新疆最大的電廠是如何建起來的
2015年7月24日,4號機組順利通過168小時試運行,“疆電外送”主力電源項目、我國新疆地區總裝機容量最大的燃煤發電項目──神華國能哈密電廠(簡稱國能哈密工程)成功投運,開創了國內煤電一體化4臺66萬千瓦機組同時設計、同步建設、同期投產的先河,在茫茫戈壁留下了輝煌印記。
國核電力規劃設計研究院作為項目的設計單位,從項目批準到開工建設,再到生產運營,堅持為社會奉獻清潔能源、為客戶創造核心價值,全過程開展精密設計,為國能哈密工程提供了可靠的技術支持與保障,為打造神華國能煤電基地精品工程貢獻了智慧和力量,在戈壁荒漠樹立了空冷機組的新標桿。
離開哈密市區,清亮的天空下是一望無際的戈壁灘,我們行進在一望無際的公路上,翹首期盼著那個綻放在荒漠中的“綠色希望”。在同行者正感概“無人區”的荒涼時,車行拐角,一片生機忽現南方。拔地而起的煙囪,蓬勃運行的國能哈密工程屹立眼前。
神華國能哈密煤電公司副總經理黃廣聚說:
“7月28日,我們完成了最后一臺機組的質檢,新疆電力建設檢測質量中心站的專家們對工程給予了非常高的評價,認為這是在新疆區域內建設的質量最好的電廠工程,沒有之一。”
“疆電外送”領頭羊
7月24日,不同于往常靜謐的戈壁之夜,此時中控室人頭攢動,工程師們摩拳擦掌,屏息凝視。23時整,中控室爆發出熱烈的掌聲──第4臺66萬千瓦機組的火電項目順利通過168小時試運行,各項指標運轉正常。這意味著歷時兩年零九個月、近3000人參與建設的國能哈密工程全面竣工,如期交付業主,正式投產運營。
國能哈密工程是神華集團公司十大重點項目,國核電力院耗時1095天,以設計智慧鑄造這座占地45.535公頃、日發電量4800萬千瓦時的偉大工程。在項目設計過程中,他們選用大容量、高參數、高效率、高度節水的超臨界直接空冷燃煤發電機組,通過采用大型煤電一體化模式,以最小占地面積,孕育最大產能。
截至7月31日零時該項目累計發電量達44.57億千瓦時,預計2015年發電量可達100億千瓦時,將所發電力直接接入哈密南至鄭州±800千伏特高壓電網,相當于完成149萬噸標準煤的清潔、高效輸送,將有效緩解華中地區節能減排壓力,改善東部電力能源保障條件。此外,預計其年均繳納稅費約2.7億元,將有效帶動和促進新疆哈密地區人民生活水平的提高,閃耀其作為“疆電外送”戰略領頭羊的價值光芒,成為國家“西部大開發”偉大戰略實踐的一個新亮點。
2014年5月18日,國核電力院院長徐潛在督導現場服務工作時曾言:“這個工程意義重大、任務光榮。我們要確保安全、質量、工期等各方面,全面滿足業主要求,努力使這個富有內涵的工程體現更多的技術含量,建設一個讓業主滿意的精品工程。”
首創實踐一系列
如此這般的機組數量及總裝機規模,首創性地展開煤電一體化4臺66萬千瓦機組同時建設,幾乎沒有先例。如何在無規可循中,將國能哈密電廠打造成行業內精品工程?國核電力院設計者結合廠區選址、建設用地、燃料來源、電廠水源等各方面因素,進行嚴格的技術論證和立體分析,在大南湖的戈壁灘上,深度優化設計,開展了一系列創新技術應用。
他們將電廠與大南湖煤礦兩者進行整體緊湊規劃,大幅度減少項目占地面積,降低燃煤運輸成本。項目設計總工程師甄永平說:“我們用1.8公里的輸煤皮帶,將燃煤從基地直接輸送入廠,實現就地取材,變輸煤為送電,實現高效率、低污染、低成本的可觀效果”。
主機相當于電廠的心臟,其選型關乎電廠的全壽命周期。設計團隊對主機進行超臨界和超超臨界機組的比選,發現前者可直接節約34000萬元,綜合分析當地邊界煤價、主機設備、管道管件價格、機組年利用小時數等因素的影響,建議業主最終選用超臨界機組,使項目在經濟性上掌握了更大優勢。
該院水工專業主任設計工程師李福林回憶說:
“當時,我們面臨著冷卻系統采用直接空冷還是間接空冷的抉擇。采用直接空冷系統投資省、運行簡單、施工周期短,但機組運行安全受到威脅。采用間接空冷雖相對安全,但該系統投資大、運行復雜、施工周期長。”設計團隊成立攻關小組,經過大量的數模和物模實驗,找到直接空冷系統防風的有效措施,為業主提供了堅實的決策依據。
