华能玉环电厂4×1000MW超超临界机组工程建设实践

返回

　　华能玉环电厂位于浙江省东南沿海瓯江口，乐清湾东岸，玉环半岛西侧，为港口电厂。电厂三面环山，一面靠海，占地面积110公顷，场地通过爆破开山280万立方米围海造地而成。

　　玉环电厂规划四台1000MW超超临界燃煤机组，一、二期连续建设，是国家863计划引进超超临界机组技术、逐步实现国产化的依托工程，建成后将成为国内单机容量最大、参数最高、亚洲规模前列的燃煤火力发电厂，可有效缓解浙江乃至华东电网用电紧张的形势，并能带动国内电力制造及相关产业水平的提高。

　　电厂主设备按照“引进技术、联合生产”的原则制造。锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司供货，日本三菱公司提供技术支持，为超超临界变压运行垂直管圈直流炉，一次中间再热、平衡通风、固态排渣、П型布置、单炉膛、反向双切圆燃烧，炉膛容积28000m³，最大连续蒸发量（B-MCR）2953t/h，出口蒸汽参数27.56MPa/605℃/603℃。汽轮机和发电机分别由上海汽轮机有限公司和上海汽轮发电机有限公司供货，均由德国西门子公司提供技术支持。汽轮机采用超超临界，一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽，额定功率1000MW，参数26.25Mpa/600ºC/600ºC。发电机铭牌功率1000MW，冷却方式为水-氢-氢，额定电压27kV，F级绝缘，功率因素0.9。

　　主要辅机的选择既考虑了安全可靠、籍以支撑主机的安全运行，也考虑了提高国内辅机制造水平、降低工程造价的因素。磨煤机采用的是引进型HP1163型中速磨；一次风机和送风机采用动叶可调轴流式风机，引风机采用静叶可调轴流式风机，每台炉均各配置两台，并联运行，水平对称布置，垂直进风，水平出风；给水泵配置选用2×50%容量汽动泵和1×25%BMCR容量电动泵；机组的旁路容量按40%BMCR设置；循环水系统采用单元制，循环水泵选用2×50%容量固定叶泵。

　　电厂由海边向陆域扩建，按#1-#4机组的顺序投产。

　　其设计特点主要有：

• 四台机组合用一个集控室，与生产办公楼合并布置在主厂房固定端，化学、出灰等系统的控制也集中到集控室，只有输煤和脱硫系统的监控布置在辅控室，以实现四台机组“一主控一辅控”的方式；
• 两台机组合用一个钢筋混凝土外筒、双钢内筒烟囱，一期工程不设GGH，内筒采用钛板进行防腐；
• 四台机组共用一座上煤仓的输煤栈桥，从#2、#3锅炉之间进入煤仓间；
• 机组用淡水全部采用海水淡化，选用了全膜法，即超滤加反渗透工艺，设计出力1440m³/h，为目前国内容量最大的海水淡化工程；
• 进出煤场的输煤栈桥全部采用露天布置，GIS也为露天形式。

2 施工安排和主要施工方案

　　2.1 施工总体布置

　　根据电厂总平面布置特点，将厂内主体工程的施工划分为八个标段，1号标为两个烟囱，2号标为#1、#2主厂房建筑及厂区内循环水管沟，3号标为#3、#4主厂房建筑，4号标为循环水取排水建筑，5号标为BOP建筑，6号标为#1、#3机组安装，7号标为#2、#4机组安装，8号标为BOP安装。

　　施工总平面布置方面，除甲方仓库和施工生活区在厂外租地8公顷外，其余施工场地均在规划厂区内解决。根据功能采用相对集中的施工布置，将各主体施工单位的办公区布置在规划绿化带区，占地1公顷；将各土建施工单位混凝土搅拌站布置在规划三期循环水泵房区，占地2.5公顷；将主体安装单位的设备组合场布置在规划三期厂内循环水管沟区，占地5.7公顷；利用煤场和二期输煤栈桥前期解决钢筋加工和设备组合场地约6公顷；BOP建筑与安装、循环水取排水建筑、煤码头等标段施工场地就近设置，不另统一安排。

　　主要施工机械布置方面，锅炉在两侧分别布置一台80t附臂式圆筒吊和750t或600t履带吊配合进行锅炉设备吊装，主厂房在A排与B排之间靠B排布置一台32t平臂吊配合250t履带吊进行主厂房钢结构吊装，另450t和250t履带吊机动布置。

