600MW级火力发电机组汽轮机房布置方案分析.pdf

第 3 3卷 第 1 2期 2 0 1 1 年 1 2月 华 电技 术 Hua d i a n Te c h no l o g y Vo 1 ． 3 3 No ． 1 2 De c ． 2 0l l 6 0 0 MW 级火 力发 电机组汽轮机房 布置 方案分析 高振宝， 杨俊波， 张乐川， 胡训栋， 李临 山东电力工程咨询院有限公司， 山东 济南2 5 0 0 1 3 摘要 火力发电厂汽轮机房的布置优化 ， 很大程度上是围绕除氧器的布置展开的。以国内6 0 0M W 级火力发电机组为 例， 分析了几种指标先进的汽轮机房 除氧间 布置方案的技术特点、 经济性和适用性 ， 提出了设计 中应注意的问题， 便 于投资方选择和工程设计参考。 关键词 6 0 0 MW级火力发电机组； 汽轮机房； 优化布置； 经济性； 实用性 中图分类号 T M 3 1 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 1 1 2 0 0 1 2一 o 3 1 汽轮机房布置方案 国内 6 0 0 MW 级火力发电机组主厂房多采用四 列式布置， 即汽轮机房、 除氧间、 煤仓间、 锅炉房顺序 布置 。随着投资方对缩小主厂房体积 、 降低 工程造 价的要求越来越迫切 ， 多个工程采取 了取消除氧间、 减小汽轮机房跨度和长度等措施。结合近期国内工 程设计经验， 6 0 0 M W级机组汽轮机房的布置主要有 如下方案 1 A方案。除氧器布置于除氧间， 减小汽轮 机房跨度和长度。 2 B方案 。除氧器布置于 A排外 。 3 C方案。除氧器布置于侧煤仓 间与锅炉之 间搭接的平 台上或煤仓间。 4 D方案。取消除氧间， 除氧器布置于汽轮 机房运转层 。 上述方案主厂房容积指标较先进， 在已投产的工 程中均有采用， 下面对这些布置方案的技术特点、 经济 性和适用性进行分析， 根据设计经验提出推荐意见。 2 各方案技术特点 2 ． 1 A方案的技术特点 该方案参考 了广西防城港电厂一期工程 ， 其除 氧间分4 层 0 m层、 中问层 6 ． 9 m 、 运转层 1 3 ． 7 1 13 和除氧器层 常规为 2 6 ． 0 m， 可以降至 2 4 ． 0 m 。 除氧器及水箱、 闭式循环水膨胀水箱布置在除氧器 层上； 运转层主要布置 1 ， 2 ， 3高压加热器； 中间 层布置 5 ， 6 低压加热器、 辅助蒸汽联箱和汽水管 道 ； 除氧间底层布置汽动给水泵前置泵、 电动给水泵 收稿日期 2 0 1 1 0 8 2 6 ； 修回日期 2 0 1 1 0 9～2 0 组及其冷油器和凝结水输送泵等。 除氧问跨距需根据工程实际情况确定。对于钢 筋混凝土结构 ， 推荐 1 0 ． 0 m跨距 ， 如减少至 9 ． 0 I 1 3 ， 则中间层管道布置较紧张； 对于钢结构， 推荐 l 0 ． 5 m跨距 。 此方案的汽轮机房分 3层 0 m层、 中间层 6 ． 9 m 和运转层 1 3 ． 7 m 。通常情况下 ， 汽轮机房跨度 为 3 0 ． 6 m， 汽轮机房纵向长度为 1 7 1 ． 5 m 可以视机 组布置情况优化至 1 5 1 ． 5 m 。 汽轮机房 0 m层。机 头部分主要布 置有主油 箱、 润滑油冷却器、 净化装置、 润滑油输送泵、 顶轴油 泵 、 E H供油装置及机械真空泵组等； 发电机端布置 有凝汽器胶球清洗设备、 凝结水泵、 开式循环冷却水 泵 、 开式水电动滤水器 、 闭式冷却水泵 、 闭式 冷却水 热交换器 、 发电机密封油装置、 定子冷却水装置及氢 气干燥器等； 中部布置有凝汽器， 凝汽器抽管方向朝 A列柱。 