——山東電力工程咨詢院有限公司世界首臺110萬千瓦空冷火電機組問鼎記

編者按:世界首臺110萬千瓦火電機組的誕生，是電力工業(yè)發(fā)展史冊中的重要一頁。對此，本報曾在《天山北麓立起火電標桿》的專題報道中，講述了新疆農六師煤電有限公司110萬千瓦超超臨界空冷機組在建設過程中的一些關鍵信息，引發(fā)了業(yè)界廣泛關注。在該工程2號機組即將投運之際，本報記者來到了該項目的設計單位——山東電力工程咨詢院有限公司，力求找到新聞背后那些更具價值的內涵，供業(yè)內擷取。

夢想之所以遠大，只因逐夢者從未停歇。

在當今全球火力發(fā)電技術向著大容量、高參數不斷登攀的過程中，每一點小小的突破，都凝結了設計者們太多的智慧和汗水。

2014年1月16日，新疆農六師煤電有限公司110萬千瓦超超臨界空冷機組工程(簡稱“農六師項目”)首臺機組投產發(fā)電，汽輪機初參數26.25MPa/600℃/600℃，銘牌出力1100MW，發(fā)電煤耗270g/kWh，全廠熱效率46%，百萬千瓦水耗0.06立方米/秒，均創(chuàng)造了目前國內直接空冷機組的最高水平，世界火力發(fā)電行業(yè)進入110萬千瓦等級空冷火電新紀元。

此時，在擁有國際一流火力發(fā)電技術的中國，100萬千瓦火電機組投運數量不過幾十臺，120萬千瓦等級的火電技術正處于研發(fā)攻堅階段。頃刻間，火電標桿屹立天山北麓，一石激起千層浪。

作為項目設計方的山東電力工程咨詢院有限公司(以下稱“山東院”)，在這次改寫產業(yè)歷史的征程中，與業(yè)主精誠合作，與同仁優(yōu)勢聯(lián)合，把一個屬于全球電力行業(yè)的共同夢想，圓滿變成了現實。

成就有目共睹，故事值得分享。

這是我們共同的夢想

關于農六師項目，有兩個關鍵定位：為企業(yè)的電解鋁生產線提供可靠電力保障;利用我國西北地區(qū)豐富的煤炭資源探索循環(huán)經濟發(fā)展新模式。在該項目業(yè)主——信發(fā)集團的最初設想中，建設兩臺66萬千瓦火電機組可以滿足企業(yè)生產需求。面對這樣一個貌似并不特殊的訂單，山東院從上到下卻陷入了深深思索。

“農六師項目的業(yè)主本身不是電力企業(yè)，建設的主要目的也是為企業(yè)生產提供能源支撐。在前期階段，業(yè)主對山東院的技術力量與專業(yè)經驗給予了充分信任與尊重。對此，我們非常欣慰，也深感責任重大。” 山東省工程設計大師、電力行業(yè)資深專家、山東院副院長翟慎會，與整個設計團隊一起，為信發(fā)集團提出了中肯建議：“我國100萬千瓦火電技術和裝備制造已經較為成熟，具備了在投資允許范圍內建設更大容量、更高參數機組的條件。如果投資合理，更高效的能源利用方式，將帶來更好的經濟效益和社會效益。如果采取更大膽的設想，在110萬千瓦等級上實現突破，將給企業(yè)帶來更為長遠的投資回報。在技術路線、設備選型和質量把控等專業(yè)環(huán)節(jié)上，山東院能夠為業(yè)主提供專業(yè)服務。以農六師項目為契機，超越自我，鑄造精品，應該成為我們雙方共同的追求。”幾輪商討過后，信發(fā)集團與山東院堅定攜手，一次“110萬千瓦”圓夢之旅就此啟程。

目標史無前例，決策卻并不簡單。從技術經濟到設備選型，從難點研究到專業(yè)接口，各種可能在項目建設中遇到的問題和挑戰(zhàn)，都要在前期找到合理解決方案。“農六師項目集合了山東院最強設計力量，各個專業(yè)的主設人都由主任或副主任工程師擔任，關鍵事項和技術攻關都由院領導親自主持。項目的高端定位，讓我們這些設計者也產生了空前的熱情。通過全方位的溝通和優(yōu)化提升，我們最終將機組參數提高到了110萬千瓦和26.25兆帕這兩個新坐標上。”項目設總鄭德升回憶起當時的場景，依然激情四射。

