一马平川的皖南腹地,如今屹立着世界火电建设的珠穆朗玛。在岁月的磨砺下,神皖安庆电厂二期扩建2台100万千瓦超超临界燃煤发电机组工程(简称安庆电厂二期工程)正以投运来连续、稳定、高效运行300余天的昂扬姿态,展示着我国高端火电建设的最新成果。我国首个采用EPC总承包模式建设的百万千瓦超超临界

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创新的背后|世界火电建设的珠穆朗玛 引领我国高参数、大容量火电机组建设迈向新的高度

2016-04-20 10:26 来源:中国电力报 作者: 宋旸

一马平川的皖南腹地,如今屹立着世界火电建设的珠穆朗玛。在岁月的磨砺下,神皖安庆电厂二期扩建2台100万千瓦超超临界燃煤发电机组工程(简称“安庆电厂二期工程”)正以投运来连续、稳定、高效运行300余天的昂扬姿态,展示着我国高端火电建设的最新成果。

我国首个采用EPC总承包模式建设的百万千瓦超超临界机组工程;国内首次采用“28MPa/600℃/620℃”高参数机组;首次采用高位收水冷却塔技术;首次设计应用立式蜗壳型循环水泵技术;首次实施机组自启停(APS)系统……一系列革命性的创新实践,带来了一流的运行指标、一流的节能减排、一流的经济效益、一流的社会效益,也引领我国高参数、大容量火电机组建设迈向新的高度。

时至今日,“神华集团最好的电厂”的美誉更显实至名归,其背后是中国能源建设集团有限公司旗下中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司(简称“中国能建中电工程华北院”)在电力工程领域的深厚底蕴和独特气质──先进的建设理念、雄厚的设计实力、成熟的项目管理,更重要的是,致力于能源高效利用的初心和以创新引领行业发展的孜孜以求。

打造世界一流电站的高远追求

被列入安徽省“十二五”重点建设项目的安庆电厂二期工程,是安徽省政府与神华集团战略合作的重要支撑项目,是神华集团依托煤电路港航一体化资源优势,建设世界一流清洁能源供应商,实现能源清洁生产、清洁利用和清洁转化战略愿景的最新实践。项目启动伊始,神华集团就提出了“创建国内国际一流电厂”、“打造神华集团样板工程”的高标准要求。

作为在电力工程领域精耕细作60余年的老牌设计劲旅,我国电力勘测设计行业的“国家队”,凭借雄厚的创新实力和高水平的项目管理能力,中国能建中电工程华北院获得了承担安庆电厂二期工程总承包建设的殊荣。

针对安庆项目的高标准,中国能建中电工程华北院早已有了明确的定位和实施路径──在“国内领先、世界一流数字化电厂”“创国家优质工程金奖”总目标指引下,按照“安全高效、指标一流、低碳环保、技术领先、适度超前”的建设理念,“广泛调研、深度借鉴、大胆创新、科学论证、高起点设计”的设计理念,“提供最优质服务、打造最优良产品的全产业链工程管家式服务”的管理理念,打造优质工程、精品工程的同时,建设能够引领大容量、高参数火力发电设计技术升级、带动我国高端火电在各个方面迈上新台阶的示范工程。

怀揣能源资源高效利用的理想与情怀,双方站在了同样的出发点上,并向着“打造世界一流燃煤电站”的共同目标全力奔跑。

引领高端火电技术升级的设计革命

伟大的工程源自卓越的设计,而敢于突破传统的设计创新,不仅需要更多的智慧与勇气,还来自于领先行业的超前理念和扎实厚重的专业根基。

作为总承包方,中国能建中电工程华北院发挥以设计为龙头的顶层引领作用,按照“高起点”的设计理念,在提升机组运行经济性,优化用地、能耗、水耗及环保主要性能考核指标方面精准点穴、持续发力,一系列新技术、新设备的创新应用,使该工程在起步阶段就站在了整个行业的制高点。

在工程可研阶段,当我国百万机组参数普遍为“25MPa/600℃/600℃”的情况下,中国能建中电工程华北院借鉴国内外先进经验,率先提出使用参数为“28MPa/600℃/620℃”的百万千瓦高效超超临界机组,这是在国内外均没有投产业绩条件下进行的一次真正的技术革新。在620摄氏度的高温下,再热蒸汽管道的规格、壁厚计算及选取突破了规范,为此,设计团队开展了大量的调研和论证,与国内外材料专家,各主机设备、管材供应商和技术协会进行了多次交流与探讨。

