超超临界设计原则.docx
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超超临界设计原则
华能营口电厂二期工程
初步设计
主要设计原则
东北电力设计院
设计证书070001-sj
勘察证书070001-kj
环评证书甲字1605
质量管理体系证书0602Q10010R2L
2004年9月长春
目次
1.0项目概况
华能营口电厂位于辽宁省营口市鲅鱼圈区（即营口经济技术开发区），距营口市63公里。
厂址东接海星村，南靠墩台山，西连鲅鱼圈港，北临渤海湾。
整个厂区为劈山填海而成，采用阶梯式布置。
燃煤由鲅鱼圈港卸煤码头经胶带运输机直接送入。
储灰场在滩涂上围海建坝，距厂区4.2公里。
补给水采用地下水，升压泵房距厂区18.5公里。
厂外水陆交通便利，距沈大高速公路8公里，距鲅鱼圈火车站4公里，铁路接入点距厂区围墙195m。
鲅鱼圈港有20个泊位，其中3万吨以上泊位16个。
华能营口电厂规划容量为1800MW，已建成640MW。
一期工程安装2台原苏联进口的320MW超超临界燃煤发电机组。
1986年12月国家计委批准立项，1988年11月三通一平工程开工，1992年8月主体工程开工，1996年1月1号机组投产，1996年12月2号机组投产。
华能营口电厂在一期设计中，已充分预留了二期的2台600MW机组的扩建余地，包括场地及部分公用设施。
为本期扩建打下了良好的基础。
二期工程建设进度计划为第一台机组2007年10月投产，第二台机组2008年4月投产。
2.0主要设计原则
2.1建设规模
本期工程安装2×600MW国产超超超临界燃煤发电机组，三大主机均为国产设备，采用哈尔滨三大主机制造厂设备，按此条件开展工作并配套建设烟气脱硫设施。
2.2厂区总平面布置
本工程厂区总平面布置、施工场地及厂区防波堤根据扩建条件进行规划设计，并充分研究电厂依山傍海自然周围环境特点，优化总平面布置，达到工艺流程合理、功能分区明确、节约用地、减少土石方工程量的目的，最大程度地降低工程投资。
本期工程考虑在炉后同步建设烟气脱硫装置。
2.3燃料
本期工程设计及校核煤种均为山西晋北烟煤。
点火助燃燃料为#0轻柴油。
2.3.1煤质
煤质分析见表1.2.3.1，灰成份分析表1.2.3.2
煤质分析
表2.3.1
项目
符号
单位
设计煤质
校核煤质
工工业分析
收到基水分
Mar
%
10.29±3
10.74
空气干燥基水分
Mad
%
1.53
1.59
收到基灰分
Aar
%
21.94±10
29.73
干燥无灰基挥发份
Vdaf
%
33.33±5
30.24
收到基低位发热值
Qnet,ar
MJ/kg
22.03±2.09
19.962
Kcal/kg
5268±500
4774
可磨性系数
HGI
-
53.44
45.32
灰变形温度
DT
℃
1137
1170
灰软化温度
ST
℃
1269
1295
灰融化温度
FT
℃
1390
1340
元元素分析
收到基碳
Car
%
55.63
47.07
收到基氢
Har
%
3.29
3.09
收到基氧
Oar
%
7.50
7.93
收到基氮
Nar
%
0.86
0.94
收到基硫
St,ar
%
0.49
0.50
灰成份分析表表2.3.2
名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
二氧化硅
SiO2
%
49.86
三氧化二铝
Al2O3
%
15.84
三氧化二铁
Fe2O3
%
22.37
氧化钙
CaO
%
2.84
三氧化硫
SO3
%
1.06
氧化镁
MgO
%
0.87
氧化钾
K2O
%
