从黄台电厂的生态改造规划看城市工业地段的可持续发展

2010-12-11袁镔张育南YuanBinZhangYunan

生态城市与绿色建筑 2010年2期

袁镔张育南/Yuan Bin, Zhang Yunan

图1 黄台电厂鸟瞰图

济南黄台电厂（图1）始建于1958年9月，位于济南市东北部，随着济南市实施“实现新跨越、建设新泉城”的宏伟目标和“东拓、西进、南控、北跨、中疏”的城市空间发展战略，济南市东部城区和东部产业带的发展，使黄台电厂的地理位置已经由原来的郊区逐步转变为城市腹地（图2）。随着城市周边地段发展，如何在符合城市整体发展的前提下实现自身的可持续发展，不仅是该电厂目前急待解决的难题，对于解决原有工业地段与城市共同发展也有一定的意义。

1 老工业企业在所面临的问题

根据济南市总体发展规划，黄台电厂所在的区位已经由过去的城市郊区转变为规划中的城市中心地段，因此电厂的发展已经不能不考虑周边地段的发展。黄台电厂是山东省第一座高温高压火力电厂，曾经在国内电力企业有辉煌的历史，至今仍然是济南市电力的主要供源。但同时由于部分不具备安装环保设施的陈旧的设备还在继续运行，目前不仅从经济效益上受到一定的影响，而且也造成对周围城市环境的污染。另外，随着周围地段的发展和对供热的需求，单纯以发电为主的经营模式也制约了电厂为城市更好地服务（图3）。

因此，无论是从效益、环境还是城市发展的角度看，黄台电厂都必须进行设备更新与工业产业结构调整，以实现清洁生产和更好地城市服务目标。黄台电厂与其它工业地段的老工业企业一样面临以下方面问题：

（1）原有功能的退化

黄台热电厂以发电为主，而随着设备的老化，发电的效率受到机组陈旧的制约，必须寻找的新的发展机遇，发挥大型企业经济环保的优势。

（2）产业结构的失衡

原有的黄台热电厂的产业结构单一，主要以发电为主。在新的区位条件下，显然已不适合其在城市中的新的定位。单一的功能造成服务功能的不足、效益低下、竞争力不足。

（3）土地效益的弱化

城市土地开发的要求是发挥土地资源的最大潜力，创造更大的经济效益。而黄台热电厂周边的利用效率低下，建了很多效益较低的小加工厂，与该地段在新城市规划中的区位有较大矛盾，因此应优化土地结构，使该地段土地发挥更大的效益。

（4）环境污染严重

由于目前对黄台热电厂发电形成的粉尘、硫化物、噪声等没有进行更有效的控制，因此对城市环境造成一定的污染，并且电厂的许多构筑物建设时没有考虑与周围环境景观上的协调，对城市形象有较大影响，也因此阻碍城市协调发展。

（5）工业文化的衰败

工业的发展和城市发展一脉相承，是城市的历史发展的见证，是城市文化的体现。而随着城市的发展，人们对工业企业也形成了许多偏见，在这个过程中由于工业文化丧失，老工业区已成为城市中落后衰落的区域，不再吸引人的注意，成为文化的阴角，在黄台电厂也出同样的情况。

2 对老工业企业优势的再认识

2.1 集中高效解决城市的发展问题

作为济南市现在最大的发电供热单位，黄台电厂是全国具有领先水平的国有大型企业，先进的技术力量和实力雄厚的基础不仅保证了其稳定高效的生产能力，能够充分满足济南城市今后的供电供热发展需求。另外，原有运输系统、各种管线设施已在城市形成综合网络，可以利用其发挥功效，方便解决供热传输的问题。而产生能源所产生的污染物与废料更可以在这里得到有效的处理，有利于城市环境保护。

2.2 带动城市和周边地段综合发展

图2 黄台电厂的区位示意图

图3 黄台电厂分区及污染分析图

黄台电厂作为一个国有大型企业不仅本身为众多的企业职工就业提供途径，而且与其共同成长一系列配套附属设施和服务性企业也都为城市的发展贡献应有的力量。电厂的附产品灰渣、石膏、余热都可作为工业原料和城市能源利用，电厂再创业也为其他产业发展带来契机。电厂兴衰对于维持该地区的经济和人口等都有特殊的意义。从济南城市发展和环境保护的角度看，电厂的改造势在必行。如果善于把握这种大型企业改造过程中的种种环节，还会以此带动周边地区，为该地段的综合发展带来契机。

