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【提要】:本文通过对燃气-蒸汽联合循环电站的综合论述,分析了电站中各功能分区的布置特点以及建站的必要性,阐明了在我国天然气资源丰富的城市中建设低碳环保、节能高效的联合循环电站是可行的。
【关键词】:联合循环电站;主设备区;天然气调压站;配电装置区;冷却塔区 ;布置。
【Summary】: In this thesis, through the discussion on gas - steam combined cycle power plant, Analysis of the characteristics of each functional area in power plant and the necessity of construction of power plant. In the city of the rich natural gas resources It is feasible to build a combined cycle power plant of low carbon environmental protection, energy saving and high efficiency.
【key words】Combined-cycle power plant; the main equipment area; natural gas pressure regulating station; switchyard area; cooling tower area; layout.
中图分类号:TU271.1文献标识码: A 文章编号:
1 前言
常规的火力发电厂主要是由燃煤锅炉、汽轮机、发电机组成,在实际运行过程中存在污染严重、效率低及煤耗高三大问题,过度的消耗资源和严重的环境污染已经不能满足当今社会和电力工业发展的需求,必须依靠科技进步,调整电源建设结构,促进资源与环境的相互协调,从而达到能源的可持续发展;在研究电源发展领域,除燃煤电厂外,许多清洁能源也是发展的方向,如:燃气-蒸汽联合循环、生物质能、风能、以及光伏发电等,本文针对燃气-蒸汽联合循环电站在总布置方面的一些特点进行浅析探讨,阐明了在我国天然气资源丰富的城市中建设低碳环保、节能高效的联合循环电站是可行的。
2 联合循环电站綜述
联合循环电站是利用燃气燃烧产生的高温烟气在燃气轮机中做功,将热能转化为电能,再利用烟气中的余热在余热锅炉内产生蒸汽来带动蒸汽轮机,进一步发出电能,同时,还可以提供工业用气和居民采暖,实现资源的高效梯阶利用的目标;由于联合循环是一种较新的发电形式,初期投资低、建设周期短,占地少,在节水、环保、发电效率及负荷调峰等方面具有优越性,在城镇周边,当油、气燃料落实并经技术经济比较合理时,宜考虑建设联合循环电站,它具有一定的经济效益和社会效应。
2.1 低排污率对建设联合循环电站起到了积极的推动作用
随着社会经济的不断发展,人们对环境保护的要求越来越高,国家对火力发电厂制定了严格的排污标准,而联合循环电站产生的废气CO2和SO2含量很低,均能够达到国家排放标准,这从根本上解决了燃煤电站排放超标的问题,另外,联合循环电站为非燃煤电站,无废渣排放,其废水排放也能满足环保要求。电站的低排污率,给城市的电源点建设创造了有利条件,使得电站更宜靠近城镇,节约了电力输送的投资。
2.2 燃料的种类和运输方式
燃气轮机可用的燃料通常为油、煤气、天然气;油包括:原油、重油和柴油。
油运输方式主要有铁路、水路、公路运输和管道运输,但因近年来油料价格的不断上涨,使得联合循环电站发电成本过高,不经济,目前,采用天然气已成为联合循环电站的主要原料,而且,天然气管网的建设已经覆盖了全国主要城市,这也为建站提供了先决条件。
2.3 联合循环电站的功能分区
联合循环电站目前采用是余热回收型,根据其生产流程的特点,站区可分成:主要设备区、天然气调压站(燃油储存区)、水务设施区、配电装置区以及辅助、附属设施区;这些功能分区即相对独立,又相互联系,形成一个密不可分的有机整体。
