山西大唐国际临汾河西热电厂工程设计特点

林建勇

(山西省电力勘测设计院，太原市，030001)

0 引言

山西大唐国际临汾河西热电厂工程安装2台300 MW亚临界直接空冷供热机组，同步建设脱硫、脱硝设施。该工程按照国家“上大压小”节能减排政策，替代原临汾河西热电厂2台135 MW机组及供热范围内的燃煤小锅炉，以满足临汾市日益增长的电力和供热需求。该工程2009年9月开工，1号机组于2010年12月完成168 h试运行，2号机组于2011年1月完成168 h试运行。山西省电力勘测设计院承担该工程的设计工作。

由于该工程建设场地狭小，周边限制条件多，所以在设计过程中总平面布置及确定有关系统方案成了难点。经过反复推敲，多次修改，最终形成了相对合理的总体布置，同时在工艺系统的选择上也有较多的亮点。该工程是近年来国内同类电厂设计中非常有特点的工程，具有一定的借鉴意义，为此，本文从总体设计的角度分析、介绍该工程的一些设计特点。

1 总平面布置

该工程位于原临汾河西热电厂(2×135 MW机组)旧厂址内。厂址东西向长约400 m，南北向长约400 m，呈正四方形。在该区域中部有办公楼、宿舍楼及公寓楼各2座，还有合作方的水泥厂和硅铁厂。由于既有建筑不能拆迁，可利用面积极其有限，总面积约13.723 hm2。因此，在如此多的限制条件下该工程总平面布置困难非常大。经设计人员与项目建设单位多次讨论、推敲，历经10余次重大修改，最终确定了相对合理的全厂总平面布置方案。

考虑到厂址处夏季主导风向为SSW、冬季主导风向为SW及全年主导风向为SSW，为了保证机组空冷系统正常运行，将直接空冷装置的长边面向夏季盛行风向。根据场地实际情况，按照分区集中布置的原则，主厂房布置在厂区西侧，其固定端朝东，向西扩建。由南向北依次为空冷区(220 kV屋外GIS装置区布置在空冷平台下)、主厂房区及贮灰库区(含制氨区、空压机房)，呈三列式布置形式。厂区东侧布置圆形煤场、锅炉补给水车间、废污水处理车间、燃油泵房、储氢站等辅助车间。这种布置形式提高了场地利用率，厂区占地较小，厂区面积仅为13.693 hm2，单位容量用地面积为0.228 m2/kW，比2010版《电力工程项目建设用地指标》［1］中规定的火力发电厂建设用地指标19.01 hm2节省了5.317 hm2，也比同期、同类机组占地少很多，有关比较见表1。

2 给水泵乏汽直排主机空冷系统

在可行性研究阶段，为提高机组发电量，建设单位提出给水泵按1×100%容量汽动给水泵+1×50%容量电动启动备用给水泵考虑。但是由于该工程受建设用地的限制，汽动给水泵冷却塔无放置位置。山西省电力勘测设计院根据多年研究的成果提出了汽动给水泵乏汽直接排入主机空冷系统的方案，经充分的技术论证后得到了建设单位的认可，此方案在后续的设计工作中顺利实施。

该工程每台机组给水系统配置1×100%容量汽动给水泵+1×50%容量电动启动备用给水泵，3台高压加热器串联运行，设置1个三通大旁路阀。给水泵汽轮机型号为NK63/56，单缸、单轴、反动式、纯冷凝、冷端汽外切换，最大功率12 000 kW，额定功率8 000 kW，最高转速6 000 r/min。汽动给水泵型号为80CHTA4SP，多级节段式，流量 1 352 m3/h，扬程(水柱)2 247 m，轴功率9 158 kW，转速5 260 r/min［2］。

该工程是目前国内已投产300 MW直接空冷供热机组中第1个采用了100%容量汽动给水泵的工程，也是国内外直接空冷机组中第1个采用给水泵汽轮机排汽直接进入主机排汽联合装置与主机排汽混合后进入空冷凝汽器冷却的工程。随着该工程的顺利投产，证明了此项技术经受了实际运行的检验，达到了降低初投资、节约厂用电、减少耗煤量、节约运行水的目的，也为汽动给水泵乏汽冷却技术的发展起了重要的推进作用。

3 大容量斗提机在输煤系统中的应用

由于受建设用地限制，输煤系统在设计中也存在诸多困难，如贮煤场的面积不足，输煤皮带线路的角度超出规程要求等。经与建设单位协商，最终确定了圆形储煤场方案。同时，由于碎煤机室距圆煤场中心约70 m，普通设备提升高度很难满足要求，经充分论证，确定了先在碎煤机室使用大容量斗提机将物料提升到一定高度，再通过带式输送机转运至圆形煤场堆取料机，完成煤场堆料作业的方案。

该工程储煤场为一座直径90 m的全封闭圆形煤场，储煤量约8万t，满足电厂2×300 MW机组满负荷运行时燃用约12天。煤场的主要设备为1台YDQ600/1000-90型堆取料机，堆料能力为1 200 t/h，取料能力为600 t/h。煤场设1个4 m×4 m的地下煤斗，作为备用取煤设施，煤斗给煤设备为出力600 t/h的活化给料机［3］。

碎煤机室尺寸为20 m×20 m，室内布置有碎煤机、斗式提升机、缓冲滚筒，同时交叉布置了碎煤机入料皮带机、输入主系统的出料皮带机、经提升机给料输入煤场的皮带机。碎煤机室净高度44 m，碎煤机布置在6.5 m层。破碎后的物料从-6.60 m层提升到17.30 m层，然后卸料到皮带机上转运至圆形堆取料机堆料，斗式提升机选型出力为600 t/h，该出力与整个运行系统相匹配。

