刍议小型火力发电厂总图运输设计

吕 玲

（南京汽轮电力工程设计院有限公司，江苏 南京 210000）

总图运输设计在场地条件分析、总体布局、交通组织、竖向布置、管线综合、绿化与环境景观布置、技术经济分析各种设计内容中，针对不同项目不同场地类型，这些设计内容侧重点各有不同。而道路设计、竖向设计、管线综合等又涉及许多工程技术内容，所以需要各专业密切合作，进行多方案技术经济比较，优化设计方案，合理选择运输方式，降低工程造价，节省运行费用，缩短建设周期。

1 火力发电厂总图设计要点

1.1 场地设计条件分析

在前期投资进行现场踏勘时，作为设计人员秉承“一看二问三记”的原则。任何工程的建设，都必须扎根于基地情况。首先看现场实际情况，分析基地的自然条件、建设条件，对基地的各种关键因素和不明确问题要明确，尤其是改扩建发电项目和一些余热利用项目，对现有基地情况依据已有图纸，咨询现场运行人员，基地四周已有的地上和地下建构筑物的资料信息做到明确，对资料有出入的、重点的地方进行记录备用，为后续工作打下良好的基础。

1.2 工艺流程的合理性，满足使用要求

火力发电厂场地总布置，首先应该满足生产工艺流程要求，这是工业建筑厂区规划设计的重要基础，就如民用建筑重点考虑流线、分区的设置。电厂中机务管线、水电各专业的管线都比较多，为使各种工程管线和交通线路通顺、便捷，避免迂回，减少交叉，需要创造较好的工业厂区环境，避免产生相互干扰，减少不利影响，利于后期检修维护。

1.3 技术经济性合理

在满足工艺的前提下，努力降低造价，缩短施工周期，减少工程投资和运行成本，力求技术上经济合理。根据基地地形采取平坡式、缓坡式，考虑工艺布置和土石方量，做到填、挖方基本平衡，有效组织场地地面排水，满足场地防、排洪要求。

1.4 安全规范性

在总平面布置中，应本着预防为主的原则，为保障电厂安全长期运行，应该严格执行相关规范，建构筑物之间的间距，应该按通风、防火、防震等要求与节约用地的原则综合考虑。如厂前区建筑，应该注意避免在厂发电区主导风下风向，注意避免西晒和西北方向。尤其是火电厂专项设计规范重点关注，了解全厂各建构筑物的火灾危险性和达到相应耐火等级，保证建构筑物、仓库和其他设施之间的防火距离。

1.5 美观、环保、文化性

火电厂总平面设计应本着环境建设与保护相结合的原则，按照有关环境保护规定，采取有效的措施，把建设开发和保护环境有机结合起来。根据当地的地理气候条件和环境，充分考虑当地的风土人情、文化历史特色，在建筑材料、风格上着手，并且充分发挥植物绿化改善气候、净化空气、降尘、美化环境。小型火力发电厂更加具有特殊性，自备电厂和余热利用项目中，发电区建筑在颜色造型上也会考虑跟整个厂区统一，使整个厂区的文化性有个统一与延续。建筑群体组合，整齐美观协调。

2 火力发电厂总体布局

在方案设计、初步设计到施工图设计，不同阶段侧重点是不同的，总体布局一般在前两个阶段是关键的环节，需要从大局着手，确定基本思路。在设计中组织好各部分的相互关系，处理好场地各要素以及场地与周围环境直接的关系。

总平面布置应该在满足生产和安全等要求的前提下，尽量努力节省投资，降低运行费用，厂房布置紧凑、适用，各生产建构筑物以主厂房为中心集中布置，尽量压缩厂房及管道支架的间距。合理布置工艺系统，是做好总平面布置的基础。因此，需要解决好燃料运输、输电线路和循环水管路的进出，分区合理，明确人流、车流，创造较好的建筑群体和工艺分区，进行多方案对比选择最合理的方案，以达到改善运行管理条件、节省投资和节约用地的目的。火力发电厂主要有的建构筑物有：（1）主厂房；（2）配电装置；（3）燃料接卸及其储存设施；（4）冷却设施；（5）化学水处理，循环水处理，污水站等；（6）检修维护、材料库；（7）危险品区：燃油、氢气站、液氨、天然气调压站；（8）厂前行政管理和生活服务设施建构筑物。在厂区总平面布置时，可以从以下几个环节重点解决：

