编者按:煤电一体化,66万千瓦超超临界、燃煤空冷,节能高效、超低排放,锅炉辅机全单列式配置,无论你对哪个热门概念感兴趣,都可以在布连电厂找到正确答案。种种前所未有的突破,都始自对资源进行综合利用的远大志向。事实上,囊括了“2014年度国家优质工程金质奖”、“国家煤电节能减排示范电站”等诸多殊荣之后,布连电厂正在引领中国电力行业向着“高效、绿色、环保”的未来阔步前行。为此,本报特别推出“布连思考”系列报道,力求把这个具有里程碑意义的标杆示范工程,从设计、施工、

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【解析】火电节能梦:火电建设新常态的设计构想

2015-01-19 11:28 来源: 中国电力报 作者: 史晓斐

编者按:煤电一体化,66万千瓦超超临界、燃煤空冷,节能高效、超低排放,锅炉辅机全单列式配置,无论你对哪个热门概念感兴趣,都可以在布连电厂找到正确答案。种种前所未有的突破,都始自对资源进行综合利用的远大志向。

事实上,囊括了“2014年度国家优质工程金质奖”、“国家煤电节能减排示范电站”等诸多殊荣之后,布连电厂正在引领中国电力行业向着“高效、绿色、环保”的未来阔步前行。为此,本报特别推出“布连思考”系列报道,力求把这个具有里程碑意义的标杆示范工程,从设计、施工、调试、监理、影响五个维度来进行深度剖析,还原经典样板的建设征途,为美丽中国梦在电力行业的具体实践打出新常态的行板。

曾经,这里一无所有,但在梦想的指引下,沙漠变绿洲,明珠映蓝天。内蒙古毛乌素沙漠和库布齐沙漠交界处,世界顶级电站建设的最新成果,尽收眼底:国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂(简称“布连电厂”)的两台66万千瓦超超临界燃煤空冷机组,坐拥年产1000万吨的察哈素煤矿,演绎着煤电一体化能源基地的科技范儿。

与荒芜原野形成鲜明对比的是:一流的设计理念,一流的工装配置,一流的节能减排,一流的综合管理,一流的经济效益,一流的社会效益。一切美好,着实需要划时代的超前布局、集群式的优化方案、兄弟式的无缝合作和革命性的真实表现。

要做就做世界一流电厂

从最初的质疑之声不绝于耳,到此刻的赞美之词纷至沓来,布连电厂的建设者们足足奋斗了10年。一群立志为创造清洁电力而倾尽心血的汉子,迎着风沙给布连电厂画下了厚重的第一笔:能源有限,创造无限,要建,就建世界一流水平的电厂!尽最大努力实现对化石能源的高效利用,是智者之选,更是我们的职责所在!

“建设‘国内领先,国际一流’的‘创新型、效益型、绿色电站’示范工程,实现高水平达标投产,确保中国电力优质工程奖,誓创国家优质工程金质奖”的工程建设总目标一经提出,所有人都倍感压力。

在行业技术领域钻研多年的国电建投内蒙古能源有限公司总经理顾玉春坦言:“我国电力工程建设的整体水平还不平衡,我们肩负着时代使命,要用全生命周期的视野来进行总体规划,在机组性能指标、资源利用效率、污染物排放等方面力争超越世界顶级水平,打造‘国内领先、国际一流’的现代能源企业。”

太多课题亟需解决:煤质优越的布连电厂,是否有必要增加不菲造价,去追求超超临界机组的最高效率?能否在国内率先采用锅炉辅机全单列式配置,从本质上实现机组节能?

在正值火电建设高峰期的2008年,这些超前理念一经提出,就带来了巨大争议和压力。布连电厂副厂长刘晓鹏回忆道:“选择超超临界,在60万千瓦这个等级,尚无先例,我们可以说是力排众议。坑口电站具备天然的煤炭价格优势,一般不采用最高参数。但是综合考虑社会效益和环保因素,为了贯彻‘高效、节能、环保、和谐’的优质理念,我们还是决定考虑长远。”一席话,给出了国内首个66万千瓦超超临界燃煤空冷机组的诞生理由。

事实胜于雄辩,“敢为人先”不仅要有勇气,更要站在全球同行业的制高点上。从偏远高寒的蒙西出发,披星戴月,调研小组四处奔波,在各种世界先进技术、优质装备中博取精华,最终形成了设计优化和技术创新专项报告17份,给整个工程建设的高起点把准了坐标。

将设计革命进行到底

如果说,不惜提升造价来选择最优指标需要投资方下决心,那么,大胆采取“锅炉辅机全单列式配置、主蒸汽压力、厂用电率、耗水指标”四项空冷机组世界第一,则需要更多智慧和勇气。

课题组对于发达国家的调研结论是明确的:单列式辅机配置方案在各种运行工况下,其经济性都优于传统双列式,可大幅节省投资和运营成本,且机组容量越大,效果越明显。然而,打破设计规程,在众多专家眼中,却是不能逾越的红线。

“规程是对历史经验的总结,‘双保险’不应该一成不变。坚强的电网和充足的电源支撑,让我们看到了在布连开创先河的可能。一旦成功,不仅能够给后续项目带来巨大的节能空间,还可以提升国产装备的制造水平,大幅降低造价。”布连电厂设计方———河北省电力勘测设计研究院(简称“河北电力设计院”)院长周卫在这个全新技术领域里,用敏锐的战略眼光看到了机遇。