依托大量的现场调研、技术交流,以及科学严谨的踏实求证,中国能建中电工程华北院在该项目百万机组设计上实现了10余项“国内首次”,在厂区总平面、各工艺系统配置、主厂房布置、主辅机设备选型、节能、节水、节地和降低污染物排放等方面提出了76项优化设计和技术创新,将我国高端火电的设计水平提升到一个更高的平台:率先采用“28MPa/600℃/620℃”高参数机组;首次采用高位收水冷却塔技术;首次应用立式蜗壳型循环水泵技术;首次采用四角形接线的电气主接线;首次在工程建设中同步实施机组自启停(APS)系统;领先国内水平的主、辅系统全覆盖的现场总线技术的应用;首次设计厂用电监控系统与网络监控系统合一的电气监控系统;首次设计应用输煤皮带传感元件现场总线技术;率先采用脱硫一体化湿式管式除尘器和高效旋汇耦合技术,除尘器采用新型高频电源控制的高效静电除尘器+高效脱硫除尘集成一体化湿式管束式除尘器,烟气污染物实现了近零排放;建设用地面积20.6公顷,创造国内两台百万千瓦机组占地面积最小纪录……

创新的背后,是该项目全体设计人员“全方位、全天候、规范化”的服务模式,集中设计与现场设计相结合,设计代表现场解决问题,设计与施工、采购深度结合,确保每一项创意都能落到实处。最终,提前2个月实现了总包合同规定的“首台机组168小时前六个月完成全部施工图纸”的承诺,为工程各项里程碑计划的完成打下了良好的基础。

创新带来的经济效益实实在在!高位收水冷却塔塔芯结构支撑体系、结构体系优化,节约投资约8118万元;循环水泵房设计优化,节约费用约1200万元;首次采用四角形接线的电气主接线,节约投资近800万元;总计15次的厂区总平面布置方案优化,节约用地4.322公顷……工程竣工决算比批准概算节省71799万元,使工程造价创下每千瓦2960元的新纪录。

更为可观的,是给机组全寿命周期运行带来的实效。主机参数提升至“28MPa/600℃/620℃”,仅此一项就将发电煤耗降低1.77克/千瓦时;在汽机热力系统中增加一台外置式蒸汽冷却器,发电煤耗降低约0.48克/千瓦时;9级回热抽汽可以降低发电煤耗约0.34克/千瓦时;在脱硫塔入口设置烟气余热利用装置,通过锅炉的排烟加热凝结水,提高全厂效率约0.287%,降低发电煤耗2.65克/千瓦时;采用高位收水冷却塔和大型立式蜗壳型循环水泵,降低厂用电率0.379%,降低发电煤耗约1克/千瓦时;设计背压为4.89千帕,相较5.1千帕的机组背压可以降低发电煤耗0.21克/千瓦时……贯穿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,延续到了推进产业变革的更高使命之中。

全寿命周期数字化电厂的先进样本

在电力建设方面,神华集团致力于追求企业寿命期内综合效益最大化。拥有丰富的信息化管理经验的中国能建中电工程华北院,率先提出“全寿命周期数字化电厂”的概念,将数字化工程向数字化控制和管理延伸,从而为业主全寿命周期的运维、运行优化、科学管理提供有力支撑,也为我国数字化电厂建设提供了可借鉴的范本。

工程建设期间,中国能建中电工程华北院首次采用了全专业、全范围的数字化设计,有效降低了现场碰撞次数,避免了设计变更及施工返工,大大提高了设计质量和工程效率。基于该公司的PW设计平台、Nimat采购平台、Nipro总承包平台,来自设计、施工、设备的数据全部被存储到数字化电厂移交平台中,与建成后的发电厂信息系统数据库相连,以支撑电厂全生命周期的数字化管理。

该公司首次以设计为龙头并在工程建设中同步实施机组自启停(APS)系统。该系统采用的现场总线技术,将现场设备的信息送入控制系统,并采用先进单元机组自启停控制(APS)技术。在调试阶段就成功实现了机组自启停(APS)功能,提高了机组整体自动化水平。