2.1 主厂房方位的确定

主厂房是电厂的重点和中枢，一般布置在厂区中央地带，成为全厂的中心。根据采用的工艺冷却方式不同，一般有直流供水系统的发电厂；采用直接空冷系统的电发厂。冷却方式的不同在布置时管廊预留的空间与走向也会不同，需要跟工艺配合提前预留，并且需要重点注意，在一些缓坡场地注意主厂房长轴宜沿自然等高线布置。

2.2 冷却塔位置的确定

一是冷却塔供排水管沟截面面积、投资大，在总平面布置格局规划中力求将冷却塔尽量靠近汽机房布置，走向平直缩短供排水管沟长度，节省电厂建设费用和运行费用。二是冷却塔对地基承载力要求比较高，所以需要根据地勘报告将冷却塔布置在地层土质均匀、地基承载力较大的地段。

2.3 输煤设施的布置

从卸煤到储存、转运破碎到主厂房锅炉，燃煤量大、卸煤、运煤系统比较复杂，所跨越线路比较长，并且根据水运、陆运等来煤方式，卸煤设施应靠近煤源方向。

2.4 竖向布置

平坡式，自然地形坡度不超过3%；阶梯式布置，自然地形坡度一般为3%-5%。一般就根据台阶的划分原则考虑工艺布置、管沟布置、厂内外交通运输连接合理、便捷，并结合场地施工条件等确定。对于地形高差比较大的基地，应该提早让总图介入，尽量考虑土石方平衡，场地排水，边坡护坡造价等。

3 实例

3.1 某小型秸秆发电厂

在传统的火力发电中燃煤、燃油、燃气曾经作为我国电力系统的主力军，不仅见证同时也在推动着人类文明不断发展。作为当今世界能源利用效率提升最快的国家，为了实现2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和的双碳目标，我国电力系统中的主力军煤电与替补队伍可再生能源，未来将发生角色转换。生物质发电作为可再生能源利用的一种形式，作为新能源电源发展的有益补充，在国内外未来生物质发电装机规模将呈缓慢上升趋势。目前，可再生能源中装机最少的是生物质发电。生物质发电作为可再生能源利用的一种形式，主要包括沼气发电、垃圾发电等形式和技术。业内人士分析，作为新能源电源发展的有益补充，未来生物质发电装机规模将呈缓慢上升趋势。

在秸秆资源丰富的地区，根据可以利用的秸秆资源情况建设发电厂，也是努力实现电力安全、绿色、廉价的追求目标。

（1）地理位置：电厂位于斯里兰卡Moneragala 地区Kumbukana，斯里兰卡是印度洋上的一个岛国，北隔保克海峡与印度相望，南部靠近赤道。厂区为丘陵地区，属地震少发带，鲜有地震记录。天然地质条件比较好，地耐力非常高。无四季之分，只有雨季和旱季，为热带季风气候，年均气温28℃，5-8 月为西南季风雨季，11 月至次年2 月为东北季风雨季。年降水量1 500～2 000 mm，树木葱郁，环境优美。厂区基地西高东低北高南低，厂区西侧临近有一厂区外道路，为厂区对外联系接入的道路，包括人员进出厂区接入点，原料进出接入点都从这条道路，厂区东侧有一条河流，为厂区取水源。（2）规划容量：3 台4 MW 中温中压纯凝式汽轮发电机组，配6 台12 t/h 链条炉排生物质燃料直燃锅炉。（3）厂区方位：厂区中轴线布置，采用分区布置，即从南向北为生活区、生产区和储料区。生产区中心主厂房呈T 字形布置，从南往北单层布置汽机房、集控室&配电间、高低压配电室、锅炉补给水处理室，锅炉房为东西向布置，汽机集控室与锅炉房通过门厅和公共卫生间联接。冷却塔循泵棚位于主厂房汽机东侧，循环水管进出便捷。往北还布置有水量调节池、污水处理室外设备、变压器、备品间机修间等。施工生产区位于厂区北部的储料区。（4）水源及供水方式：采用机械通风冷却塔的循环供水系统。每台机设1 座机力塔，3座机力塔共用1 个水池。水源取自厂区东侧河流，并补充地下水。（5）秸秆来源及运输：电厂燃料为当地南洋楹，南洋楹在收购点加工成捆，由汽车运至电厂，贮存于储料区。（6）电厂出线：发电机出口电压为10.5 kV，3 台发电机经出口断路器送至10 kV 母线，发电机出口断路器作为同期并网点，10 kV 母线经主变升压至33 kV，送至132 kV 变电站33 kV 母线上并入电网系统。（7）总平面布置见图1。

