宋春艷 高補偉

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南250013）

0 引言

根據(jù)“十二五”規(guī)劃要求，本文從推動傳統(tǒng)能源清潔高效利用（包括大力推進節(jié)能降耗、加強水資源節(jié)約與集約、節(jié)約利用土地）、保護環(huán)境等根本點出發(fā)，通過對廠區(qū)總平面布置影響因素的詳細分析，結合與常規(guī)方案的對比，提出適合本工程的經(jīng)濟合理的特色方案。本文以神華國華壽光電廠二期（2×1 000 MW 級）工程為例，在充分分析廠區(qū)總平面布置影響因素的基礎上，廣泛吸取其他工程經(jīng)驗，結合業(yè)主的企業(yè)精神、意見及建議，審查單位的意見及建議，對二期廠區(qū)總平面進行全方位的精細化設計研究，旨在通過精細化設計推動創(chuàng)新式特色設計。

1 電廠概況

神華國華壽光電廠二期（2×1 000 MW 級）工程為擴建工程，電廠位于山東省壽光市羊口鎮(zhèn)以東約3km 處，南距壽光市約45km 的渤海工業(yè)園內(nèi)，小清河入海口處。規(guī)劃容量為4×1 000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組，一期建設2×1 013 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組，二期擴建2×1 000 MW級機組。電廠南鄰工業(yè)園區(qū)太平東路，場地地貌成因類型為海積平原，地貌類型為濱海低地。場地地勢開闊，自然地面原為蝦池、鹽田，地面標高為1.08～4.94m（1985年國家高程基準，下同），后經(jīng)人工整治，現(xiàn)為電廠一期工程施工區(qū)，地形平坦。場地可利用長度東西約1 000 m，南北約950 m，可利用面積約95hm2，滿足電廠二期2×1 000 MW 機組廠區(qū)及施工用地要求。

2 廠區(qū)總平面布置影響因素

廠區(qū)總平面布置影響因素包括：（1）主廠房朝向的選擇；（2）冷卻方式的選擇；（3）燃煤運輸方式與儲煤設施的選擇；（4）考慮一期建設，結合遠期發(fā)展構想，統(tǒng)一規(guī)劃附屬及輔助生產(chǎn)設施；（5）響應國家“十二五”規(guī)劃要求，集約、節(jié)約利用土地資源。

3 廠區(qū)總平面布置原則

（1）響應國家“十二五”規(guī)劃要求，推動傳統(tǒng)能源清潔高效利用，包括節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地三個方面。

（2）與神華集團黃大鐵路同步建設，達到節(jié)能降耗、增產(chǎn)減排和改善環(huán)境的目的。

（3）吸收國際先進電站技術，建設世界一流電站。

（4）踐行國華集團建設“高效、清潔、零排放的生態(tài)文明、美麗電站”的基建理念，建設示范工程，彰顯國華社會責任。

4 廠區(qū)總平面布置精細化設計

4.1 主廠房朝向的選擇

4.1.1 基于老廠布置格局的主廠房朝向精細化設計

該工程屬于二期擴建工程，電廠規(guī)劃建設容量4×1 000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組，一期建設2×1 013MW 超超臨界燃煤發(fā)電機組目前正在施工中，計劃2015年12月25日第一臺機組商業(yè)運行，2016年2月第二臺機組商業(yè)運行。二期工程位于一期工程的擴建端，整個場地開闊且形狀較規(guī)則，皆可被利用，且二期場地大部分為一期工程的施工場地，已平整過。受電廠總平面布置一期格局的影響，本期及遠期工程主廠房朝向同一期一致較為合理，即主廠房固定端朝西，向東擴建。

4.1.2 根據(jù)園區(qū)規(guī)劃復核主廠房朝向的精細化設計

電廠一期布置格局為“三列式”格局，由南向北依次布置升壓站（GIS）區(qū)—主廠房區(qū)—卸煤及貯煤場設施區(qū)。場地布置格局由南向北為電廠—灰場。

電廠用地被園區(qū)路及北端的防洪堤圍繞，西側為船舶街路，東側為東環(huán)路，南側為太平東路。場地用地面積足夠且交通條件便利，特別是場地用地形狀，適合二期主廠房固定端朝西、向東擴建的格局。

4.1.3 基于電廠建設情況與日后生產(chǎn)的安全運行情況對主廠房是否考慮連續(xù)擴建的精細化設計

目前，國內(nèi)并無規(guī)范條文對同容量機組的主廠房連續(xù)擴建臺數(shù)予以明確規(guī)定，但在國內(nèi)4臺同容量機組的主廠房連續(xù)擴建已心照不宣，而且也有運行實例。但筆者認為是否連建要具體情況具體分析，而且要符合國家要求的安全生產(chǎn)的精神，不能單純地以“有已建成的電廠”為依據(jù)。