設計的高度，就是項目的高度。作為一個企業(yè)自備電項目，機組年運行小時數要達到8000小時以上。“如此大容量、高參數的火電機組，還要采用直接空冷技術，脫硫、脫硝、除塵等環(huán)保配置一個都不能少，主輔機設備選型至關重要。”前期階段，鄭德升和設計團隊圍繞主輔機設備和四大管道做了大量而細致的收資調研，形成了十多份專題報告。“設計前，院領導帶著我們把國內正在運行的百萬機都走訪了一遍，意在取長補短，且主要以補短為主。我們的想法是：將目前我國100萬千瓦機組存在的問題厘清摸透，在農六師項目中一一解決或規(guī)避。”

那些源自專業(yè)的細節(jié)

找到夢想，只是實踐偉大的第一步。效益是目的，質量是前提。山東院在全方位提高參數、優(yōu)化設計細節(jié)的努力中，充分擔當了業(yè)主參謀的角色，全面展示出了在專業(yè)領域的深厚功底。

針對電動給水泵這個直接空冷機組中的重要輔機設備，設計團隊經過詳細的經濟技術比較后，在該項目中推薦采用了兼顧經濟性和靈活性的3臺35%容量電動給水泵方案，單臺功率高達1.65萬千瓦。如此高功率的電動給水泵，在我國尚沒有應用先例，在世界上也是首創(chuàng)。山東院在國內外大量調研基礎上，需要在新型行星齒輪和液力耦合器兩種給水泵聯(lián)動調速裝置之間做出選擇?？紤]到自備電廠機組長期帶滿負荷連續(xù)運行，經全面技術經濟比較，最終選擇了一級增速液力耦合器，僅此一項就為業(yè)主節(jié)省投資4000多萬元。

作為容量最大的空冷機組，空冷設備的選型與優(yōu)化的重要性不言而喻。除了與北京大學聯(lián)合建立數模以確定空冷機組與總平面的位置關系之外，山東院還為業(yè)主打造了一種新穎的設備招標模式：在國內外各選取三家優(yōu)質可靠的空冷設備廠商，提前做好6個廠家設備的優(yōu)化方案，等業(yè)主選定設備后，再進行深度優(yōu)化。空冷設備的優(yōu)化與選型密切相關，必須代入具體設備參數才能進行優(yōu)化。在設備招標時將設計思維前置，有利于從源頭上提升工程質量。得益于山東院在空冷領域長期積累的技術優(yōu)勢和權威地位，才能夠為業(yè)主提供這種高效的招標方式，花最少的錢買到最可靠的設備。通過設計團隊的把關幫助，最后選取了一家德國廠商的直接空冷設備，散熱面積達到294萬平方米，保證在夏季氣溫達到35攝氏度的情況下，機組還能夠滿發(fā)穩(wěn)發(fā)。

在結構專業(yè)中，汽輪機基座隔振問題的優(yōu)化與創(chuàng)新尤其值得一提。據結構專業(yè)主設人申加勝介紹，汽輪機基座振動必須控制在20微米以內，否則將對電氣設備造成安全隱患。“基于這個原因，我們對中間平臺層進行了先進的隔振技術處理，用彈簧隔振系統(tǒng)改剛性連接為柔性連接，將振動控制在遠低于國標的范圍內，大大增加了設備的可靠性。”

除了技術上的深度開發(fā)，山東院也將數字化設計的多重優(yōu)勢，全面融入到了農六師項目的設計全過程。“在這個項目上，我在所有專業(yè)都動用了三維精細化設計和三維碰撞檢查這一‘新式武器’—— 以PDMS為平臺，管道放坡、實體支吊架、保溫等按照與實際情況一致的要求建模，進而實現‘無碰撞’施工。” 該院機務專業(yè)主任工程師胡訓棟講到專業(yè)問題，總是慢條斯理。“所有的問題都要在設計中解決，不能拖到施工現場出現狀況了再想解決辦法。這種將三維設計融入全專業(yè)的最初設想，已經成為我們以一貫制的設計理念。”

談到數字化技術給設計質量帶來的提升，土建部專業(yè)總工程師張?zhí)m春也深有感觸：“我們整個項目建設中僅有42份由業(yè)主要求而做的變更設計，沒有一份由于設計差錯引起的設計變更。以往，一個普通的30萬千瓦項目，變更多達兩三百次都是常有的事。零設計變更的項目，這么多年來我還是第一次遇到。應該說，三維碰撞試驗在其中功不可沒。” 即便如此精細，在圖紙交付前，該院還是組織所有參與設計人員對施工圖追加了一次全面核查。事實上，包括采用三維數字化移交和追加審圖在內，許多‘規(guī)定動作’之外的工作，并不是業(yè)主有所要求，而是山東院自身站在業(yè)主的角度，為工程質量著想，所采取的主動措施。