2.02
氧化钠
Na2O
%
2.02
二氧化钛
TiO2
%
1.38
其它
%
1.74
2.3.2点火及助燃油
锅炉点火和低负荷助燃采用0号轻柴油。
燃料油油质特性见表2.3.3。
燃料油油质特性表
水份
单位
痕迹
灰份
%
≯0.025
硫份
%
≯0.2
机械杂质
%
0
闭口闪点
℃
65
凝固点
℃
0
运动粘度
10-6m2/s
3.0~8.0
低位发热量
kJ/kg
41868
2.4水源及水质
本工程淡水水源采用海水淡化方案。
华能营口电厂二期工程海水水质及地下水分析如表2.4.1、2.4.2。
海水水质表表2.4.1
1996年11月
1997年6月
1999年5月
2003年4月
外观
透明
透明
耗氧量
11.7mg/L
5.9mg/L
PH
8.1
8.1
6.8
电导率
6400μs/cm2
Na+
4500mg/L
6100mg/L
8600mg/L
5800mg/L
CL-
14000mg/L
17600mg/L
16400mg/L
18000mg/L
硬度
96mmol/L
50.4mmol/L
Ca+
360mg/L
Mg+
1217mg/L
全碱度
4.25mmol/L
硝酸根
7000mg/L
溶解固形物
32426.5mg/L
全硅
19.5mg/L
活性硅
1.0mg/L
铁铝氧化物
0.237mg/L
SO42-
2176.4mg/L
地下水水质表
表2.4.2
2000年10月
2001年4月
2002年4月
2003年5月
外观
透明
清
清
清
耗氧量
0.48mg/L
0.48mg/L
0.32mg/L
0.48mg/L
PH
6.78
6.7
6.8
7.21
电导率
430μs/cm2
480μs/cm2
320μs/cm2
215μs/cm2
Na+
47.5mg/L
26.5mg/L
12mg/L
9mg/L
CL-
38mg/L
38mg/L
31mg/L
105mg/L
硬度
2.24mmol/L
2.32mmol/L
2.24mmol/L
2.04mmol/L
Ca+
34.5mg/L
40.08mg/L
34.5mg/L
27.25mg/L
Mg+
5.96mg/L
5.89mg/L
6.3mg/L
8.26mg/L
全碱度
1.05mmol/L
1.4mmol/L
1.0mmol/L
1.6mmol/L
HCO3-
64.05mg/L
85.4mg/L
61.02mg/L
97.6mg/L
硝酸根
8mg/L
6mg/L
36mg/L
16mg/L
溶解固形物
271.4mg/L
257mg/L
251.4mg/L
491.2mg/L
全硅
12mg/L
47mg/L
26.36mg/L
42.7mg/L
活性硅
11.7mg/L
45.6mg/L
20.21mg/L
40.5mg/L
铁铝氧化物
0.34mg/L
0.0526mg/L
0.237mg/L
0.0387mg/L
铜
0.023mg/L
0.01mg/L
0.006mg/L
0.0032mg/L
SO42-
59.5mg/L
22mg/L
36.46mg/L
87.56mg/L
离子差
5.3%
10%
盐差
12.9%
5%
2.5交通运输
电厂燃煤采用铁路、水路联运方式。
电厂燃用山西晋北煤，燃煤经铁路运至秦皇岛下海，海运至营口鲅鱼圈港煤码头，该码头可停靠2.7万吨级自卸船。
海运航程为130海里，燃料运输船型为2.7或3.2万吨级自卸船,营口鲅鱼圈港卸煤码头设计年通过能力为750万吨。
厂内采用胶带运输。
本期工程安装两台600MW超超临界机组，运输方案考虑如下：