首先要明確的一點是，電廠的主廠房為高層廠房，生產(chǎn)的火災危險性類別為丙類。根據(jù)GB50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》第7.1.3條規(guī)定：“高層廠房，占地面積大于3 000 m2的甲乙丙類廠房和占地面積大于1 500m2的乙丙類倉庫，應設置環(huán)形消防車道，確有困難時，應沿建筑物的兩個長邊設置消防車道。”此舉是考慮保證消防車通行、滅火展開和調(diào)度的需要，即根據(jù)實際滅火情況，高層建筑需要設置滅火救援操作場地。

本工程為百萬機組，兩臺機汽機房縱向邊長為220m，汽機房A 列至送風機支架約150m，再加上A 列外變壓器區(qū)域，橫向邊長約為200 m，占地面積約30 000 m2。若考慮連建，則4臺機汽機房縱向邊長約為470m，從消防安全的角度而論，縱向施救面太大，而且因連續(xù)擴建還會出現(xiàn)2#機與3#機之間不能設置有效施救面，導致施救困難的情況。因此，建議：（1）不連續(xù)擴建；（2）即使連續(xù)擴建，也要底層架空，保持消防通道連通。

上述兩種建議的技術經(jīng)濟比較如表1所示。

表1 技術經(jīng)濟比較

4.2 冷卻方式的選擇

根據(jù)一期的環(huán)評文件，本期本工程仍選擇二次循環(huán)冷卻系統(tǒng)，海水高位塔。

電廠位于山東省壽光市羊口鎮(zhèn)以東約3km 處，南距壽光市約45km 的渤海工業(yè)園內(nèi)，小清河入?？谔帯S區(qū)外村莊分布很少，最近為羊口鎮(zhèn)駐地，相距約3km。由于廠址500m 以內(nèi)無敏感點，考慮采用“煙塔合一”技術，即將電廠的冷卻塔和煙囪合二為一，取消煙囪，利用冷卻塔巨大的熱空氣量對脫硫后的凈煙氣形成包裹和抬升，增加煙氣的抬升高度，從而促進煙氣中污染物的擴散。

由于煙塔合一排煙方案不屬于環(huán)保技術，且在發(fā)達國家沒有得到普遍使用，因此在國內(nèi)并不被普遍使用與推廣。但是煙塔合一技術作為一種技術手段，在合適的條件下被合理使用也并不失為一種特色。因此，建議：（1）采用一機一塔＋煙囪；（2）采用煙塔合一＋兩機一塔。

上述兩種建議的技術經(jīng)濟比較如表2所示。

表2 技術經(jīng)濟比較

4.3 燃料運輸及輸煤系統(tǒng)的選擇

根據(jù)《大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)范》第7.3.1條：“貯煤設施設計容量應綜合廠外運輸方式，運距，供煤礦點的數(shù)量、煤種及品質(zhì)，燃煤供需關系，火力發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的作用，機組形式等因素確定。貯煤設施設計容量應符合下列規(guī)定：距大于100km 的火力發(fā)電廠，貯煤容量不應小于對應機組15d的耗煤量；對于燃燒褐煤的火力發(fā)電廠，在無有效措施防止自燃的情況下，貯煤容量不宜大于對應機組10d的耗煤量，最大不應超過對應機組15d的耗煤量。”

本工程燃煤煤質(zhì)特性干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf＝35.61‰＜37‰，為煙煤。所以本期本工程貯煤設施設計容量按應機組15d的耗煤量考慮。一期設計了兩座120m 的圓形煤場，貯煤天數(shù)20d，本期本工程貯煤設施設計容量按10d即可。因此，建議：（1）設計一座110m 圓形煤場；（2）設計三座45m 圓形筒倉。

上述兩種建議的技術經(jīng)濟比較如表3所示。

表3 技術經(jīng)濟比較

4.4 附屬及輔助生產(chǎn)設施布置

因地制宜，統(tǒng)一規(guī)劃本期及遠期附屬設施，在滿足功能分區(qū)的同時，合理安排附屬設施的位置，做到潔凈區(qū)與污穢區(qū)分離，并縮短管線長度。在進行本期及遠期附屬設施規(guī)劃時，常規(guī)做法是將附屬設施集中布置在主廠房固定端，進行簡單的功能分區(qū)。常規(guī)布置的優(yōu)點是廠區(qū)較為規(guī)整，缺點是污穢區(qū)（如灰?guī)臁⒚摿蚝蟮墓腆w廢物等）呈點源式分散布置在電廠中，較零亂。

