1、电力工程设计项目管理探讨摘要：电力工程设计的应用，对如何开展电力工程设计工作提出经验总结。作为电力工程的重要组成部分，科学合理的设计是电力系统安全、可靠、经济运行的前提，也是电力工程设计的方针和原则。 关键词：电力工程 设计 管理 中图分类号：F407.6 文献标识码： A 当前我国能源结构是以火电为主、水电、燃气、新能源发电为辅的格局，预计未来火力发电所占比重仍在 70%以上，火力发电仍然会是我国主要的发电手段。近年来，随着电力负荷的高速发展和煤炭资源的收缩、煤炭原料价格的日益递增，电力行业的竞争日趋激烈, 火力发电厂的运行安全可靠性亟待提高，环境保护压力严峻，如何对火力发电厂进行设计优化，
2、达到“经济适用、系统简单、备用减少、安全可靠、高效环保、以人为本”的目标。从发电企业的自身特性出发，发电企业要降低能源消耗，最常用的办法就是减少传输过程中的热量损耗、提高热循环率、提高发电锅炉的热能燃烧率，进而达到降低燃料消耗的目的。 1.设计阶段项目管理 设计阶段是工程项目建设非常重要的阶段，设计质量决定了系统是否科学合理、采用技术是否先进、系统运行是否安全可靠、工程项目是否经济，能否为建设单位创造最佳经济效益。设计单位选择一定要选择专业的、具有相应资质的设计单位，设计阶段一定要有合理的设计工期，一定要对工程项目建设环境进行详细的勘察了解，对设计方案、生产系统和设备选型、项目占地、建筑物形式
3、和大小进行充分的论证和优化、比选，充分发挥设计在工程项目建设中的龙头作用。 1.1 了解工程项目建设环境，与项目建设单位充分沟通 承接工程建设项目设计任务后，首先要对工程项目建设环境进行详细的勘察了解，与项目建设单位充分沟通。只有充分了解了工程项目建设地理位置、地质、水文气象、交通、当地经济、人文、建设规划等建设环境，与建设单位充分交换意见，充分了解项目建设单位在各项性能指标、生产系统、设备选型、建设工期等方面的设想和需求以及可行性研究阶段审查意见，才能正确选择设计方案、生产系统和主要设备，对设计方案、生产系统、设备选型、项目占地、建筑物形式和大小进行充分的论证和优化、比选，充分发挥设计在工程
4、项目建设中的龙头作用。 1.2 确定主要设计原则，编制设计计划 搞好电力工程设计项目管理，确定主要设计原则、编制好设计计划非常重要。设计计划是整个设计过程的指导性文件，在详细了解了工程项目建设环境和条件，充分了解了建设单位的需求基础上，对设计方案进行充分论证和优化，确定主要设计原则、编制好设计计划，并在设计过程中严格执行，才能保证设计质量和设计进度，创造出系统科学合理、技术先进、运行安全可靠、造价经济合理，能够为建设单位创造最佳经济效益的精品工程。 2.设计优化 本文以某火电厂设计为例，并对该厂部分设计优化进行较详细的阐述。 2.1 厂区布置的设计优化措施及成效 2.1.1 主厂房采用侧煤仓布
5、置 主厂房设计突破常规四列式布置，厂区布置选择二列式，把煤仓间集中布置在两炉中间。此外，将集控室布置在两炉之间的炉前通道运转层上，引风机横向布置在水平烟道下方，使得主厂房 A 排至烟囱的距离大为缩短，主厂房占地面积大大减少，其建筑总体积比限额设计降低48.75，节省投资约 3000 万元。 2.1.2 汽机房空间布局合理 结合主厂房工艺平面布置方式和非抗震区的特点，汽轮发电机组中心线偏向 A 排布置，除氧器布置在 BK1 之间的平台上，缩短了 A 排至K1 之间距离，减少了四大管道和电缆用量，并消除了给水泵汽蚀，有利于给水泵的安全运行。此外，集控室采用“二机一控”方案，布置在BK1 之间的运转
