大型燃机电厂扩建工程集约用地措施探讨——以东莞中电新能源热电厂扩建工程为例

发表时间:2019/12/13   来源:《防护工程》2019年16期   作者:刘蔚
[导读] [目的]当今城市土地资源日渐稀缺,土地价格稳步上涨,环境保护要求与日俱增,城市工业园区内的相当一部分早期建设的燃机电厂也纷纷面临改扩建。

刘  蔚
        中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司  广州  510663
        摘要:[目的]当今城市土地资源日渐稀缺,土地价格稳步上涨,环境保护要求与日俱增,城市工业园区内的相当一部分早期建设的燃机电厂也纷纷面临改扩建。为适应城市环保要求,节省电厂扩建投资,本文旨在探讨出集约用地的相应措施;[方法]以东莞中电新能源热电厂扩建工程为例,文章分析并提出了5种集约用地的措施;[结果]通过利用一期建构筑物、优化工艺模块、提高厂区立体空间利用率、地上管架与地下管线用地相结合、合理缩减和利用建筑构筑物间距等措施,东莞项目实现节地率达25.52%,节地效果显著;[结论]本文所提供的集约用地分析及措施有效,可为同类工程提供指导与参考。
        关键词:节约土地资源;燃机电厂;扩建工程;集约用地措施
        Discussion on Intensive Land Use Measures for Extension Project of Large Gas Turbine Power Plant——Taking the expansion project of
        China Power New Energy Dongguan Cogeneration Power Plant as an example
        LIU Wei
        (China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510663,China)
        Abstract:[Introduction] Nowadays,urban land resources are increasingly scarce,land prices are rising steadily,and environmental protection requirements are increasing day by day. A considerable number of early-built gas-turbine power plants in urban industrial parks also need to be reconstructed and expanded. In order to meet the requirements of urban environmental protection and save the investment of power plant expansion,The paper aims to sum up some feasible and meaningful measures of Intensive Land Use. [Method] Taking the expansion project of China Power New Energy Dongguan Cogeneration Power Plant as an example,this paper analyzed and proposed five measures for intensive land use. [Result] By utilizing the first-stage building,optimizing the process module,improving the utilization ratio of three-dimensional space in the factory area,combining the above-ground pipe rack with the underground pipeline,reducing and utilizing the spacing of building structures reasonably,the land-saving rate of this project has reached 25.52%,and the effect of land-saving is remarkable.[Conclusion] The intensive land use analysis and measures provided in this paper are effective and this work provides some guidance and reference for further study on similar projects.
        Key words:Saving Land Resources;Gas Power Plant;Extension Project;Intensive Land Use Measures
       
       
        前言
        1)研究目的
        为适应城市环保要求,节省电厂投资,本文旨在探讨大型燃机电厂扩建工程中可采取的有效集约用地的相关措施。
        2)研究背景
        我国耕地资源稀缺,当前又处于工业化、城镇化飞速发展的时期,建设用地供需矛盾十分突出。切实保护耕地,大力促进节约集约用地,走出一条建设占地少、利用效率高、符合我国国情的土地利用新路子,是关系民族生存根基和国家长远利益的大计,是全面贯彻落实科学发展观的具体要求,是我国必须长期坚持的一条根本方针。2008年,国务院《关于促进节约集约用地的通知》[1]明确要求,切实保护耕地,大力促进节约集约用地:一要按照节约集约用地原则,审查调整各类相关规划和用地标准。二要充分利用现有建设用地,大力提高建设用地利用效率。
        有限的城市土地资源与日益膨胀的城市人口数量之间的矛盾突显,燃机电厂多选址在新城区或城市工业园内,区内工业项目持续增多和可利用建设用地面积不断减少之间的逆向演化趋势,也要求顺应城市发展的需要,节约集约用地。
        3)研究范围
        本文研究及分析的是预留扩建用地或老厂拆迁用地的内的燃机工程。
        燃机电厂扩建工程往往具有一期建设时间早、老厂机组容量小、产能落后等特点,随着城市化进程及电力需求增长,老厂亟待扩建,但厂址已置身城区范围内,周边地价高涨,扩建场地局促,新征用地困难,外部边界条件复杂。为响应政府节能减排政策,建设符合国情的、有竞争力的发电企业,在预留扩建用地或老厂拆迁用地内扩建的项目日渐增多。
        我院设计并已建成投产的东莞中电新能源热电厂扩建工程(以下简称“东莞燃机项目”)即属此列,本文也主要以其为例,探讨在拆除老厂,利用老厂预留场地进行扩建的工程中,总平面设计可采取的集约用地措施。
        工程概况
        厂址地理位置
        东莞中电新能源热电厂扩建工程厂址位于广东省东莞市东城区科技工业园南部组团的南端。电厂东侧地块为新奥燃气公司和LNG东莞分输站,北侧为电厂主要热用户——华润雪花啤酒(广东)有限公司,西侧紧邻市政道路(东科路),西南侧为某公司仓储用地,南靠一座小山。
        厂区用地分析
        厂区围墙内用地为不规则地块,东西方向长362.22-400.54m,南北方向长261.79-299.55m,一期围墙内用地面积(含预留扩建用地)约10.2hm2。
        该项目一期规模为2×180MW 9E级燃气-蒸汽联合循环机组,老厂的天然气由东莞城市燃气运营商东莞新奥燃气公司提供,新奥燃气公司与厂区相邻,位于厂区东北侧。原电厂燃用双燃料,即燃用天然气,以轻油作为备用。二期工程实施前,业主已经完成油改气,厂区的油罐和油泵房等可拆除。
        二期工程扩建2×460MW燃气-蒸汽联合循环热电联产机组及相应的公用设施,部分公用系统按3×460MW机组预留,电厂最终规模为3×460MW(改进型)机组。
        