从设备制造厂运来的设备，通过国家铁路经鲅鱼圈港的铁路专用线，再经施工场区内的施工临时铁路，将设备和材料直接运进厂内，堆放于本期工程布置的施工场地内。
新建一条进厂公路，混凝土路面宽9m，路基宽12m，郊区型道路。
2.6接入系统
根据电厂接入系统报告审查意见，机组调峰能力不小于额定容量的60%，机组额定功率因数低于0.9，并具有进相0.95的能力。
2.7本期工程机组运行模式和设备年利用小时数
根据电厂接入系统报告审查意见，发电机组的设备年利用小时数按5000~5500小时考虑。
2.8主辅机设备
2.8.1三大主机设备
本期工程2X600MW机组采用超超临界燃煤机组。
锅炉：
哈尔滨锅炉厂有限公司制造并供货，采用紧身封闭布置。
汽轮机：
哈尔滨汽轮机厂有限公司制造并供货。
发电机：
哈尔滨电机厂有限公司制造并供货。
2.8.2辅机设备选型
由于本工程循环水系统采用海水一次循环系统，因此凡与海水直接接触的设备，均采用耐海水腐蚀的材质。
本阶段根据电厂提供的煤质资料，对所采用的磨煤机型式进行论证。
2.9输煤系统
本期工程在厂内增建两座条形煤场。
二期贮煤场设一台DQ1500/1000·40型斗轮堆取料机，通过式布置，堆料出力为1500t/h，取料出力为1000t/h，煤场堆高13.5m。
煤场配有推土机作为煤场辅助机械。
2.10贮灰场及除灰渣系统
根据一期工程贮灰场的利用情况及二期工程的灰渣量，结合营口电厂的实际情况，二期机组的灰渣可与一期机组的灰渣共同贮放在一期贮灰场内，本期可不新建灰场。
本期工程在厂内采用灰渣分除，渣采用海水水力输送方式，飞灰采用干灰气力输送至灰库贮存的方式，厂外采用灰渣混除、灰渣泵水力输送。
2.11烟气脱硫
本期工程采用石灰石－湿法烟气脱硫设施，脱硫效率满足国家环保总局最新下发的文件要求。
本阶段对脱硫控制系统采用DCS。
本期工程设置脱硫就地车间控制室。
2.12化学水处理系统
根据海水水质分析资料进行预处理和水处理系统的优化布置和设备选型，根据二期淡水用水量核定海水反渗透淡化装置的容量。
2.13电气系统
本期500KV配电装置为双母线接线，由于营口发电厂新建工程的厂址位于海边，盐雾的侵蚀比较严重，占地也比较紧张，因而配电装置采用屋内SF6全封闭组合电器（GIS），两进两出，出线方向为渤海I、II变电所。
。
根据华能营口发电厂接入系统审查意见电厂不考虑装设500kV/220kV联变和高压电抗器。
本期两台机组设1台容量为63/35-35MVA的起动/备用变压器，电源引自本厂的220KV母线。
起动/备用变压器220kV绕组中性点直接接地。
主变压器采用三相变压器。
2.14热控部分
本期工程采用炉、机、电集中控制，两台机组设一个集中控制室。
在集中控制室对脱硫系统进行单元集中监视和控制。
脱硫系统的DCS控制柜布置在脱硫系统的就地电子设备间内（分别位于脱硫电控楼和工艺楼），人机接口和打印机布置在集中控制室内可以实现对脱硫系统的监视和控制。
同时，在脱硫系统电控楼就地电子设备间仍然设置必要的DCS就地操作终端，用于初期的调试和运行。
辅助车间采用集中与就地相结合的控制方式，采用PLC+上位机且按无人值班方式设置，在集中控制室监控。
本期2台单元机组DCS、脱硫系统DCS和辅助系统网络、炉管泄漏控制、TDM系统、网控系统、入炉煤在线检测装置等连至SIS系统。
SIS系统还经过网关和防火墙与MIS和电网调度接口。
2.15电厂管理信息系统
本工程设置电厂管理信息系统（MIS），并对本期工程基建管理信息与全厂MIS系统进行统一规划。
2.16水工部分
本期工程淡水系利用海水淡化设施供应，对各用水系统的用水量进行了平衡计算。
最大程度地节约淡水和降低海水淡化设施的投资。
设计中充分采取一水多用、循环使用等措施，最大限度地节约用水。
