城市建设中火电厂汽机房的优化探讨
摘要：本文简要介绍禹州火电厂660MW超超临界机组汽机房布置特点，并提出对600MW级超临界、超超临界机组布置方案的优化建议。
关键词：火电厂；超超临界机组；汽机房布置优化
1前言
禹州电厂二期工程扩建两台660MW超超临界机组。锅炉为上海锅炉厂的产品，BMCR蒸发量为2000t/h，汽轮机和发电机为哈尔滨汽轮机厂和哈尔滨电机厂的产品。本工程第一台机组于2009年6月24日顺利通过168h满负荷试运行。
禹州电厂二期工程在主厂房布置上打破了传统的四列式布置方式，取消了除氧间，利用煤仓间煤斗的间隙在17.50m层低位布置了除氧器，采用增加A列外毗屋的方式解决主厂房局部空间不足的问题，缩小了汽机房的建筑体积，优化了主厂房布置；缩小了汽轮发电机中心线到锅炉的距离，减少了四大管道投资。本文介绍在禹州二期工程设计优化中的一些体会，供同行参考。
2汽机房布置描述
锅炉制粉系统采用中速磨直吹式系统，每台锅炉配6台中速磨。配合中速磨的布置，主厂房柱距采用10m，汽机房共15个柱距，双柱柱距为1.5m，汽机房总长为151.5m。取消了除氧间，汽机房A列到B列的跨距为30m，在凝汽器和发电机出线对应的四个柱距每台机组增加6m宽的毗屋。汽机房为大平台布置，汽机房运转层标高为13.70m，中间层标高为6.90m，汽机房屋架下弦标高28.00m，汽机房行车轨顶标高25.30m，行车跨度28m。
汽机房底层机头侧布置有主油箱、冷油器、油净化装置、抗燃油装置、闭式泵及闭式冷却器等设备；发电机侧布置有两台凝结水泵、发电机密封油集装装置、发电机定子水冷却集装装置、开式循环冷却水泵等设备及380V配电间；B排柱布置有凝结水精处理装置，两台汽动给水泵前置泵；在凝汽器后水室，布置有两台小汽机的供油装置。两机中间为10m跨的零米检修场，满足汽轮机翻缸、大件吊装的需要。中间层布置有轴封加热器、高压旁路装置、顶轴装置及电气6kV厂用配电装置、发电机的封闭母线，B列柱布置有＃6低加和＃5低加。汽机房运转层为大平台结构，布置有汽轮发电机组、汽动给水泵组，B列柱布置三台高压加热器。在BC列之间将汽机房13.70m运行层平台向煤仓间延伸7m，将该区域与锅炉17.50m运行层之间作为管道夹层。A列外设毗屋，运转层布置汽轮机旁路装置和电气励磁小间，中间层布置有发电机静态励磁变压器，底层布置循环水管坑和三台真空泵。
3汽机房布置优化
3.1取消除氧间缩小汽机房建筑体积
以往的600MW级主厂房布置为四列式布置型式，依次为汽机房、除氧间、煤仓间、锅炉房，汽机房和除氧间的跨距分别为30.6m，10.5m，汽轮发电机中心线到A列的距离为15.3m。
禹州二期工程取消了除氧间，将传统的除氧间和汽机房合并，形成一个综合汽机房，汽机房运转层采用大平台布置，跨距（A列─B列）30m。三台高加布置在运转层，为了不影响汽机房行车的起吊和管道的支吊，所有垂直管道布置在B列柱轴线上；为了增加管道的布置空间，利用中速磨检修单轨上部空间，将汽机房13.70m运行层延伸至煤仓间，在汽机房13.70m运行层和煤仓间（B、C列）17.50m锅炉运行层间形成7m宽的管道夹层，解决了三台高加之间给水管道的布置问题。虽然取消了除氧间，较传统布置模式跨距减少了11m，但由于合理有效地利用空间，设备、管道布置有序，现场有足够的检修通道和机组大修时大件摆放位置。
3.2局部增加毗屋缓解设备管道布置拥挤问题
哈尔滨汽轮机厂的660MW超超临界机组和600MW超临界机组的汽机基座宽度均为11.5m，基座长度在高中压缸部分加长0.4m。本工程汽轮发电机中心线到A列的距离为10.6m。A列柱中心线与汽轮发电机基座间距为4.85m，在结构设计上由A列悬挑一部分平台，在汽轮机基座上设钢牛腿，在A列悬挑平台和汽轮机基座间设简支钢梁支撑混凝土平台，解决了汽轮机基座和A列的连接问题，与以往工程相比减少了一排平台柱增大了管道布置空间。