        图1  东莞中电新能源热电厂扩建工程用地范围图
        Fig. 1 Land scope of China Power New Energy Dongguan Cogeneration Power Plant
        二期工程利用一期预留的扩建场地,以及拆除一期油罐区、油泵房、启动锅炉房、一期蓄水池、机械加速澄清池的场地,并于一期厂区西南角新征用地0.83 hm2和厂址西面东科路西侧新征用地2.36 hm2(实际可利用地1.95 hm2),厂区新征用地共计3.19hm2场地,建设规模为2×460MW(改进型)燃气-蒸汽联合循环机组,厂区围墙内可用于扩建的面积约5.51hm2,二期厂区用地面积共计8.29hm2。(见图1)
        厂区总平面布置格局
        本期新建之后,全厂主要分为东厂区和西厂区两大区域。东厂区又分为东、西两部分,东厂区从功能分区可分为主厂房区、配电装置区、冷却塔区、生产辅助区。西部为主厂房区、配电装置区和冷却塔区,东部为生产辅助区。西厂区主要为厂前建筑区及原水蓄水池区。(见图2)
        1)主厂房区
        主厂房采用燃机和汽机厂房脱开布置。该区位于本期厂区西南侧,从南至北依次布置了燃机主变、厂变和启备变、燃机厂房、余热锅炉、烟囱、汽机厂房和汽机主变。燃机厂房长度为88.9m,汽机厂房长度103m,燃机J排至烟囱中心线的距离为88.620m。
        2)配电装置区
        受用地条件限制,本期220kV GIS架空布置在燃机主变上方,一方面节省了用地,另一方面缩短了进线距离。汽机主变通过电缆接至本期220kV GIS。
        3)循环水系统
        
        图2  厂区总平面布置图
        Fig. 2 General layout of the plant
        本期工程循环水系统采用二次循环供水系统,机力通风冷却塔及循环水泵房布置在厂区西北侧,与一期机力通风冷却塔及循环水泵房一起集中布置,形成全厂冷却塔区。该区域位于全厂主导风向下风侧,对厂区影响较小。
        本期冷却塔位于汽机房A排外,循环水管短捷,长465m。
        4)生产辅助区
        其中主要包括有化水车间、循环水处理站、净水站、废水处理站、空压机房、供氢站、原水蓄水池、天然气调压站等。
        化水车间、净水站、废水处理站联合组成的水区集中布置在厂区东侧地块,有利于共用公共设施,降低工程造价;空压机房布置在燃机厂房西侧,供氢站和天然气调压站布置在水区南侧;原水蓄水池布置在西厂区内,位于厂前建筑区以西,设计成为景观水池,既符合规划用地性质,又便于营造良好的厂前建筑区环境。
        5)控制室
        本方案控制室采用“2机1控”的模式,布置在汽机房A排中部。
        6)厂前建筑区
        本工程一期的厂前建筑区位于厂区东北侧,包括行政办公楼、生产、检修综合楼和食堂及消防综合楼等附属建筑。本方案利用一期行政办公楼作为本期安全教育培训楼,生产、检修综合楼维持原有功能,西厂区中新建综合办公楼、检修公寓、招待所等。
        7)出入口
        一期主出入口位于厂区东北侧,从东科路引接,本期工程利用一期的主出入口作为本期次出入口,为主要货流出入口;于厂区西侧东科路设两个主出入口,一个位于东科路西侧,通往西厂区,另一个位于东科路东侧,进入东厂区。
        8)用地指标
        本期2×460MW(改进型)机组纯凝工况下的最大出力为920MW,本期厂区围墙内用地面积为8.29hm2,其中生产区用地面积(除厂前建筑区外)仅为5.51 hm2。
        集约用地措施分析
        利用一期建构筑物
        东莞燃机项目保留了一期厂前建筑区,减少了拆除和新征用地。尽可能地利用一期建构筑物,从一定程度上节约了工程造价,节省了用地。
        该措施需依据已明确的规划机组容量及本期机组容量,结合老厂现有设施本期是否可利用的情况,主要分析厂前建筑、水处理系统以及制氢或储氢设施等附属设施[2],并将其分为“可利用、可扩建、需新建“这三类。
        优化工艺模块
        结合电厂总体规划情况,针对本期工程特点,分析拟建设场地的用地范围,尽量集约用地;
        结合各专业的推荐方案,总平面格局采用模块化设计,进行优化组合。
        (1)主厂房模块
        
