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华能巢湖电厂、上海外三电厂学习考察报告
为了进一步开拓设计优化思路，提高设计优化认识，经筹建处领导安排下对华能巢湖电厂，上海外高桥第三发电厂等单位进行学习调研。工程部锅炉、电气、热工专业专责参加了本次学习调研。下面将调研情况汇报如下：
1、学习调研单位工程概况
1.1华能巢湖电厂
华能巢湖电厂2×600MW新建工程位于安徽省巢湖市西北，距合肥市区近80公里，处安徽省电力负荷中心。项目2007年3月1日正式开工建设。2008年8月9日，#1机组投入了商业运行，2008年11月24日，#2机组投入了商业运行。
该项目的设计由江苏省电力设计院凭借全新的设计和优化方案一举中标。各创新和优化方案已全部落实。项目优化设计建设十分成功，大幅降低了工程造价，有力提高了机组市场竞争力，对电力基建工程具有示范意义。
1.2上海外高桥第三发电厂
上海外高桥电厂三期扩建工程建设2×1000MW超临界燃煤发电机组。工程位于浦东新区北部、长江口南岸，向南至上海市中心区直线距离约18km ，同时配套建设烟气脱硫设施，第一台机组预留脱硝场地和条件，第二台机组与本工程同步建设烟气脱硝装置。由华东电力设计院设计，两机组分别于2008年3月、6月投产， 同年，机组获得上海国际节能减排博览会节能产品和技术金奖，工程荣获中国电力优质工程奖第一名。
两台机组的建成投产，改变了中国电力工业长期对欧美日等发达国家亦步亦趋的历史，在世界电力行业树起了具有中国特色的标杆。
2、设计优化及创新措施
2.1华能巢湖电厂
工程的创新和优化设计中，将重点放在“经济性、合理性、先进性”上，采取了多项创新及优化措施：
1）合理厂区布局，节约占地；
2）优化主厂房布置，降低工程造价；
3）采取可靠措施，降低电厂耗水指标；
4）合理确定辅机容量，降低厂用电率；
5）体现以人为本，提高控制水平；
6）注重环境保护，降低排放指标；
7）开展精细化设计，更新设计思路；
8）注重新技术、新工艺，实现技术升级；
9）体现循环经济思想，促进可持续发展。
2.2上海外高桥第三发电厂
将工程重点放在“节能、降耗”上，以国内领先，国际先进为建设目标，高起点，高标准建设，站在世界最高水平线上的超越。工程消化吸收引进技术，吸取国内外经验教训，瞄准各项世界纪录，重点围绕节能、减排提前研究创新课题结合工程实施创新，优化。主要措施如下：
1）节能降耗大幅领先国内外先进水平
2）创新开拓了节能减排新思路；
3）进一步减少三废排放量，使电厂更加环保；
4）创新提高了电网和机组的运行安全可靠性；
5）创新加速了工程建设；
6）结合工程实际采用，发明多项专利，依靠新科技创造高水准。
3、设计优化及创新成果
3.1华能巢湖电厂
3.1.1厂区总平面布置
充分结合地形，按工艺系统的布置要求，设计合理的阶梯分区，大大节省挖填方量。
采用全新的侧煤仓布置方案；主厂房的模块组合也是较新颖的设计。
主厂房体积小、厂区占地面积小、拆迁量小、土方工程量小。
运煤栈桥省、综合管架省。
进行了大量的整合，如：化水区与净水站、综合泵房的整合，全厂空压机室与除灰、脱硫、运煤综合楼的整合；车库与检修间、材料库的整合等。
总平面布置的优化，减少了土方量，节约了占地面积，厂区占地面积仅为26.5hm2，仅为限额设计的66%，全厂填挖方基本平衡。
详细指标见附二
3.1.2主厂房布置
其主要特点为：
（1）采用侧煤仓方案压缩汽机与锅炉之间距离，减少四大管道管材用量。
（2）汽轮发电机组中心线偏向A排布置，汽机房空间布局合理。
（3）除氧器高位布置于煤仓间与炉侧之间搭建的平台上。
（4）取消集中控制楼，集控室采用“四机一控”方案，布置在生产办公楼与主厂房连接的天桥上。