2.4 联合循环电站与燃煤电站综合比较
联合循环电站技术含量高、工艺系统环节少、辅助生产设施简单、布置较为紧凑;而燃煤电站工艺系统环节多、占地较大、运行人员较多,并且,配套的生产辅助设施较为复杂,电站在建设中周期长,投资大。下表为国内几座燃煤电站与联合循环电站单位容量用地面积比较:
从上表中可以看出,联合循环电站比燃煤电站占地少,其根本原因是站内没有输煤、除灰等系统,而且站内设施也较为简单。
3 联合循环电站主设备区的布置
主设备区是联合循环电站主要发电区域,也是设计中总布置的关键,它的布置直接关系到工艺系统是否合理、电站投资能否得到合理控制;主设备区一般包括:燃汽轮发电机组、余热锅炉、蒸汽轮机房、电气控制楼、变压器、主蒸汽管架等。
3.1主设备区的布置型式及其特点
联合循环电站的主设备配置有两种形式:一种是2台燃机配置2台余热锅炉和1套蒸汽轮发电机组,构成“二托一”形式的燃气-蒸汽联合循环机组;另一种是1台燃机配置1台余热锅炉和1套蒸汽轮发电机组,构成“一托一”形式的燃气-蒸汽联合循环机组。
随着环保标准的不断提高,考虑设备的运行维护,和降噪环保的要求,新建位于城市周边的联合循环电站,燃机、汽机采用室内布置的居多,余热锅炉则采用露天布置。下面以新建工程的“二托一”形式的主设备配置为例,讨论几种典型的布置方案:
3.1.1主设备区布置方案一
汽机房和燃机房采用独立布置模式:两台燃机房相互平行分别布置在汽机房的两端,余热锅炉和烟囱布置在两台燃机房之间,余热锅炉与燃机平行,汽机房垂直余热锅炉布置在两台燃机房的之间,且与燃机房相互垂直。
该方案的优点:(1) 燃机采用独立厂房,燃机及锅炉并列布置,汽机房独立布置于燃机房之间,缩短烟囱之间距离,占地面积较小;(2)主蒸汽管道布置合理,与汽机距离短捷,节约主蒸汽材料;(3) 燃机、汽机发电机出线方向一致,节约电缆;(4) 余热锅炉烟囱间距小,减少余热锅炉间空地面积。缺点:(1)燃机、汽轮机厂房分别独立,增加土建投资;(2)余热锅炉烟道需增加弯角,增加燃机排气压损,影响燃机效率。
3.1.2主设备区布置方案二
该方案中,汽机房和燃机房合并为联合厂房,余热锅炉平行布置在联合厂房两侧;燃机平行布置在汽轮机两端,汽轮机横向,岛式布置;联合厂房南侧设置集控楼和电子设备间。联合厂房共用一个安装、检修用吊车。
该方案的优点:(1)设计联合厂房,大大减少土建投资;(2)燃机、汽机发电机出线方向一致,节约电缆;(3)联合厂房A排与余热锅炉烟囱间距小,减少占地面积。
缺点:(1)余热锅炉烟道需增加弯角,增加燃机排气压损,影响燃机效率。
3.1.3主设备区布置方案三
该方案两台燃机布置在一个燃机厂房内,汽机房平行燃机房独立布置;余热锅炉垂直布置在汽机房和燃机房中间;汽轮机横向,岛式布置;汽机房西向东侧依次设置电子设备间、集控楼和检修厂。汽机
厂房设有一台安装、检修用吊车。
该方案的优点:(1)设计两座厂房,土建投资偏大;(2)主蒸汽管道布置合理,与汽机距离短捷,节约主蒸汽材料;(3)余热锅炉烟囱间距短,动力岛占地面积较前两个方案小,减少总平面占地面积;
(4)余热锅炉烟道正常布置,没有阻力,不影响燃机排气压损和效率。
缺点:(1)燃机、汽机发电机出线方向不一致。
3.1.4主设备区布置方案四
该方案汽机房和燃机房综合考虑,合并为联合厂房;余热锅炉垂直燃机、平行布置在汽轮机两侧;两台燃机呈一条直线布置在汽轮机两侧,燃机发电机相对布置,吸风口分别朝向厂房两端,有利有燃机进风;汽轮机横向,岛式布置;汽轮机与燃机共用两个检修场地;主厂房A排前布置有辅楼;集中控制室布置在主厂房8.0米层,主厂房设有一台安装、检修用吊车,燃机、汽轮机公用。
该方案特点:(1)汽机房与燃机房部分合并,减少土建投资,同时节省检修吊车;(2)燃机、汽机发电机出线方向一致,节约电缆;(3)主厂房占地面积小;(4)吸风口布置有利于燃机进气。
3.1.5四种布置方案技术指标比较