伴随着工程投运,中国能建中电工程华北院完成了国内首次将由成千上万个数据组成的数字化电厂与实体电厂同步整体移交的范例。

每一个亲眼所见安庆电厂二期工程数字化电厂的人,都会惊叹于大数据与电力工业完美结合的科技之美。在机组运行过程中,工作人员可通过网站查看整个电厂的数字化三维模型。每一座建筑、每一台设备、每一根管道,都能够360度呈现。随意点击一台设备,屏幕上立即会显示出包括设计图纸、请购单、技术规范书、合同、厂家信息,以及施工技术规范、措施等全部关联数据,使电厂运行管理更加智能化、数字化和透明化。

带动行业进步的创新标杆

2015年那个充满激情的夏日至今仍历历在目。两台机组间隔19天先后通过168小时满负荷整套试运行并投入商业运行,创下了全国百万千瓦机组双投间隔时间最短纪录。截至2016年3月,两台机组已累计发电97亿千瓦时,实现利润9.4亿元。

“工程的EPC总承包模式实现创新管理、设计优化创新、土建结构清水混凝土工艺、安装施工主辅设备和系统实现‘八不漏’,空预器漏风率及锅炉效率同类机组最优,全厂总线覆盖率、APS一键启停、数字化移交、调试性能指标中汽机热耗性能达到国内领先水平。”在达标投产验收会上,中国电力建设企业协会专家给出了权威评价。

如今,两台机组仪表投入率100%,自动化投入率100%,保护投入率100%,调节性能灵敏,并以连续运行超过300天的好成绩,创造了国内同类型机组投产后连续运行最优纪录。

更加令人欣喜的,是国内领先、世界先进的经济、技术、环保指标──3号、4号机组热效率为94.84%、94.9%,厂用电率为3.88%、3.91%,发电煤耗为261.8克/千瓦时、261.9克/千瓦时,供电煤耗为272.4克/千瓦时、272.5克/千瓦时,污染物排放浓度为,二氧化硫6.5毫克/立方米、5.2毫克/立方米,氮氧化物21.5毫克/立方米、19.7毫克/立方米,烟尘2.6毫克/立方米、2.3毫克/立方米。

与国内同等级同类型机组平均值相比较,两台机组每年可节约标煤13.3万吨,减少二氧化碳排放32.88万吨、二氧化硫1.12万吨、氮氧化物8387吨,最大限度地节约资源、减少污染,达到性能、功能与成本的最佳匹配。

如今,“国内领先、世界一流数字化电厂”、“神华集团样板工程”的愿景在中国能建中电工程华北院手中变为现实,行业内外的认可与褒奖纷至沓来──2014年度建筑业五星级评价、第一届中国电力工程数字化设计大赛二等奖等省部级以上奖项67项,包括科技进步奖9项、工法7项、QC成果奖24项、其他专项奖1项、发明专利3项、实用新型专利23项。目前,安庆电厂二期工程正向着电力行业工程“四优”奖、国家优质工程金奖、国家总承包项目管理金钥匙奖等我国工程建设的至高荣誉发起冲刺。

更为重要的是,中国能建中电工程华北院设计的安庆电厂二期工程,树立了国内百万机组新标杆,重新鉴定了世界一流燃煤电站的标准与特质,已成为国际领先的高效近零排放电厂设计典范。安庆项目形成的突出的创新能力、先进的建设指标、高效的管理团队、超前的全寿命周期数字化电厂理念,这一火电建设的“安庆模式”,已经受到业内的广泛关注。

1月30日,神华集团有限责任公司2016年基建工作会议在安庆召开,该集团主要领导在发言中说:“安庆电厂二期扩建工程提前实现双投目标,单位造价、投产后连续运行天数、供电煤耗、污染物排放等各项技术经济指标均达到国内领先水平。当前和今后一个时期,集团所有在建项目都要对标安庆电厂二期工程。”今年3月中旬,中国电力规划设计协会第二届中国电力工程数字化设计大赛预备会在安庆召开,与会专家对该工程的建设成果交口称赞。随着前来参观学习的人流络绎不绝,安庆电厂二期工程作为火电建设标杆的影响力愈发显现。

“要建电厂,就建安庆这样的,找合作伙伴,就找中国能建中电工程华北院这样的!”成为每一位来到安庆电厂的人,发自内心的感慨。

原标题:纪实|中能建安庆电厂:缔造百万机组新典范

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