（5）两机合用一台电动启动泵。
（6）两台炉的煤仓间集中布置在两炉中间，煤仓间采用单框架结构两炉共享磨机检修场地。采用炉后上煤方案，保证输煤栈桥和上煤皮带最短。
（8）电气热控设备布置高度分散，大大降低了电缆用量。
详细指标见附二
3.1.3设备及系统优化
3.1.3.1 给水泵的优化选择
两台机组合用一台启动电动给水泵
在保证机组运行安全、可靠的前提下，决定两台机组合用一台启动电动给水泵，电动给水泵不做备用，降低厂用电计算负荷，优化厂用电接线方式，电动给水泵功率由8600kW降至3400kW，与单元制电动备用泵相比可节省投资1772万元，与每台机配一台启动电动泵比可节省240万元，同时可节省主厂房的占地面积。
3.1.3.2 点火油系统优化
本工程对点火油系统配置进行了全面、彻底地优化，采用了微油等离子点火技术，有效降低了燃油系统出力、供油泵扬程以及油罐的容量，为电厂节约能源、降低初投资以及降低厂用电水平作出了贡献。经优化后：燃油系统的出力仅为15%BMCR热输入量；油罐容量仅为2×500m3，供油泵采用2×100%+1×30%配置方案，与常规方案相比，初投资约节省100万元。同时，采用了等离子点火技术后，还可以降低锅炉启动耗油量，经计算，两台锅炉启动试运期间可节约费用约2660万元。
3.1.3.3 全厂压缩空气系统优化
本工程将各专业空气供应系统的独自布置，整合为统一的空压机站，由压缩空气站向除灰、热控、热机、脱硫等专业提供气源。空压机采用节能型压缩螺杆式空压机。不仅有利于节省空气供应系统的土建和设备投资、减少各专业的设备备用，提高供气可靠性，而且有利于集中优质管理，减少管理成本。经过优化整合，全厂仅需要配置5台50m3/min、排气压力0.75MPa空压机，3台运行，2台备用，即可满足全厂空气供给要求。通过空气供应系统优化，节约建设费用134.4万元，减小占地216m2。
3.1.3.4 锅炉补给水系统优化
通过优化系统出力、设备布置及技术经济优化比选，锅炉补给水处理系统设计采用2套系统出力50t/h的超滤+一、二级反渗透+电除盐系统，方案环保清洁、无酸碱应用、技术先进、造价适中、运行费用较低，与常规方案比，水处理室建筑面积和体积分别减少了55%和70%，水处理站总占地减少55%。由于系统连续自动化运行，采取无人值班运行管理方式，水处理站不设控制室，减少了电厂定员。
3.1.3.5 辅助车间控制方式及控制系统优化
设计中对设置集中监控网和不设集中监控网两个辅助车间控制方案模块进行分析比较后，采用了集中监控网的辅助车间控制方案，即将全厂除纳入DCS系统和就地监控的辅助车间和附属生产的控制系统通过计算机网络联网，实现集中监控。其控制点布置在单元机组控制室，与主厂房DCS系统构建成全厂范围的集中监控中心，提高了电厂的生产效率和电厂辅助车间运行和管理水平。
3.1.4 电缆敷设的优化
工程设计专题研究电缆敷设路径优化，减少桥架、电缆的相关措施，对经优选的电缆敷设路径的4个模块方案，分别从电气、热控专业控制电缆，电力电缆二大类进行技术经济比较，确定本工程最优电缆敷设路径。经优化，全厂电缆及电缆桥架的总费用相对限额标准节省约3297.2万元，节省了44.8%；全厂电缆与桥架的总施工费用相对限额能够节省约4922.4万元，节省了41.9%。全厂电力电缆总长度仅为限额标准的48%；全厂控制电缆总长度仅为限额标准的72%。降低工程造价十分显着。
3.1.5厂用电现场总线监控系统等新技术的应用
结合其它电厂机组的投运经验，每台机组设置1套电气EFCS监控系统以硬接线加通信的方式，对厂用电源系统及单元机组智能设备进行监控。
减少了控制电缆的长度和DCS系统的I/O卡件的数量，提高了厂用电监控系统的自动化水平和管理水平，减少了维护工作量。
