芻議小型火力發(fā)電廠總圖運輸設計

呂 玲

（南京汽輪電力工程設計院有限公司，江蘇 南京 210000）

總圖運輸設計在場地條件分析、總體布局、交通組織、豎向布置、管線綜合、綠化與環(huán)境景觀布置、技術(shù)經(jīng)濟分析各種設計內(nèi)容中，針對不同項目不同場地類型，這些設計內(nèi)容側(cè)重點各有不同。而道路設計、豎向設計、管線綜合等又涉及許多工程技術(shù)內(nèi)容，所以需要各專業(yè)密切合作，進行多方案技術(shù)經(jīng)濟比較，優(yōu)化設計方案，合理選擇運輸方式，降低工程造價，節(jié)省運行費用，縮短建設周期。

1 火力發(fā)電廠總圖設計要點

1.1 場地設計條件分析

在前期投資進行現(xiàn)場踏勘時，作為設計人員秉承“一看二問三記”的原則。任何工程的建設，都必須扎根于基地情況。首先看現(xiàn)場實際情況，分析基地的自然條件、建設條件，對基地的各種關鍵因素和不明確問題要明確，尤其是改擴建發(fā)電項目和一些余熱利用項目，對現(xiàn)有基地情況依據(jù)已有圖紙，咨詢現(xiàn)場運行人員，基地四周已有的地上和地下建構(gòu)筑物的資料信息做到明確，對資料有出入的、重點的地方進行記錄備用，為后續(xù)工作打下良好的基礎。

1.2 工藝流程的合理性，滿足使用要求

火力發(fā)電廠場地總布置，首先應該滿足生產(chǎn)工藝流程要求，這是工業(yè)建筑廠區(qū)規(guī)劃設計的重要基礎，就如民用建筑重點考慮流線、分區(qū)的設置。電廠中機務管線、水電各專業(yè)的管線都比較多，為使各種工程管線和交通線路通順、便捷，避免迂回，減少交叉，需要創(chuàng)造較好的工業(yè)廠區(qū)環(huán)境，避免產(chǎn)生相互干擾，減少不利影響，利于后期檢修維護。

1.3 技術(shù)經(jīng)濟性合理

在滿足工藝的前提下，努力降低造價，縮短施工周期，減少工程投資和運行成本，力求技術(shù)上經(jīng)濟合理。根據(jù)基地地形采取平坡式、緩坡式，考慮工藝布置和土石方量，做到填、挖方基本平衡，有效組織場地地面排水，滿足場地防、排洪要求。

1.4 安全規(guī)范性

在總平面布置中，應本著預防為主的原則，為保障電廠安全長期運行，應該嚴格執(zhí)行相關規(guī)范，建構(gòu)筑物之間的間距，應該按通風、防火、防震等要求與節(jié)約用地的原則綜合考慮。如廠前區(qū)建筑，應該注意避免在廠發(fā)電區(qū)主導風下風向，注意避免西曬和西北方向。尤其是火電廠專項設計規(guī)范重點關注，了解全廠各建構(gòu)筑物的火災危險性和達到相應耐火等級，保證建構(gòu)筑物、倉庫和其他設施之間的防火距離。

1.5 美觀、環(huán)保、文化性

火電廠總平面設計應本著環(huán)境建設與保護相結(jié)合的原則，按照有關環(huán)境保護規(guī)定，采取有效的措施，把建設開發(fā)和保護環(huán)境有機結(jié)合起來。根據(jù)當?shù)氐牡乩須夂驐l件和環(huán)境，充分考慮當?shù)氐娘L土人情、文化歷史特色，在建筑材料、風格上著手，并且充分發(fā)揮植物綠化改善氣候、凈化空氣、降塵、美化環(huán)境。小型火力發(fā)電廠更加具有特殊性，自備電廠和余熱利用項目中，發(fā)電區(qū)建筑在顏色造型上也會考慮跟整個廠區(qū)統(tǒng)一，使整個廠區(qū)的文化性有個統(tǒng)一與延續(xù)。建筑群體組合，整齊美觀協(xié)調(diào)。

