世界火電建設的珠穆朗瑪 引領我國高參數(shù)、大容量火電機組建設邁向新的高度

    一馬平川的皖南腹地，如今屹立著世界火電建設的珠穆朗瑪。在歲月的磨礪下，神皖安慶電廠二期擴建2 臺100 萬千瓦超超臨界燃煤發(fā)電機組工程（簡稱“安慶電廠二期工程”）正以投運來連續(xù)、穩(wěn)定、高效運行300 余天的昂揚姿態(tài)，展示著我國高端火電建設的最新成果。

    我國首個采用EPC 總承包模式建設的百萬千瓦超超臨界機組工程；國內首次采用“28MPa/600 ℃/620℃”高參數(shù)機組；首次采用高位收水冷卻塔技術；首次設計應用立式蝸殼型循環(huán)水泵技術；首次實施機組自啟停（APS ）系統(tǒng)……一系列革命性的創(chuàng)新實踐，帶來了一流的運行指標、一流的節(jié)能減排、一流的經(jīng)濟效益、一流的社會效益，也引領我國高參數(shù)、大容量火電機組建設邁向新的高度。

    時至今日，“神華集團最好的電廠”的美譽更顯實至名歸，其背后是中國能源建設集團有限公司旗下中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司（簡稱“中國能建中電工程華北院”）在電力工程領域的深厚底蘊和獨特氣質──先進的建設理念、雄厚的設計實力、成熟的項目管理，更重要的是，致力于能源高效利用的初心和以創(chuàng)新引領行業(yè)發(fā)展的孜孜以求。

    打造世界一流電站的高遠追求

    被列入安徽省“十二五”重點建設項目的安慶電廠二期工程，是安徽省政府與神華集團戰(zhàn)略合作的重要支撐項目，是神華集團依托煤電路港航一體化資源優(yōu)勢，建設世界一流清潔能源供應商，實現(xiàn)能源清潔生產(chǎn)、清潔利用和清潔轉化戰(zhàn)略愿景的最新實踐。項目啟動伊始，神華集團就提出了“創(chuàng)建國內國際一流電廠”、“打造神華集團樣板工程”的高標準要求。

    作為在電力工程領域精耕細作60余年的老牌設計勁旅，我國電力勘測設計行業(yè)的“國家隊”，憑借雄厚的創(chuàng)新實力和高水平的項目管理能力，中國能建中電工程華北院獲得了承擔安慶電廠二期工程總承包建設的殊榮。

    針對安慶項目的高標準，中國能建中電工程華北院早已有了明確的定位和實施路徑──在“國內領先、世界一流數(shù)字化電廠”“創(chuàng)國家優(yōu)質工程金獎”總目標指引下，按照“安全高效、指標一流、低碳環(huán)保、技術領先、適度超前”的建設理念，“廣泛調研、深度借鑒、大膽創(chuàng)新、科學論證、高起點設計”的設計理念，“提供最優(yōu)質服務、打造最優(yōu)良產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈工程管家式服務”的管理理念，打造優(yōu)質工程、精品工程的同時，建設能夠引領大容量、高參數(shù)火力發(fā)電設計技術升級、帶動我國高端火電在各個方面邁上新臺階的示范工程。

    懷揣能源資源高效利用的理想與情懷，雙方站在了同樣的出發(fā)點上，并向著“打造世界一流燃煤電站”的共同目標全力奔跑。

    引領高端火電技術升級的設計革命

    偉大的工程源自卓越的設計，而敢于突破傳統(tǒng)的設計創(chuàng)新，不僅需要更多的智慧與勇氣，還來自于領先行業(yè)的超前理念和扎實厚重的專業(yè)根基。

    作為總承包方，中國能建中電工程華北院發(fā)揮以設計為龍頭的頂層引領作用，按照“高起點”的設計理念，在提升機組運行經(jīng)濟性，優(yōu)化用地、能耗、水耗及環(huán)保主要性能考核指標方面精準點穴、持續(xù)發(fā)力，一系列新技術、新設備的創(chuàng)新應用，使該工程在起步階段就站在了整個行業(yè)的制高點。