服務有品牌 技術有擔當

山東省工程設計大師、電力行業(yè)資深專家、山東院院長侯學眾任院長之初，就提出培育“差異化”優(yōu)勢的理念，他相信差異化的技術能力和服務能帶來差異化發(fā)展的優(yōu)勢。”“既然是開創(chuàng)先河，就必然會遇到新問題，有些是設計層面的，有些是裝備層面的，有些是建設層面的。作為設計方，不管問題是否跟我們有關系，只要是工程需要的，業(yè)主需要的，我們都有責任，也有興趣去妥善解決。在能做事的時候多做事，這是山東院應該有的追求。”

談到與山東院這次歷史性合作，信發(fā)集團董事局主席張學信感觸頗深。“電力是電解鋁生產的成本重頭，更是決定了產品質量關鍵要素。借助山東院的專業(yè)優(yōu)勢，我們不僅解決了企業(yè)的核心產業(yè)能源供應問題，還為實現循環(huán)經濟綜合效應找到了可行之路。”這位在業(yè)內頗具傳奇色彩的實業(yè)家，經常親自陪同到新疆建設一線商討方案。“山東院是個有著深厚歷史積淀的國有企業(yè)，我們是處在蓬勃發(fā)展期的民營企業(yè)，在共同的理想感召下，大家在合作中結下了深厚的友情。”

的確，對于山東院來說，農六師項目雖不是總承包項目，卻勝似總承包。“隨著合作的逐步深入，業(yè)主對我們的信任也不斷加深。這也意味著，幾乎所有與項目建設相關的問題，我們都要提供最專業(yè)的咨詢意見。”在翟慎會看來，110萬千瓦等級技術上第一次嘗試就獲得這么大的發(fā)揮空間，是挑戰(zhàn)，更是機遇。“我們各個專業(yè)的技術骨干，都在這個項目上得到了最寶貴的實踐經驗，大家經受了重大考驗，不僅為項目提供了可靠技術保障，也讓山東院的技術力量得到了關鍵性提升。這種積累，為我們在今后大力推廣110萬千瓦技術，開發(fā)120萬千瓦技術打下了堅實基礎。甚至可以說，農六師項目的成功，驗證了山東院在火電高端技術上的核心競爭力。”

“我們院長期干總包項目，不僅積累了豐富的總包經驗，而且習慣了站在總包的角度進行思考、決策、設計、優(yōu)化。”采訪中，類似的觀點在多位設計人員口中頻繁出現，一種跨專業(yè)的系統(tǒng)工程思維，在山東院成為主流。

該工程的地基處理便是讓人印象深刻的案例。農六師的建筑場地類別為三類，建設條件較差，設計團隊經過大量的技術調研并采用先進的設計軟件進行分析比較，最終選用后壓漿技術的鉆孔灌注樁基礎，通過后壓漿處理的灌注樁與普通灌注樁相比，單樁豎向承載力大幅提高，抗水平震性能也有較大提高。“但矛盾的是，當地地下水土有強腐蝕性，按照相關規(guī)程，此類場地不能采用鋼筋混凝土灌注”。張?zhí)m春這樣解釋道，“根據工程實際荷載需求以及施工條件，主廠房區(qū)域又不得不采用灌注樁，為了解決工程實際需求與規(guī)范條文沖突的問題，我們咨詢規(guī)范主編單位、多次組織行業(yè)專家評審，終于確定了一個解決方案，就是在混凝土中加入耐硫酸添加劑、礦物摻合料等措施改善混凝土的抗腐蝕性能。經試驗證明，改良后混凝土的抗腐蝕能力提高了5倍以上。”這個問題的圓滿解決，使得工程工期大大縮短，創(chuàng)造了巨大的服務附加值。