2.3 城市文化的重要组成部分

图4 实施清洁生产后SO2、NO2烟尘的减少效果

图5 黄台电厂供热辐射范围示意图

图6 规划后的黄台电厂平面布局

图7 黄台电厂废弃冷却塔改造区功能示意图

黄台电厂的主要构筑物为工业建筑，主要建筑都较民用建筑尺度为大。许多构筑物外表被钢结构和金属覆盖，许多双曲面造型也与城市一般建筑大相径庭。在城市中，工业建筑代表着人类发达的生产力水平，与四合院和古老的城市街区一样，是城市文明不可缺少的组成部分。从城市发展的眼光看，工业建筑的发展是城市迈向现代化进程的足迹。因此保持电厂的工业建筑特色可以加强地段的文脉标志性。

3 老工业企业地段的几种可能途径

（1）整体搬迁

一般在土地价格与土地经济效益差距非常巨大，城市整体用地性质大幅度调整，厂区环境污染无法根本解决而严重影响城市整体发展，可考虑对厂区进行整体搬迁。但电厂的搬迁同时会有相当巨大的代价，如原有设备报废，运输燃煤的铁路改线，职工原有居所和新厂址的交通难以重新协调等问题。整个城市交通、人口、供电、供热的格局会面临巨大的调整。

（2）原址改造

另一方案是在土地效益、城市环境以及其他综合条件允许的情况下，本着节约资源、利用原有设施的原则，对电厂进行原址改造。这种改造要求谨慎处理环保与环境的关系，并且在可能的情况下尽量高效地利用土地资源。

（3）多元发展

在保留原有工业构筑物结构的情况下，对其构筑物结构和用地空间进行改选和利用，使之转换用途成为新的建筑，这种设计一方面是出于环保和生态方面的考虑，另一方面也整合了资源，以工业构筑物转化成为人文景观。与地段和城市的发展趋势配合，形成与城市多重要求相结合的功能如供热、供电、旅游、商业、服务等多种综合产业。

4 老工业地段生态改造再生的综合策略

黄台电厂的改造方案采用的是工业改造与多元模式相结合的生态改造方式，使自身发展与整个城市发展相协调。首先，根据城市发展后对供热需求的增加,通过工业设备改造，增加城市供热实现热电并重。并进一步提高清洁生产水平,最大程度地减轻污染；然后，应合理利用电厂构筑物，对地段进行产业调整，以第三产业带动企业综合发展；第三，应强化环境建设发展工业旅游，协调与周边城市关系的和谐。第四，结合原有的工业设施形象特色，形成工业建筑文化区。

电厂生态改造规划中具体采用以下技术措施，以实现清洁生产的目标。

4.1 强化污染治理，避免污染转移，创造良好的城市生态环境

（1）增添电除尘设施

电厂发电过程中会产生灰尘，对济南市空气质量造成一定的污染。因此，在改选过程中应该首先注重使电厂工作过程中减少灰尘污染。电厂7、8号机组目前采用比较先进的电除尘除尘率可达99.85%。而1～6号机组由于设备老化，不仅发电和供热能力较差，而且无法配备电除尘设施，在生态改造中要更换成效率较高的热电联产发电机组后再添置先进的除尘设备。

（2）增添脱硫设施

煤燃烧生成的二氧化硫也是大气污染的主要原因，黄台电厂目前7、8号机组已耗资4亿人民币安装脱硫设备，脱硫率高达98.5%，达到国内先进水平，脱硫设备安装后大大降低了电厂硫化物的排放。新机组也将采用同样先进的除硫设备。

（3）添加减噪声闸

电厂发电机组运行时许多设备生产的噪音超过90分贝，成为对附近地区的污染公害，现在可通过主要发电机组厂房外加玻璃声闸的办法降低噪音污染，一般来说，双层玻璃声闸的减噪能力可达到25分贝左右，大大降低了对附近的噪音污染。

（4）利用城市污水，达到济南“节水保泉”目的

目前的可持续发展研究表明以循环经济刺激清洁生产不仅可以为环保提供动机，而且可以保证工业废物的有效利用，达到以经济效益促进环保的目的。黄台电厂目前是济南市用水大户，年用水2100万t，不仅对济南地下水资源有不利影响，而且耗资巨大。目前，以计划建立从附近1km的济南污水处理厂到电厂的中水系统，计划在电厂内建污水处理站，利用处理后的城市污水进行净化，成为电厂的工业冷却水，建成后其综合水价格为2.29元/t，低于现在的2.9元/t的水价，年节省水费至少1000多万元，达到经济环保双丰收，如表1。