　　厂区内主要施工道路，采取永临结合的方式，由建设单位统一修建。

　　四台机组施工高峰期，施工用电预计12000kVA，由35kV线路供电，10kV线路备用。厂区建设一座35/10kV施工变电所，施工区设10kV环路，由各施工单位配置箱式变压器，统一分配使用。

　　工程建设高峰期施工用水按400t/h，由DN300市政系统供水，厂区设置环形管网，供各施工单位引接使用。

　　2.2 施工工期安排

　　根据目前国内电力基本建设的施工能力和管理水平，结合本工程的特点确定了四台机组建设的总工期为36＋3＋6＋3个月，具体工期计划如下表：

　　2.3 大件设备厂内卸车及运输方案

　　单台机组的主要大件设备如下表：

　　本工程地处海边，不通铁路，公路沿途桥梁、隧道众多，大件设备只能通过海运到达电厂专用3000吨级综合码头，卸船后用平板车通过引桥直接运到厂区。结合大件设备重量、外形尺寸等因素，现场采用两台运输重量等级为600t和200t级的多轴平板拖车作为运输工具，200t以上设备租用浮吊卸船，200t以下大件设备采用450t履带吊车卸船，卸车由现场的450t、600t或750t履带吊车负责。

　　2.4 锅炉大板梁吊装方案

　　锅炉钢架前后尺寸为53.7m，左右宽度69.6m。K2-K5大板梁均为叠梁，由上下两部分组成，每部分重165t，尺寸42.56×1.5×3.9m，安装位置底面高度为80m。

　　叠梁散件运至现场后卸至锅炉左侧，按照吊装顺序，依次放置在专用底排上，利用卷扬机滑轮组拖入炉膛。750t或600t履带吊位于锅炉左侧，与锅炉右侧的80t圆筒吊抬吊就位。

　　由于大板梁重量大，长度长，为解决起吊过程中因自重而变形影响安装的问题，通过计算，在设计和制作时预留了起拱量。

　　2.5 发电机定子吊装方案

　　发电机定子的外形尺寸13.4×4.9×4.3m，运输重量461t，起吊重量431t。

　　汽机房内两台行车起吊重量均为130t，为满足定子吊装要求，主梁加强为能起吊235t。行车小车的起吊能力仍只有130t，需另采用4组液压提升装置与两台行车联合方式并配置专门设计制作的大、小扁担以及500t吊机钩子来进行吊装。每组液压提升装置起吊重量为200t。

　　2.6 P92材料焊接工艺

　　A335 P92钢是近几年出现的新型马氏体耐热钢，是在P91的基础上增加了W，降低了Mo含量生产的。这种钢除了固溶强化和沉淀强化外，主要通过了微合金化、控制扎制、形变热处理及控冷获得了高密度位错和高度细化的晶粒，从而使这类钢种在进一步强化的同时其韧性也获得了显著提高。拟订P92钢焊接工艺如下，在经焊接工艺评定验证后执行：

　　根部焊接时（1-2层）进行背面充氩保护。

　　焊前预热温度：钨极氩弧焊打底150℃～200℃

　　焊条电弧焊填充并盖面200℃～250℃

　　层间温度200℃～300℃

　　采用多层多道焊，水平固定焊盖面层的焊道布置，焊接一层至少三道焊缝，中间应有“退火焊道”为宜。

　　钨极氩弧焊采用两层打底，每层的厚度控制在2.8～3.2mm范围内，焊条电弧焊时，所有焊道的厚度不得超过焊条直径，宽度不得超过焊条直径的4倍。任一焊道的焊接线能量均不得超过20kJ/cm。

　　焊接完毕，待焊口冷却到100℃～80℃恒温1小时以上，随即升温进行焊后热处理。

　　热处理温度为760±10℃（最高温度不得超过熔敷金属的AC1温度），恒温时间不少于4小时。热处理过程中，在加热范围内任意两点间的温差不大于20℃。

　　当焊接过程中断或焊后不能及时做热处理时，立即进行后热处理，后热处理的温度为300℃保温1小时。

3 工程建设管理

　　3.1 工程建设管理模式

　　华能玉环电厂工程由华能国际电力股份有限公司独资兴建，工程建设管理按照公司多年来火电建设所总结的模式，又根据本工程的具体特点进行了调整。

　　玉环工程是华能国际最大最重要的项目，因此工程融资、主要设备和工程的招投标等重大决策均由总公司直接进行，以充分发挥公司人力、物力、资金等资源方面的优势，同时成立华能浙江分公司负责项目的具体管理。分公司成立了工程部、安质部、物资部、计划部、财务部、综合部、生产准备部七个部门，将安全、质量管理和工程管理分开设置，强调工程建设的安全和质量。工程建设管理本着充分发挥监理作用的思路，施工监理除负责工程安全、质量和文明施工管理外，还要协助建设单位进行进度、现场协调和工程量的确认。建设单位负责全面工程建设管理，重点进行工程协调（包括各相关单位间的协调）、进度管理（设计图纸和设备交付是重点）和投资管理。

