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星耀两江——重庆两江电厂刷新F级燃机电厂设计新高度

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來源:《中國電力報》 作者:呂晴朗 張涵靜 添加時間:2016-11-07 点击数:0

在嘉陵江和長江的交匯處,有這樣一座燃機電廠:頭銜涵蓋多個“第一”、“最大”,各項運行指標躋身國際先進水平,與巴蜀山川融為一體……實際上,這幾個專屬華能重慶兩江燃機電廠新建工程(以下簡稱“兩江電廠”)的特色,還不足以表達出一個被雕刻出來的精品之豐富內涵。作為川渝地區最大的天然氣發電工程,兩江電廠自20141228日正式移交生產至今,兩臺F46.7萬千瓦燃氣機組始終保持穩定、安全、高效運行,完美執行著為重慶兩江新區水土高新技術產業園區進行冷、熱、電三聯供的重要使命。

2項電力科學技術進步獎、4項專利、5QC成果獎、16項設計創新專題、百余個設計優化方案、節省投資5000萬元……可以肯定,這些還不是河北省電力勘測設計研究院(以下簡稱“河北院”)耕耘燃機業務多年之后,在兩江電廠中的全部收獲。700多個日夜過去,從“兩條腿走路”到“不走尋常路”,具有里程碑意義的智慧集成背后,是多年的堅守和理念的升級。

志在創新的競逐之旅

重慶兩江新區,成立于2010618日,是我國內陸地區第一個國家級開發開放新區,也是繼上海浦東新區、天津濱海新區后,由國務院直接批復的第三個國家級開發開放新區。坐落其中的水土高新技術產業園,以高新技術產業區、高端人群居住區和數據處理中心、醫藥外包服務中心、電子信息軟件研發中心的“兩高三心”為發展目標,備受社會各界關注。在為該區域尋找可靠的清潔能源支撐時,華能集團對兩江電廠做出了“打造西部清潔能源標桿工程”的定位,并配以“管理一流、質量精準、效益顯著、技術先進、節能環保”的建設目標。

任務艱巨,機會空前。河北院對該項目的志在必得,來源于自身在燃機領域多年的積淀。該院副院長鄒紅告訴記者:“河北院的燃機業務起步早、發展快,在技術、人才、工程業績等方面都已經有了深厚基礎,是我國燃機設計業務第一梯隊的重要一員。2002年,我們參與了中國首批燃機電廠的設計建設,通過金陵、石洞口等高水平項目的提升,先后在國內外市場配合山東電建、華能、華電、保利協鑫、華潤、新奧燃氣等業主,圓滿完成了項目交付20多個,實現了燃機類型的全覆蓋,具有很強的比較優勢。”

項目的高端優勢,再加上設計團隊的扎實功底,一個優質工程就此奠基。“從接到這個項目任務開始,我們就組織了最精干的團隊,將中國華能集團‘高速度、高質量、低造價’的基建方針和‘安、快、好、省、廉’的基建總體要求,與國內外的先進設計理念和河北院的優秀基因深度融合,力求打造一個高質量、低造價、低運行成本的示范工程。”河北院副院長李智談起兩江電廠,滿滿的幸福感。

“設計過程中,我們嚴格執行了中國華能集團‘安全可靠、以人為本、高效環保、節能降耗、系統優化、配置合理、經濟適用、投資節約’的優化設計原則,全方位控制電廠占地及其它實物工程量指標和工程造價,使全廠熱效率、供電氣耗、廠用電率、水耗、污染物排放、人員數量等均達到最理想狀態,確保各項技術經濟指標領先國內同類機組,用內在和外在詮釋去工業化思想。”河北院發電事業部總經理江松與各個專業專家一起,圍繞全球主流的F級燃機項目,展開了一次志在領跑的集中式問答。

超越自我的實力優化

在一個人人都談優化的時代,如何將創新進行到底?關鍵看實力。

兩江電廠不僅采用燃氣輪機、蒸汽輪機與發電機同軸布置方式,還不走尋常路地應用了M701F4型單軸高位布置,為世界首臺F級單軸聯合循環抽汽機組搭建了不一樣的首秀舞臺。關于單軸與分軸布置形式的研判,該項目經驗豐富的年輕設計總工程師董舟給出了自己的注解:“單軸與分軸主要是形式不同,各有千秋。目前,國際主流技術路線采用的是分軸布置。單軸機能夠效率更高,造價更低,但是對設備的可靠性和項目的設計深度都會有更高要求,可供借鑒的成熟經驗比較少。”

既然沒有經驗可循,就按照科學的思維方法,自己闖出一條新路。在設計與設備制造、安裝過程中,河北院與各個設備供應廠家密切溝通,確認設備參數和尺寸,用全產業鏈的整合創新,為新路線的順利實施提供保障。“投運后的性能測試表明:單軸方案比分軸方案的總體效率高1%2%。”機務專業主設人耿曉明告訴記者,“這是達到國際先進水平的指標。”