表1 黄台电厂处理中水与其它取水方式费用比较

（5）对煤厂进行封闭，防止煤尘污染

堆煤厂的煤粉尘被风卷起后对附近地区会造成一定粉尘污染，所以改造过程中建造厂房将煤厂和储煤罐封闭，防止扬尘污染。并在其顶部种植植被，加强对灰尘和有害气体的吸收。

（6）生态种植

利用生态种植吸收工业排放有害气体和灰尘的植被，不仅可以用于净化空气，提高电厂周围的空气质量，而且对附近景观和环境都会产生综合的裨益。

4.2 在产业结构方面，通过以下调整措施与城市发展相协调

（1）加2台30万kW新机组增强热电联产能力

淘汰旧号机组后，拟增加2台30万kW热电机组，夏季发电，冬季除发电还可为附近城区供热、服务周围城市建设。尤其经过适当的规划后，可解决济南东区100多km2的供暖问题。

（2）发挥运行成本低、节约资源、经济环保优势，代替多个低效供热锅炉。

根据估算，如果电厂迁移或不建供热项目，根据城市的发展要求，还应起码在东部地区建8～10个中型供热点，每个供热站大约投资5亿人民币，占地10hm2，夏季不能工作，也无法集中采用铁路运煤，环保设施和污染物也无法得到集中高效处理。而电厂供热工程投产将大大减少S02和烟尘的排放，也减少城市道路的交通运输负荷和交通能耗。

4.3 除调整外，还考虑了以下增加和补充产业措施，刺激地段由单一功能向多元发展

（1）变工业地段为综合性地段，加强原有工业企业与地区的协调

电厂改造除了电厂自身工业结构调整之外，还应考虑使地段发展与周边城市的发展相融合。除电厂发电之外，还考虑以其他方式强化经济和环境综合发展，规划中考虑了利用废弃的冷却塔内部进行改造，增加了办公、商场、娱乐、餐饮、旅馆等功能，使之成为区域中心，更好的服务周边城市，如图6、7。

（2）结合工业旅游与园林景观建设，服务整个城市

工业旅游在许多国家都是旅游业的一个特殊的项目，在我国却不多见，此次电厂改造在考虑工业设备改造的同时加强了美学和景观的因素，特别设计了供参观和旅游的博物馆等设施，开拓济南市的工业旅游项目（图8）。因此除了原有的生产区、居住区外，增加了为强化工业旅游活动而设置厂前区，并且与生产区实现立交后可以使人们登上由烟囱所改造的观光塔上。另外，还将厂前区右侧的大片园林绿地开辟为为市民提供休闲和游憩的场所，点缀以许多改造后的工业废弃构筑物使之成为供人观赏的工业“艺术品”，如图9。

（3）增加区域中心的辐射能力，带动周边发展

利用黄台电厂改造后，新的建筑形象与场所精神，不仅可以强化地段文脉和地段建筑特色，更可以带动周围环境较差的部门加强环境治理，并因此获得较为宝贵的发展契机。

4.4 在城市空间形象上，进行了以下改造

（1）清理影响城市景观的工业构筑物

将原来凌乱的架空电源出线的改为埋地设置，避免林立的高压塔影响城市景观，将厂前区违章小厂房建筑拆除,增大厂区绿地。只有将这些对地段面貌有不利影响的混乱构筑物清除或减少，才能有利于创造新的、令人赏心悦目地段形象。

（2）发挥工业地段的场所精神

厂前区以240m烟囱组成的塔为对景，东侧为钢结构的办公主楼，广场配以构图整齐的树阵、水池，形成具有纪念性的景观特色。

废弃冷却塔区以冷却塔围合而成的环形主广场为中心，有铺地和环形水池，周围是利用冷却塔改造而成的建筑，另外还有两个小广场和其他附属建筑，形成工业特色与商业文化气氛和园林结合的景观特色。

厂区以工业建筑为主，结合屋顶绿化和地面种植，强调工业建筑特有的质朴和恢宏气势，以及后现代工业与生态自然协调发展的母题。

（3）强调城市生态要素的改造与保护

场地中不仅考虑以绿化隔离噪音和吸收有害气体的用途，而且搭配了乔木、灌木、草坪、水生植物等几个层次的植物以丰富视觉景观，与城市中小清河的沿河绿化带相呼应，构成具有中心绿地性质的绿化景观。经电厂污水处理设备处理后的城市污水除作为工业冷却水外还可利用其作为景观用水。另外，场地中利用雨水搜集起来作为景观用水，同时达到景观与生态环境保护的目的。

4.5 利用工业构筑物改造重塑地段形象

（1）原有工业构筑物的特点

电厂主要建筑因工作要求都具有磅礴尺度，工作机组外观有大片实墙和钢构架共同组成；烟囱高达240m；冷却塔底径60～80m，外观为双曲表面的实墙体，形象独特，具有工业文明特有的城市景观形象。目前因构筑物只考虑了工业生产需要，建筑表面色彩平淡，缺乏细部处理因而没有成为城市景观。