汽轮机房中间层。主要布置管道， 另外布置轴 封冷却器及轴封风机、 高压旁路装置、 低压旁路装 置 、 励磁 整流小间 、 发 电机 封闭母线和 F r r柜 、 6 k V 配电装置等设备。 7 ， 8低压加热器布置在凝汽器 喉部 ， 其抽芯方向朝向 A列柱。 汽轮机运转层采用大 甲板平 台结构 ， 汽轮发电 机组纵 向顺列布置， 汽轮发电机组 中心线距 A排柱 1 3 ． 0m， 汽动给水泵布置在运转层上。两机之间 0 m 层设置一检修场地。 2 ． 2 B方案的技术特点 此方案参考了大唐桂冠合山 2 6 0 0 M W 级机 组工程 ， 在 A排外 设 除氧 器平 台， 每 台机组 长 约 4 6 ． 0m， 跨度为 7 ． 5 m。运转层布置除氧器 ， 中间层 6 ． 9 m 布置 2台低压加热器 ， 0m层布置 2台汽动 第 1 2期 高振 宝， 等 6 0 0M W 级 火力发 电机组汽轮机房布置方案分析 1 3 给水前置泵 。 除氧器的低位布置虽然在我国已有不少运行业 绩， 但在工程设计时必须进行除氧器暂态计算， 保证 汽轮机甩负荷时给水泵不发生气蚀。 汽轮机房跨度为 3 1 ． 0 m， 总长 1 5 1 ． 2 m。汽轮 机房分 3层 0 m层 、 中间夹 层 6 ． 9 m 和运 转层 1 3 ． 7 m 。 运转层为大平台结构， 布置有汽轮发电机组、 给 水泵 、 给水泵汽轮机及其集装油箱 、 3台高压加热器 和低压旁路装置。汽轮发电机中心线偏向 B排， 距 B排 1 5 ． 0 m。给水泵汽轮机靠 A列布置， 使主蒸 汽、 再热蒸汽等管道材料用量减少， 但主给水管道材 料量增加。 中间 6 ． 9 1 1 1 层 主要是管道层 ， 布置的设备有 汽 封加热器 、 发电机引出的封 闭母线 、 6 k V工作段配 电室以及励磁设备等， 5 ， 6低压加热器顺列布置 在 A排外。凝汽器喉部的 7 ， 8 低压加热器抽芯向 B排柱抽 出。 底层布置凝汽器 ， 抽管方 向朝 A排柱。在汽轮 机头部方 向布置有润滑油净化装置 、 冷油器 、 集装油 箱 、 顶轴油装置 、 抗燃油装 置和汽轮 机 3 8 0 V 配 电 室。在发电机侧面布置有凝结水泵 、 开式循环泵 、 闭 式水热交换器、 闭式水循环泵 、 发 电机定子冷却水装 置 、 凝结水精处理装置和开式水滤水器 。发 电机下 方布置有发电机氢气控制站、 密封油供油装置。在 凝汽器前水室左右两侧布置 2台真空泵 。在 2台机 组之间设置约 1 8 0 m 的公用检修场地。 在 A排柱侧从固定端往扩建端设一个通长的 检修 、 巡检通道。 2 ． 3 c方案的技术特点 此方案参考 了华能 E t 照电厂二期工程， 不设 除 氧间， 除氧器布置在炉架与煤仓问框架之间的连接 平台上 ， 也可布置于前煤仓间。但 由于除氧器暂态 计算不仅与除氧器的布置高度有关 ， 也与低压给水 管道中的蓄水量有关， 所以， 此方案在工程设计时也 必须进行除氧器暂态计算。 此方案在 A排外设毗屋， 长度为 2 0 ． 0 m， 跨度 为 5 ． 0 I n 。毗屋运转层布置低压旁路， 中间层主要 为管道层 ， 底层为循环水管坑 。 汽轮机房跨度为 3 0 ． 0 m， 总长为 1 5 1 ． 2 m 。汽 轮机房分 3 层 0 m层、 中间夹层 6 ． 9 IY I 和运转层 1 3 ． 7 m 。 运转层为大平台结构， 布置有汽轮发电机组、 给 水泵汽轮机及其集装油箱、 3台高压加热器和低压 旁路装置。