煤耗世界最低的百万千瓦标杆机组“炼成记”

　　山东省东营市地处黄河入海口。中华民族的母亲河—黄河，在此流入渤海。绚丽的湿地风光、悠久的黄河文化浑然天成。中国能建中电工程东北院设计的“国内一流、世界先进”的示范电厂——大唐东营2台100万千瓦二次再热电厂将在这片神奇的土地上崛起，为加快实现美丽幸福新东营的发展目标提供强大动力。
　　设计过程中，东北院按照大唐集团创建“集团最优、国内一流、世界先进”的示范电厂的总体要求，持续开展设计优化，努力将本工程打造成为技术先进、指标领先、集成创新的100万千瓦高效超超临界二次再热机组标杆项目。

六缸六排汽方案大幅提升机组效率

　　在大唐东营项目设计中，东北院联合主机厂提出了国内首创的六缸六排汽百万等级超低背压二次再热汽轮机方案。
　　目前常规100万千瓦二次再热机组均采用五缸四排汽的布置型式，即一个超高压缸、一个高压缸、一个中压缸和两个低压缸串联的布置，采用成熟的1146毫米末级叶片。该机组方案为成熟机组方案，实际运行数据也显示该型式的机组具有较高的可靠性。
　　大唐东营项目由于背压采用2.9千帕，导致大机排汽容积流量大幅增加，采用常规的五缸四排汽方案，则背压为4.5千帕时低压缸已处于阻塞状态，因此需在此基础上增大排汽面积。
　　为解决这一问题，进一步提升机组效率，采用了六缸六排汽方案，即机组采用一个高压缸、一个超高压缸、一个中压缸和三个低压缸串联的布置方式。经过深入研究，最终通过增加一个低压缸的方式，增加了汽轮机排汽面积，有效提高机组的效率。
　　东北院发电分公司副总经理、大唐东营项目经理艾立双介绍说：“采用六缸六排汽方案具有明显的优势。经过我们对相关系统的论证、分析，汽轮机增加一个低压缸，对现有的相关系统、布置影响不大，但能够大幅降低汽轮机热耗和发电标准煤耗。”

二次再热技术引领百万机发展新方向

　　随着我国电力建设水平的迅速提高，火电机组一直沿着高参数和大容量的方向发展，提高蒸汽参数与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。目前，我国已是世界上100万千瓦超超临界机组发展最快、数量最多、容量最大和运行性能最先进的国家之一。
　　随着燃料成本及环保压力的不断上升，我国开始了对二次再热机组的研发，而且在机组参数、机组容量、系统优化等方面都有了较大的突破。采用二次再热技术是现阶段提高100万千瓦超超临界机组效率的有效途径。二次再热使机组的平均吸热温度提高，循环热效率得以提高。100万千瓦机组采用二次再热之后，汽轮机满负荷工况下热耗会在现有28兆帕/600℃/620℃参数基础上降低约3%左右。
　　为使东营项目达到大唐集团“集团最优，国内一流，世界先进”的目标要求，经过反复论证，东北院最终选择采用二次再热技术，并围绕这一核心技术开展了多项优化设计。
　　经过比较，在额定负荷下，二次再热机组比常规参数一次再热机组的煤耗低约10.07克/千瓦时，比高效一次再热机组低约6.7克/千瓦时。此外，二次再热在节能减排方面具有较好的先进性。两台二次再热机组较常规一次再热机组年节约标煤耗量约为96874吨，比高效一次再热机组年节约标煤耗量70484吨。两台二次再热机组比两台高效一次再热机组可减少烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放分别约5.5吨/年、22吨/年、52t吨/年。二次再热方案节能效果明显，符合国家能源利用及节能减排政策。

多项优化成功打造世界一流机组

　　在大唐东营项目设计过程中，东北院集中优势力量，成立了以公司原总工程师刘钢为首的优化领导小组，并组建了以国家设计大师和系统内资深专家为主的咨询专家组，对设计方案进行了反复优化，成功实现了机组各项指标达到世界最先进水平。
　　艾立双介绍说：“经过反复优化，大唐东营项目设计发电标煤耗率已经优化到248.68克/千瓦时，设计供电标煤耗优化至258.72克/千瓦时，各项指标已经达到世界最好水平。”
　　大唐东营项目厂区由东北向西南四列式布置，依次为配电装置区、主厂房区、附属设施区及煤场区。主厂房面向大海，循环水管线短捷，大幅降低工程投资和运行费用。厂区占地23.92公顷。选用世界领先的31兆帕/600/620/620℃二次再热高效超超临界机组，一台100%容量汽动给水泵，并取消了启动电动给水泵。
　　设计中实现了多项国内首创。首次采用单列卧式高压加热器方案，减化系统，降低投资。首次采用二级低温省煤器+空预器旁路+高效热一次风调温方案，机组发电标煤耗降低2.83克/千瓦时。首次用闭式水加热凝结水，降低发电热耗2千焦/千瓦时。采用双级真空泵，每台机组年节约电量36万度。深入研究提高管道效率的措施，管道效率提升至99.3%。汽机房首次采用利用设备散热的自平衡采暖系统。主厂房首次采用智能照明系统，节电40%。
　　同时，集控室首次采用集成式“去工业化”操作台，操作舒适，布置新颖。500千伏户外GIS首次采用进出线合并架构，减少占地300平方米。首次采用性能更好的高压空心复合绝缘子，不仅维护量小，还节省了设备投资。首次采用火山岩浇注中压母线，汽机房外简洁、美观。首次采用全厂通信一体化方案，方便运行管理。首次采用全封闭新型无人值守矩形煤场，工程造价低，自动化程度高。露天输煤栈桥首次采用全封闭玻璃钢罩，有效减少煤尘外逸。全厂建筑首次按节能建筑标准设计，节能环保率先垂范。
　　设计中，东北院经过深入论证，多项设计突破规程，在确保安全的前提下，降低了能耗和投资。黄河入海口极差的陆海地质条件给本工程提出了空前挑战，经多年持续不断的多方案比选，最终优化出投资低、运行成本低、取水保证率高的明渠取排水方案。同时，经过充分论证，桩基负摩阻力计算突破规程，单桩承载力提高15%，降低工程投资1400万元。
　　此外，三大风机、除尘器及脱硫装置设计裕量突破规程，单台机组降低厂用电负荷6300千瓦。突破规程，主变压器容量下调为1140兆伏安，降低工程投资和运行损耗。采用平均低潮位作为计算水位，结合凝汽器低位布置，循环水泵电机功率减小3100千瓦。
　　滔滔黄河滚滚东流，奔腾万里浩荡入海。东北院全面运用最新设计技术和研究成果，持续优化，精雕细琢，竭尽全力成功将大唐东营电厂打造成为“技术先进、指标领先、集成创新的100万千瓦高效超超临界二次再热机组标杆项目”，必将在电力设计领域再次留下浓墨重彩的一笔。