工业废水不外排，实现全厂零排放。
海水引水系统将对明渠方案及隧洞方案进行技术经济比较，提出推荐方案。
充分利用一期工程循环水泵房的扩建预留空间，布置一台机组的循环水泵，同时新建一循环水泵房以满足另一台机组的取水设备的要求。
供水系统采用单元制供水方案。
2.17土建部分
对主厂房采用钢筋混凝土及钢结构方案进行比较并提出推荐方案。
由于本期工程同步建设脱硫设施，为了有效的防止脱硫烟气对烟囱的腐蚀，提出烟囱的选型方案。
2.18环境保护
依据环保标准，提出本期工程污染防治对策及措施原则，控制烟气、水污染物排放量，对生产废水进行处理回收利用。
提出灰渣、噪声治理措施和绿化方案，改善厂区生态环境。
2.19全厂定员人数
在原有一期的基础上增加180人。
2.20工程开工及投产时间
一期工程计划2004年10月开工建设，2007年10月3号机组投产，2008年4月4号机组投产。
2.21体现2000年燃煤示范电站的设计思想
本阶段各专业按照2000年燃煤示范电站设计思想，改革设计思路和方法，贯彻安全可靠、经济适用、符合国情的方针，按照节地、节水、节能、降耗、减人增效、降低工程造价、缩短建设工期和提高全厂综合经济效益的原则。
进行了深入细致的方案比选和优化工作。
2.22工作重点
根据本工程可行性研究报告审查意见，本阶段的工作重点为：
1）本期工程扩建2×600MW超超临界燃煤凝汽式汽轮发电机组相关的工艺及配套项目进行设计，结合2000年示范电站设计思想，优化主厂房布置及各工艺系统（含辅助及附属）。
2）本期工程主厂房采用阶梯式布置，进行厂区总平面和竖向设计标高及施工场地布置，做好电厂本身及与周围环境的协调。
3）本阶段对输煤系统及道路、防波堤等进行了综合协调布局。
4）通过各专业设计优化，降低了工程造价。
5）主厂房布置方案应按照可研审查意见，分别对本期主厂房与一期脱开与合并进行经济技术比较并提出推荐方案。
6）各专业应合理选择并优化系统，最大限度地达到节约用水。
优化选择海水淡化方案，包括容量、系统、性能等，提出最终推荐方案。
2.23地震设防烈度
场地土大部分为岩石，属坚硬场地土，建筑场地类别为Ⅰ类。
厂址区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.15g，抗震基本烈度为7度。
抗震设防烈度为7度。
3.0全厂总体规划
3.1主厂房布置格局
本期工程汽机房布置按2X600MW布置，并考虑扩建可能。
二期工程主厂房布置格局考虑与一期汽机房合并及脱开方案进行比较，对于合并方案，汽机房与老厂汽机房相连，运转层仍为15m标高，汽机房与除氧间合并，总体分为汽机房、除氧间、煤仓间、锅炉房四列式布置。
对于脱开方案，采用汽机房、除氧间、煤仓间、锅炉房四列式布置。
主厂房分钢结构和混凝土结构两种，锅炉构架为钢结构。
机组采用纵向顺列布置，汽轮发电机组的机头朝向扩建端。
汽机房运转层采用大平台，两机之间设置检修场。
两台机组合用一个集中控制楼。
二期工程主厂房采用阶梯式布置，汽机房、除氧间、煤仓间标高一致，锅炉房（包括炉前通道）和风机室地面标高比汽机房地面标高高出3.6m，风机室后的除尘器区域、炉后烟道区域、吸风机室、烟囱和脱硫区地面标高比汽机房地面标高高出6.3m。
锅炉采用紧身封闭布置，送风机和一次风机均布置在锅炉房后部，脱硝装置预留在炉后风机室上方，引风机布置在电气除尘器后。
每炉采用两台双室四电场电气除尘器。
两台炉合用一个单管烟囱。
运煤系统对采用固定端及扩建端上煤进行比较论证，提出推荐方案。
两台机组合用一个集控综合楼，单独布置在两台锅炉之间。
3.2供水系统
本设计按照淡水水源按海水淡化方案进行设计。