    在工程可研階段，當我國百萬機組參數(shù)普遍為“25MPa/600 ℃/600℃”的情況下，中國能建中電工程華北院借鑒國內外先進經(jīng)驗，率先提出使用參數(shù)為“28MPa/600℃/620℃”的百萬千瓦高效超超臨界機組，這是在國內外均沒有投產(chǎn)業(yè)績條件下進行的一次真正的技術革新。在620 攝氏度的高溫下，再熱蒸汽管道的規(guī)格、壁厚計算及選取突破了規(guī)范，為此，設計團隊開展了大量的調研和論證，與國內外材料專家，各主機設備、管材供應商和技術協(xié)會進行了多次交流與探討。

    依托大量的現(xiàn)場調研、技術交流，以及科學嚴謹?shù)奶嵡笞C，中國能建中電工程華北院在該項目百萬機組設計上實現(xiàn)了10余項“國內首次”，在廠區(qū)總平面、各工藝系統(tǒng)配置、主廠房布置、主輔機設備選型、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地和降低污染物排放等方面提出了76項優(yōu)化設計和技術創(chuàng)新，將我國高端火電的設計水平提升到一個更高的平臺：率先采用“28MPa/600 ℃/620℃”高參數(shù)機組；首次采用高位收水冷卻塔技術；首次應用立式蝸殼型循環(huán)水泵技術；首次采用四角形接線的電氣主接線；首次在工程建設中同步實施機組自啟停（APS ）系統(tǒng)；領先國內水平的主、輔系統(tǒng)全覆蓋的現(xiàn)場總線技術的應用；首次設計廠用電監(jiān)控系統(tǒng)與網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)合一的電氣監(jiān)控系統(tǒng)；首次設計應用輸煤皮帶傳感元件現(xiàn)場總線技術；率先采用脫硫一體化濕式管式除塵器和高效旋匯耦合技術，除塵器采用新型高頻電源控制的高效靜電除塵器+ 高效脫硫除塵集成一體化濕式管束式除塵器，煙氣污染物實現(xiàn)了近零排放；建設用地面積20.6公頃，創(chuàng)造國內兩臺百萬千瓦機組占地面積最小紀錄……
    創(chuàng)新的背后，是該項目全體設計人員“全方位、全天候、規(guī)范化”的服務模式，集中設計與現(xiàn)場設計相結合，設計代表現(xiàn)場解決問題，設計與施工、采購深度結合，確保每一項創(chuàng)意都能落到實處。最終，提前2 個月實現(xiàn)了總包合同規(guī)定的“首臺機組168 小時前六個月完成全部施工圖紙”的承諾，為工程各項里程碑計劃的完成打下了良好的基礎。

    創(chuàng)新帶來的經(jīng)濟效益實實在在！高位收水冷卻塔塔芯結構支撐體系、結構體系優(yōu)化，節(jié)約投資約8118萬元；循環(huán)水泵房設計優(yōu)化，節(jié)約費用約1200萬元；首次采用四角形接線的電氣主接線，節(jié)約投資近800 萬元；總計15次的廠區(qū)總平面布置方案優(yōu)化，節(jié)約用地4.322 公頃……工程竣工決算比批準概算節(jié)省71799萬元，使工程造價創(chuàng)下每千瓦2960元的新紀錄。