布置优点 主蒸汽管道布置合理;电气出线一致;占地面积较小。 联合厂房,减少土建投资;燃机、汽机发电机出线方向一致,节约电缆。 主蒸汽管道布置合理;余热锅炉烟道没有阻力;占地面积小 主厂房合并,土建投资省;主蒸汽管道布置合理;电气出线一致;占地面积小
布置缺点 3个厂房,增加土建投资;余热锅炉烟道阻力增加,影响燃机效率。 余热锅炉烟道阻力增加,,影响燃机效率。 燃机、汽机电气出线方向不一致
总之,对于新建联合循环电站的燃机、余热锅炉、汽轮机采用哪种布置形式,要结合具体工程的场地条件,工艺设施条件等综合因素决定。
4 燃料输送及天然气调压站的布置
4.1 燃料来源
从上个世纪80年代以来,随着天然气勘探技术的不断发展,我国天然气探明储量和产量持续快速增长,已经形成了川渝、新疆、长庆、青海,以及南海等陆上和海上气区。最新的油气资源评价表明,全国天然气资源量约为47万亿立方米,已探明的资源量为22万亿立方米,可采资源量为14万亿立方米,这显示了我国天然气雄厚的资源潜力和良好的发展前景;同时,我国坚持“充分利用国内外两种资源、两个市场”和“走出去”的战略方针,中国石油天然气工业走出国门,目前初步建成非洲、中亚-俄罗斯、美洲、中东和亚太五个海外油气合作区。海外作业原油年生产能力達到7000万吨,天然气年生产能力为100亿立方米。
西气东输二线工程是我国第一条引进境外天然气的大型管道工程,与中亚天然气管道相连,西起新疆霍尔果斯口岸,南至广州,东达上海,途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、湖北、江西、湖南、广东、广西、浙江、上海、江苏、安徽等14个省区市,干线全长4895千米,加上若干条支线,管道总长度(主干线和八条支干线)超过9102千米。工程设计输气能力为每年300亿立方米。西段已于2009年12月22日建成投产;随着西气东输、忠武线、涩宁兰线、涩宁兰复线、陕京一线、陕京二线、川气东送等管线的建成投产,一个覆盖全国的天然气管网正在逐步形成。
4.2燃料输送
气源从天然气分输站通过专线接入到电厂专线门站,从门站 过滤、分离、计量、调压后输送至联合循环电站内的调压站。然后在厂内的调压计量站进行燃料计量(校核)、加热、过滤、调压,对其压力、温度进行测量,维持天然气具有约50℃的过热度,除去天然气中可能含有的水份及可能含有的机械杂质,最终输送至各台燃气轮机燃料模块供燃机燃烧用。
4.3天然气调压站的布置
联合循环电站选址宜靠近天然气管网敷设所经过的地区,电站内设置天然气调压站,其布置应考虑以下几个方面:1)调压站应布置在厂区的边缘地带;2)应与其他辅助、附属建、构筑分开布置,宜布置在有明火、散发火花地点的常年最小风频的下风向;3)应确保与动力岛及其他辅助、附属设施的间距满足《燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定》的要求;4)天然气调压站在厂区时应设置1.5米高的围栅,布置在厂外时设置2.2米高的实体围墙;5)调压站宜露天或半露天布置。在严寒及风沙地区,也可采用室内布置,但须考虑通风防爆措施。
5 配电装置区域的布置
配电装置布置的形式应根据设备选型和进出线方式,结合工程实际情况,优先采用占地少,布置合理的形式。目前,采用户外和户内两种布置形式:户外配电装置,即按照常规将其布置在燃机房(或汽机房)的A排外侧,此种配电装置用地较大,但因配电装置纵向长度与燃机、汽机厂房长度相协调,故从动力岛至配电装置区的出线可采用架空方式,较电缆直埋敷设投资节省;另一种是户内布置,位于沿海地区及污染较大地区的电站,为避免空气中的CL+离子或粉尘对电气设备的腐蚀,更多采用的是户内GIS布置,其特点是占地少,体积小,但由于户内GIS布置长度短,当动力岛的燃、汽机厂房纵向较长时,需采用电缆出线,投资相对偏高。
