生物质能发电厂汽机房布置优化设计

孙萍，赵渊，程亮平

(武汉凯迪电力工程有限公司，湖北 武汉 430223)

0 引言

当前，世界一次能源缺乏，而我国一次能源更是紧缺，各国都在寻找开发可再生能源，如太阳能、风能、垃圾废料、生物质能等。利用生物质能发电是我国解决能源出路的重要途径。

按照国家出台的对可再生能源发展的规划，到2020年生物质能发电装机容量将达24 GW左右，其发展前景广阔，不仅可减少SO2的排放，实现CO2的减排，而且可保持国家经济可持续发展。到2011年，已建的生物质能发电厂装机容量约为5 500 MW，这意味着在今后的一段时间内生物质能发电厂将步入高速发展阶段，如何在技术合理的前提下进行设计优化，有效降低造价及运行费用是目前亟待解决的问题［1－2］。

汽机房是电厂的重要建筑物，汽机房布置是设计优化的重点，生物质能发电厂汽机房布置的优化设计是有效降低生物质能发电厂造价及运行费用的手段。

1 生物质能发电厂汽机房的传统布置

国内30 MW级别的生物质能发电厂的汽机系统采用的是汽机房+除氧燃料间的典型布置方式，具体如下:

(1)汽机房结构形式及尺寸。汽机房采用单排架结构形式，跨度为18.0～21.0 m，柱距为8.0～9.0 m，汽机房共5个柱距，汽机房总长度为43.0 m。汽轮机向下排汽，汽轮机发电机组高位布置，汽轮机发电机组中心线距汽机房A列柱8.0 m，汽机房采用钢筋混凝土结构或钢结构。

(2)除氧燃料间结构形式及尺寸。除氧燃料间为单框架结构，跨度为8.0 m，除氧燃料间总长度为43.0 m。

(3)汽机房各层布置。汽机房±0.0 m层布置电动给水泵、高/低压加热器及其他辅助设备;8.0 m为汽轮机运转层。汽机房行车轨顶标高15.5 m，汽机房屋架下弦标高18.3 m，汽轮机、电动给水泵均采用行车检修起吊。

(4)除氧燃料间各层布置:除氧燃料间±0.0 m层布置有高/低压配电装置、照明检修室、蓄电池室;5.0 m层布置有电缆夹层、汽水管道等;8.0 m为运行层，布置机炉集控室、不间断电源(UPS)室、电子设备间;14.0 m为除氧层，布置除氧器、给料机、连续排污扩容器等。

2 汽机房布置的优化设计

2.1 汽机房优化措施

某30 MW生物质能发电厂汽机房采用先进的工艺技术，优化布置措施如下:

(1)采用进口高温超高压单缸轴向排汽凝汽式汽轮机发电机组，该机组在国外生物质能发电厂有运行业绩，而在国内的生物质能发电厂是首次使用。目前，国内的生物质电厂多采用中温次高压、高温高压机组，高温超高压机组比国内常规机组的发电效率高2%～4%。

(2)汽轮机轴向排汽，汽轮发电机组低位0.0 m层布置，降低汽轮机发电机组标高，取消汽轮机运行层，整体降低汽机房标高;同时，缩短汽轮机组距汽机房A列柱的距离，汽轮机发电机组紧凑式布置，减小汽机房长度。

(3)缩短汽机房的跨度，电动给水泵移至除氧燃料间。

(4)优化汽机房结构形式，不设常规的汽机房，取消汽机房单排架结构，汽轮机发电机组布置在可拆卸的轻型汽机罩壳内;汽机罩壳内不设行车，检修时用汽车式起重机将相应部位的罩壳移走后进行设备的检修。

2.2 汽机房优化布置设计

汽机房、除氧燃料间二列式布置，具体优化布置如下:

(1)汽机房结构形式及尺寸。汽机房采用可拆卸的汽机轻型罩壳形式，汽机罩壳跨度为13.0 m，长32.0 m，汽机罩壳顶最高标高8.5 m，顶部呈弧形，汽轮机发电机组中心线距汽机房A列柱6.5 m。

(2)除氧燃料间结构形式及尺寸。除氧燃料间为单框架，跨度为8.0 m，除氧燃料间总长度为8.0×5=40.0(m)。

(3)汽机房各层布置:汽机房±0.0 m层布置汽轮机发电机组、凝结水泵坑、凝结水泵、射汽抽气器、轴封、胶球清洗装置等辅助设备。

(4)除氧燃料间各层布置:除氧燃料间±0.0 m层布置电动给水泵组、高/低压加热器、蓄电池室，并设有电动给水泵组的检修起吊设备;8.0 m为运行层，布置机炉集控室、工程师室、UPS室、电子设备间、高/低压配电装置;14.0 m为除氧层，布置除氧器、给料机、连续排污扩容器等。

3 汽机房布置优化技术经济分析

该30 MW生物质能发电厂选用了高效率的高温超高压汽轮机发电机组，虽然初期投资比国内传统的高温高压机组及中温次高压机组高，但由于发电效率高，每年的运行费用均比国内传统的机组低。在发电量相等的情况下，高温超高压机组至少可节约标准煤30 g/(kW·h)，每年至少可节约600万元燃料费(按全年发电7500 h计);在燃料相等的情况下，高温超高压发电机组比国内常规机组全年至少可多发电17.5 GW·h(按全年发电7500 h计)。电厂运行时间越长，高温超高压机组节约的运行费用越多，2年内高温超高压汽轮机发电机组增加的初期投资费用与节约的运行费用基本持平。

该30 MW生物质能发电厂的汽机房优化布置同传统的汽机房布置主要尺寸对比见表1。

该30 MW生物质能发电厂汽机房、除氧燃料间布局合理、工艺流程顺畅、功能明确、检修合理，与国内传统的汽机房相比属紧凑型布置形式。

表1 主厂房布置主要尺寸对比

由于取消汽机房单排架结构，采用轻型汽机罩壳的结构形式，不仅节约了大量的土建费用，还缩短了汽机房施工工期，可节约初投资约200万元;同时，减少汽机房占地面积约358 m2，减少汽机房容积约10000 m3。

4 结束语

该30 MW生物质能发电厂在安全、经济且便于运行维护的前提下，选用了高性能的高温超高压机组，不仅提高了汽轮机的热效率，提高了生物质能源利用率，还减少了汽机房占地面积和容积，使汽机房的系统效率达到了同类型机组的国内领先水平，技术、经济性良好。

［1］徐中华.上海崇明生物质能发电工程技术方案研究［J］.华电技术，2012，34(S1):86 －88.

［2］张瑾.生物质能电厂的“小”与“精”［J］.华电技术，2010，32(10):72－75.

［3］高永芬，侯振，胡训栋.单县龙基生物发电工程秸秆电厂设计研究［J］.热机技术，2006(3):15－18.