向。我国五大发电集团的成立揭开了电力市场全面竞争的序幕。由于竞争机制的引入,降低厂用电率、降低发电成本、提高上网电价的竞争力已成为各个发电集团努力追求的经济目标,并且越来越迫切。不断优化设计,“经济适用、系统简单、备用减少、安全可靠、节约用地、节约能源、保护环境、以人为本”已经成为各发电厂设计的需求。1凝汽器安装控制方案设计为了节约电厂占地面积,一些设计院推出了主厂房三列式布置方案,即汽机房、除氧间、锅炉、煤仓间为炉侧布置。与传统的四列式布置相比,可以节约4大管道的管材,节省建筑面积。但三列式布置方案也存在增加送粉管道长度和建筑材料的不足。主厂房采用三列式布置方案,除氧器可露天布置在汽机房屋顶,也可以布置在侧煤仓与锅炉钢架之间的平台上。两种布置方式相比较,笔者认为露天布置的方案较好。若布置在侧煤仓与锅炉钢架之间的平台上,低压给水、中压给水及与除氧器相关的管道都将增加,这样炉前管道布置就会非常复杂。因此布置方案的决策时要充分论证,不要盲目决策。通常凝汽器的安装标高要考虑凝汽器抽钛管的需要。为了优化设计和节省初投资,凝汽器整体也可以采用半地下布置方式,凝汽器坑底标高将进一步降低,汽机房的中间层、运转层及屋顶标高将随之降低,这样就可以节省建筑材料。另外凝汽器标高的降低还会使水工循环水泵的扬程下降,这样每年可节约价值上百万元的电能。凝汽器整体采用半地下布置方式也带来了一些不利的影响,例如由于凝汽器标高的降低,凝汽器抽钛管需要设置前室,在建设中还增加了人工挖掘土石方的费用。因此在实际中要充分考虑这些因素,经过论证后方可实施。某电厂2×1000MW机组项目(初步设计)与《火电工程限额设计参考造价指标(2006年水平)》中的同类机组参考案例主厂房布置指标(2台机组)对比见表1。两个布置方案的主要区别为:初步设计的这个电厂凝汽器整体采用半地下布置方式,汽轮机房运转层标高为15.50m,汽轮机房A排外毗屋,侧煤仓布置,集控室布置在固定端,除氧器露天布置;参考案例的凝汽器整体采用地上布置方式,汽轮机房运转层标高为17.00m,前煤仓布置,集控室布置在两炉之间。由表1可以看出优化后的方案主厂房A列柱中心线到烟囱中心线距离减少了73.78m,占地面积节约了19909m2,主厂房体积每千瓦减少0.15m3,4大管道管材共节约1256t。由此可见优化后的方案具有明显的优势。2微油枪点火与等离子点火目前煤粉锅炉面临的主要问题是点火时间长、耗能高及低负荷燃烧时不稳定等。电厂煤粉锅炉采用最普遍的点火方式为油枪点火。电站锅炉的启停、助燃和调试耗油量巨大,等离子点火和小油枪点火可有效解决点火及稳燃工况下耗油较高的问题。等离子点火机理:靠等离子发生器发射的高温等离子体射流,直接点燃一次风煤粉,实现冷风点火。等离子燃烧系统由点火系统和辅助系统两大部分组成。小油枪点火机理:小油枪燃烧形成的高温高热火焰,使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高,破裂粉碎,释放出大量的挥发份,并迅速着火燃烧,然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉,实现了煤粉的分级燃烧,燃烧能量逐级放大,达到点火并加速煤粉燃烧的目的,大大减少煤粉燃烧所需引燃能量,满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。周界冷却二次风主要用于保护喷口安全,防止结焦烧损及补充后期燃烧所需氧量。笔者认为小油枪点火更有优势。等离子点火器阴极寿命较短且性能不稳定,大电机启动造成等离子点火电源电压下降,导致等离子断弧。等离子点火系统复杂,日常维护量也比较大。小油枪点火方式适用煤种更广泛,系统简单可靠。某电厂2×1000MW机组项目(初步设计)在机组试运初期采用等离子点火系统与采用微油煤粉点火系统消耗情况对比见表2。由表2可以看出采用等离子无油点火装置可为电厂节约投资2440.25万元。采用微油点火装置可为电厂节约投资2745.94万元。由此在机组分部试运及整套启动期间,微油点火系统比等离子无油点火装置可节省投资305.69万元,微油点火系统经济效益更明显。就目前来看,采用等离子点火系统或微油点火系统在技术上均是可行的,在经济上也是合理的。表2仅是直接效益,还不包括离子点火系统的日常维护费用,因此微油点火系统存在很大的经济优势。3烟道旁路系统从空气预热器出口到除尘器入口的烟道下面存在很大空间,在电厂设计过程中,根据功能和系统要求充分利用烟道下方空间,可将柴油发电机、电除尘配电室和机组排水槽等布置在烟道下方,节省电厂的占地面积。大功率、连续运行、长期存在负荷变化的辅助电机,例如凝结水泵、循环水泵和锅炉燃油泵,可以利用变频器达到节约电能的目的。现阶段的火电厂设计过程中由于脱硫岛的可靠性差,烟道设计时都增加了旁路,即在脱硫岛事故时,切除脱硫岛,烟气直接从烟囱排出。随着我国对污染物排放标准的日益严格,取消烟道旁路也将是必然。火力发电厂磨煤机及制粉系统选择非常重要,它影响锅炉安全运行,也影响电厂经济性。由于以减少设备、缩短建设周期、便于维护和检修为设计理念,现有的电厂设计几乎都不采用中间储仓式钢球磨煤机制粉系统。这种制粉系统设备复杂,维修量大,还存在煤粉爆炸的危险。当煤的磨损指数等于或大于3.5,可以考虑采用双进双出钢球磨直吹式制粉系统,这种制粉系统特别适宜燃烧无烟煤和挥发份较低的贫煤。当煤的磨损指数小于3.5,可以考虑采用中速磨直吹式制粉系统。中速磨制粉系统具有结构紧凑、噪声低、能耗小(为筒式钢球磨煤机的50%～75%)、运行控制灵敏等优点,缺点是结构复杂,煤种适应范围较筒式钢球磨煤机窄,维护量也大。引风机输送含尘且温度较高的烟气,工作条件较差,引风机和脱硫增压风机合并设置可以节省初投资和运行费,并且可以节约用地。国内1000MW的大型机组中,尚无取消脱硫增压风机的实际投运经验,但北疆电厂1000MW机组已经按照取消脱硫增压风机设计,风机已经订货,采用双级动叶可调轴流风机。大同三期2×660MW机组已采用取消脱硫增压风机的设计方案,黄岛电厂660MW机组也采用取消脱硫增压风机方案,采用静叶可调轴流式风机,现已投入运行,运行效果良好。在欧、美等发达国家,环保政策严格,很多电厂采用引风机和脱硫增压风机合并的方案,自20世纪70年代起已有双级动叶可调风机的供货业绩。在国内由于脱硫岛的可靠性与锅炉的可靠性相比差距还很大,因此这种方案还处于观望状态,随着脱硫岛设备和技术的完善,