    更為可觀的，是給機組全壽命周期運行帶來的實效。主機參數(shù)提升至“28MPa/600℃/620℃”，僅此一項就將發(fā)電煤耗降低1.77克/ 千瓦時；在汽機熱力系統(tǒng)中增加一臺外置式蒸汽冷卻器，發(fā)電煤耗降低約0.48克/ 千瓦時；9 級回熱抽汽可以降低發(fā)電煤耗約0.34克/ 千瓦時；在脫硫塔入口設置煙氣余熱利用裝置，通過鍋爐的排煙加熱凝結水，提高全廠效率約0.287%，降低發(fā)電煤耗2.65克/ 千瓦時；采用高位收水冷卻塔和大型立式蝸殼型循環(huán)水泵，降低廠用電率0.379%，降低發(fā)電煤耗約1 克/ 千瓦時；設計背壓為4.89千帕，相較5.1 千帕的機組背壓可以降低發(fā)電煤耗0.21克/ 千瓦時……貫穿始終的優(yōu)化思維和果敢創(chuàng)新，其深遠影響，已經(jīng)超越了一次簡單的圖紙生產(chǎn)，延續(xù)到了推進產(chǎn)業(yè)變革的更高使命之中。

    全壽命周期數(shù)字化電廠的先進樣本

    在電力建設方面，神華集團致力于追求企業(yè)壽命期內綜合效益最大化。擁有豐富的信息化管理經(jīng)驗的中國能建中電工程華北院，率先提出“全壽命周期數(shù)字化電廠”的概念，將數(shù)字化工程向數(shù)字化控制和管理延伸，從而為業(yè)主全壽命周期的運維、運行優(yōu)化、科學管理提供有力支撐，也為我國數(shù)字化電廠建設提供了可借鑒的范本。

    工程建設期間，中國能建中電工程華北院首次采用了全專業(yè)、全范圍的數(shù)字化設計，有效降低了現(xiàn)場碰撞次數(shù)，避免了設計變更及施工返工，大大提高了設計質量和工程效率?；谠摴镜腜W設計平臺、Nimat 采購平臺、Nipro 總承包平臺，來自設計、施工、設備的數(shù)據(jù)全部被存儲到數(shù)字化電廠移交平臺中，與建成后的發(fā)電廠信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相連，以支撐電廠全生命周期的數(shù)字化管理。

    該公司首次以設計為龍頭并在工程建設中同步實施機組自啟停（APS ）系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的現(xiàn)場總線技術，將現(xiàn)場設備的信息送入控制系統(tǒng)，并采用先進單元機組自啟?？刂疲ˋPS ）技術。在調試階段就成功實現(xiàn)了機組自啟停（APS ）功能，提高了機組整體自動化水平。

    伴隨著工程投運，中國能建中電工程華北院完成了國內首次將由成千上萬個數(shù)據(jù)組成的數(shù)字化電廠與實體電廠同步整體移交的范例。

    每一個親眼所見安慶電廠二期工程數(shù)字化電廠的人，都會驚嘆于大數(shù)據(jù)與電力工業(yè)完美結合的科技之美。在機組運行過程中，工作人員可通過網(wǎng)站查看整個電廠的數(shù)字化三維模型。每一座建筑、每一臺設備、每一根管道，都能夠360 度呈現(xiàn)。隨意點擊一臺設備，屏幕上立即會顯示出包括設計圖紙、請購單、技術規(guī)范書、合同、廠家信息，以及施工技術規(guī)范、措施等全部關聯(lián)數(shù)據(jù)，使電廠運行管理更加智能化、數(shù)字化和透明化。

    帶動行業(yè)進步的創(chuàng)新標桿

    2015年那個充滿激情的夏日至今仍歷歷在目。兩臺機組間隔19天先后通過168小時滿負荷整套試運行并投入商業(yè)運行，創(chuàng)下了全國百萬千瓦機組雙投間隔時間最短紀錄。截至2016年3 月，兩臺機組已累計發(fā)電97億千瓦時，實現(xiàn)利潤9.4億元。