近年来,随着设备不断更新和科学技术的不断进步,涌现出来了一种新型的布置形式,即将配电装置毗邻汽机房,露天布置在变压器区域的上方,此种方式的布置适合于狭窄的建设场地,因地制宜,最大限度的利用了土地资源。它的出现为总布置的灵活性,多样性增添了活力。这种布置最成功的范例如:东北电力设计院设计的深圳坪山电厂,该厂址场地十分狭小,南北长约385米,东西宽约158米,规划布置6台6FA联合循环机组,该电厂就是采用了将配电装置高位布置在变压器区域的上方,最大限度的压缩了厂区南、北向的用地宽度,使得在不足6.5公顷的土地上建设了660MW机组,厂址用地是常规燃煤电厂的四分之一,在国内同等类型机组中布置是最为紧凑,单位容量用地指标最为先进的电厂,这对寸土寸金的城市建设起到了良好的社会效应。
6 冷却塔的布置
联合循环电厂中冷却塔的布置的种类有自然通风冷却塔;机械通风冷却塔;在严重缺水地区可采用空冷塔或空冷凝汽器;带调峰负荷的联合循环机组及在高温高湿地区或在其他特殊情况下多采用机械通风冷却塔,机力通风冷却塔布置原则有以下几点:1) 在满足规程的前提下,最大限度的靠近汽机房,使循环水管尽量短捷;2)尽量布置在厂区的边缘地带,减少噪音及水汽对厂区其他建、构筑物的影响;3)满足机力通风冷却塔对冷却效果的要求;4)冷却塔的布置要为扩建留有余地。
这里要特殊说明,按照《火力发电厂设计技术规程》及《火力发电厂总图运输设计技术规程》中规定的冷却塔与其它建、构筑物间距都较大,一般均大于25米。该规定主要是考虑了建、构筑物对冷却塔冷却效果的影响,以及冷却塔噪音对其建筑物的影响;在联合循环电站的布置中有时是很难实现的。在与冷却塔一字布置的建构筑物,其间距不受限制;当与冷却塔垂直布置时,在不影响塔的进风条件时,间距可适当减小,但不能低于10米;冷却塔的噪声对建构筑物的影响主要考虑其重要性以及建筑物是否采取了防噪音的措施。总之,确定两者间的距离,既要满足布置的要求,又要满足安全卫生的防护要求。
7 结束语
联合循环电站建设需要综合考虑各种外部条件,如:厂址位置、燃料来源、水源、交通运输以及建设成后电力输送等因素;建站的内部条件还需满足厂区用地紧凑、工艺流程合理、技术指标先进等因素;发展联合循环发电形式,是我国可持续能源利用的重要举措之一;随着经济的飞速发展,油、气资源的进一步开发利用,这种新型的、低碳环保的、高效节能的火力发电形式将会越来越多的融入于我们的生活。
作者简介:王英楠(1964-)女,高级工程师,国家注册咨询工程师,从事火力发电厂总平面及交通运输设计工作。
【关键词】:联合循环电站;主设备区;天然气调压站;配电装置区;冷却塔区 ;布置。
【Summary】: In this thesis, through the discussion on gas - steam combined cycle power plant, Analysis of the characteristics of each functional area in power plant and the necessity of construction of power plant. In the city of the rich natural gas resources It is feasible to build a combined cycle power plant of low carbon environmental protection, energy saving and high efficiency.
【key words】Combined-cycle power plant; the main equipment area; natural gas pressure regulating station; switchyard area; cooling tower area; layout.
中图分类号:TU271.1文献标识码: A 文章编号:
1 前言
常规的火力发电厂主要是由燃煤锅炉、汽轮机、发电机组成,在实际运行过程中存在污染严重、效率低及煤耗高三大问题,过度的消耗资源和严重的环境污染已经不能满足当今社会和电力工业发展的需求,必须依靠科技进步,调整电源建设结构,促进资源与环境的相互协调,从而达到能源的可持续发展;在研究电源发展领域,除燃煤电厂外,许多清洁能源也是发展的方向,如:燃气-蒸汽联合循环、生物质能、风能、以及光伏发电等,本文针对燃气-蒸汽联合循环电站在总布置方面的一些特点进行浅析探讨,阐明了在我国天然气资源丰富的城市中建设低碳环保、节能高效的联合循环电站是可行的。