汽轮发电机纵向布置， 机组中心线距 A 排 1 0 ． 0 m。 中间 6 ． 9 m层主要是管道层 ， 布置 的设备有低 压加热器 2台 、 汽封加热器及发电机定子冷却水 装置。凝汽器喉部的 7 ， 8低 压加热器抽芯 向 A 列柱抽出。 底层布置凝汽器， 抽管方向朝 A排柱。在发电 机侧面布置凝结水泵 、 3 8 0 V厂用配 电装置、 励磁设 备 、 闭式水热交换器 、 发 电机氢气控制站 、 密封油供 油装置 、 机械式真空泵 ； B排柱布置有汽动给水泵前 置泵 、 凝结水精处理装 置、 闭式冷却水泵 ； 在汽轮机 头部布置有汽轮机润滑油净化装置 、 润滑油输送泵 、 集装油箱 、 冷油器 、 电气蓄电池和直流屏室。 靠 B排柱侧设一通长的检修 、 巡检通道 。 2 ． 4 D方案的技术特点 此方案参考了宁夏鸳鸯湖电厂一期工程， 也不 设 除氧间， 除氧器布置在汽轮机房运转层 。 由于除氧器和高压加热器均布置在汽轮机房 ， 所以汽轮机房跨 度需增加 ， 一般需 3 4 ． 0 m， 纵 向长 度可为 l 5 1 ． 5 m， 也可结合煤仓间的布置定为 1 7 1 ． 5 m。汽轮机房分 3层 0 m层 、 中间夹层 6 ． 9 n 1 和运 转层 1 3 ． 7 m 。 运转层为大平台结构 ， 汽轮发电机纵 向布置， 机 组 中心线距 A排 1 4 ． 0 m。从 A列 向 B列依次布置 低压加热器、 汽轮发电机组、 低压旁路装置、 除氧器、 3高压加热器 以及闭式膨胀水箱 。 中间6 ． 9 m层主要是管道层， 布置的设备有汽 封加热器、 高压加热器 2 台 、 高压旁路装置以及发 电机引出的封闭母线 。机尾发 电机侧为 1 0 k V工作 段配电室、 励磁设备 ； 机头布置汽轮机电子 间、 空调 机房及凝结水泵变频器室。 汽轮机房底层布置凝汽器。在机头方 向布置化 学凝结水精处理装置和开式循环 冷却水 电动滤水 器 、 润滑油净化装置 、 主油箱润滑油输送泵 、 集装油 箱、 冷油器 、 抗燃油装置 、 闭式换热器 、 闭式水泵 、 顶 轴油装置、 凝结水泵和真空泵等设备。发电机下方 布置有发电机氢气控制站 、 氢气干燥器 、 氢气汇流 排、 C O 汇流排、 发电机密封油供油装置及定子冷却 水装置。 两机之 间设公用检修场地 。 3 各方案布置特征数据 各方案主厂房布置特征数据见表 1 ， 各方案汽 轮机房布置主要指标见表 2 。 4 各方案的优、 缺点 各方案的优、 缺点对比见表 3 。 1 4 华 电技 术 第 3 3卷 表 各方 案主厂房布置特征 数据 注 占地面积、 容积、 投资为估算值， 投资未计及中、 低压管道及电缆等费用。 表3 各方案优、 缺点比较 5 结束语 通过采取取消除氧问和减少汽轮机房跨度等措 施， 可减少主厂房容积和管道长度， 以达到节约投资 之目的。上述几个方案各具特色， 代表了近期国内 电厂工程主厂房设计的思想 。 工程设计汽轮机房布置方案的选择应结合总平 面的布置、 工程所在地区、 节约投资要求、 设备订货 等情况确定 。A方案在工程中应用较多 ， 检修 、 运行 较方便 ， 缺陷是电动给水泵 电动机起 吊高度不够。 汽轮机房跨度可以优化至2 9 ． 0 m， 但需在 A列外设 小问布置低压旁路和循环水蝶阀检修轨道。某工程 将跨度改为 2 8 ． 0 n l ， 实施过程中发现 A列和给水泵 汽轮机处管道布置紧张。B方案适用于除氧器可以 露天布置的地区， 如除氧器需封闭 ， 会影响汽轮机房 的采光。设计 时需 注意要规划好 7 ， 8低压加热 器 的拆卸、 运输空间。