東營2×1 000 MW電廠總平面優化設計

成 韓，張 彬，陳增輝，宋 松

(1.中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，長春 130021；2.大唐東營發電有限公司，山東 東營 257000)

隨著近年來我國電力事業的發展和電力生產技術水平的提高，更加高效、節能的大型機組在發電項目中的占比逐漸增加。采用大型機組的電廠往往具有用地面積較大、投資較高以及建設工期較長的特點。總平面設計作為電廠設計中的重要環節，對于廠區用地、基建投資、建設進度、運營管理等方面具有較大影響，因此，針對大型機組發電廠進行總平面優化設計，對于提高電力企業的經濟效益是十分必要的。

本文以大唐東營發電有限公司(以下簡稱東營電廠)2×1 000 MW機組為例，提出總平面布置與工藝方案之間的融合設計理念，重點剖析了機、電、煤、水四大工藝系統的總平面優化設計特色。

1 當前電廠總平面布置優化思路

通過對近年來電廠總平面布置設計優化的方法進行分析，優化方向主要體現在：

a.對于布局的優化，主要通過合理布局，實現與外部環境和用地條件的適應性，達到內外銜接的優化，例如通過與水源、出線、擴建以及用地邊界的協調與優化，合理確定廠區方位；

b.對于布置的優化，在整體布局確定之后，通過對各工藝系統的方案進行合理的選擇和組合，形成與場地條件適應度較好的廠區總平面布置方案，達到投資節省和功能優化的目的，例如采用冷卻設施A排前布置、輸煤系統擴建端上煤等；

c.對于用地的優化，在設計過程中，通過選擇節省占地的工藝方案、采用建、構筑物聯合和成組布置、充分利用空間進行集約整合布置、壓縮各類通道的寬度，從而達到節約用地的目的，例如配電裝置采用氣體絕緣金屬封閉組合電器(gas insulated metal-enclosed switchgear, GIS)、水務設施集中布置、采用綜合管架壓縮管廊寬度等。

由上述優化思路可以得出，無論是布置，還是用地的優化，都與工藝方案息息相關，因此，在外部條件完成布局優化的前提下，從總平面布置與工藝方案協調性的角度，仍然存在一定的優化空間。本文將著重從工藝的角度分析總平面布置的優化設計。

2 電廠概況

東營電廠位于山東省東營市北側約110 km的東營港區，規劃容量為4×1 000 MW超超臨界燃煤濕冷機組，一期工程建設2×1 000 MW機組。廠址東北距海堤約350 m，東距東港路約160 m，北側和南側臨近港區規劃路。

電廠燃煤采用鐵路運輸，設電廠站。循環冷卻水系統采用海水直流供水，明渠取水。采用兩回500 kV出線。設一座事故貯灰場。電廠整體布局如下[1]。

a.廠區方位：固定端朝東南，向西北方向擴建；主廠房A排朝東北，出線先朝東北，再沿廠界折向西南。

b.廠區格局：由南向北呈三列式布置，即卸儲煤設施區—主廠房區—配電裝置區。

c.功能分區：主廠房區、配電裝置區、循環水設施區、卸儲煤設施區、水務設施區、廠前區、其他輔助設施區。以主廠房區為核心，各區域按工藝流程緊密圍繞于主廠房周圍。

d.出入口設置：設3個出入口，主入口—人流入口，1號次入口—煤、石灰石、尿素及其他材料的運輸，2號次入口—灰渣運輸。

e.廠區用地：廠區圍墻內用地約2.45×105m2(不含鐵路電廠站)。

3 總平面布置與工藝方案的融合設計

全廠工藝流程是構成總平面布置的關鍵因素，電廠總平面布置應首先滿足生產工藝流程及使用功能的要求[2]。在設計過程中，總平面布置影響各工藝方案的設計，各工藝方案又不同程度地制約了總平面布置，因此，二者需要相互協調、有機融合，一方面，通過更加科學合理和靈活多樣的總平面布置促進各工藝方案的創新與應用，另一方面，通過采用與總平面布置相適應的工藝方案有效提高電廠的經濟效益，打造出技術領先型和投資節約型電廠。下面將從機、電、煤、水四大系統的角度分別剖析東營電廠總平面布置與工藝方案的融合設計特色。

3.1 主廠房區平面與立體空間綜合布局

該項目主廠房主要工藝特征：鍋爐采用超超臨界、二次再熱、平衡通風、固態排渣、切圓燃燒方式塔式鍋爐；汽輪發電機組采用超超臨界、二次再熱、六缸六排氣凝汽式汽輪機和水氫冷卻、無刷勵磁汽輪發電機；設有選擇性催化劑還原(selective catalytic reduction，SCR)煙氣脫硝裝置；每臺機組配兩臺三室五電場低低溫靜電除塵器、預留濕式除塵器位置；前煤倉、擴建端上煤形式。綜合以上技術條件總結出主廠房區域的平面與空間特點：六缸六排氣的汽輪機室縱向尺寸較長，爐中心線距離較大，兩爐中央的空余場地開闊；除塵器臺數較多、爐后煙道鋪開范圍較大，煙道下方區域剩余空間大；前煤倉、擴建端上煤，靠近爐側區域的棧橋下方空間充裕。

總平面布置充分利用主廠房區可獲得的平面和立體空間，因地制宜地布局與主廠房工藝聯系密切的輔助設施：充分利用兩爐之間的空余場地，將凝結水精處理再生間、尿素站、機組排水池布置于兩爐中央，縮短了各工藝管道長度；充分利用爐后煙道下方空間，將柴油發電機室和電除塵器配電間布置于爐后煙道下方，縮短了電纜長度；充分利用爐側棧橋下方空間，將空壓機室布置于靠近爐側區域棧橋的下方，縮短了壓縮空氣管的長度。

