主厂房布置设计与施工、运行以及建设费用密切相关,需按照火电厂的生产流程和施工、运行、维护、检修等特点布置有关设备,规划管线和通道,考虑采暖通风、采光照明和消防,保证必需的检修空间和运行条件,达到运行安全经济、布置整齐合理、施工维护方便。
主厂房有多种布置形式,常见的有汽机房、煤仓间或除氧煤仓间、锅炉房三列式布置;汽机房、除氧间、煤仓间、锅炉房四列式布置和侧煤仓布置等型式。循环流化床锅炉因无制粉系统,通常采用除氧间和煤仓间合并的三列式布置形式。中国还进行主厂房模块化优化布置研究,将主厂房划分为若干模块,细化布置,合理布局,以进一步减少高温高压管道及电缆的工程量,节省主厂房造价和占地面积。
常规火电厂主厂房区域范围包括汽机房、除氧间、锅炉房以及炉后区域、煤仓间(或除氧煤仓间),尚有其他相关设施也合理布置在主厂房所属区域内。
布置有汽轮机发电机组、回热加热器和汽轮机辅助设备的区域,通常为室内布置。
①汽轮机发电机组布置在汽机房内。按机组纵轴线和主厂房纵轴线相对关系,可分为相互平行的纵向布置和相互垂直的横向布置两种方式。纵向布置的汽机房跨度较小,纵向长度较长,可以在两台锅炉之间布置集中控制室、低压厂用电气设备或侧煤仓。横向布置的汽轮机头部朝向锅炉,通常将机炉中心对齐,以缩短汽水管道的长度。汽机房横向跨度较大,纵向长度较短。按同时布置在主厂房内的两台机组布置方向关系,可分为顺列和对称两种布置方式。两台汽轮发电机组头部方向一致或与所属辅助设备布置方向一致时,称为顺列布置;机组头部相对或与所属辅助设备布置方向对称时,称为对称布置,通常应用于小型机组。中国的200兆瓦以上机组,一般采用纵向顺列布置(图1)。对300兆瓦机组采用横向顺列布置的有广西来宾电厂和宁夏石嘴山电厂。2000年,广西来宾B电厂投产,在中国首次采用了电子设备间和分散控制系统机柜分散布置的方案。
1 汽轮机 2 发电机 3 锅炉 4 排气装置 5 给水泵汽轮机 6 除氧器 7 高压加热器 8 降压加热器 9 行车 10 磨煤机 11 一次风机 12 送风机 13 静电除尘器 14 引风机 15 脱硫增压风机 16 脱硫吸收塔 17 烟囱图1 汽轮机纵向布置主厂房平、断面示意图(设脱硫、脱硝装置)
汽机房运转层的设置有平台式和岛式两种布置方式。平台式布置将汽轮机发电机基座平台与汽机房运转层楼板连接成片,仅留有供垂直起吊用的孔洞,使运转层宽敞,可充分利用中间夹层的空间。岛式布置是机组的基座平台独立设置,以步道与汽机房通道相连接。中国300兆瓦及以上的机组多采用平台式布置。
②回热加热器布置。高压加热器和低压加热器有立式和卧式之分。立式加热器一般布置在汽机房运转层平台以下,设有带活动盖板的检修起吊孔洞;卧式加热器多布置在除氧间或汽机房各层;第一级或一、二级低压加热器通常由制造厂直接布置在凝汽器或排汽装置内。除氧器有立式、卧式和内置式三种形式,在中国,大型机组一般采用将除氧器设置于水箱内的内置式除氧器。除氧器水箱均为卧式,其布置高度需保证给水泵或前置泵具有足够的吸入压头。除氧器及水箱可视当地气象条件确定是否露天布置。
③汽轮机辅助设备布置。除回热加热器外,还有电动给水泵、汽动给水泵前置泵、凝汽器或排汽装置、真空泵、润滑和调速油系统、凝结水处理装置、开闭式循环冷却水泵、闭式循环热交换器、采暖通风空调等汽轮机辅助设备,大多布置在汽机房或除氧间底层。凝结水泵通常布置在凝汽器或排汽装置热井附近底层。当采用汽动给水泵时,大多布置在汽机房运转层,也可布置在底层。循环水泵一般布置在循环冷却水源附近,也可布置在汽机房外侧柱附近。
布置锅炉本体、脱硝装置及锅炉辅助设备等。锅炉本体一般采用露天或半露天布置,当需要在运转层上设置炉前操作区时,采用炉前低封,运转层一般采用混凝土或钢格栅平台的岛式布置方式。在严寒或风沙大的地区,中小型锅炉可采用室内布置,大型锅炉通常采用锅炉整体的紧身罩封闭,而运转层采用钢筋混凝土平台。锅炉运转层通常与煤仓间各层通过步道相连通。
烟气脱硝装置一般采用选择性催化还原形式,布置在锅炉省煤器和空气预热器之间,其支撑结构通常与锅炉构架形成统一构架体系,也可与除尘器进口烟道支架联合设计;氨气稀释装置靠近反应器布置。锅炉的主要辅助设备,如送风机、一次风机一般布置在锅炉两侧或尾部的零米地面上。引风机布置在锅炉后零米。在严寒地区,引风机可室内布置。
主要布置输煤皮带和煤粉制备系统设备,通常为封闭建筑。自上而下分层布置有输煤皮带层、原煤斗或煤粉仓层、给煤机层,磨煤机布置在零米地面。在决定原煤斗和煤粉仓顶面标高时,需保证其有效容积满足存煤量需要,一般为锅炉最大连续蒸发量时8小时以上的耗煤量。
煤仓间通常布置在炉前或与除氧间合并布置。从布置优化出发,也有采用将煤仓间布置在两台锅炉之间的侧煤仓布置方式(图2)。
1 汽轮机 2 发电机 3 锅炉 4 凝汽器 5 给水泵汽轮机 6 除氧器 7 高压加热器 8 低压加热器 9 行车 10 磨煤机 11 一次风机 12 送风机 13 静电除尘器 14 引风机 15 集控楼图2 侧煤仓布置主厂房平、断面图