6、层上；锅炉电子设备间和汽机电子设备间实现物理分散布置，电子设备间尽量靠近被控对象，大大减少控制电缆用量。 2.1.3 厂区布置设计优化应注意的问题 2.1.3.1 本工程为国产 350MW 超临界机组，在同类机组中采用侧煤仓布置方案，可参考设计经验少，设计难度大。如主厂房夹层 B 排 12.6m以下在 K1 封墙，而施工时锅炉厂考虑到锅炉设备的安全运行而不同意，因此封墙修改到 B 排侧，使夹层 B 排侧通道只有 1.0m 左右；竖向设计上未考虑送风机电机等大型设备检修需要。 2.1.3.2 由于采用侧煤仓单跨布置，煤仓间跨距只有 16.5m，虽然理论上磨煤机安装检修没有问题，但实践证明这种布置
7、给实际施工组织带来了一定困难，分离器等大型部件吊装困难；且磨煤机检修空间偏紧，不便于设备检修维护。因此，建议在同类工程设计时，增加部分平面最小尺寸，并在 K1K2 间预留一条两炉间联系通道，便于设备的运行维护和检修。 2.1.3.3 采用紧凑型主厂房布置后，厂房 B 排至 K1 之间距离大大减小，应避免四大管道长度减少而导致管道柔性较差、补偿不够问题，如机组在试运行过程中曾因高温再热蒸汽管道补偿不够致使中联门前管道弯头处向下位移较大，造成中联门倾斜。 2.1.3.4 结构受力体系的选择 大型火力发电厂厂房是由纵向和横向框架、支撑以及各层楼（屋）面联合组成的空间受力结构体系。目前，主要采用现浇钢
8、筋混凝土框架体系和钢框架支撑体系两种受力体系。 现浇钢筋混凝土框架受力体系过去广泛应用于单机容量在 300MW 以下级的火电厂中,近年来随着钢筋强度的提高和高强混凝土的广泛应用,使钢筋混凝土结构的承载能力大幅增加,从而使该种体系逐渐应用于单机容量 600MW 乃至 1000MW 级的机组中。该体系横向采用框排架形式，即除氧煤仓间框架通过汽机房屋面与汽机房外侧柱铰接；纵向则采用全刚接框架形式。此种受力体系的优点是拥有良好的整体性和刚度，利于工艺布置，耐久性好，造价低；缺点是承载能力有限，结构自重过大对地基基础的处理提出了更高的要求，同时施工较为复杂。 钢框架支撑受力体系一直以来都是大型火力发电厂
9、厂房采用的主要结构形式，其主要又分为：横向刚性连接，纵向铰接加垂直支撑；横向刚性连接，纵向根据计算要求设置若干跨刚性跨；纵横向均采用铰接加垂直支撑；横向刚铰混合连接，纵向铰接加垂直支撑等几种形式。对于钢框架支撑受力体系，根据其节点构造及支撑布置方式的不同，可总结归纳见表 1 和表 2。 表 1.钢框架支撑体系横向受力形式 表 2.钢框架支撑体系纵向受力形式 从空间三维角度考虑，厂房受力体系可按以上两表分类情况组合确定。除去不合理的结构体系，可组合出 A1、A2，B1、C1、C2、D1、D2 等七种类型。 钢框架支撑受力体系具有自重轻、承载能力强、延性好、施工方便以及可重复利用等优点。但同时其造
10、价高、耐候性能差，支撑的设置也给工艺管道和设备的布置带来了很多困难。 2.2 工艺系统及设备的设计优化措施及成效 2.2.1 给水泵简化配置 辅机配置中最重要的是给水泵。本工程采用 1100容量汽动给水泵150容量电动启动给水泵，这种配置简化了系统，减少了备用，提高了效率，较常规的 1100容量汽动给水泵250电动启动备用给水泵节省投资约 500 万元。 2.2.2 循环补给水取水口 根据取水口区域的自然条件，对取水构筑物的形式进行了优化分析，相比较泵房取水方案而言，趸船取水方案无复杂水下工程，施工简单，工期短，较泵房取水方案投资费用节约 900 多万元。 3.节能降耗 3.1 火电厂节能评价