　　华能浙江分公司制定的保证项目建设目标实现的总体思路及措施是：坚持华能“两高一低”（高质量、高速度、低造价）基建方针，以安全为基础、质量为保证，优化设计，合理选型，精心监造，合理组织，精心施工，加快工程进度，降低工程造价，把玉环电厂建成“技术水平最高，经济效益最好，单位千瓦用人最少，国内先进，国际优秀”的“四最一优”一流火力发电厂。

　　3.2 强化管理体系建设，克服四台机组连续建设、施工单位多、管理跨度大的困难

　　华能玉环电厂为新建工程，四台机组连续，每台锅炉的现场焊口达到近75000道，一年内完成的投资超过50亿元，工程量巨大。根据现场施工特点，施工标段比较多，5家监理单位、20家施工单位同时参与工程建设，虽然每家参建单位均是国内同行业内水平较高的单位，但相互协调、交叉施工也给管理带来了很大的难度。另一方面，管理跨度很大，主体工程开工一年半以后，#1机组进入全面安装阶段，按常规火电机组建设，管理重点应转入设备安装，但玉环工程二期桩基、高边坡支护、煤码头施工、循环水沉井和盾构、BOP建筑等工程还处在攻坚阶段，工程管理重点多、关键环节多；按照工程建设总体计划，#1机组投入运行以后，#2机组在调试，#3、#4机组在安装，二期建筑同时进行，建设管理人员既要负责安装管理，又要进行调试，还要进行生产运行管理，给安全、质量、进度和投资管理都带来了很大的困难。

　　由于四台机组施工的点多面广战线长，各种桩基、土建施工和机组安装同时进行，人员数量多，交叉作业、高空作业、码头水上作业，沉井和盾构等地下施工，高边坡支护施工等危险点多，安全生产管理难度很大。质量管理方面，由于没有同类机组可以借鉴，在当前电力建设的高潮时期，设计、制造和施工单位的任务都很饱满，一些设计、制造和施工缺陷容易出现，给工程质量带来了隐患；在深厚淤泥的复杂地质条件下，建设大型沉井、盾构隧道和10万吨级煤码头等建筑物，打预制桩容易造成已有建筑物位移和抬升等等，都需要严加关注，不得掉以轻心；大量新材料新工艺的应用，如P92材料焊接工艺等，更需要深入研究、熟练掌握，才能确保工程质量，实现机组投产后的稳发和满发。

　　针对工程建设单位只有近70名基建管理人员的现状，强化体系建设，建立健全各项管理规章制度，严格按照华能多年基建管理形成的一整套模式、内部控制流程，充分发挥监理单位在安全、质量和协调方面的作用，利用基建MIS、P3等现代化管理软件，提高效率，全面实现“四最一优”的建设目标。

　　华能浙江分公司始终坚持贯彻“两高一低”基本建设方针，以建设投产即能安全、稳发、满发、高效为目标，突出安全、质量、造价的过程控制。安全管理始终坚持“安全第一，预防为主”方针不动摇，认真落实国家及公司的各项法规和管理办法，按照“三个不能过高估计”（不能过高估计当前的安全生产形势、不能过高估计企业领导和群众对安全生产的认识、不能过高估计各个单位的安全管理水平）的要求，努力做到“四化”（安全管理制度化、安全责任法定化、安全措施标准化、安全行为规范化），并强化各单位安监体系、安保体系建设，制定和完善防洪防台等各项标准化预案；营造“以人为本，遵章守制”的安全管理氛围，增强全体参建人员的安全施工意识；分解安全目标，层层落实安全责任制，充分发挥安监和安保体系的作用，形成一级抓一级，层层抓落实的局面；坚持每月安全例会制度，坚持例行检查与突击检查相结合，坚持以点带面，举一反三，奖优罚劣的具体做法。