2 联合循环电站綜述
联合循环电站是利用燃气燃烧产生的高温烟气在燃气轮机中做功,将热能转化为电能,再利用烟气中的余热在余热锅炉内产生蒸汽来带动蒸汽轮机,进一步发出电能,同时,还可以提供工业用气和居民采暖,实现资源的高效梯阶利用的目标;由于联合循环是一种较新的发电形式,初期投资低、建设周期短,占地少,在节水、环保、发电效率及负荷调峰等方面具有优越性,在城镇周边,当油、气燃料落实并经技术经济比较合理时,宜考虑建设联合循环电站,它具有一定的经济效益和社会效应。
2.1 低排污率对建设联合循环电站起到了积极的推动作用
随着社会经济的不断发展,人们对环境保护的要求越来越高,国家对火力发电厂制定了严格的排污标准,而联合循环电站产生的废气CO2和SO2含量很低,均能够达到国家排放标准,这从根本上解决了燃煤电站排放超标的问题,另外,联合循环电站为非燃煤电站,无废渣排放,其废水排放也能满足环保要求。电站的低排污率,给城市的电源点建设创造了有利条件,使得电站更宜靠近城镇,节约了电力输送的投资。
2.2 燃料的种类和运输方式
燃气轮机可用的燃料通常为油、煤气、天然气;油包括:原油、重油和柴油。
油运输方式主要有铁路、水路、公路运输和管道运输,但因近年来油料价格的不断上涨,使得联合循环电站发电成本过高,不经济,目前,采用天然气已成为联合循环电站的主要原料,而且,天然气管网的建设已经覆盖了全国主要城市,这也为建站提供了先决条件。
2.3 联合循环电站的功能分区
联合循环电站目前采用是余热回收型,根据其生产流程的特点,站区可分成:主要设备区、天然气调压站(燃油储存区)、水务设施区、配电装置区以及辅助、附属设施区;这些功能分区即相对独立,又相互联系,形成一个密不可分的有机整体。
2.4 联合循环电站与燃煤电站综合比较
联合循环电站技术含量高、工艺系统环节少、辅助生产设施简单、布置较为紧凑;而燃煤电站工艺系统环节多、占地较大、运行人员较多,并且,配套的生产辅助设施较为复杂,电站在建设中周期长,投资大。下表为国内几座燃煤电站与联合循环电站单位容量用地面积比较:
从上表中可以看出,联合循环电站比燃煤电站占地少,其根本原因是站内没有输煤、除灰等系统,而且站内设施也较为简单。
3 联合循环电站主设备区的布置
主设备区是联合循环电站主要发电区域,也是设计中总布置的关键,它的布置直接关系到工艺系统是否合理、电站投资能否得到合理控制;主设备区一般包括:燃汽轮发电机组、余热锅炉、蒸汽轮机房、电气控制楼、变压器、主蒸汽管架等。
3.1主设备区的布置型式及其特点
联合循环电站的主设备配置有两种形式:一种是2台燃机配置2台余热锅炉和1套蒸汽轮发电机组,构成“二托一”形式的燃气-蒸汽联合循环机组;另一种是1台燃机配置1台余热锅炉和1套蒸汽轮发电机组,构成“一托一”形式的燃气-蒸汽联合循环机组。
随着环保标准的不断提高,考虑设备的运行维护,和降噪环保的要求,新建位于城市周边的联合循环电站,燃机、汽机采用室内布置的居多,余热锅炉则采用露天布置。下面以新建工程的“二托一”形式的主设备配置为例,讨论几种典型的布置方案:
3.1.1主设备区布置方案一
汽机房和燃机房采用独立布置模式:两台燃机房相互平行分别布置在汽机房的两端,余热锅炉和烟囱布置在两台燃机房之间,余热锅炉与燃机平行,汽机房垂直余热锅炉布置在两台燃机房的之间,且与燃机房相互垂直。
该方案的优点:(1) 燃机采用独立厂房,燃机及锅炉并列布置,汽机房独立布置于燃机房之间,缩短烟囱之间距离,占地面积较小;(2)主蒸汽管道布置合理,与汽机距离短捷,节约主蒸汽材料;(3) 燃机、汽机发电机出线方向一致,节约电缆;(4) 余热锅炉烟囱间距小,减少余热锅炉间空地面积。缺点:(1)燃机、汽轮机厂房分别独立,增加土建投资;(2)余热锅炉烟道需增加弯角,增加燃机排气压损,影响燃机效率。
3.1.2主设备区布置方案二
