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华能北京热电厂“二拖一”923.4MW燃气热电联产扩建工程申报国家优质工程奖创新成果总结项目名称:华能北京热电厂“二拖一”923.4MW燃气热电联产扩建工程申报单位:华能北京热电有限责任公司目录一、工程概况…………………………………………………………………………………1二、工程背景…………………………………………………………………………………2三、工程“五新”应用亮点及创新成果………………………………………4工程设计、技术创新成果工程管理创新成果工程施工创新成果工程调试创新成果四、工程质量控制成果…………………………………………………………………291华能北京热电厂“二拖一”923.4MW燃气热电联产扩建工程创新成果总结一、工程概况华能北京热电厂“二拖一”923.4MW燃气热电联产扩建工程，位于北京市朝阳区王四营乡，是北京市“十二五”能源规划中的主要电源和热源支撑点。北京市发改委于2010年7月28日以京发改【2010】1190号文核准开工建设。由华能国际电力股份有限公司等三家单位共同出资兴建，由华能北京热电厂承建，由天津电力建设公司等四家单位参建。工程静态投资30.68亿元，动态投资31.94亿元，决算造价31.89亿元。工程采用两台东方电气与日本三菱合作生产的M701F4燃机和一台背压供热-凝汽式汽轮机，组成一套“二拖一”联合循环供热机组。是目前国内单机容量最大、供热能力最大、全年热效率最高的燃气热电联产机组。联合循环机组发电出力952MW，供热能力662MW，供热面积1300万m2，全年平均热效率73.16%，采暖期最大热效率88.77%，机组热耗率4055.6KJ/KWh,发电煤耗138g/KWh，发电厂用电率1.378%，补水率0.55%，经济性能指标居国内同类型机组领先水平，实现了经济效益、社会效益和环保效益的有机统一。工程于2010年8月6日正式开工建设，2011年12月26日一次通过168小时试运行并移交生产。是北京市率先开工建设并投产的热电中心。2二、工程建设背景1、北京市能源发展规划随着北京市经济建设的快速发展，一方面能源需求呈刚性增长，现有热电厂供热能力已“吃干用尽”，中心城区热网长期超负荷运行，实际供热面积已超过设计供热能力12%；另一方面节能减排和环境保护面临前所未有的挑战，能源需求和环境保护矛盾十分突出。为了实现建设小康社会的目标，全面推进“绿色北京”和中国特色世界城市建设，北京市“十二五”能源规划提出：在保障能源安全的前提下，依靠科技创新，大力发展新能源，能源结构向清洁低碳转型，清洁能源已成为北京市能源发展方向。“十二五”期间北京市按照“在适度发展大管网供热的同时，多种方式解决区域供热问题”的总体部署，以清洁能源利用和新技术应用为主导方向，加快优化热源点布局，构建安全、高效、清洁的供热体系。建成四大燃气热电中心：扩建华能北京热电厂形成东南热电中心；扩建草桥热电厂形成西南热电中心；统筹三热关停和一热拆迁，在高安屯新建东北热电中心；统筹高井热电厂改造和石景山热电厂搬迁，在高井地区新建西北热电中心。到2015年，供热面积达到8.5亿平方米，供热能源结构中，煤炭比例下降到20％以下，天然气供热增加到70％以上，逐步形成中心大网和区域供热相结合的城区供热格局，基本实现城区供热无煤化。32、华能集团对本项目的具体要求北京市发改委就本项目指出：该项目的建设对于缓解北京市供热瓶颈、加快CBD地区热力平衡具有重要意义，要求建设单位会同设计单位、设备制造厂进一步开展燃气机组供热问题研究，最大程度提高供热能力。对此，华能集团公司高度重视，要求本项目：解放思想，大胆创新，科学论证，打造精品，供热能力和各项经济技术指标达到国际领先水平，建设成为华能窗口电厂。如何最大限度的提高机组供热能力，保持华能集团公司在燃气发电供热机组的技术领先，我厂组织设计单位、主设备供货厂家开展了一系列的优化设计和技术创新工作。