C方案配合侧煤仓布置 ， 投资 节省较多 ， 但靠 B列和 A列均布置 下转第 1 7页 第1 2期 肖丽峥， 等 6 0 0 M W超临界锅炉启动初期分隔屏 出口汽温超限分析与控制 l 7 4 运行检验 2 0 1 1 年 1月 8日， 机 组冷态启 动。此次启 动， 运行人员从烟气侧与蒸汽侧采取 了相应 的措施 ， 特 别是保持高压旁路开度在5 0 ％以上， 逐步增加 B制 粉系统煤量、 开大 S O F A风量等措施 ， 达到了预期的 效果。在机组冲转前， 分隔屏出口汽温最高为 4 4 2 c C， 机组 冲转后 ， 由于蒸汽流量增加 ， 分隔屏 出 口汽 温逐步下降。分隔屏出口汽温未超限时的机组启动 曲线如图 2所示。 5 结束语 图2 分隔屏出口汽温未超限时的机组启动曲线 [ 3 ] 段爱霞， 黄永志， 刘子玉． 主汽温模糊控制器的设计[ J ] 华电技术， 2 0 1 0 ， 3 2 1 3 5 3 8 ． 由上述分析可知， 对于分隔屏过热器入口未设 计喷水减温系统 的超临界锅 炉 ， 在机组启 动时通过 烟气侧与蒸汽侧 的共 同调整 ， 完全可以控制分隔屏 出 口汽温不超限。 [ 4 ] 宋占兵． 循环流化床锅炉过热器冷热屏的改造[ J ] ． 华电 技术， 2 0 0 9 ， 3 1 9 4 8 5 O ． [ 5 ] 邹嘉奇 ， 陈永彬， 张东． 超临界锅炉屏式过热器受热面超 温原因分析及对策[ J ] ． 华电技术， 2 0 1 0 ， 3 2 1 0 1 6一l 7 ． 编辑 白银 雷 参考文献 作者简介 [ 1 ] 马士东． 超临界直流锅炉启动初期主汽温偏高原因分析 肖丽峥 1 9 7 9 一 ， 女， 江西南昌人， 工程师， 从事电厂集 [ J 3 ． 华电技术， 2 0 0， 3 1 4 1 3 ． 控运行方面的工作 E 。 m a i l x i a o l z x f f d - c o rn 。 [ 2 ] 尚君， 施刚． 6 3 0 MW超临界机组再热汽温控制策略优化 刘晓军 1 9 7 8 ～ ， 男， 湖北监利人， 工程师， 从事电厂生 [ J ] ． 华电技术 ， 2 0 1 0， 3 2 6 1 3 ． 产技术管理方面的工作 E - m a i l l i u x j x f f d ． c o rn 。 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●0● ● ● ● ● ● ● ● ● ●0● ● ● ● ●● ● ● 上接第 1 4页 紧张。工程施 工过程应规划好设备 的安装次序， 严格控制制造厂家的实际到货设备。 D方案设计时应注意除氧器上方管道的支 吊以及靠 A列管道 、 电缆 的布置。 主厂房容积缩小的同时也带来 了设备管道布置 紧张、 通行检修空间减少等不利影响， 而且由于厂房 容积缩小， 单位容积内散热量加大， 噪声强度也加 大， 影响了运行、 检修的环境。所以， 减少主厂房容 积要把握好 “ 度” ， 以保证 “ 节省 投资 ” 和 “ 以人为 本” 思想 的统一。 参考文献 [ 1 ] 杨旭中， 于长友 ， 康慧． 电力设计专业工程师手册 火力发 电厂部分 机务篇 [ M] ． 北京 中国电力出版社， 2 0 1 1 ． 编辑 刘芳 作者简介 高振宝 1 9 7 0 ～ ， 男， 山东禹城人 ， 主任工程师， 高级工 程师， 工学硕士， 从事火力发电厂热机专业设计方面的工作 E m a i l g a o z h e n b a o s d e p c i ． c o rn 。