單軸布置形式一經確立,意味著主廠房內的“心臟”設備也要隨之進行全方位調整。精致的電廠,需要精致的設計。河北院設計團隊利用三維建模手段,在保證檢修、通行的前提下,通過設備、管道和橋梁的合理布局,將主廠房運轉層標高由典型設計的13米降低至12.2米。別看這不到1米的壓縮,打破的是典型設計的框框,樹立的是我們自主設計燃機電廠的信心。主廠房整體優化下來體積減少近38800立方米,意味著工程造價近1100余萬元的節約。通過進一步優化布置,該項目動力電纜用量較同類電廠減少20%,又節省了670萬元。

驚艷的數據背后,凝聚著設計團隊超乎想象的付出:方案審查期間,各專業配合默契、同心協力、你進我退,連續加班至深夜的場景已是常態,半個月去北京“報到”一次也成了基本功,各種友誼的小船說翻就翻,只為項目最終能夠滿足多方的共同價值。電氣專業主設人陳松說:“在電廠大偏角的條件下,為了實現架空線路的優化設計,最大程度節約電纜投資,我們無數次進行過碰撞計算,就是想做點不一樣的東西。”

2014年夏天,正值該項目設備安裝施工高峰期,河北院派出了“史上最強工代團隊”——設總董舟帶領各專業主設人,駐扎“火爐”現場,一待就是兩個多月,既保證了項目建設的順利推進,又為該院贏取國內燃機業務話語權進一步奠定了實戰基礎。

三維數字化設計的效率優勢,不僅體現在主廠房布置上,也體現在全廠區的優化設計之中:總平面設計緊湊、功能區分明確、全廠水資源規劃統一,鍋爐補給水處理系統綜合水泵房和凈水站合并布置,再度展現了一個“省”字的科學之道。

兩江電廠采用的數字化控制系統,不僅實現了自啟停功能,而且縮短了啟停時間,還節約了啟停過程中的能耗。該項目自投運以來,已完成自啟停109次,雖然超出設計預期值,但機組卻一直運行穩定、指標優異。“機組控制能否實現自啟停(APS)功能,是燃氣電廠與燃煤電廠的一個重要差異,也是考驗燃氣電廠設計質量與運行可靠性的關鍵點。我們成熟的數字化技術和信息控制系統經驗,為目標的實現提供了有力支撐。”說起該工程進入運行實戰的優異表現,江松倍感欣慰。

因地制宜的綠色創造

在河北院為兩江項目傾情打造的百余項設計優化中,考慮到自然環境的妙筆多次閃現,尤以得到媒體廣泛關注的取水泵房故事最為典型。

該項目的水源嘉陵江,地質、地形十分復雜,松軟的土質加上頻繁變化的大高差水位,讓安全高效取水成了課題。該項目水工結構專業主設人劉安榮說:“我們將取水泵房設計成‘下圓上方’的結構,并非嘩眾取寵,而是基于當地環境客觀限制的一個創新。泵房下部在江水中,水流沖擊力非常大的情況下,從物理上說,圓形比方形更能抵抗沖擊力。但如果上半部分也設計成圓形,那么布置設備的可利用面積又不夠,所以改成了方形。”如此創新的設計,還沒有成熟軟件可以提供支撐,設計團隊只能反復進行人工計算,最終給出了一個完美方案。201312月到次年4月是嘉陵江枯水期,取水泵房終于有了天時地利的施工機遇,劉安榮帶領設計人員駐守現場,隨時解疑答惑,給這個同類工程中最高難度的項目畫上了一個“人和”的滿圓。

兩江電廠的環保指標與經濟技術指標同樣出色:機組實現無塵排放、廢水零排放,氮氧化物和二氧化硫排放濃度低于國家標準,廠界噪音優于國家三類標準。這是設計團隊在每個細節都落實綠色環保理念的成果。結構專業主設人苑森在該項目中采用的全廠整體降噪設計方案,獲得了中國電建科技進步三等獎。“重慶地區為丘陵地貌,地勢起伏大,為項目的建筑外觀與整體設計風格提出了更高的人文要求。我們的去工業化視覺表達,是一大亮點。”建筑專業主設人杜輝,是河北院從事后工業化風格建筑設計的資深人士,他突破電廠設計傳統,結合建筑特色,采用多層次、庭院式的綠化設計,將該項目打造成了一座園林式的電廠。

在安靜現代的云計算產業園里,用一顆明珠來比喻兩江電廠是再貼切不過了,它低調又高效地為這里的智慧產業輸送著能源。雖是國內已投運的最大容量聯合循環冷、熱、電三聯供清潔能源站,但在外人看來,倒更像一個寫字樓建筑群——無煙煤、無粉塵、無噪音。遠遠望去,巴蜀山水的風韻里,一處坐觀峰林。

在一個燃氣電廠快速發展的環保電力時代,正是這里,“氣”貫巴蜀,星耀兩江。