4三、工程“五新”应用亮点及创新成果1、设计、技术创新成果：1）采用“F4燃机+3S离合器+汽轮机背压机”的选型配置方案，为国际领先、国内首创。在设备选型阶段，我厂与东方电气、上海电气、哈尔滨动力设备厂等国内三大燃机厂家进行了多次技术交流，通过招标比选，最终选用了由东方电气与日本三菱合作生产M701F4燃机。是F级燃气轮机中的先进机型，单机容量最大，性价比最高。为了最大限度的提高机组供热能力，采用两台F4型燃机和一台蒸汽轮机组成一套“二拖一”联合循环供热机组配置方案；在蒸汽轮机高中压转子和低压转子之间采用3S离合器连接，汽机背压供热运行时，低压转子可通过3S离合器与高中压转子脱开，中压缸排汽可全部用于供热。应用此3S离合器技术很好的解决了汽轮机纯凝、抽凝、背压三种不同运行工况可自由切换的难题。此创新技术方案科技含量较高，最大限度提高了机组供热能力、满足了北京市供热需求，获得2012年度中国电力科学技术成果奖，并成为燃机供热电厂典范，对推动电力行业科技进步起了积极作用。5678目前国内最大F4型燃机内部结构图3S离合器内部结构示意图910112）机组控制按“一键启停”设计，为首都供热、供电提供可靠保障。针对TCS与DCS画面为单独控制且不能实现数据交换的特点，采取增加硬接线、优化旁路系统控制等有力措施，使整套“二拖一”燃气蒸汽联合循环机组真正实现一键启停功能，控制可靠、自动化水平高。一键启停功能的实现不仅提高了机组运行操作的安全性、经济性，而且大幅度缩短了机组启动时间约35分钟，每次启动可节约天然气1万多立方，节约辅助蒸汽30多吨，节能效果显著。此创新技术为国际首创，并获得中国电力科学技术成果一等奖。123）余热锅炉安装SCR全烟气脱硝装置，还原剂采用尿素热解制氨技术，利用燃机高温烟气作为尿素热解热源。尿素热解制氨工艺已在国内外燃煤机组脱硝工艺上成功应用，一般采用燃油、天然气或者电加热方式为尿素热解制氨工艺提供热源。本工程通过优化设计，采用燃机高温烟气作为尿素热解热源，这对尿素热解制氨技术是一种创新，属国际领先、国内首创，并获得中国电力技术科技成果奖，取得国家专利。134）余热锅炉尾部烟道加装烟气热网水换热器，为国际领先、国内首创。工程在优化设计阶段，为了进一步提高联合循环机组供热能力，在余热锅炉尾部烟道加装了烟气热网水换热器。利用低压省煤器再循环泵，抽取低压省煤器出口155℃较高温度的水送回低压省煤器入口。在夏季纯凝工况运行时将低压省煤器入口水温由42℃的凝结水温度提高到55℃，加大了低压省煤器的循环流量，使低压汽包产汽量增加了10T/h,可降低余热锅炉排烟温度5℃；在冬季背压供热运行时将低压省煤器出口155℃较高温度的水对城市热网循环水进行加热，经换热后再送回低压省煤器入口，可使余热锅炉排烟温度降低15℃，同时增加联合循环机组供热量40MW。取到了节能降耗、提高供热能力的良好效果。此创新技术为国内首创，并获得中国电力技术成果奖。145）F4型燃机首次采用“下进风”方式，燃机、汽机、发电机采用在同一运转层的创新布置方案，厂房贯通，天车共用，巡视、检修便利，设备布局紧凑、合理，大大节省了占地面积。本工程燃机、汽机均采用高位布置，燃机采用“下进风”方式，此布置方案在日本三菱公司没有现成业绩，为首次采用。其最大优点在于充分满足生产运行的适用性，占地面积小，方便运行巡视和检修维护，燃机、汽机共用天车，主厂房可连续扩建。156）采用除氧头和低压汽包一体化设计，利用凝结水泵将凝结水直接送入低压汽包，无需另外设置低压给水泵，简化了给水控制系统，减少了投资，同时节省了设备布置空间。7）集中控制室创新布置，为集控运行人员营造良好的值班环境本工程集中控制室布置在主厂房东侧生产楼内，按“四机一控”规划设计，设计新颖、噪声低、通风及自然采光效果良好，使运行值班环境得到大大改善。8）单独设置消防、技防监控室消防专项设计包括水消防、水喷淋、特殊气体消防（二氧化碳、七氟丙烷）、火灾报警、防火门窗、通风、电梯设备联动等，涵盖面广、专业性较强。