通過主廠房區平面與立體空間的綜合布局，不但適應工藝系統的設計需要，最大限度地利用剩余空間，避免了土地資源的浪費，而且縮短了各類工藝管道的長度，節約了運營成本，實現了總平面布置與工藝方案相互適應的互補融合。

3.2 500 kV室外GIS進、出線構架合并

該項目配電裝置主要技術特征：采用500 kV雙母線接線；三回進線，兩回出線；室外GIS；出線先朝向北，通過第一級出線塔后折向東。

該項目廠區北側為園區道路，該期出線走廊規劃于廠區北側圍墻和園區道路之間，考慮出線走廊的用地要求，廠區用地受到一定限制，故配電裝置采用設備布置緊湊、占地面積小的GIS方案是非常合理的，但是考慮到第一級出線塔與出線構架的距離要求，配電裝置需向廠內平移，繼而使得廠區內空間進一步壓縮，建、構筑物布置也受到影響，而且電氣進線角度加大。

在上述條件下，為使廠區內部獲得更多的布置空間，并獲得更合理的進線角度，從減少進、出線構架的數量的角度出發，提出了合并進、出線構架的創新方案。該方案與常規屋外GIS方案相比，通過取消出線側構架，不但有效縮短了配電裝置縱向長度，減少了配電裝置用地和構架土建工程量；而且通過合并，對于進線側來說，相當于構架位置向出線側推移，拉大了構架至變壓器之間的距離，有效減小了電氣進線角度。同樣地，對于出線側來說，相當于構架向廠內側推移，拉大了構架至廠外第一級出線塔之間的距離，使出線更加順暢合理。該方案的平面布置見圖1。

圖1 500 kV屋外GIS進、出線構架合并平面圖

從工藝角度看，該方案進、出線更為順暢，降低了設備和土建投資，獲得了明顯的技術效益和經濟效益；從總圖角度看，該方案有效縮短了配電裝置縱向長度，減小了配電裝置用地，為廠區內布置優化提供了更大的空間。該設計已獲得實用新型專利[3]，在東營電廠首次應用，是總平面布置與工藝方案相互激發的創新融合。

3.3 翻車機入廠端布置

該項目卸煤設施主要技術特征：采用鐵路運輸，設置電廠鐵路專用線和電廠站，鐵路有效長度1 050 m；采用翻車機卸煤，該期配置一臺C型雙車翻車機。

鐵路專用線由廠區東南側進廠，通過翻車機卸煤，若采用傳統的盡頭端布置方案，翻車機位于鐵路盡端，卸煤點遠離廠區，需通過幾乎等同于鐵路電廠站長度的棧橋折返至該期煤場。該方案輸煤系統迂回冗長，運煤效率低下，投資和運行費用高，盡頭端平面布置見圖2(a)。

考慮到上述問題，靈活調整翻車機位置，將其移動至鐵路入廠端側，重新組織機車、重車和空車的作業流程，修改廠內鐵路配線方式，在保證不降低電廠站卸煤效率的前提下，優化輸煤系統。該方案的平面布置見圖2(b)。

圖2 翻車機盡頭端及入廠端布置示意圖

該方案使得卸煤點靠近該期煤場，大大縮短了輸煤棧橋長度，避免了燃煤運輸的折返，提高了運煤效率，降低了投資和運行費用，是總平面布置與工藝方案相互順應的靈動融合。

3.4 水務設施的整合與分散

該項目水務設施包括：工業水處理(包含海水淡化和鍋爐補給水處理)、廢水處理(包含生產廢水和生活污水)、生活消防水設施。各設施工藝特征：海水淡化采用超濾+反滲透處理工藝；鍋爐補給水采用反滲透+離子交換處理工藝；生產廢水采用調節+斜板沉淀+氣浮+過濾工藝；生活污水采用生化工藝；生活消防水采用城市自來水。

水務設施為全廠服務，通常布置于固定端的中央地帶。由于受廠區用地邊界限制，固定端側的用地形狀不規則，而水務設施在廠區用地的占比較大，如果一味追求集約整合，勢必會降低土地利用率，不利于全廠輔助設施的統籌布局。因此，總平面布置采用了整合與分散并用的設計思路，形成如下布置方案。

a.相似處理工藝的設施盡量整合。海水淡化與鍋爐補給水處理設施整合，廢水處理與鍋爐酸洗水池整合，減少了建、構筑物數量。

b.不同處理工藝的設施適當分散。分別形成工業水處理設施區、廢水處理設施區和生活消防水區。

c.凈、污分離。工業水、生活消防水、廢水相互隔離，有效保證凈水區水質不受污染。

d.分區內剩余空間布置其他輔助設施，最大程度利用土地資源。消防站與生活消防水設施同區布置、啟動鍋爐與廢水處理站同區布置。

最終各個分區設施既相鄰又相隔，形成了一個擴大范圍的“水務中心”，為運行管理提供了便利條件，是總平面布置與工藝方案的多樣融合。水務中心平面布置見圖3。

圖3 水務中心平面布置圖

4 結語

本文通過采用總平面布置和工藝方案之間互補、創新、靈動和多樣的融合設計，實現了布局合理、用地緊湊、技術創新、投資節省的總平面優化設計成果，有效提高了企業的經濟效益，為大型機組總平面優化設計提供了更加多元的設計思路。在做電廠總體布局設計規劃時，通過深入研究工藝特征，充分發揮融合設計優勢，對于提升電廠整體設計水平、實現電力技術創新將會產生積極的促進作用。