2 火力發(fā)電廠總體布局

在方案設計、初步設計到施工圖設計，不同階段側(cè)重點是不同的，總體布局一般在前兩個階段是關鍵的環(huán)節(jié)，需要從大局著手，確定基本思路。在設計中組織好各部分的相互關系，處理好場地各要素以及場地與周圍環(huán)境直接的關系。

總平面布置應該在滿足生產(chǎn)和安全等要求的前提下，盡量努力節(jié)省投資，降低運行費用，廠房布置緊湊、適用，各生產(chǎn)建構(gòu)筑物以主廠房為中心集中布置，盡量壓縮廠房及管道支架的間距。合理布置工藝系統(tǒng)，是做好總平面布置的基礎。因此，需要解決好燃料運輸、輸電線路和循環(huán)水管路的進出，分區(qū)合理，明確人流、車流，創(chuàng)造較好的建筑群體和工藝分區(qū)，進行多方案對比選擇最合理的方案，以達到改善運行管理條件、節(jié)省投資和節(jié)約用地的目的。火力發(fā)電廠主要有的建構(gòu)筑物有：（1）主廠房；（2）配電裝置；（3）燃料接卸及其儲存設施；（4）冷卻設施；（5）化學水處理，循環(huán)水處理，污水站等；（6）檢修維護、材料庫；（7）危險品區(qū)：燃油、氫氣站、液氨、天然氣調(diào)壓站；（8）廠前行政管理和生活服務設施建構(gòu)筑物。在廠區(qū)總平面布置時，可以從以下幾個環(huán)節(jié)重點解決：

2.1 主廠房方位的確定

主廠房是電廠的重點和中樞，一般布置在廠區(qū)中央地帶，成為全廠的中心。根據(jù)采用的工藝冷卻方式不同，一般有直流供水系統(tǒng)的發(fā)電廠；采用直接空冷系統(tǒng)的電發(fā)廠。冷卻方式的不同在布置時管廊預留的空間與走向也會不同，需要跟工藝配合提前預留，并且需要重點注意，在一些緩坡場地注意主廠房長軸宜沿自然等高線布置。

2.2 冷卻塔位置的確定

一是冷卻塔供排水管溝截面面積、投資大，在總平面布置格局規(guī)劃中力求將冷卻塔盡量靠近汽機房布置，走向平直縮短供排水管溝長度，節(jié)省電廠建設費用和運行費用。二是冷卻塔對地基承載力要求比較高，所以需要根據(jù)地勘報告將冷卻塔布置在地層土質(zhì)均勻、地基承載力較大的地段。

2.3 輸煤設施的布置

從卸煤到儲存、轉(zhuǎn)運破碎到主廠房鍋爐，燃煤量大、卸煤、運煤系統(tǒng)比較復雜，所跨越線路比較長，并且根據(jù)水運、陸運等來煤方式，卸煤設施應靠近煤源方向。

2.4 豎向布置

平坡式，自然地形坡度不超過3%；階梯式布置，自然地形坡度一般為3%-5%。一般就根據(jù)臺階的劃分原則考慮工藝布置、管溝布置、廠內(nèi)外交通運輸連接合理、便捷，并結(jié)合場地施工條件等確定。對于地形高差比較大的基地，應該提早讓總圖介入，盡量考慮土石方平衡，場地排水，邊坡護坡造價等。