3.2 上海外高桥第三发电厂
3.2.1 厂区总布置
厂区采用传统的三列式布置方式。主厂房位于二期厂区东侧，A排与二期主厂房A排对齐，考虑到施工对二期循环水管的影响，经与施工单位协调，确定主厂房固定端距二期主厂房105.6m，二者之间有二期循环水管沟、本工程循环水管沟和虹吸井、二期厂区道路通过。
工程同步实施烟气脱硫，脱硫岛布置在烟囱后，第二台锅炉同时建设脱硝设施，制氨设施布置在二期厂区与三期煤场之间。
“外三”工程充分利用老厂已有设施，500kVGIS配电装置在二期的屋内配电装置上扩建，石灰石制粉、石膏脱水设施集中布置在老厂灰库区，雨水泵房、废水设施、供氢站和点火油库等，不再新建。
详细指标见附二
3.2.2主厂房平面布置
主厂房布置采用常规的四列式布置方案，布置顺序依次为汽机房 — 除氧间 — 煤仓间 — 锅炉房，炉后依次布置：送风机及一次风机 — 电除尘器 — 引风机 — 烟囱 — 脱硫系统吸收区。
详细指标见附二
3.2.3 设备及系统的优化
3.2.3.1 给水泵的优化
中国百万千瓦超超临界机组中唯一的两台配置了100％汽动给水泵，没有电动泵，整个机组只有一台给水泵。
外三电厂技术人员介绍，传统的观念认为，备用的越多越好，这个理念是错的，压力越高，多台泵间的协调要求越高，它的可控性也越差，由于大型高压给水泵配置了边界保护，在并列和解列时对泵组间的协调要求很高，稍有不当便会导致跳闸”，上海外高桥二期两台90万千瓦机组在调试期的强停统计，70％都是因给水泵造成的。
“外三”工程第一台100万千瓦超超临界机组在给水泵整组启动试验中，实现了世界上首次大型汽动给水泵组低速启动及全程调速运行。
3.2.3.2 点火油系统优化及蒸汽加热稳燃技术的创新应用
传统的煤粉锅炉燃油点火启动方法耗油量大，费用高。上海“外三”工程研究开发了直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术。它的最大优势是安全且省油、省电和省钱，更重要的是，它完全避免了冷炉点火的未燃尽火焰直接冲刷对流受热面导致的锅炉爆管现象的发生。
煤粉锅炉的最低断油稳燃负荷越低，标志着锅炉在低负荷工况下的燃烧稳定性越好，安全性越高。目前国际上的最好水平约为25％。但“外三”通过技术创新，远远超越了这一水平。燃料量仅为锅炉最大工况的19％，这一纪录遥遥领先于25％的世界先进水平。这一成果表明，“蒸汽加热稳燃技术”将使“外三”的锅炉燃烧稳定性和安全性得到显著提高。
3.2.3.3 脱硫系统的优化
脱硫“零”能耗
从某种意义上讲，电厂脱硫是一个“耗能减排”的过程。通常情况下，脱硫需要消耗1％以上的厂用电，这对于电厂方来说，并不是一个耗电的小数字。
利用脱硫系统特点，增设特殊的烟气/凝结水换热系统实现脱硫“零”能耗。
其实，他们的做法在上个世纪末，国外已有先例。只不过国外的这套装置是用塑料做的，可以抗腐蚀，但成本惊人；而“外三”采用的是相对好些的金属材料，辅之以专门的抗腐蚀措施，这样做大大降低了成本。他们利用这一装置将烟气热能进行回收后，再送到汽轮机中进行二次利用，继续发电。另外，还采取专门措施降低脱硫用电，这样就可使脱硫用的厂用电与烟气再利用的发电进行抵消，真正做到了“零”能耗脱硫。全年下来，可节省资金3200万元。
3.2.3.4 其它新技术的应用
世界首创回转式预热器柔性密封技术在第一台锅炉中应就用使空预器漏风量降至4%，达世界先进水平。第二台锅炉应用后创造了带脱硫、脱硝额定负荷综合厂用电率低于3.5%的世界纪录。
世界首创机组智能保护系统，成功拦截了锅炉保护误动，给水系统保护等误动，提高了机组的可靠性，安全性。
4、主要技术经济指标
5.1华能巢湖电厂
