600 MW級火力發電機組汽輪機房布置方案分析

高振寶，楊俊波，張樂川，胡訓棟，李臨

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013)

1 汽輪機房布置方案

國內600 MW級火力發電機組主廠房多采用四列式布置，即汽輪機房、除氧間、煤倉間、鍋爐房順序布置。隨著投資方對縮小主廠房體積、降低工程造價的要求越來越迫切，多個工程采取了取消除氧間、減小汽輪機房跨度和長度等措施。結合近期國內工程設計經驗，600MW級機組汽輪機房的布置主要有如下方案:

(1)A方案。除氧器布置于除氧間，減小汽輪機房跨度和長度。

(2)B方案。除氧器布置于A排外。

(3)C方案。除氧器布置于側煤倉間與鍋爐之間搭接的平臺上或煤倉間。

(4)D方案。取消除氧間，除氧器布置于汽輪機房運轉層。

上述方案主廠房容積指標較先進，在已投產的工程中均有采用，下面對這些布置方案的技術特點、經濟性和適用性進行分析，根據設計經驗提出推薦意見。

2 各方案技術特點

2.1 A方案的技術特點

該方案參考了廣西防城港電廠一期工程，其除氧間分4層:0 m 層、中間層(6.9 m)、運轉層(13.7 m)和除氧器層(常規為26.0 m，可以降至24.0 m)。除氧器及水箱、閉式循環水膨脹水箱布置在除氧器層上;運轉層主要布置#1，#2，#3高壓加熱器;中間層布置#5，#6低壓加熱器、輔助蒸汽聯箱和汽水管道;除氧間底層布置汽動給水泵前置泵、電動給水泵組及其冷油器和凝結水輸送泵等。

除氧間跨距需根據工程實際情況確定。對于鋼筋混凝土結構，推薦10.0 m跨距，如減少至9.0 m，則中間層管道布置較緊張;對于鋼結構，推薦10.5 m跨距。

此方案的汽輪機房分3層:0 m層、中間層(6.9 m)和運轉層(13.7 m)。通常情況下，汽輪機房跨度為30.6 m，汽輪機房縱向長度為171.5 m(可以視機組布置情況優化至151.5 m)。

汽輪機房0 m層。機頭部分主要布置有主油箱、潤滑油冷卻器、凈化裝置、潤滑油輸送泵、頂軸油泵、EH供油裝置及機械真空泵組等;發電機端布置有凝汽器膠球清洗設備、凝結水泵、開式循環冷卻水泵、開式水電動濾水器、閉式冷卻水泵、閉式冷卻水熱交換器、發電機密封油裝置、定子冷卻水裝置及氫氣干燥器等;中部布置有凝汽器，凝汽器抽管方向朝A列柱。

汽輪機房中間層。主要布置管道，另外布置軸封冷卻器及軸封風機、高壓旁路裝置、低壓旁路裝置、勵磁整流小間、發電機封閉母線和PT柜、6 kV配電裝置等設備。#7，#8低壓加熱器布置在凝汽器喉部，其抽芯方向朝向A列柱。

汽輪機運轉層采用大甲板平臺結構，汽輪發電機組縱向順列布置，汽輪發電機組中心線距A排柱13.0 m，汽動給水泵布置在運轉層上。兩機之間0 m層設置一檢修場地。

2.2 B方案的技術特點

此方案參考了大唐桂冠合山2×600 MW級機組工程，在A排外設除氧器平臺，每臺機組長約46.0 m，跨度為7.5 m。運轉層布置除氧器，中間層(6.9 m)布置2臺低壓加熱器，0 m層布置2臺汽動給水前置泵。

除氧器的低位布置雖然在我國已有不少運行業績，但在工程設計時必須進行除氧器暫態計算，保證汽輪機甩負荷時給水泵不發生氣蝕。

汽輪機房跨度為31.0 m，總長151.2 m。汽輪機房分3層:0 m層、中間夾層(6.9 m)和運轉層(13.7 m)。

運轉層為大平臺結構，布置有汽輪發電機組、給水泵、給水泵汽輪機及其集裝油箱、3臺高壓加熱器和低壓旁路裝置。汽輪發電機中心線偏向B排，距B排15.0 m。給水泵汽輪機靠A列布置，使主蒸汽、再熱蒸汽等管道材料用量減少，但主給水管道材料量增加。

中間6.9 m層主要是管道層，布置的設備有汽封加熱器、發電機引出的封閉母線、6 kV工作段配電室以及勵磁設備等，#5，#6低壓加熱器順列布置在A排外。凝汽器喉部的#7，#8低壓加熱器抽芯向B排柱抽出。

底層布置凝汽器，抽管方向朝A排柱。在汽輪機頭部方向布置有潤滑油凈化裝置、冷油器、集裝油箱、頂軸油裝置、抗燃油裝置和汽輪機380 V配電室。在發電機側面布置有凝結水泵、開式循環泵、閉式水熱交換器、閉式水循環泵、發電機定子冷卻水裝置、凝結水精處理裝置和開式水濾水器。發電機下方布置有發電機氫氣控制站、密封油供油裝置。在凝汽器前水室左右兩側布置2臺真空泵。在2臺機組之間設置約180 m2的公用檢修場地。