3 實例

3.1 某小型秸稈發(fā)電廠

在傳統(tǒng)的火力發(fā)電中燃煤、燃油、燃氣曾經(jīng)作為我國電力系統(tǒng)的主力軍，不僅見證同時也在推動著人類文明不斷發(fā)展。作為當今世界能源利用效率提升最快的國家，為了實現(xiàn)2030 年前碳達峰、2060 年前碳中和的雙碳目標，我國電力系統(tǒng)中的主力軍煤電與替補隊伍可再生能源，未來將發(fā)生角色轉(zhuǎn)換。生物質(zhì)發(fā)電作為可再生能源利用的一種形式，作為新能源電源發(fā)展的有益補充，在國內(nèi)外未來生物質(zhì)發(fā)電裝機規(guī)模將呈緩慢上升趨勢。目前，可再生能源中裝機最少的是生物質(zhì)發(fā)電。生物質(zhì)發(fā)電作為可再生能源利用的一種形式，主要包括沼氣發(fā)電、垃圾發(fā)電等形式和技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士分析，作為新能源電源發(fā)展的有益補充，未來生物質(zhì)發(fā)電裝機規(guī)模將呈緩慢上升趨勢。

在秸稈資源豐富的地區(qū)，根據(jù)可以利用的秸稈資源情況建設發(fā)電廠，也是努力實現(xiàn)電力安全、綠色、廉價的追求目標。

（1）地理位置：電廠位于斯里蘭卡Moneragala 地區(qū)Kumbukana，斯里蘭卡是印度洋上的一個島國，北隔保克海峽與印度相望，南部靠近赤道。廠區(qū)為丘陵地區(qū)，屬地震少發(fā)帶，鮮有地震記錄。天然地質(zhì)條件比較好，地耐力非常高。無四季之分，只有雨季和旱季，為熱帶季風氣候，年均氣溫28℃，5-8 月為西南季風雨季，11 月至次年2 月為東北季風雨季。年降水量1 500～2 000 mm，樹木蔥郁，環(huán)境優(yōu)美。廠區(qū)基地西高東低北高南低，廠區(qū)西側(cè)臨近有一廠區(qū)外道路，為廠區(qū)對外聯(lián)系接入的道路，包括人員進出廠區(qū)接入點，原料進出接入點都從這條道路，廠區(qū)東側(cè)有一條河流，為廠區(qū)取水源。（2）規(guī)劃容量：3 臺4 MW 中溫中壓純凝式汽輪發(fā)電機組，配6 臺12 t/h 鏈條爐排生物質(zhì)燃料直燃鍋爐。（3）廠區(qū)方位：廠區(qū)中軸線布置，采用分區(qū)布置，即從南向北為生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和儲料區(qū)。生產(chǎn)區(qū)中心主廠房呈T 字形布置，從南往北單層布置汽機房、集控室&配電間、高低壓配電室、鍋爐補給水處理室，鍋爐房為東西向布置，汽機集控室與鍋爐房通過門廳和公共衛(wèi)生間聯(lián)接。冷卻塔循泵棚位于主廠房汽機東側(cè)，循環(huán)水管進出便捷。往北還布置有水量調(diào)節(jié)池、污水處理室外設備、變壓器、備品間機修間等。施工生產(chǎn)區(qū)位于廠區(qū)北部的儲料區(qū)。（4）水源及供水方式：采用機械通風冷卻塔的循環(huán)供水系統(tǒng)。每臺機設1 座機力塔，3座機力塔共用1 個水池。水源取自廠區(qū)東側(cè)河流，并補充地下水。（5）秸稈來源及運輸：電廠燃料為當?shù)啬涎箝?，南洋楹在收購點加工成捆，由汽車運至電廠，貯存于儲料區(qū)。（6）電廠出線：發(fā)電機出口電壓為10.5 kV，3 臺發(fā)電機經(jīng)出口斷路器送至10 kV 母線，發(fā)電機出口斷路器作為同期并網(wǎng)點，10 kV 母線經(jīng)主變升壓至33 kV，送至132 kV 變電站33 kV 母線上并入電網(wǎng)系統(tǒng)。（7）總平面布置見圖1。