禹州二期工程汽轮发电机基座与A列柱的净距仅4.15m，要考虑真空泵的布置，旁路阀和旁路管道的布置，凝结水系统调节、切换阀门站的布置，发电机静态励磁变压器的布置，以及按照设计规程在A列还要留有的纵向通道。为了解决空间紧张的问题，在A列外凝汽器和发电机出线对应的四个柱距增加毗屋，毗屋宽6m，毗屋顶标高19.70m。增加A列外毗屋使A列各层的拥挤状况得到改善，A列各层均有两米宽的纵向通道，满足设计规程的要求。
3.3除氧器低位布置
禹州二期工程采用中速磨，煤仓间跨距13m，为了满足中速磨的检修需要，磨机中心线距B列中心线9m，相映的原煤斗中心线距B列中心线7m，给煤机布置在锅炉17.50m运行层上。在锅炉运行层至40.00m皮带层，原煤斗锥形斗壁和B列柱之间有较大的三角形的空间区域，利用这个区域在锅炉17.50m运行层上布置除氧器，除氧器选择一体化型式。
考虑机组全甩负荷时给水前置泵的运行安全，大部分600MW机组除氧器布置在26.00m层。本工程的除氧器布置高度降低了近十米，为了保证机组全甩负荷时给水泵前置泵不汽蚀，对除氧器的安装高度和下水管进行计算分析。根据实际的低压给水管道长度22m，哈尔滨汽轮机厂提供的VWO工况的四段抽汽压力1.103MPa，以及订货的给水泵前置泵的必须汽蚀余量6.12m，对不同的低压给水管径与不同的除氧器水箱容积进行组合，通过除氧器暂态工况计算，并对组合方式进行优化分析，最终选定低压给水管道管径φ480×12、除氧器水箱容积250m3，这种组合使给水泵前置泵入口的有效汽蚀余量大于其必须的汽蚀余量，在全甩负荷时给水泵前置泵是安全的。为了进一步提高安全性，在低压给水管道上引入凝结水作为减温水，控制阀采用气动执行机构，阀门开启信号与机组甩负荷信号连锁，一旦机组甩负荷控制阀打开，低温的凝结水进入低压给水管道，降低前置泵入口的给水温度，防止汽蚀。
这种布置方式有效地利用了空间，减少了与除氧器连接的管道长度，节约了土建结构投资。
3.4冷却水管道采用直埋敷设
以往机组的冷却水管道布置方式主要有管沟敷设和架空敷设。管沟布置方式由于存在沟内存水的排出问题和管沟的交叉问题，因此目前基本不采用管沟敷设。架空敷设可以解决管沟敷设的弊端，但由于主厂房的布置优化，不断压缩厂房的建筑体积，架空敷设使空间变得拥挤，而且冷却水管道包括升压和不升压两套系统，供水、回水共四条母管，这些母管基本上要布置到主厂房的每个设备，在每个设备处都要引出供水和回水的分支管道，并且随着机组容量的增加、冷却水流量的增大，冷却水母管的管径加大，分支管管径也要加大，这样一来，使本来不大的空间变得更加拥挤。
禹州二期工程的冷却水管道采用直埋敷设方式。冷却水管道经过可靠的防腐处理后在主厂房零米地坪施工前敷设完成。考虑可能增加新的冷却水接口，在冷却水母管上预留备用接口，避免主厂房地面重复开挖。在现场仅能看到冷却水系统的滤水器、冷却水升压泵和冷却水进出设备的隔离阀及部分支管。有效地解决了主厂房优化后空间拥挤的问题。
4600MW级机组汽机房布置优化建议
降低工程造价是目前电厂设计优化的重点。通过压缩主厂房体积减少土建结构投资；通过缩小汽轮发电机中心线到锅炉的距离，减少四大管道的投资；通过热力系统优化，简化热力系统，在保证系统安全的情况下减少热力系统设备和管道的投资。
为了压缩主厂房体积，加强主厂房内各专业间的配合，最大程度的利用主厂房的空间，提高空间利用效率；合理设置厂用电的接线方案，取消公用段，减少配电间在主厂房的占用空间；合理布设电缆，减少电缆桥架的占用空间。为了减少四大管道的长度，许多布置方案取消了除氧间；也有将煤仓间改为侧煤仓的布置方案；有的工程将除氧间移至汽机房A列外，采用外除氧间的布置方式。
在布置优化的同时要兼顾运行安全可靠、巡视检修通道畅通，使优化后的主厂房，达到设备布置紧凑、布局和空间利用合理、工艺管道简捷，为安全运行、检修维护创造良好条件。