在A排柱側從固定端往擴建端設一個通長的檢修、巡檢通道。

2.3 C方案的技術特點

此方案參考了華能日照電廠二期工程，不設除氧間，除氧器布置在爐架與煤倉間框架之間的連接平臺上，也可布置于前煤倉間。但由于除氧器暫態計算不僅與除氧器的布置高度有關，也與低壓給水管道中的蓄水量有關，所以，此方案在工程設計時也必須進行除氧器暫態計算。

此方案在A排外設毗屋，長度為20.0 m，跨度為5.0 m。毗屋運轉層布置低壓旁路，中間層主要為管道層，底層為循環水管坑。

汽輪機房跨度為30.0 m，總長為151.2 m。汽輪機房分3層:0 m層、中間夾層(6.9 m)和運轉層(13.7 m)。

運轉層為大平臺結構，布置有汽輪發電機組、給水泵汽輪機及其集裝油箱、3臺高壓加熱器和低壓旁路裝置。汽輪發電機縱向布置，機組中心線距A排10.0 m。

中間6.9 m層主要是管道層，布置的設備有低壓加熱器(2臺)、汽封加熱器及發電機定子冷卻水裝置。凝汽器喉部的#7，#8低壓加熱器抽芯向A列柱抽出。

底層布置凝汽器，抽管方向朝A排柱。在發電機側面布置凝結水泵、380 V廠用配電裝置、勵磁設備、閉式水熱交換器、發電機氫氣控制站、密封油供油裝置、機械式真空泵;B排柱布置有汽動給水泵前置泵、凝結水精處理裝置、閉式冷卻水泵;在汽輪機頭部布置有汽輪機潤滑油凈化裝置、潤滑油輸送泵、集裝油箱、冷油器、電氣蓄電池和直流屏室。

靠B排柱側設一通長的檢修、巡檢通道。

2.4 D方案的技術特點

此方案參考了寧夏鴛鴦湖電廠一期工程，也不設除氧間，除氧器布置在汽輪機房運轉層。

由于除氧器和高壓加熱器均布置在汽輪機房，所以汽輪機房跨度需增加，一般需34.0 m，縱向長度可為151.5 m，也可結合煤倉間的布置定為171.5 m。汽輪機房分3層:0 m層、中間夾層(6.9 m)和運轉層(13.7 m)。

運轉層為大平臺結構，汽輪發電機縱向布置，機組中心線距A排14.0 m。從A列向B列依次布置低壓加熱器、汽輪發電機組、低壓旁路裝置、除氧器、#3高壓加熱器以及閉式膨脹水箱。

中間6.9 m層主要是管道層，布置的設備有汽封加熱器、高壓加熱器(2臺)、高壓旁路裝置以及發電機引出的封閉母線。機尾發電機側為10 kV工作段配電室、勵磁設備;機頭布置汽輪機電子間、空調機房及凝結水泵變頻器室。

汽輪機房底層布置凝汽器。在機頭方向布置化學凝結水精處理裝置和開式循環冷卻水電動濾水器、潤滑油凈化裝置、主油箱潤滑油輸送泵、集裝油箱、冷油器、抗燃油裝置、閉式換熱器、閉式水泵、頂軸油裝置、凝結水泵和真空泵等設備。發電機下方布置有發電機氫氣控制站、氫氣干燥器、氫氣匯流排、CO2匯流排、發電機密封油供油裝置及定子冷卻水裝置。

兩機之間設公用檢修場地。

3 各方案布置特征數據

各方案主廠房布置特征數據見表1，各方案汽輪機房布置主要指標見表2。

4 各方案的優、缺點

各方案的優、缺點對比見表3。

表2 各方案汽輪機房布置主要指標

表3 各方案優、缺點比較

5 結束語

通過采取取消除氧間和減少汽輪機房跨度等措施，可減少主廠房容積和管道長度，以達到節約投資之目的。上述幾個方案各具特色，代表了近期國內電廠工程主廠房設計的思想。

工程設計汽輪機房布置方案的選擇應結合總平面的布置、工程所在地區、節約投資要求、設備訂貨等情況確定。A方案在工程中應用較多，檢修、運行較方便，缺陷是電動給水泵電動機起吊高度不夠。汽輪機房跨度可以優化至29.0 m，但需在A列外設小間布置低壓旁路和循環水蝶閥檢修軌道。某工程將跨度改為28.0 m，實施過程中發現A列和給水泵汽輪機處管道布置緊張。B方案適用于除氧器可以露天布置的地區，如除氧器需封閉，會影響汽輪機房的采光。設計時需注意要規劃好#7，#8低壓加熱器的拆卸、運輸空間。C方案配合側煤倉布置，投資節省較多，但靠B列和A列均布置主廠房容積縮小的同時也帶來了設備管道布置緊張、通行檢修空間減少等不利影響，而且由于廠房容積縮小，單位容積內散熱量加大，噪聲強度也加大，影響了運行、檢修的環境。所以，減少主廠房容積要把握好“度”，以保證“節省投資”和“以人為本”思想的統一。

［1］楊旭中，于長友，康慧.電力設計專業工程師手冊 火力發電廠部分(機務篇)［M］.北京:中國電力出版社，2011.