圖1 總平面布置（某小型秸桿發(fā)電廠）

3.2 某燃煤自備電廠

為了生產(chǎn)用汽和用電的需要，在現(xiàn)有廠區(qū)西側(cè)地塊業(yè)主擬建一自備熱電廠。場地平整，燃料為原煤。

（1）地理位置：電廠位于巴基斯坦Punjab Faisalabad。交通非常方便、廠區(qū)地形平坦。（2）規(guī)劃容量：設計容量12 MW，按2×55 t/h 次高溫次高壓循環(huán)流化床鍋爐，1×12 MW抽汽凝汽式汽輪機，配1 臺15 MW 無刷勵磁發(fā)電機設計，熱電聯(lián)產(chǎn)。（3）廠區(qū)方位：主廠房固定端朝東南，擴建端向西北，對潔凈度要求比較高的循環(huán)水泵房和冷卻塔布置在主廠房西北側(cè)，儲料區(qū)在主廠房西南側(cè)，燃油泵房與油罐單獨成區(qū)布置在電廠區(qū)西南方。廠區(qū)還布置有石灰石制備、鍋爐補給水處理室、空壓機房等建構(gòu)筑物。電廠充分考慮工藝流程和現(xiàn)有場地條件，合理布置擴建端。（4）水源及供水方式：電廠的生產(chǎn)用水取自渠水，生活用水為城市自來水。（5）煤源及運輸：巴基斯坦本地煤、進口煤。燃煤用汽車運到熱電廠干煤棚和室外堆煤場。（6）電廠出線：熱電廠發(fā)電機出線電壓11 kV，與工廠11 kV 供電線路并網(wǎng)。（7）供熱：熱電廠向熱用戶提供1.5 MPa（a）198.5℃和0.5 MPa（a）242.7℃的過熱蒸汽。（8）總平面布置見圖2。

圖2 總平面布置（某燃煤自備電廠）

3.3 某余熱發(fā)電廠

余熱發(fā)電是利用生產(chǎn)過程中多余的熱能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。其次發(fā)電廠利用高爐煤氣、高溫煙氣余熱生產(chǎn)蒸汽發(fā)電。余熱發(fā)電不僅節(jié)能，還有利于環(huán)境保護。在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃綱要第十篇“推動綠色發(fā)展，促進人與自然和諧共生”中指出：全面提高資源利用效率。“十三五”節(jié)能減排綜合性工作方案明確提出，到2020 年，全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015 年下降15%，能源消費總量控制在50 億噸標準煤以內(nèi)。余熱發(fā)電項目符合國民經(jīng)濟和社會發(fā)展總體規(guī)劃和要求。

（1）地理位置：電廠位于山西侯馬市一鋼鐵廠內(nèi)，為更加高效地減少煙氣熱量損失，縮短管道長度，發(fā)電區(qū)場地靠近鋼鐵廠環(huán)冷機和燒結(jié)機區(qū)，位于鋼廠東北方位，基地場地平整，且周圍有一大片空地可作施工作業(yè)區(qū)。（2）規(guī)劃容量：新建一座6 MW 純凝式蒸汽輪機+6 MW 發(fā)電機組，配套循環(huán)水系統(tǒng)。（3）廠區(qū)方位：廠區(qū)上北下南方位布置，鋼鐵廠燒結(jié)環(huán)冷機在余熱發(fā)電基地的南側(cè)。為減少熱量損失，余熱鍋爐就近布置在鋼鐵廠燒結(jié)機和環(huán)冷機附近，為發(fā)電基地的東南側(cè)，盡量縮短管線，汽機房和集中控制樓臨近余熱鍋爐布置在余熱鍋爐北側(cè)。冷卻塔布置在汽機房西側(cè)，循環(huán)水管走向平直縮短供排水管溝長度。其他取樣等輔助工藝設置布置在鍋爐附跨端。（4）水源及供水方式：在燒結(jié)環(huán)冷區(qū)就近接入。

4 結(jié)束語

進行火力發(fā)電廠總圖運輸設計中，需要有全局觀念也需要了解熟悉工藝流程，這樣更加利于工作的進行。隨著環(huán)保要求提高和企業(yè)發(fā)展要求，對于改擴建和余熱利用小型火力發(fā)電項目，更應該結(jié)合原廠區(qū)總平面布置、生產(chǎn)系統(tǒng)、設備布置等特點，統(tǒng)籌規(guī)劃，全面協(xié)調(diào)。