该方案中,汽机房和燃机房合并为联合厂房,余热锅炉平行布置在联合厂房两侧;燃机平行布置在汽轮机两端,汽轮机横向,岛式布置;联合厂房南侧设置集控楼和电子设备间。联合厂房共用一个安装、检修用吊车。
该方案的优点:(1)设计联合厂房,大大减少土建投资;(2)燃机、汽机发电机出线方向一致,节约电缆;(3)联合厂房A排与余热锅炉烟囱间距小,减少占地面积。
缺点:(1)余热锅炉烟道需增加弯角,增加燃机排气压损,影响燃机效率。
3.1.3主设备区布置方案三
该方案两台燃机布置在一个燃机厂房内,汽机房平行燃机房独立布置;余热锅炉垂直布置在汽机房和燃机房中间;汽轮机横向,岛式布置;汽机房西向东侧依次设置电子设备间、集控楼和检修厂。汽机
厂房设有一台安装、检修用吊车。
该方案的优点:(1)设计两座厂房,土建投资偏大;(2)主蒸汽管道布置合理,与汽机距离短捷,节约主蒸汽材料;(3)余热锅炉烟囱间距短,动力岛占地面积较前两个方案小,减少总平面占地面积;
(4)余热锅炉烟道正常布置,没有阻力,不影响燃机排气压损和效率。
缺点:(1)燃机、汽机发电机出线方向不一致。
3.1.4主设备区布置方案四
该方案汽机房和燃机房综合考虑,合并为联合厂房;余热锅炉垂直燃机、平行布置在汽轮机两侧;两台燃机呈一条直线布置在汽轮机两侧,燃机发电机相对布置,吸风口分别朝向厂房两端,有利有燃机进风;汽轮机横向,岛式布置;汽轮机与燃机共用两个检修场地;主厂房A排前布置有辅楼;集中控制室布置在主厂房8.0米层,主厂房设有一台安装、检修用吊车,燃机、汽轮机公用。
该方案特点:(1)汽机房与燃机房部分合并,减少土建投资,同时节省检修吊车;(2)燃机、汽机发电机出线方向一致,节约电缆;(3)主厂房占地面积小;(4)吸风口布置有利于燃机进气。
3.1.5四种布置方案技术指标比较
布置优点 主蒸汽管道布置合理;电气出线一致;占地面积较小。 联合厂房,减少土建投资;燃机、汽机发电机出线方向一致,节约电缆。 主蒸汽管道布置合理;余热锅炉烟道没有阻力;占地面积小 主厂房合并,土建投资省;主蒸汽管道布置合理;电气出线一致;占地面积小
布置缺点 3个厂房,增加土建投资;余热锅炉烟道阻力增加,影响燃机效率。 余热锅炉烟道阻力增加,,影响燃机效率。 燃机、汽机电气出线方向不一致
总之,对于新建联合循环电站的燃机、余热锅炉、汽轮机采用哪种布置形式,要结合具体工程的场地条件,工艺设施条件等综合因素决定。
4 燃料输送及天然气调压站的布置
4.1 燃料来源
从上个世纪80年代以来,随着天然气勘探技术的不断发展,我国天然气探明储量和产量持续快速增长,已经形成了川渝、新疆、长庆、青海,以及南海等陆上和海上气区。最新的油气资源评价表明,全国天然气资源量约为47万亿立方米,已探明的资源量为22万亿立方米,可采资源量为14万亿立方米,这显示了我国天然气雄厚的资源潜力和良好的发展前景;同时,我国坚持“充分利用国内外两种资源、两个市场”和“走出去”的战略方针,中国石油天然气工业走出国门,目前初步建成非洲、中亚-俄罗斯、美洲、中东和亚太五个海外油气合作区。海外作业原油年生产能力達到7000万吨,天然气年生产能力为100亿立方米。
西气东输二线工程是我国第一条引进境外天然气的大型管道工程,与中亚天然气管道相连,西起新疆霍尔果斯口岸,南至广州,东达上海,途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、湖北、江西、湖南、广东、广西、浙江、上海、江苏、安徽等14个省区市,干线全长4895千米,加上若干条支线,管道总长度(主干线和八条支干线)超过9102千米。工程设计输气能力为每年300亿立方米。西段已于2009年12月22日建成投产;随着西气东输、忠武线、涩宁兰线、涩宁兰复线、陕京一线、陕京二线、川气东送等管线的建成投产,一个覆盖全国的天然气管网正在逐步形成。
4.2燃料输送
气源从天然气分输站通过专线接入到电厂专线门站,从门站 过滤、分离、计量、调压后输送至联合循环电站内的调压站。然后在厂内的调压计量站进行燃料计量(校核)、加热、过滤、调压,对其压力、温度进行测量,维持天然气具有约50℃的过热度,除去天然气中可能含有的水份及可能含有的机械杂质,最终输送至各台燃气轮机燃料模块供燃机燃烧用。