（2）以工业巨构形成城市景观

原有的工业构筑物，不仅要考虑利用其结构和空间在功能上改造成与市民生活贴近的功能，也要利用其鲜明的形象特色使之成为城市景观中比较有特色的亮点。在黄台电厂的可持续规划中，着重考虑对以下主要工业构筑物进行形象设计和功能调整。

A 烟囱

改造后的烟囱有四部观景电梯供市民登高远眺，其外表衬以钢结构构架，不仅增强了其作为观景塔的稳定性，并且成为形象非常明快的城市人文景观（图10）。同时，改造时对塔的观光流线与排烟烟道做了立交处理，使观景与工业生产互不干扰。

B 冷却塔

三个改造冷却塔的功能各有不同，其中的两个大塔靠近交通干道，底部1～5层设计为商场。两个大塔上部为商务写字楼和商务宾馆，地下层为停车及设备用房。保留的小冷却塔底部及地下室考虑作为餐饮、娱乐设施，顶层考虑作为与餐饮娱乐配套的住宿和办公用途。

图8 坐落在厂前绿地的黄台电厂的工业博物馆

图9 改造后废弃高炉和设备作为园林景观中的小品和装置

图10 改造后的烟囱和厂前区园林水体

图11 改造后的冷却塔区效果图

图12 带玻璃声闸的发电机房（中）和改造后及厂办公楼（前）

图13 改造后的黄台电厂鸟瞰

改造后的冷却塔表面根据采光需要凿出大小不同的洞口，大的洞口不仅作为多层建筑共有的观景台，而且可作为建设时运输较大设备的出入口，在建筑落成后，其外面加上联系多层的钢楼梯，同时起到丰富建筑外观作用。此外，建筑内部也设采光拔风井道，经特殊光反射设计为下层空间补充采光。塔壁本身为内部建筑的生态结构层。

冷却塔顶部削去部分混凝土表面，露出内部的水晶体般的玻璃结构，与实墙面形成鲜明的对比，形成工业与人文特色融合的外观效果(图11)。塔与塔之间的连廊以透明玻璃建造，显得轻盈透亮，上面挂落攀援植物，形成与自然结合的效果。

C 发电机组厂房

在拆除旧发机组的后增加两台热电联产机组，同时要考虑对发电机组的厂房的外观结合玻璃声闸进行改造设计，以大面积玻璃与实墙体的对比，形成外形美观的工业构筑体形象（图12）。此外，对于堆煤厂、储煤罐和其他构筑物也都进行了形象设计，还增添了一些其他建筑如办公和科技博物馆等，都配合地段功能和景观进行整体设计。

黄台发电厂拥有不同年代生产的各种型号的中小型发电机组及其配套设备。这些设备拆除后，作为中国发电企业的历史见证，具有很强的历史展示功能。规划在厂区建造一座小型的发电设备博物馆，陈列拆下的各种型号的发电设备，作为工业旅游资源的组成部分（图13）。

5 两种不同方案的对比

黄台电厂在城市发展中遇到的问题是中国城市老工业区工厂普遍遇到的问题，在大多数类似情况下，许多城市的做法是将老工业区的工厂迁移，工业区被拆除后成为城市的居住或者商业区，实际上这种发展也存在一定的弊端：

（1）经济上的浪费——由于搬迁过程中，大量为工业服务的基础设施被废弃，如许多工业区的专用铁路、地面及地下管线均被废弃，在搬迁过程中也会损失许多有利用价值的设施。

（2）社会成本过高——搬迁后企业的物流、人流流线的变化可能不仅为企业和职工带来不便，还造成城市交通的压力和分散运输形成的更多污染，不仅没有减轻，反而加重社会负担。

（3）环境污染继续——当工厂由中心城市搬迁至偏远的地区和周边小城市后，由于搬迁新址后当地为发展经济而降低监管力度，人们对整个环境的污染并未消除，只是转移到偏远地区，不仅继续存在甚至还可能更加严重，因此远不如在大城市就地改造减少对于整个自然环境的污染排放更为有利于环境。

（4）文脉上的割裂——工业文明是整个城市发展过程中无法回避的历史。一种将工业厂区简单的搬迁的理由是因为工业区的污染和过去的工业厂区显得与当今的一些城市形象和文化分为大不协调。其实工业区不仅可以通过清洁生产减少对城市的污染，其鲜明的形象本身就是城市文化的一种代表，只要适当加以设计，工业区就会成为包容万象的城市中的一处亮点。而将工业形象适当与自然生态和城市景观融合后，更能唤醒一座现代城市的勃勃生机。