        图3  分体厂房与联体厂房比较
        Fig.3 Comparison between separated plant and combined plant
        东莞燃机项目为使出线顺畅,且能缩短循环水管线,集中布置冷却塔以减少其对厂区的影响,最终方案将主厂房区布置在围墙内的西侧地块,该建设场地东西方向长度受限,经与热机专业配合,最终采用分体式厂房,且主厂房南北方向布置的形式。两套9F“一拖一”改进型燃气——蒸汽联合循环机组,燃机厂房长度为88.9m,汽机厂房长度103m,燃机J排至烟囱中心线的距离为88.62m,如若选用联体厂房方案A排长度约152.5m,无法朝南北方向 布置在地块内,受制于地块尺寸及主厂房长度,联体厂房模块仅能东西方向布置,出线不畅。最终比选采用的分体厂房方案较之缩短了约50m,很好地化解了用地东西方向尺寸紧张的困难,同时该布局又能满足主厂房朝南北利于出线和循环水管线短捷的需求。(见图3)
        (2)配电装置模块
        东莞燃机项目采用了GIS电气设备,占地面积较常规式屋外配电装置大为缩减。这一做法在近年来燃机工程中也较为常见。
        (3)水处理区模块
        东莞燃机项目净水站、化水车间、污水处理站等集中布置在厂区东侧场地,共用公共设施,整合集约地效果明显。
        (4)优化工艺流程减少管线用地
        东莞燃机项目的机力通风冷却塔布置在厂区西北角,与一期冷却塔集中布置,位于本期主厂房A排以北,冷却塔一列式排开,且位于主导风下风向,节约了其它建构筑物与冷却塔之间的间距,且缩短了循环水管线的长度,减少了管线用地。
        提高厂区立体空间利用率
        (1)GIS架空布置
        东莞燃机项目在垂直于燃机主厂房A排方向即南北方向场地尺寸比较紧张,我们建议电气专业改变变压器和GIS的布置形式,减小变压器和GIS设备的占地面积,考虑GIS和变压器立体布置的方案,把GIS架空布置在变压器上方。(见图4)
        