“我們將主機直接空冷技術建立在45米的空冷平臺,并在周圍設擋風墻,有效地消除了風沙對散熱器的影響,保障散熱器在運行周期內安全運行。”該院副總工程師劉軍良解釋。
空冷平臺下方安裝的“十字消能導流自動控制防風裝置”是直接空冷技術成功運用的關鍵因素。李福林說,這個裝置能根據需要及時改變葉片方向,在大風條件下使機組背壓降低2~5千帕,大大減少環境風對直冷系統的影響,大幅提高夏季高溫大風條件下機組運行的安全性。
突破重重關卡,國能哈密電廠最終采用帶有自動控制防風系統的直接空冷方案,比采用間接空冷節約投資約1億元,縮短項目建設工期約6個月。
此外,設計團隊還為其余機組提供靈活的冷卻方式,工地代表組副組長、機務專業工代劉寶軍說:“我們采用三種不同的冷卻方式,主機采用直接空冷,小機采用間接空冷,輔機采用機力通風冷卻塔與間接空冷相結合方式進行冷卻,其中春夏秋三季,輔機采用機力通風冷卻塔進行冷卻,而到了冬季便改為間接冷卻方式,這個小小的切換使機組兼顧了濕冷系統的穩定性能和空冷系統的節水性能。”
理想照進戈壁灘
4臺機組全面投產,該院建筑專業主設人安樂卻說:“廠前區還沒有施工建設,這意味著我們還有很艱巨的任務要去完成。”從初步方案到施工圖完成,安樂一直跟蹤著哈密項目,她帶領的團隊進行了多輪革命性設計修改,最終獲得業主的一致好評。
他們在廠區建筑設計方面進行前所未有的突破,以精細化設計的原則,更重視“人的感受”。“我們在空間設計上加入4D的設計理念,不僅僅考慮物理空間,還加入了時間維度,綜合考慮在不同時段人對空間功能的需求,最大限度的體現專業價值。”安樂說。
針對工程燃用褐煤的情況
汽機專業主設人唐鵬等人經過縝密研究,選用了占地面積小、燃盡率高的塔式爐。他們將送風機、一次風機布置在爐后煙道支架的下方,這樣風道的支撐梁和設備的檢修軌道可以 “生根”在煙道支架上,節省了檢修和風道支架的費用。采用煙氣余熱系統,通過回收煙氣余熱,在燃煤量不變的情況下,提高機組出力,增加發電量,提高經濟效益。
2014年7月30日,現場工代組“青年突擊隊”組建成立,黨委書記兼副院長戴晰臣來到現場為他們授旗,他鼓勵現場人員說“現場工作很辛苦,但更是一個非常寶貴的積累過程,是作為設計人成長發展的必經之路。”在工程建設前期,充分預判可能出現的專業施工時間不統一、易交叉施工等問題,設計總工程師陳潮對現場工地代表提出了堅持質量第一、效率第一、責任第一的“三個第一”原則。他們采用工代組長總體協調、各專業工代各司其職管理理念,配雙組長工代,搭建數字化溝通平臺,將各專業主設人、現場工代聯結起來,及時、高效地解決現場出現的跨專業問題,提高服務效率和質量。
現場工地代表組長、建筑專業工地代表陳學玉回憶
“哈密現場工程有時候會出現現場搶工期的現象。如果施工工序安排不合理,就會影響后期安裝。在汽機房地下設施施工時,后期地埋管安裝時與土建素混凝土地基相碰。經過多次實地勘查和討論,我們最終決定采用‘板凳’處理方案,即在管道上方設置鋼筋混凝土結構,兩邊設混凝土支墩,將上方設備基礎荷載傳到地基,鋼筋混凝土結構與管道間填中粗砂。這樣既方便了現場施工,又滿足工藝管道檢修要求。”
惡劣的自然條件也讓現場的工地代表吃了不少苦頭。哈密電廠現場地理位置偏僻,夏季最高地表溫度達到60攝氏度以上,冬季嚴寒,最低能到零下30攝氏度。
“感覺經常有苦的時候,但沒有過怕的感覺。”哈密工代組最年輕的化學專業主設人董正帥說。“距離電廠最近的超市也有80公里遠,周邊沒有餐館,三餐都只能在食堂內解決。”
曾經一度瘦到40公斤的電控專業工代徐瑩說常感覺自己瘦小的身軀在暴風中“飄搖”,但我從沒想過要退縮。這是我的工作,我的職責,如今看著紙上的線條一點點變成真實的電廠,盼來了四臺機組全部發電,心里的喜悅之情只有共同奮戰在現場的兄弟們才能體會!為大家點贊!
在你我生長的空間,夜晚從來不缺霓虹燈的陪伴。待到夜深人靜,萬家燈火點亮之時,我們可曾試想,與都市繁華一同在星空下閃耀的,還有大漠戈壁上的那座綠色希望之城。