中速燃油内燃机电站设计研究

周庆龙

【摘  要】本文就公司承建的伊拉克日产5300T水泥生产线自备电站的执行，从几个关键问题着手探究设计优化。

【关键词】自备电站;重油发电机组;水泥厂

【Abstract】This paper discusses the self-provided power station design optimization of the 5300T cement production line in Iraq contracted by the company.

【Key words】self-supply power plant、HFO generator set、cement plant

1.概述

我公司承建了伊拉克日產5300T水泥生产线自备电站。此电站以重油做燃料，配置6台套德国 MAN 18V32/40重油发电机组，装机总容量约50MW，为水泥厂的生产提供电力保障。本人有机会参与了此电站从设计、采购、物流运输、现场施工直至安调发电的整个过程。本文就此电站执行过程中，从几个关键问题着手探讨设计优化。

2.电站布局

燃油内燃机电站主要包含主厂房、燃油卸油站、储油罐区、油泵房、水处理房、冷却设备（散热器/冷却塔）、升压变电站（如有），消防设施、维修间（如有）、备件库、办公室、警卫室、供排水、管沟、电缆沟等。

2.1 电站布局的原则

1）平面布置主要解决燃油电站内各建筑物和各种设施在平面上的互相配置，这种互相配置应符合生产流程、节约投资及生产费用的原则;同时还应考虑电站是否有进一步扩建的计划。

2）竖向布置主要是根据电站场地的地形、确定各种建筑物、设施和管道的标高。为此，应首先选定电厂标高的原点。

3）消防和安全措施。电站内的道路应满足大件及重件运输，并配备完善可靠的消防设施。

4）应有处理三废（废气、废水、废渣）的措施。

2.2电站布局应注意的问题

1）应首先布置主厂房，其定位应注意方便机组和设备的运输;

2）油罐区应靠近卸油站，燃油净化及水处理房应靠近储油罐区。

3）污油、污水系统应与雨水及生活排水系统分开布置，后两种水不得进入油水分离池。

4）电气设备的布置应靠近主厂房，可以减少电缆敷设的长度，降低成本。如主控室应布置在比重油发电机组高一层;厂用变压器、高压开关柜、低压配电柜应布置在内燃发电机组同一标高的电气副跨（或第一层）处。

3.控制系统结构

PLC控制系统采用分散控制集中监视方式，即电气综合楼的集中控制室实现对6台主机、电气系统以及全部的辅助系统进行监控。并设置了化水车间控制室、油泵房控制室两个就地控制室用于布置就地PLC控制柜，在就地控制室内不设置操作员站。

全厂PLC控制系统只在电气综合楼的集中控制室内设置4台操作员站（每台均兼做历史数据记录站）、1台工程师站以及1台事故记录打印机和1台激光打印机A3/A4，1台激光打印机A4。操作员站与6台主机GCP/ECP、EAP和ERP与GCP/ECP、CCP以及PLC之间的通讯连接与操作员站的画面设计，保证集中控制系统网络的投运，能在PLC控制系统中集中控制所有测点及设备。每个子系统PLC的各种I/O卡件及其扩展空间都留有10%的余量，测量点数的余量也保证至少10%的余量。

电厂控制系统采用PLC用于对整个电厂进行控制、数据监测、逻辑判断和处理，提高了系统的稳定性，在执行过程中发现，现有辅助模块的集成化设计还可以进一步提高，对每一台发电机组的辅助系统采取“一对一”的单元化模式，能大大提高电站的适应性及降低电站的操作难度。

4.主机

此电站配置6台套MAN 18V3240机组，同时配有ECP、GCP。此机型技术已经非常成熟，MAN本部不在生产，MAN目前把此机型技术已授权给第三方生产。由于此项目业主要求急，工期短，发动机使用的是MAN的库存机，未做工厂出厂实验。发动机、发电机、公共底座分体运输到现场，现场安装、调试，导致调试周期长;调试期间需用备件补充困难，也变相增加了调试时间。在后续项目执行时，设备出厂一定要做出厂试验，减少由于现场的不便带来的困难。

5.辅机系统及附件

5.1 进气系统

进气过滤消音模块及进气管道的总压降应不大于20mbar。

遵守主机厂家对进气管道流速控制在20m/s-25m/s的要求，管道管径大小根据具体情况具体分析。

遵守进气过滤模块流速控制在2.5m/s-3m/s的要求。

进气过滤模块易采用脉冲反吹扫过滤器。脉冲反吹扫过滤器优于传统的油浴式过滤器：

5.2发动机排气管

由于内燃发动机是V型机，有18个气缸分A列和B列两排布置，每排各9个。在设计排气共管时，要注意避免两支排气管产生压力波干扰，不利于排气。通常设计成“裤衩”形式，如下图。

5.3 分离机设备透气管

电站每台机组都配有一台滑油分离机;配有三台套重油分离机用来除渣、除水，分离出适合机组运行的干净燃油。

滑油分离机渣油箱透气管每台套单独引出室外;

重油分离机渣油箱透气管每台套单独引出室外是比较理想的。

5.4  设备钢结构

散热器钢结构支架，易于采用螺栓连接，可以极大的缩短施工工期。现场施工设计成焊接结构，有六千多个焊点，造成了工期延长及成本升高的不利后果。

5.5管道材料要求品种、类别少，这样利于后期采购和商检。差别不大的型号可以以大的为准，便于采购。

5.6.主机至散热器的冷却水管路最好走地下，地表用盖板。这样主厂房北侧结构比较清爽，钢结构量大大减少。

6.结束语

对于中东、非洲许多发展中国家，为了经济发展需要，以及各个国家自身资源的限制，以重油为燃料的大、中规模的燃油内燃机电站还会局部存在。本文从设计优化角度，以项目执行过程中几个关键问题进行了探讨。

但是我们应该看到，由于作为燃料的重油是不可再生能源，环境污染等问题;以清洁能源如燃用天然气电站、风电、光伏、核电等是今后电力发展的方向。

参考文献：

[1]大功率柴油机发电厂，广东省柴油机发电专业委员会，华南理工大学出版社，1994

[2]滤清器技术选编（设计▪工艺▪材料），中国内燃机工业协会滤清器分会编写，2003.7

[3]刘善平，内燃机构造与原理，人民交通出版社，2014.12

（作者单位：葛洲坝能源重工有限公司）