碎煤机室斗式提升机选用的是中央链提升机，具体参数见表2。临汾河西热电厂带载运行表明，在保证物料粒度≤30 mm的工况下，设备运行状况满足设计要求。

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目前，出力为600 t/h的大容量斗式提升机在国内火电厂工程中还是第1次被采用，较好地解决了因场地不足而影响输煤、贮煤设计的问题，因此该方案具有创新性，为其他工程提供了借鉴。

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4 输煤系统组合除尘

该工程在输煤除尘系统的设计中，采用了先进的分散物料集流技术散料抑尘输送系统、微动力除尘系统及干雾除尘系统等，取代了常规的水膜式除尘器;在输煤系统的1～4号转运站中采用了曲线落煤管系统和微动力除尘系统组合方式;在汽车卸煤沟及煤仓间原煤斗区域采用了干雾除尘系统。

分散物料集流技术散料抑尘输送系统是通过三维模型对物料的下落轨迹进行动态模拟，继而优化煤流下落轨迹，实现流线型落煤管内物料流动规律化，避免物料之间频繁的相互撞击，最终实现对煤流的全过程导流。该系统保证煤流出口速度接近于接料皮带机运行速度，使煤流能够平缓地滑落至接料皮带上，从而在源头上控制粉尘的产生［4］。

同时，该系统对滑道中气流分布进行模拟，优化滑道的内部空间设计，以保证携带风量最小并避免出现空气压差。此功能大大减小诱导风，控制粉尘的产生，减少转运站冲洗次数，节水节能，降低运行维护费用。

微动力除尘系统采用空气压力平衡原理，实现多次压力平衡处理，使皮带输运过程中产生的冲击粉尘空气压力降至最低，从而减少粉尘量。飞溅起的粉尘沿特有的蜗壳(具有仿生学原理)曲线顺利回流到来料处，并同新的来料一同下落至二级皮带上。该设备由于合理利用了物料的势能与动能之间的转化，所以极大地降低了除尘所需外部能耗［4］。

该工程汽车卸煤沟的除尘采用了干雾抑尘装置。该装置能够产生直径为1～10 μm的水雾颗粒，有效地吸附悬浮在空气中的粉尘，特别是直径在10 μm以下的可吸入颗粒，使粉尘受重力作用而沉降，从而达到抑尘作用［5］。

经过运行检验，以上3个系统的除尘效果非常明显，大大减少了清扫工作量，使输煤系统粉尘控制保持在较高水平。这种组合除尘方式在电厂输煤系统中尚属首次应用，若能经受长期运行的考验，应极具推广应用价值。

5 辅机循环水泵房组合布置

该工程受建设用地限制，整个厂区布置极其紧张，为了提高土地利用率，山西省电力勘测设计院在借鉴其他行业设计经验的基础上首次在电厂设计中提出，将辅机循环水机械通风蒸发式冷却器布置在辅机循环水泵房屋顶的方案。

该方案中，辅机循环水泵房水泵间、配电间、加药间被设计为联合建筑，单层工业厂房，平面轴线尺寸为49.5 m，跨度9 m，柱距4.5 m，净高5 m，总高6.2 m。其中5个开间内设地下泵坑，用于布置辅机循环水泵，其余6个开间为电气配电间及循环水加药间。泵坑部分采用地下钢筋混凝土箱型结构，地上部分采用单层钢筋混凝土框架结构。

该工程共采用10组蒸发冷却器，它们被纵向单排布置于辅机循环水泵房屋顶。每个蒸发冷却器基础的平面尺寸为3.4 m×9.3 m，相邻2个基础净间距为1.1 m，中心间距为4.5 m。为了使结构受力均匀合理，在结构布置时，房屋纵向开间确定为4.5 m，即横向框架的中心间距为4.5 m。辅机循环水泵房共11个开间，12榀框架。每个蒸发冷却器长9.437 m，宽 3.058 m，高4.95 m，为减小屋顶荷载，蒸发冷却器直接置于屋面梁板上，不另设基础［6］。

该方案与蒸发冷却器布置于地面方案的经济比较见表3。2种方案中工艺设备材料费和工艺运行费相同。

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通过比较可以看出，蒸发冷却器置于辅机循环水泵房顶，可节约占地828 m2，尽管建筑工程费增加27.46万元，计入征地费后，总费用仍然节省约7.11万元［6］。尤其重要的是该工程存在用地紧张的具体情况，所以节约用地更具有重大意义。

6 结语

山西大唐国际临汾河西热电厂虽然是一个常规的燃煤直接空冷供热机组，其设计技术应该是成熟的，但是该工程受到建设用地的限制，产生了诸多设计难题。在项目建设方的全力支持下，山西省电力勘测设计院采用了许多具有创新性的解决方案，同时在工艺系统的选择上也有较多的优化和改进，出色地完成了该工程的设计任务。目前，该工程2台机组早已投入运行，生产情况良好，证明本文所述的这些设计技术是成功的。该工程的设计经验可供同类电厂的规划建设参考。

［1］国家电力监管委员会.电力工程项目建设用地指标(火电厂、核电厂、变电站和换流站)［M］.北京:中国电力出版社，2010.

［2］白金德，刘俊然，等.施工图总说明及卷册目录［R］.太原:山西省电力勘测设计院，2010.

［3］黄琪.大出力斗提机在输煤系统中的应用［R］.太原:山西省电力勘测设计院，2010.

［4］黄琪.输煤系统转运站落料管及除尘方式的优化设计［R］.太原:山西省电力勘测设计院，2010.

［5］梁世俊.干雾抑尘系统在地下卸煤沟的方案设计［R］.太原:山西省电力勘测设计院，2010.

［6］张俊双.蒸发冷却器置于辅机循环水泵房屋顶优化设计［R］.太原:山西省电力勘测设计院，2010.