图1 总平面布置（某小型秸杆发电厂）

3.2 某燃煤自备电厂

为了生产用汽和用电的需要，在现有厂区西侧地块业主拟建一自备热电厂。场地平整，燃料为原煤。

（1）地理位置：电厂位于巴基斯坦Punjab Faisalabad。交通非常方便、厂区地形平坦。（2）规划容量：设计容量12 MW，按2×55 t/h 次高温次高压循环流化床锅炉，1×12 MW抽汽凝汽式汽轮机，配1 台15 MW 无刷励磁发电机设计，热电联产。（3）厂区方位：主厂房固定端朝东南，扩建端向西北，对洁净度要求比较高的循环水泵房和冷却塔布置在主厂房西北侧，储料区在主厂房西南侧，燃油泵房与油罐单独成区布置在电厂区西南方。厂区还布置有石灰石制备、锅炉补给水处理室、空压机房等建构筑物。电厂充分考虑工艺流程和现有场地条件，合理布置扩建端。（4）水源及供水方式：电厂的生产用水取自渠水，生活用水为城市自来水。（5）煤源及运输：巴基斯坦本地煤、进口煤。燃煤用汽车运到热电厂干煤棚和室外堆煤场。（6）电厂出线：热电厂发电机出线电压11 kV，与工厂11 kV 供电线路并网。（7）供热：热电厂向热用户提供1.5 MPa（a）198.5℃和0.5 MPa（a）242.7℃的过热蒸汽。（8）总平面布置见图2。

图2 总平面布置（某燃煤自备电厂）

3.3 某余热发电厂

余热发电是利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。其次发电厂利用高炉煤气、高温烟气余热生产蒸汽发电。余热发电不仅节能，还有利于环境保护。在国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要第十篇“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”中指出：全面提高资源利用效率。“十三五”节能减排综合性工作方案明确提出，到2020 年，全国万元国内生产总值能耗比2015 年下降15%，能源消费总量控制在50 亿吨标准煤以内。余热发电项目符合国民经济和社会发展总体规划和要求。

（1）地理位置：电厂位于山西侯马市一钢铁厂内，为更加高效地减少烟气热量损失，缩短管道长度，发电区场地靠近钢铁厂环冷机和烧结机区，位于钢厂东北方位，基地场地平整，且周围有一大片空地可作施工作业区。（2）规划容量：新建一座6 MW 纯凝式蒸汽轮机+6 MW 发电机组，配套循环水系统。（3）厂区方位：厂区上北下南方位布置，钢铁厂烧结环冷机在余热发电基地的南侧。为减少热量损失，余热锅炉就近布置在钢铁厂烧结机和环冷机附近，为发电基地的东南侧，尽量缩短管线，汽机房和集中控制楼临近余热锅炉布置在余热锅炉北侧。冷却塔布置在汽机房西侧，循环水管走向平直缩短供排水管沟长度。其他取样等辅助工艺设置布置在锅炉附跨端。（4）水源及供水方式：在烧结环冷区就近接入。

4 结束语

进行火力发电厂总图运输设计中，需要有全局观念也需要了解熟悉工艺流程，这样更加利于工作的进行。随着环保要求提高和企业发展要求，对于改扩建和余热利用小型火力发电项目，更应该结合原厂区总平面布置、生产系统、设备布置等特点，统筹规划，全面协调。