　　质量管理方面，加强质监体系、质保体系建设，采取切实可行的各项技术措施，确保工程质量。率先按照总公司要求，将达标投产分为土建移交安装、水压试验前和投产后三个阶段进行，严格过程质量控制。在当前设备厂家任务饱满、分包项目多的实际情况下，高度重视设备监造工作，委托专业的、技术实力雄厚的监造单位，常驻设备加工制造现场，特别盯紧各辅机制造厂家和分包厂家；加强设备到达现场后的检验工作，尽可能将缺陷消除在安装之前，确保安装质量。

　　全面采用P3软件进行工程进度计划管理，以“全面详细策划、严格实施计划、及时反馈更新、严密跟踪对比，科学优化实现”为要求，以“抓关键路径，均衡施工”为原则，精心组织协调，实现工程进度控制。P3网络进度计划分为四级，一级和二级由建设单位和监理单位编制与控制，三级和四级由施工单位编制与控制。通过每月一次计划平衡会，每周一次工程调度会，协调解决工程中的各种主要问题，促进计划实现。我们认为，保证工期实现的关键在于设计图纸和设备供货，因此分别派专人常驻设计院和主要供货厂家，催交图纸和设备，同时充分发挥各方面的优势、充分调动各种积极性，缩短设计图纸交付和设备采购的周期。

　　造价控制方面，制定和完善各项内部控制制度，并严格执行；实行动态概算管理，根据批准概算编制内部控制的“管理概算”，将已经发生和将要发生的投资随时与概算分析对比，及时发现和解决概算执行过程中的问题，控制投资不得超过管理概算，并按节余奖励；实行动态合同管理，定期对工程量、另委项目、现场签证、设计变更进行统计汇总，及时发现合同执行中的问题；实行“过程结算”方式，每月与主体施工单位进行磋商，在合同执行过程中及时协调解决有关费用问题，从而合理有效地控制进度款的支付，实现共赢。

　　3.3 加强技术准备，掌握超超临界机组技术，提高我国火电机组整体水平

　　“三多一少”（新工艺、新材料应用多，设计、设备协调接口多，超大件、超重件数量多，可借鉴的施工经验少）是超超临界机组施工的主要特点，尤其是一些首次在国内采用的新材料，深入研究和掌握其焊接工艺是工程建设的关键环节。

　　通过对国际上超超临界机组的广泛调研和各种材料的深入探讨和研究，确定了玉环电厂主蒸汽管道采用A335 P92，再热汽冷段采用A691，再热汽热段A335 P91，主给水管道采用WB36，水冷壁采用SA-213 T12，屏式过热器采用304H，四级过热器采用HR3C，再热器出口集箱采用SA-335 P91。

　　由于P92材料在国内首次采用，我们高度重视其焊接问题，提前进行了充分的准备。由总公司组织对各生产厂家焊接材料进行了全面试验和筛选，召集技术权威机构、各有关单位在多次试验的基础上进行工艺评定方案确认，并经专家审核。在设计上也提前考虑，尽量避免在现场进行异种钢的焊接；提前采购试件，按照焊接工艺评定方案实施焊接工艺评定；焊接工艺评定完成后，重视对焊工进行培训和严格考试，必须合格后才能开始作业；焊接过程中加强检验，发现问题及时采取措施。

　　此外，华能玉环电厂复杂的地质条件下进行各建（构）筑物的施工，以及与1000MW机组相配套的项目，如煤码头的Ф1200大管桩长76m；循环水泵房两个沉井各长×宽为47.9m×38.4m，深22.6m，单个重28425t；厂区循环水钢管Ф3840×26mm，埋深7.5m；取排水盾构隧道直径4.2m，需穿越新建防浪大堤；烟囱基础7000方、锅炉基础14000方大体积混凝土；锅炉大板梁采用叠梁，每部分仍重达165t；发电机定子运输重量461t、起吊重量431t等，都成为工程的技术难点。在每一项工作中，我们始终注重技术准备工作。包括选择技术实力雄厚、行业领先、经验丰富的施工单位；广泛收集相关资料，周密制定和审查技术方案；依托全国行业领先的科研单位，开展专题研究；加强现场监测，根据实际进展情况不断调整和优化作业方案等。由于技术准备充分，成功解决了一些设计和施工难题，如在盾构隧道穿越新建海堤的工程中，通过深入专项研究，在国内首次采用了隧道“反起拱”技术，用以抵消海堤沉降造成的隧道向下弯曲，取得了良好的效果。