11、 3.1.1 节能评价的目的和意义 节能评价是指电力企业内部和电力企业主管部门通过集合内部节能专家和技术人员,依据国家和行业已有的相关标准、现场规程和实践经验等,针对火电厂的能耗情况、节能管理工作进行的科学的考核过程。 火电厂节能评价的目的为以下几点： (1)通过对标考核,使电厂了解企业的节能状况及国内外先进水平,便于不同电厂间的节能工作的比较和经验交流。 (2)查找节能工作中存在的问题,提出整改意见和节能措施,有针对性地促进电厂的节能工作。 (3)促进电厂重视运行调整工作使机组和设备达到最佳的经济运行状态。 (4)促进电厂重视节能改造工作,淘汰落后设备,采用高效节能产品与工艺,为节能奠定基础
12、。 （5)检测和督促电厂学习和贯彻国家和行业有关节能法规与标准。 3.1.2 节能评价的程序 火电厂应定期开展节能评价工作。评价方式可采用整体评价和单项评价相结合、定期评价和不定期评价相结合、外部评价与自我评价相结合等多种方式。火电厂节能评价包括以下三个要素:（1）评价对象:火电厂或某项指标。 （2）火电厂节能评价体系:定性评价体系和定量评价体系。（3）评价者:自我评价者或外部评价者。 3.1.3 推行节能降耗和减排政府和发电企业可采取的对策 发电企业可以采取的对策有：强化节能宣传、教育和培训；改善能源的结构开发利用可再生能源；发展大容量和高参数的火电机组；采取强制性退出机制及“以大代小”的方
13、法来关闭小机组；发展热电联产机组,推广燃气-蒸汽联合循环机组或整体煤气化联合循环机组以降低供电煤耗；积极发展核能,实现电源多样化和多种电源互补的机制；开发和推广节水新工艺、新设备及新材料等,开展节水产品研发加大节水设备推广,降低管网漏失率；加强电力需求侧和电力调度管理；电力企业利用标杆管理开展节能评价等。 而政府可采取的措施为:组建统一的政府能源管理部门,统一管理煤炭、电力资源,以统筹能源各产业的发展和利益协调；深化能源价格改革,逐步理顺不同能源品种的价格,通过增加使用成本,形成有利于节能、提高能效的价格激励机制；建立“节能资源协议新机制”,所谓自愿协议(Volu ntary Agreemen
14、t,简称 VA)是政府与企业间达成的一种协议；改革当前的发电调度方式,尽快推行节能发电调度,节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下,按节能和经济的原则,优先调度可再生发电能源,按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序,以最大限度地减少能源消耗和污染物排放；开展节能产品认证,全面实施重点节能工程以及政府机构实行节能奖励制度等。 3.2 电厂节能定量评价指标体系 3.2.1 节能定量评价指标体系的构成 火力发电厂节能工作的主要内容是节约煤、电、水、油等,而这些内容又集中体现在供电煤耗这个大指标上。节能指标评价体系是把影响供电煤耗的各项因素,分解成锅炉小指标、汽机小指标、燃料小指标等,通过层层分解