厂区用地面积261000平米（比限额设计减少49.2%）；单位容量占地0.2175 m2/kW；单位千瓦造价（静态）3028元（比限额设计减少25.7%）；供电标煤耗率为291.8g/kWh，发电厂用电率为4.09%（含脱硫）
5.2上海外高桥第三发电厂
厂区用地面积362000平米；单位容量占地0.18 m2/kW；单位千瓦造价（静态）4260元；供电标煤耗率为272.9g/kWh，发电厂用电率为3.5%（含脱硫脱硝）
5、调研总结
此次学习调研主要针对华能巢湖电厂和上海外高桥第三发电厂两个具有典型意义的设计优化发电企业。通过厂家技术人员的集中讲解和现场参观学习对两电厂有了一定的了解，对设计优化有了新的认识。
6. 1 对设计优化的认识
6.1.1设计优化的成果是显著的。
3028元的单位千瓦造价；供电标煤耗率为272.9g/kWh，发电厂用电率为3.5%（含脱硫脱硝）的世界领先水平充分印证了这一点。同时也认识到只有突破传统观念，突破经验束缚，突破设计规范，依靠科技大胆创新才有可能创造奇迹。
6.1.2设计优化需要有明确的定位。
从巢湖电厂和上海外高桥第三发电厂的经验看，都不可能达到工程造价最低同时运营成本最低，设计优化也必须有自身的侧重点，明确侧重方向和定位，合理制定经济技术指标也是两企业成功的关键。
6.1.3设计优化需要突破经验和传统。
巢湖电厂600MW机组A列至烟囱中心线距离仅144米，采用了侧煤仓方案，压缩了汽机与锅炉之间距离，大幅减少四大管道管材用量，此项算下来省了一个多亿。在厂房中能感受到，不论哪个方向布置都很整齐紧凑。
同时不论巢湖还是外高桥电厂主厂房主体都不在是传统的混凝土结构，而采用钢架结构，不仅外观整洁漂亮更重要的是它加快了工程建设，缩短了建设工期。
6.1.4科技创新是优化的重要手段。
上海外高桥第三发电厂拥有十多项创新科技成果、发明专利。零能耗脱硫技术；直流炉蒸汽加热启动和稳燃技术；回转式空预器全向柔性密封技术；机组智能保护系统的应用等等，正是依托这些科技创新才打造出上海外高桥第三发电厂世界领先的运行指标。
6.1.5优化工作离不开精打细算
减少电缆长度无疑是工程降低成本的重要方面，除了布置合理的配电室，控制室位置，电缆的路径也至关重要。巢湖电厂通过专题研究电缆敷设路径优化，减少桥架、电缆的相关措施，对经优选的本工程电缆敷设路径的4个模块方案，分别从电气、热控专业控制电缆，电力电缆二大类进行反复的技术经济比较，确定最优电缆敷设路径。全厂电缆及电缆桥架节省了44.8%。
同时在此次学习调研过程中，通过与技术人员交流和现场参观也发现了一些问题。
6.2 学习调研中发现的问题
6.2.1 在设备选型等问题中不能过分追求低成本。
在巢湖电厂存在建设完成不久就技术改造的问题，例如电气高压电机，变压器使用的综合保护装置采用安徽鑫龙产品，出现误动，装置故障等问题较多，目前正在技改全面替换为南瑞产品。
6.2.2 在配电室、控制室布置时应全面考虑，不应只考虑电缆因素。
在巢湖电厂存在电子间布置在炉本体框架中，虽然缩短了与电缆连接设备的距离，节省了电缆，但由于震动和漏粉等原因降低了控制中心的电子设备安全可靠性。
6.2.3 工程设计时应充分考虑到日后的运行维护工作和扩建工程。
侧煤仓的设计无疑是一大进步，巢湖电厂的成果已充分说明了这一点，但也存在检修空间狭小，造成检修维护困难。同时存在扩建#3、4锅炉时会增加输煤系统的投入，设计中应加以考虑，并进行核算对比。
通过此次调研学习对两电厂建成后运营情况的了解对本次筹建工作的一些建议：
.设计优化应在合理造价范围内尽量降低运行成本。
.不能过分追求降低成本造成日后运行维护等工作的困难。
.锅炉、汽机专业优化工作的重点应在依托科技节能降耗；电气、热工专业优化工作重点应在提高设备运行安全可靠性。
.精细化工作应贯穿始终，例如电缆路径等问题应多论证对比，以求最佳。