施工临时水源从厂区外侧已投入使用的工业补给水管线上，引接一条Φ125的钢管至本期工程布置的施工场地内。
3.3冷却水系统
二期工程的2×600MW机组供水系统为以海水作为水源的单元制直流供水系统。
在电厂一期工程建设时，取水隧洞和循环水泵房均按原规划容量4×320MW设计、排水口按1800MW设计并已－次建成，因此二期工程的第一台600MW机组可利用一期工程已建成的取水构筑物取水。
二期工程的第二台600MW机组需另建取水构筑物。
3.4排水系统
排水系统采用分流制排水系统,分别为生活污水排水系统、工业废水排水系统和雨水排水系统。
排水系统采用重力流方式排至原有各自系统。
生活污水和工业废水经处理后回收至水力除灰系统和输煤冲洗系统。
厂区雨水通过排洪沟及排水管网排至厂区东侧的渤海。
3.5燃料与运输
电厂燃用山西晋北煤，运输采用铁路、水路联运方式。
由铁路运至秦皇岛煤码头下海，海运至营口鲅鱼圈港煤码头，卸煤码头至与电厂接口的转运站采用带式输送机送至厂内。
脱硫系统采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，石灰石作为脱硫吸收剂，本期工程2×600MW机组采用100%烟气脱硫。
石灰石采用汽车运输。
电厂脱硫用的石灰石取自距离营口电厂约40km的仰山矿产品有限公司。
点火及助燃油采用0号轻柴油。
拱顶油罐及其辅助设施和卸油设施沿用一期工程油区设备。
本期工程不增设新的燃油泵房，但需在一期燃油泵房增设1台65t/h的供油泵，并与一期工程的1台НЛС-65/35-500型电动油泵（流量为65t/h）互为100%容量备用。
3.6贮灰场
根据一期工程贮灰场的利用情况及二期工程的灰渣量，结合营口电厂的实际情况，二期机组的灰渣可与一期机组的灰渣共同贮放在一期贮灰场内，本期利用现有灰场。
灰场采取蓄水运行，以防止飞灰对周围环境的影响。
3.7除灰渣系统
本期工程在厂内采用灰渣分除，渣采用海水水力输送方式，飞灰采用干灰气力输送至灰库贮存的方式，厂外采用灰渣混除、灰渣泵水力输送。
3.8电气出线
本期扩建2×600MW机组，2台机均采用发电机-变压器单元接线,发电机经主变升压至500KV配电装置。
发电机出线端和中性点端各设4组电流互感器，发电机出线端配置3组电压互感器和1组避雷器。
发电机与主变之间的连接采用全连式分相封闭母线，高压厂变和励磁变由发电机与主变低压侧之间引接。
考虑到发电机出口断路器初期投资过大，因此，本期工程不设发电机出口断路器。
发电机中性点接地型式:
经单相接地变压器（二次侧接地电阻）接地。
#1、#2机主变压器500kV侧中性点直接接地。
主变压器采用三相变压器。
本期500KV配电装置为双母线接线，由于营口发电厂新建工程的厂址位于海边，盐雾的侵蚀比较严重，因而配电装置采用屋内SF6全封闭组合电器（GIS），两进两出，出线方向为渤海I、II变电所。
3.9防浪堤
二期新建防浪堤，位置紧靠现有北护岸北侧的海滩上，堤底地形标高－5.0m，长度约946m，厂区开山石渣堆填后整平地面标高7.0m。
带有挑浪嘴胸墙的二期防浪堤堤顶标高为8.40m。
3.10施工及扩建条件
二期工程施工安装场地位于主厂房的扩建端，施工场地开阔，施工用水、电、道路、水路、铁路、通讯条件较好。
4.0厂区总平面布置
4.1厂区总平面设计
4.1.1总布置格局
厂区采用三列式的布置格局，即从东北到西南依次为开关场、主厂房。
电厂贮煤设施布置在厂区的西南侧。
4.1.2功能分区
本期电厂总平面按功能分为配电装置区、主厂房区、脱硫设施区、贮煤设施区、辅助附属设施区、除灰设施区等。
4.1.3总平面布置重点
本阶段经过多方案优化后提出三个总平面布置方案。