4.3天然气调压站的布置
联合循环电站选址宜靠近天然气管网敷设所经过的地区,电站内设置天然气调压站,其布置应考虑以下几个方面:1)调压站应布置在厂区的边缘地带;2)应与其他辅助、附属建、构筑分开布置,宜布置在有明火、散发火花地点的常年最小风频的下风向;3)应确保与动力岛及其他辅助、附属设施的间距满足《燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定》的要求;4)天然气调压站在厂区时应设置1.5米高的围栅,布置在厂外时设置2.2米高的实体围墙;5)调压站宜露天或半露天布置。在严寒及风沙地区,也可采用室内布置,但须考虑通风防爆措施。
5 配电装置区域的布置
配电装置布置的形式应根据设备选型和进出线方式,结合工程实际情况,优先采用占地少,布置合理的形式。目前,采用户外和户内两种布置形式:户外配电装置,即按照常规将其布置在燃机房(或汽机房)的A排外侧,此种配电装置用地较大,但因配电装置纵向长度与燃机、汽机厂房长度相协调,故从动力岛至配电装置区的出线可采用架空方式,较电缆直埋敷设投资节省;另一种是户内布置,位于沿海地区及污染较大地区的电站,为避免空气中的CL+离子或粉尘对电气设备的腐蚀,更多采用的是户内GIS布置,其特点是占地少,体积小,但由于户内GIS布置长度短,当动力岛的燃、汽机厂房纵向较长时,需采用电缆出线,投资相对偏高。
近年来,随着设备不断更新和科学技术的不断进步,涌现出来了一种新型的布置形式,即将配电装置毗邻汽机房,露天布置在变压器区域的上方,此种方式的布置适合于狭窄的建设场地,因地制宜,最大限度的利用了土地资源。它的出现为总布置的灵活性,多样性增添了活力。这种布置最成功的范例如:东北电力设计院设计的深圳坪山电厂,该厂址场地十分狭小,南北长约385米,东西宽约158米,规划布置6台6FA联合循环机组,该电厂就是采用了将配电装置高位布置在变压器区域的上方,最大限度的压缩了厂区南、北向的用地宽度,使得在不足6.5公顷的土地上建设了660MW机组,厂址用地是常规燃煤电厂的四分之一,在国内同等类型机组中布置是最为紧凑,单位容量用地指标最为先进的电厂,这对寸土寸金的城市建设起到了良好的社会效应。
6 冷却塔的布置
联合循环电厂中冷却塔的布置的种类有自然通风冷却塔;机械通风冷却塔;在严重缺水地区可采用空冷塔或空冷凝汽器;带调峰负荷的联合循环机组及在高温高湿地区或在其他特殊情况下多采用机械通风冷却塔,机力通风冷却塔布置原则有以下几点:1) 在满足规程的前提下,最大限度的靠近汽机房,使循环水管尽量短捷;2)尽量布置在厂区的边缘地带,减少噪音及水汽对厂区其他建、构筑物的影响;3)满足机力通风冷却塔对冷却效果的要求;4)冷却塔的布置要为扩建留有余地。
这里要特殊说明,按照《火力发电厂设计技术规程》及《火力发电厂总图运输设计技术规程》中规定的冷却塔与其它建、构筑物间距都较大,一般均大于25米。该规定主要是考虑了建、构筑物对冷却塔冷却效果的影响,以及冷却塔噪音对其建筑物的影响;在联合循环电站的布置中有时是很难实现的。在与冷却塔一字布置的建构筑物,其间距不受限制;当与冷却塔垂直布置时,在不影响塔的进风条件时,间距可适当减小,但不能低于10米;冷却塔的噪声对建构筑物的影响主要考虑其重要性以及建筑物是否采取了防噪音的措施。总之,确定两者间的距离,既要满足布置的要求,又要满足安全卫生的防护要求。
7 结束语
联合循环电站建设需要综合考虑各种外部条件,如:厂址位置、燃料来源、水源、交通运输以及建设成后电力输送等因素;建站的内部条件还需满足厂区用地紧凑、工艺流程合理、技术指标先进等因素;发展联合循环发电形式,是我国可持续能源利用的重要举措之一;随着经济的飞速发展,油、气资源的进一步开发利用,这种新型的、低碳环保的、高效节能的火力发电形式将会越来越多的融入于我们的生活。
作者简介:王英楠(1964-)女,高级工程师,国家注册咨询工程师,从事火力发电厂总平面及交通运输设计工作。