本工程消防监控系统摒弃布置在主机集中控制室内的传统设计，而是单独设立了消防监控室，并与厂内工业电视技防系统统筹考虑布置在生产楼内，派专人进行消防、技防监控。169）工程采用后工业化设计工程由专业的设计单位进行整体外观设计。总体布局及环境按花园式电厂设计，电厂厂房及辅助建筑总体按后工业化设计，建筑造型营造大型公共建筑氛围，其外观不再给人以工业厂房的感觉，而是透出绿色、安静、大型公共建筑的强烈气息，与城市周边环境良好融合。10）工程除生活用水外，机组全部使用城市二级污水，不耗用新鲜水，节约了宝贵的淡水资源。工程采用先进的高效澄清池+超滤+反渗透技术，将城市二级污水进一步处理，用于联合循环机组余热锅炉补水、机力通风冷却塔循环水系统补水、热网循环水系统补水。1711）工程噪声控制按二类标准设计实施，整体外观与降噪采用联合招标、设计，降低工程造价。由于本工程地处首都北京五环之内，对整体外观和降噪要求较高。为了满足北京市环保局对本工程环评批复要求，工程聘请专业的降噪设计单位-北京绿创声学工程有限公司进行全厂降噪设计，包括设备降噪、降噪墙体、隔声门窗、消音器等。实施后厂界噪声实测昼间小于53.2dB(A),夜间小于49.1dB(A),噪声控制优于国家及北京市环保标准（GB12348-2008）。同时，为了降低工程造价，本工程吸取了北京市其他几个燃气热电厂在降噪和外观设计方面各自为战、单独设计的经验教训，聘请国内声学行业的技术专家进行了方案评审和优化，采用了整体外观设计和降噪控制设计联合进行。由于外墙板不仅具有外观美化、防寒防冻、防雨、隔热功能，同时也具有隔音降噪的良好效果。外观设计和降噪设计综合考虑、统筹兼顾，在相互提资、接口、节点设计方面作到了统一协调，使工程造价降低约2000万元。此创新成果被中国环保协会评为2012年度“国家重点环境保护实用技术示范工程”。1812）总平布置摒弃传统扩建模式，由东向西扩建，充分考虑将来发展的多种可能性，为电厂将来的发展提供了充分的余地。本工程主厂房布置在厂区东侧，形成由东向西扩建的总平面布置格局。在一、二期工程场地之间预留了扩建场地。由东向西扩建总平面布置格局的最大特点是适应各种装机方案变化和远景发展的可能性，同时充分考虑了再扩建时场地利用的合理性和施工的方便。1913）本工程对具有易燃易爆的天然气调压站、制氢站采取了布置在厂区中部的创新设计方案，远离厂界，避免了周边外界环境对其造成的安全影响，提高了燃气电厂的安全可靠性。14）天然气调压站增设旁路系统、增加机采用变频调节，达到节能降耗目的在非供暖期，天然气用户相对较少，进厂天然气压力较高，此时两台1759KW增压机停运，通过调压站旁路系统对燃机供气，每年可节电约1800万度，大大降低厂用电率，节能效果显著。20在供暖期，天然气用户相对较多，进厂天然气压力较低，此时增压机必须运行，采用增压机变频调节技术，调压灵活，同样达到了节能降耗的目的。15）优化厂用电系统，使两台燃机厂用电互为备用，提高运行可靠性一般两套以上“一拖一”燃机厂用电系统相对独立，各自负责本机组的厂用电供应。本工程从厂用电的运行可靠性设计上综合考虑，正常运行方式下不仅可各自带本机的厂用负荷，而且可以作到两台燃机厂用电系统互为备用，提高了设备运行可靠性。2、工程管理创新成果1）开发应用基建数字化门禁系统管理，保证现场安全文明施工基建数字化门禁系统融入了施工人员的安全准入系统、制卡系统、人员台账系统、现场出入数据采集系统、信息管理系统。本工程为了及时掌握施工现场的人员情况，在工程建设过程中使用了基建数字化门禁系统管理，提高工程现场安全、文明生产管理水平。此创新成果获得中国电力企业管理创新成果奖。212）工程实行本质安全管理工程建设安全管理主要体现在人、机和环境的安全管理。包括人员培训、人员资质审查和人员操作规范；机械的管理，机械的资质审查、检测认证、安装、维护检修和拆除；企业资质、管理制度和安全防护设施等诸多方面的安全管理。本工程以试行华能国际电力股份公司《工程建设本