方案从主厂房布置特点看，分为合并方案和分开方案；方案从贮煤场布置特点看，分为南方案和北方案。
根据各方面因素综合考虑提出推荐方案。
4.1.4厂区总平面布置方案
通过对主厂房合并和分开布置方案及贮煤场布置经多方案优化后，提出推荐方案。
4.1.5厂区扩建条件
本期工程在总平面布置规划时留有再扩建的场地条件。
4.2厂区竖向布置
4.2.1厂区竖向布置方式
厂区平地部分由挖方和填方两部分组成。
地形西南高，东北低，呈三级台阶。
第一级台阶高程7.20m，第二级台阶高程10.80m，第三级台阶高程13.50m；
根据厂区现有竖向布置的特点，厂区竖向继续采用阶梯布置方式。
沿主厂房从北向南设置两道阶梯，高差分别为3.6m和2.7m；新建与现有煤场之间设置一道阶梯，高差为7m。
阶梯之间设置挡土墙。
4.2.2主要建筑物设计标高
主要建筑物的0.00m标高如下：
汽机房
7.20m
锅炉房
10.80m
除尘器
13.50m
500kV屋GIS
7.50m
贮煤场
14.00m
海水淡化装置
7.80m
循环水泵房
7.20m
4.2.3厂区场地排水
厂区场地排水方式为道路排水方案，即按照建筑物室内0.00m→室外场地→厂区道路的顺序，通过设在道路上的雨水井排水。
厂区道路为竖向布置的最低点，道路两则设置凸起式路牙，其功能之一为导流滞水。
4.3厂内道路
厂内道路按照每栋建筑物都有道路相通的原则设置，保证运输及消防车辆能够畅通无阻。
厂内主要道路宽7.0m，次要道路宽4.0m。
道路设置形式与路面结构形式设计为下沉式的城市型道路，路面为混凝土结构。
4.4厂区管线及沟道布置
4.4.1主厂房A排外管线走廊规划
管线采用沟道和直埋两种方式敷设，包括一期的循环水供水管，共布置二十多条沟管线。
4.4.2扩建端管线走廊规划
管线采用直埋方式敷设。
4.4.3锅炉尾部
管线全部采用直埋方式，并布置在路下。
5.0接入系统方案
电厂以500kV一级电压等级接入系统，厂内不设500/220kV联变。
具体接入系统方案为：
电厂出2回500kV线路接入营口地区拟建的500kV渤海变电所，导线型号为LGJ－400×4，每回线路长度约为50km。
6.0电气主接线
根据接入系统的审查意见，为了适应电力系统变化的需要，建议机组额定功率因素低于0.9，并具有进相0.95的能力；
考虑到今后营口地区的系统变化，机组升压变压器选择为550-2×2.5%/20.0kV；
考虑华能营口二期2回500kV输送容量比较大，所以建设营口三期2×600MW机组时，电厂不再考虑新增500kV出线，即华能营口二期和三期共计2400MW容量采用两回500kV线路送出；
根据接入系统计算研究和分析结果，营口电厂不设500/220kV联变和高压电抗器；
系统对电气主接线型式无特殊要求。
7.0继电保护和安全自动装置
配置一套分相电流差动保护和一套允许式距离零序保护。
新增220kV启动/备用变压器可以接入电厂现有保护中的预留回路，本设计在营口电厂220kV侧不增加保护设备。
8.0调度自动化
本工程考虑在营口发电厂配置组成广域动态监控系统的装置。
营口电厂500kV出线为电厂的外送通道，在电厂侧为两回500kV出线配置两套振荡解列装置，可以为电网安全稳定运行提供最后一道防线。
9.0系统通信
营口电厂目前由辽宁省调调度。
根据“华能营口电厂二期扩建工程接入系统设计（二次部分）评审意见”，营口电厂二期工程远动信息直接送往东北网调和辽宁省调。
因此，营口电厂二期扩建后，调度组织关系按由东北网调、辽宁省调调度指挥考虑。
10.
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