本工程因地制宜，充分利用一期已有的附屬設施進行原地擴建，如鍋爐補給水設施、油區(qū)、儲氫區(qū)、綜合水泵房和水池等。值得一提的是：（1）凈水設施與廢水處理設施分別結合自然通風冷卻塔群區(qū)與圓形煤場區(qū)分散布置：海水凈化設施、循環(huán)水泵房及進水前池、循環(huán)水加藥間布置在取水管線來水的方向，方便工藝系統(tǒng)的組合；含煤廢水處理設施、工業(yè)廢水處理設施及輸煤綜合樓環(huán)圓形煤場布置，方便廢水的收集與處理，既縮短了管線長度，又很好地遵循了電廠布置中功能分區(qū)的合理要求。（2）灰?guī)?、石灰石磨制間、石膏脫水及脫硫廢水處理設施布置在二期灰場的西端，與一期的灰?guī)?、石灰石磨制間、石膏脫水及脫硫廢水處理設施關于運灰渣道路對稱布置?；?guī)炀嚯x電除塵約830m，輸送距離在一級輸送要求的范圍內(nèi)，系統(tǒng)能耗低、磨損小、簡單可靠。更難能可貴的是，由于本工程事故灰場位于廠區(qū)北鄰，將灰?guī)臁⑹沂ブ崎g、石膏脫水及脫硫廢水處理設施布置于灰場中既實現(xiàn)了合理的功能分區(qū)，將潔凈區(qū)與污穢區(qū)徹底分離，減少了運灰車輛對廠區(qū)的干擾，又避免了電廠事故時固體廢物對環(huán)境的二次污染。

同時，本期工程脫硝系統(tǒng)用的反應劑為尿素，儲存間布置在濕式除塵器支架上，靠近SCR 反應器（SCR 反應器布置在鍋爐鋼架上），采用尿素，既安全又節(jié)約土地，而且方便管線敷設。

5 方案優(yōu)化

根據(jù)以上影響因素，提出兩個精細化設計方案。

方案一：采用一機一塔，增設一座圓形煤場方案。廠區(qū)由北向南采用三列式布置格局，電氣出線朝南。兩座冷卻塔南北向呈“一字型”排列在擴建端，主廠房區(qū)的東側。

方案二：采用兩機一塔，煙塔合一，增設三座貯煤筒倉方案，同時須改造一期的輸煤系統(tǒng)。廠區(qū)由北向南采用三列式布置格局，電氣出線朝南。

（1）廠區(qū)總平面布置方案主要技術差異比較如表4所示。

（2）廠區(qū)總平面布置方案主要經(jīng)濟差異比較如表5所示。

表5 廠區(qū)總平面布置方案主要經(jīng)濟差異比較表(僅比較本期)

由表4和表5可以看出，在技術方面，兩個方案均可行；在經(jīng)濟方面，方案二優(yōu)于方案一，即煙塔合一方案更節(jié)地、節(jié)省投資。

6 優(yōu)選方案評析

6.1 從節(jié)約、集約用地方面

本方案除了采用模塊化設計，合理壓縮各車間、各模塊的占地面積外，還積極地挖掘本工程特色，因地制宜，根據(jù)本工程的特點，優(yōu)化了電廠總平面布置方案：（1）充分利用一期原有設施，并原地擴建；（2）壓縮氨區(qū)儲存用地面積，采用安全性高、占地少的脫硝系統(tǒng)反應劑尿素；（3）主廠房采用側煤倉、穿煙囪的設計方案；（4）采用煙塔合一技術，將電廠的冷卻塔和煙囪合二為一，取消煙囪；（5）采用兩機一塔的高位海水塔方案。

根據(jù)國家電力監(jiān)管委員會2010 年9 月主編的《電力工程建設項目用地指標》，與本期工程（常規(guī)方案）廠區(qū)用地主要技術條件相同時用地指標為33.282hm2；上述優(yōu)化方案圍墻內(nèi)用地24.22hm2，較《電力工程建設項目用地指標》用地指標節(jié)省9.062hm2。

6.2 從節(jié)能方面

由于廠址500 m 以內(nèi)無敏感點，本方案采用“煙塔合一”技術，提高了火力發(fā)電系統(tǒng)的能源利用效率，而且大大簡化了火電廠的煙氣系統(tǒng)，減少了設備投資，并節(jié)約了土地資源。

6.3 從節(jié)約用水方面

本方案采用了二次循環(huán)冷卻系統(tǒng)，對環(huán)境影響小，有利于保護海洋生態(tài)環(huán)境。

6.4 從環(huán)境保護方面

（1）建設全封閉煤場，采用環(huán)保性能好、無污染的筒倉。

（2）采用了二次循環(huán)冷卻系統(tǒng)，對環(huán)境影響小，有利于保護海洋生態(tài)環(huán)境。

（3）本方案執(zhí)行的大氣污染物排放標準為：煙塵＜5mg/m3、二氧化硫＜35mg/m3、氮氧化物＜50mg/m3，汞及其化合物＜0.03mg/m3。

7 結語

本文以神華國華壽光電廠二期（2×1 000MW級）工程為例，在充分分析廠區(qū)總平面布置影響因素的基礎上，響應國家“十二五”規(guī)劃要求，提出基于本工程特點的精細化設計方案，與常規(guī)方案對比，證實了優(yōu)選方案在節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、保護環(huán)境方面都經(jīng)濟合理，為推動創(chuàng)新式特色設計提供了參考。

［1］東北電力設計院.火力發(fā)電廠廠址選擇手冊［M］.2版.北京：中國電力出版社，2009.

［2］張玉珩.火力發(fā)電廠廠址選擇與總布置［M］.北京：水利電力出版社，1981.