15、影响因素,找出煤耗升高或降低的原因,以便采取相应的措施,然后根据最后节能效果,依据节能指标评价标准进行评价。 定量评价指标和定性评价指标分为一级指标和二级指标两个层次。一级指标为普遍性、概括性的指标,包括锅炉指标、汽轮机指标、燃料指标、用水指标、单耗指标和综合性指标。二级指标为反映火电厂生产特点的、具有代表性的经济技术指标。 火力发电厂节能定量评价指标共 67 个,其中锅炉指标 14 个,汽轮机指标 16 个,燃料指标 8 个,用水指标 8 个,单耗指标 11 个,综合性指标 10个。图 2 为火力发电厂定量评价指标体系结构。 3.2.2 火电厂定量评价指标的评价基准值 在定量评价指标体系中,
16、各个指标的评价基准值是衡量该项指标是否符合节能减排基本要求的评价基准。该定量评价指标体系的评价基准值代表了火电行业节能减排的平均先进水平。 3.2.3 节能定量评价指标的权重 节能定量评价指标标准总分为 2000 分。各部分指标所占权重反映了该指标在整个节能减排定量评价指标体系中所占比重,是综合了节能指标在发电成本中所占比例而确定的。 燃料占发电成本的 60%70%,所以凡与发电煤耗有关的小指标分值为1200 分。与发电煤耗有关的小指标包括锅炉指标 12,汽轮机指标 16 个,燃料指标 8 个。锅炉小指标最重要的是锅炉效率,而直接影响锅炉效率的小指标有排烟温度、锅炉氧量、飞灰可燃物和锅炉尾部漏
17、风系数。因而决定锅炉效率指标为 100 分,排烟温度、锅炉氧量、飞灰可燃物和锅炉尾部漏风系数各 50 分,其他指标均 20 分,锅炉小指标共 480 分。汽机小指标最主要是汽机热耗率,直接影响它的是汽机通流部分效率了、回热系统、凝汽系统和热力系统严密性。因此定汽机热耗率指标为 100 分,主汽压、主汽温、给水温度、凝汽器真空、端差和真空严密性各 40 分,除补氢率和给水溶解氧外其他均 20 分,汽机小指标共 500 分。燃料指标中定燃油量、入厂煤与入炉煤热值差和标煤单价各 40 分,其他均 20 分,其共 220分。 3.3 火电厂设计中节能降耗的措施 3.3.1 结合电厂实际情况，采用高效的
18、电动机 感应电动机不但要消耗无用功的功率，建立必要的旋转磁场，也要消耗有用功功率，将电能转换为机械能。因此在工作中，我们一方面提高它的运行功率因数，减少其无功损耗，另一方面还要提高它的运行效率，减少有功消耗，只有这样才能降低电动机耗电量。高效电动机指的是与标准系列电动机相比，总的损耗可以降低 20甚至更多的电动机。长久以来，我们主要使用的节能措施就是以高效电动机来替代低效的电动机，这是对运行功率和效率因数进行提高的基础。因为高效电动机具备先进的制造工艺，而且转子铁芯和定子铁芯采用低损耗、高导磁的优质电工硅钢片打造，其优点是电机的使用寿命长，运行热稳定好，功率因数高，各种损耗较低。当然，在实际使
19、用过程中，我们还是应该结合各电厂的情况，在资金允许的范围之内尽量采用高效电动机，降低更多不必要的能耗，进而从根本上降低发电成本，降低电厂用电率。 3.3.2 对无需调节操作的辅机，应该采取节电措施 人们往往忽略了电气专业在其中所发挥的作用，因为其在总体能耗中的比重较小，而不被重视。如果我们换个角度去思考，越是被忽略的东西，其可挖掘的潜力也就越大，我们可以从小处着手，从不被注意的地方入手，也许会取得意想不到的效果。 为达到节能的目的，对于轻、重载交替工作的电机，可以选择 Y 一装置自动切换定子绕组的接线方式，当重载时，采用 接线，当轻载时，采用 Y 接线。特别强调在对轻载节电器进行安装时，在低负载或空载运行状态下，要降低电动机的端电压。由于需要加设一些辅助回路才能够实施上面所说的节电技术，因此增大了辅机的故障机率。故而，在工作过程中，我们在保证机组运行安全的情况下结合设备的运行情况合理选用。 3.3.3 降低照明损耗