    “工程的EPC 總承包模式實現(xiàn)創(chuàng)新管理、設計優(yōu)化創(chuàng)新、土建結構清水混凝土工藝、安裝施工主輔設備和系統(tǒng)實現(xiàn)‘八不漏’，空預器漏風率及鍋爐效率同類機組最優(yōu)，全廠總線覆蓋率、APS 一鍵啟停、數(shù)字化移交、調試性能指標中汽機熱耗性能達到國內領先水平?！痹谶_標投產(chǎn)驗收會上，中國電力建設企業(yè)協(xié)會專家給出了權威評價。
    如今，兩臺機組儀表投入率100%，自動化投入率100%，保護投入率100%，調節(jié)性能靈敏，并以連續(xù)運行超過300天的好成績，創(chuàng)造了國內同類型機組投產(chǎn)后連續(xù)運行最優(yōu)紀錄。

    更加令人欣喜的，是國內領先、世界先進的經(jīng)濟、技術、環(huán)保指標──3號、4號機組熱效率為94.84%、94.9% ，廠用電率為3.88% 、3.91% ，發(fā)電煤耗為261.8克/ 千瓦時、261.9 克/ 千瓦時，供電煤耗為272.4 克/ 千瓦時、272.5 克/千瓦時，污染物排放濃度為，二氧化硫6.5 毫克/ 立方米、5.2 毫克/ 立方米，氮氧化物21.5毫克/ 立方米、19.7毫克/ 立方米，煙塵2.6 毫克/ 立方米、2.3 毫克/ 立方米。

    與國內同等級同類型機組平均值相比較，兩臺機組每年可節(jié)約標煤13.3萬噸，減少二氧化碳排放32.88 萬噸、二氧化硫1.12萬噸、氮氧化物8387噸，最大限度地節(jié)約資源、減少污染，達到性能、功能與成本的最佳匹配。

    如今，“國內領先、世界一流數(shù)字化電廠”、“神華集團樣板工程”的愿景在中國能建中電工程華北院手中變?yōu)楝F(xiàn)實，行業(yè)內外的認可與褒獎紛至沓來──2014年度建筑業(yè)五星級評價、第一屆中國電力工程數(shù)字化設計大賽二等獎等省部級以上獎項67項，包括科技進步獎9 項、工法7 項、QC成果獎24項、其他專項獎1 項、發(fā)明專利3 項、實用新型專利23項。目前，安慶電廠二期工程正向著電力行業(yè)工程“四優(yōu)”獎、國家優(yōu)質工程金獎、國家總承包項目管理金鑰匙獎等我國工程建設的至高榮譽發(fā)起沖刺。

    更為重要的是，中國能建中電工程華北院設計的安慶電廠二期工程，樹立了國內百萬機組新標桿，重新鑒定了世界一流燃煤電站的標準與特質，已成為國際領先的高效近零排放電廠設計典范。安慶項目形成的突出的創(chuàng)新能力、先進的建設指標、高效的管理團隊、超前的全壽命周期數(shù)字化電廠理念，這一火電建設的“安慶模式”，已經(jīng)受到業(yè)內的廣泛關注。

    1 月30日，神華集團有限責任公司2016年基建工作會議在安慶召開，該集團主要領導在發(fā)言中說：“安慶電廠二期擴建工程提前實現(xiàn)雙投目標，單位造價、投產(chǎn)后連續(xù)運行天數(shù)、供電煤耗、污染物排放等各項技術經(jīng)濟指標均達到國內領先水平。當前和今后一個時期，集團所有在建項目都要對標安慶電廠二期工程?！苯衲? 月中旬，中國電力規(guī)劃設計協(xié)會第二屆中國電力工程數(shù)字化設計大賽預備會在安慶召開，與會專家對該工程的建設成果交口稱贊。隨著前來參觀學習的人流絡繹不絕，安慶電廠二期工程作為火電建設標桿的影響力愈發(fā)顯現(xiàn)。

    “要建電廠，就建安慶這樣的，找合作伙伴，就找中國能建中電工程華北院這樣的！”成為每一位來到安慶電廠的人，發(fā)自內心的感慨。