對此，承擔該工程施工任務的山東電力建設第二工程公司也深有感觸。和山東院合作的工程已有多次，這一次又是精誠合作，山東院的精細設計，大大促進了工程施工進度和質量。以本工程四大管道的安裝為例：價值不菲的進口管道在安裝過程中要絕對的精細，管道之間、管道與彎頭、三通和管件之間的焊接都是以十分之一毫米的精度值來控制的，安裝質量的優(yōu)劣直接關系到系統(tǒng)安全和機組的經濟運行。山東院精細化的設計圖紙確保了四大管道安裝的無縫連接，三維精細化設計技術實現了上述管道放坡、實體支吊架、保溫等模型與實際情況一致，實現“無碰撞”施工。同時，項目還采用專有技術的圖形化電纜敷設軟件進行熱控電纜計算機敷設，節(jié)省電纜長度20%。

對設計優(yōu)化再優(yōu)化，對工期統(tǒng)籌再統(tǒng)籌，對造價精煉再精煉，這是自覺位居總包立場的設計團隊成員心中共同的信念。據胡訓棟介紹，“該工程的系統(tǒng)圖專門采用了Inpower軟件，這款軟件包含了所有閥門、管線的信息，可以自動生成輔料清單，方便業(yè)主進行相關產品的預采購，盡管這增加了設計人員的工作量，但對業(yè)主來說，卻意味著進一步壓縮了工期，節(jié)省了工程造價。”

施工方能否按照設計圖紙方便、高效施工，這個問題也包含在山東院這個不是總包方但勝似總包方的設計團隊的考慮范圍內。不茍言笑但心思縝密的鍋爐專業(yè)主設人祁金勝，在同事中綽號“大勝”對鍋爐設備的選型及優(yōu)化如數家珍。在鍋爐廠因引進技術，無法對鍋爐煤粉分配器的設計優(yōu)化進行配合時，“大勝”挑起擔子，主動與提供分配器的配套廠家聯(lián)系，共同商議設備優(yōu)化調整方案。“這雖然不是我們設計院份內的事，但業(yè)主既然有要求，為了項目的可靠運行，我們當然責無旁貸。”建筑專業(yè)主設人鄭潤清，則在集控室里實現了另一項人性化的設計創(chuàng)新，在集控室一端設計了全玻璃中庭空間。使自然光線流入室內，室內環(huán)境得以改善，還可以將參觀人員與工作人員完全隔離開來，既方便了參觀訪問也保障了集控室的安全運行不受干擾。

誠意鑄就精品。高低溫差近80攝氏度的極端氣候環(huán)境、并不理想的三級地質條件、自備電廠對可靠運行的超高要求、升壓直接滿足企業(yè)生產要求的220千伏變壓器最大電流、100萬千瓦以上機組嘗試“黑啟動”、按照電廠來煤需要定制汽車、火車兩套卸煤方案等等，當堅定不移做優(yōu)化創(chuàng)新的設計理想遇上共創(chuàng)歷史的事業(yè)激情，這些，都不是事兒。

當前，農六師項目的2號機組也投運在即，準備開始接受新一輪的實踐檢驗與行業(yè)注目。按照規(guī)劃，將有6臺110萬千瓦火電機組陸續(xù)在這片看似貧瘠的土地上陸續(xù)建成。到那時，循環(huán)經濟產業(yè)鏈將在西域迸發(fā)出前所未有的活力，這個關于夢想的故事也將成為一段佳話。

【短評】

精神的傳承與突破

驍文

在我國電力設計行業(yè)，山東院是一面旗幟。

歷史由人書寫，偶然中定有必然。做出建設110萬千瓦火電機組的決定，是個大膽的突破，卻并不草率。一個負責任、有理想的專業(yè)團隊，遇上一個講實效、認品牌的業(yè)主，為一段偉大的合作打下了堅實的基礎。面對設計人員，你可以聽到一連串的專業(yè)術語和客觀分析，卻難尋到一句抱怨和自夸，因為“這些工作都是份內之事，一切都是為了項目和業(yè)主著想。”在他們眼里，哪怕花費畢生精力，只為實現一點本專業(yè)的突破，都非常值得。

智慧的價值，就是為行業(yè)提供一種新的發(fā)展思路，讓資源的最大化利用與企業(yè)的利潤創(chuàng)造，在現實中達成統(tǒng)一。用技術幫助業(yè)主得到最大化的投資回報，讓專業(yè)水準在服務中不斷提升，在這種良性循環(huán)里，一個知識密集型企業(yè)的核心競爭力必然能夠有所積累，穩(wěn)步提升。

農六師項目的成功，屬于信發(fā)集團，屬于山東院，屬于全行業(yè)，歸根結底是一次所有參與者在精神層面的正能量輝映。一精一誠，為業(yè)內提供了實現超越的兩個本質要素：精以做事，誠以做人。