2014年9月11日,国家能源局电力司司长韩水对布连电厂设计优化后的高效节能环保成果给予了充分肯定,特别指出:“锅炉辅机全单列式配置的应用,不仅有效降低了企业运行成本,同时也为国内同类型机组开发及应用提供了宝贵经验,是一条崭新的发展道路。”

这座国内首家、世界最大的锅炉辅机全单列式配置的火电厂,有优于100万千瓦同类型机组的66万千瓦机组华丽数据,有几乎所有当今火电领域关键概念的美好现实:机组的四大风机、空预器均采用1×100%单列式配置,均为目前国内单机最大,方案中采用的自主研发1×100%给水泵汽轮机,也是国内首创。

2013年6月27日投产以后,该项目已成为内蒙古自治区目前单机容量最大、参数最高,最节能、最高效、最经济、最环保的火力发电厂,“煤电联运、一体运行、有机结合”项目优势,经过设计人员的合理构思,已经完全体现出来,真正实现了人、煤、电、水、汽等资源的共享和最优配置:电厂不设储煤场,发电燃煤从主井工业广场直接输送到电厂煤仓间;电厂和煤矿公用一套水源系统,矿用水经处理后也可用于电厂生产,煤灰和废水同步实现了“零排放”。

包括“全等离子无油点火和稳燃技术”、“提高锅炉效率技术”、“降低烟风道阻力技术”、“采用100%高压旁路系统,取消过热器安全阀”、“在超超临界空冷机组上首次实现FCB功能”、“国内自主研发的单列辅机分散控制系统及仿真机系统”在内,一大批自主创新节能技术的成功应用,将设计的核心作用体现得淋漓尽致。

一次超越自我的挑战

触碰梦想的旅程,是一种面对极限的探索。“设计优化是一个系统工程,我们不仅要干过去不敢想的事,还要闯出一条可行之路!”河北电力设计院总工程师邱世平感慨道。

为了确保达到设计创优的目标,河北电力设计院派出了最精干的设计队伍,深度应用数字化设计手段,聘请院内外专家参与设计全程,保证了进度和质量的同步落地。

汽轮机初参数由25兆帕提高到27兆帕后,主机压力高于常规100万千瓦机组,再加上大幅度的技术创新,优异的结果显而易见:“机组供电标准煤耗低于294克/千瓦时;厂用电率达到4.2%;耗水指标低于0.06立方米/秒吉瓦。这些指标,不仅当时国内领先,今天看来也非常先进。行业专家经过激烈争论后的大胆支持,也给我们增加了信心。”国电建投内蒙古能源有限公司副总经理兼布连电厂厂长蔡利军如是说。

来自土建、锅炉等专业方面的初步统计数据同样精彩:在保证质量安全的前提下,土建专业共节约混凝土14672立方米、钢材854吨,降低造价2112万元;锅炉专业节省初投资1297.9万元,节约运行费用599.9万元;汽机专业节省材料成本487.1万元……甲乙双方的手紧紧握在一起:“我们正一起站在历史起点上,不出精品誓不罢休。细化工作务必要周全些,再周全些。”

河北电力设计院布连电厂设计总工程师石会群,在案头记录着这样一行字:最终目标———在初步设计节约投资的基础上,再省5000万!

每个细节,都要经过反复论证。河北电力设计院党委书记、副院长邵卫东说:“业主把建设精品工程、打造行业典范的使命交给我们,我们不优化、不经济、不先进,等同于质量不过关,达到行业最好水平还不够,一定要敢于胜利。所有大胆的尝试,既是为业主着想,也是在给自己创造机会。”

从中国好业主到最美设计人

贯穿布连电厂建设始终的优化思维和果敢创新,其深远影响,已经超越了一次简单的图纸生产和甲乙方合作,延续到了推进产业变革的更高使命之中。

从国电集团高层到项目部,都对布连电厂给予了最高要求和充分信心。由布连电厂与河北电力设计院共同组成的技术创新和设计优化工作组,从2008年12月开始集中联合办公,有效保证了创新的时效性和可行性。

“我们遇到了非常好的业主,他们专注于对煤炭资源的充分利用。能够亲手打造一座世界一流水平的电厂,对所有参与者来说,都是宝贵的学习平台。”河北电力设计院院长周卫说:“该项目带动性强,很快将形成一个锅炉辅机全单列式配置的建设潮。”

电力规划设计总院院长赵洁经过实地调研后曾感叹:“布连电厂按照集约高效的能源基地模式开发建设,在辅机单列配置、无油点火、减少空间体积、减少材料用量以及节水、节煤、节地等科技创新方面做了成功尝试,充分证明了我国火电建设的技术水平、设计水平、装备制造水平、施工安装水平是有国际竞争力的,对促进我国电力技术进步起到了引领作用,对推动电力行业及设备制造的产业升级贡献巨大,开辟了未来火电发展的新途径。”

随着“布连效应”的发酵,前来参观学习的人流络绎不绝,布连电厂西北地区火电人才基地的影响力开始彰显,河北电力设计院作为典范工程的设计师也得到了市场的热情回应。科技与美学的完美统一,让一个工业成就,融入了人文景观的质感,23项专利技术,与“2013年度全国电力行业发电工程优秀设计一等奖”、“2014年度全国工程建设项目优秀设计成果一等奖”、“2014年度电力建设科学技术进步一等奖”等荣誉一起,塑造了一块金字招牌。

“要建电厂,就建布连这样的,要找合作伙伴,就找河北电力设计院这样的。”最理想的合作境界,经过两个有腔调的企业不懈努力,也与工程一样达到了“国内领先、国际一流”。

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