　　3.4 采用堆载预压、排水固结法进行场地预处理，解决软基施工难题

　　华能玉环电厂工程地质条件复杂，厂区中风化凝灰岩从出露到埋深超过100m，而且起伏较大，大部分区域上部覆盖20～30m左右极软的深厚淤泥和淤泥质土层，工程性质极差，具有软土厚度大（近30m）、含水量高（近70%）、孔隙比大（>1.8）、高压缩性、抗剪强度小、承载力低等特性。对于主要建（构）筑物，为满足荷载和变形的要求，均采用了嵌岩灌注桩或磨擦型PHC桩进行地基处理。但是，对于工程性质如此差的深厚淤泥质软土，如何解决地面和小型浅基础的工后沉降，以及如何进行循环水管沟等深基坑的施工，就成为一个难题。

　　华能玉环电厂工程原始场地标高1.5m左右，为满足防涝要求而需回填到4.1m，以及塑料排水板的发展和广泛应用，为采用堆载预压、塑料排水板排水固结法进行场地软基预处理提供了条件。场地预处理的方法是：先进行场地平整，然后铺下层土工布，铺0.5m厚碎石或砂垫层，打插塑料排水板，一般深15m，间距1.5m，最后再铺上层土工布，上部进行碎石混合土整平回填。施工过程中，设置集水井向外抽水，并进行沉降、位移等跟踪监测，确保处理效果。

　　通过场地预处理，淤泥质软土固结速度明显加快，含水量下降，承载力和抗剪强度提高，为循环水管沟、雨水管线等管沟工程，以及主厂房、烟囱等深基坑施工创造了良好的条件。如循环水管沟，埋深7.5m～9.0m，分两级开挖，中间设6m宽马道，第一级为回填塘碴层，1:1放坡，不支护，第二级为淤泥土层，坡度1:0.75，土钉墙支护，相对重力式水泥搅拌桩支护或钢板桩支护，速度快，投资省。另如主厂房区域，埋深4.5m～5.0m，也分两级开挖，中间设1～2m宽马道，第一级为回填塘碴层，1:2放坡，不支护，第二级为淤泥土层，坡度1:3.5，3cm细石混凝土保护。而地质条件与玉环电厂工程相近的某海边600MW机组工程，主厂房基坑开挖放坡达到1:8，外加大量木桩和钢筋网混凝土护坡。场地预处理虽然前期花费部分投资，但可有效节省后续施工的措施费投入，在华能玉环电厂这样的地质条件下，是非常成功和值得的。

　　3.5 高度重视设备管理，科学组织、合理安排，为工程顺利进展提供保障

　　华能玉环电厂的设备由建设单位统一采购和管理。除锅炉、汽轮机、发电机本体由供货厂家配套外，其余四台机组的所有设备均由建设单位配套采购。设备采购一般都要经过技术规范书编制与审查、投标单位调研与确定、发标与招标澄清、评标与定标、签定技术协议与合同、召开设计联络会、交货等程序，而且不同设备厂家的单个设备，必须通过设计协调、接口协调、交货协调，使之相互配套，因此设备采购、管理的工作量非常大。辅助设备招标集中进行了八批还未完成，签定设备合同近200份。

　　为做好设备采购与管理工作，我们充分发挥华能专家库的作用，组织强大技术力量研究解决设备配套问题。从设备的技术设计、原材料采购、加工制造进行全面跟踪，重点设备派驻得力人员，催交催运，力促按计划交货。为缩短设备到货后的临时存放时间、解决施工场地严重不足的问题，我们狠抓了土建交付安装时间。通过设计单位采用集中设计并加班加点、派驻骨干人员常驻设计院配合等方式，解决土建施工图交付问题；通过土建施工单位加大人力、机械投入，快速达到土建交付安装条件，使到现场的设备基本上都能马上就位，减少存放。同时，全盘考虑各单位在时间、空间上的施工交叉，如机组排水槽地下部分、炉后风机的钢筋混凝土检修支架、变压器防火墙等都抢在相关设备安装前完成，为后续设备安装创造了良好的条件。

　　华能玉环电厂是国内首台1000MW超超临界火电机组，而且四台机组连续建设，国际罕见。加之复杂的地质条件等因素，值得总结的方面很多。随着它的成功建设，将会为今后同类工程的建设提供有益的参考与借鉴。

关闭窗口