        图4  主厂房A列外侧架空布置GIS
        Fig.4 GIS overhead above transformer
        (2)联合建筑
        这是一种常见的节地措施,即非主要的办公楼和一般仓库等生产附属设施,可以布置在另外一些建筑物或厂房的上部,也增加了厂区的立体空间利用率。东莞燃机项目将冷冻站布置在空压机房上部,一般材料库布置在检修车间的上部,此外,电厂联合建筑的做法还有诸如将网络控制楼布置在屋内GIS设备间的上部,小设备的检修车间可以布置在综合水泵房的上部等等。但需注意,在利用生产车间的上部空间布置其他设施时,必须遵守设计规范,采取安全措施,避免彼此干扰,兼顾厂区景观。
        (3)综合利用水池
        东莞燃机项目二期原水蓄水池并未另辟场地,而是利用了一期冷却塔下部水池作为二期的原水蓄水,极大地节约了水池用地。在燃机电厂项目中,综合给水泵房前池、给水蓄水池、雨水蓄水池、工业废水蓄水池等各种水池较多,分散布置所需场地较大,设计过程中可考虑综合利用或集中布置以节约用地。
        地上管架与地下管线用地相结合
        厂区管线布置在老厂扩建工程中很难一次性规划完成[3],常常需要见缝插针,避开已有管线,特别是东莞燃机项目一期工程已经过多次改造,原有竣工图不能完全作为设计依据,针对该情况,我们对一期管线做了地下物探,并结合现场开挖后的实际情况进行调整,二期厂区采取综合管架方式布置厂区管线,在综合管架的基础之间,浅埋一些与综合管架不产生相互安全影响的水管道;综合管架投影下的地面,结合了电厂需求,改作硬化地面、草地、花圃等,提高了厂区的土地利用效率。
        合理缩减和利用建筑构筑物间距
        (1)合理压缩间距
        现行的规程规范给出了发电厂各建、构筑物的最小间距。其实,仔细研究其注释及条文说明就可以知道,在一定条件下,完全可以进一步压缩建、构筑物的最小间距[4]。
        例如,规范要求“ 两座建筑物,如相邻较高的一面外墙为防火墙时,其最小间距不限,但甲类建筑物之间不应小于4m。” 因此,在满足上述要求的基础上,将较高的一面外墙设为防火墙就可以压缩两座建筑物的最小间距[5]。
        又如,规范要求“变压器与机力冷却塔最小间距为40m(非严寒地区)”,主要是考虑防止出现结冰、闪络等问题。为解决冷却塔到变压器间的距离要求与用地限制问题,东莞燃机项目中尝试在变压器高压侧出线采用出线套管+避雷器的GIL母线整合装置,避免了变压器出线污秽闪络的风险,变压器与机力冷却塔缩短至30.051m,节约了用地。这是我们结合项目实际情况,对有关规程的条文、注释及条文说明灵活运用、适当变通的一种探讨,希望这类尝试能有助于合理确定建、构筑物间距,集约厂区用地。
        (2)利用间距开辟景观休闲场地
        在不影响车间安全生产的前提下,将绿地和休闲设施安排在建构筑物之间的用地内或建构筑顶部。比如在主厂房区西侧检修场地附近布置休息凉亭等景观小品,利用集中控制楼、办公楼、材料库、检修车间的顶部铺装草坪,布置休闲场地,在建筑物间距用地内安置健身设施,为工作人员提供一个休息的空间,提高了土地利用率。
        与当前国内同类技术综合比较
        目前,我院设计已投产的9F级燃机电厂工程主要有珠海横琴岛多联供燃气能源站项目、中海油珠海天然气发电有限公司热电联产项目、中电四会2x400MW级燃气热电冷联产项目。由于各电厂因建厂条件不尽相同,带来总平面设计方案不同,很难在同一平台进行技术经济的全方位比较,但单就2台9F级厂区用地指标来看(见表1),厂区总用地面积大多在10hm2以上,主厂区面积大多在9hm2以上,而东莞燃机项目主厂区用地仅5.51hm2,由此可见东莞燃机项目用地指标的先进性。综合比较而言,本项目所采用的集约用地措施的实施效果良好。
       
        表1  同类工程主厂区用地面积比较表
                
        结论
        综上,东莞燃机项目厂区扩建用地有限,在预留的2台9E机组用地内,建设2台9F级机组的主厂区(且一期工艺系统大多不能利用),总平面设计时集约用地技术的研究与应用十分关键,我们通过利用一期建构筑物、优化工艺模块、提高厂区立体空间利用率、地上管架与地下管线用地相结合、合理缩减和利用建筑构筑物间距等一系列集约用地的措施,实现了较为明显的节地效果[6]。
        东莞燃机项目本期2×460MW机组围墙内用地面积仅8.29hm2,其中2.39hm2为业主另征电厂生活配套用地,比《电力工程项目建设用地指标》中规定的用地指标11.13 hm2节省2.84hm2,节省幅度高达25.52%。更为突出的是,东莞燃机项目主厂区用地5.51hm2,比《电力工程项目建设用地指标》中规定的主厂区用地指标10.53 hm2节省5.02hm2。在一期电厂运行不受影响的情况下,通过集约用地措施,为业主节约了工程投资,为国家节约了宝贵的土地资源,并为行业内类似工程提供了一定参考价值。
        以上仅仅是一些结合项目自身情况的尝试,希望能为同类工程提供一定参考,并引发行业内的集思广益,探讨出更多更好的集约用地措施。
       
        参考文献:
        [1]刘振国.大力促进节约集约用地[N].中国国土资源报,2008-01-09.
        [2]赵明明.扩建电厂厂区总平面布置需要注意的问题[J]. 价值工程,2012,12(34):80-81.
        ZHAO M M. Problems that Need Attention in General Layout of the Plant Expansion Factory [J]. Value Engineering,2012,12(34):80-81.
        [3]熊洁.浅议电厂管沟合理设计与节约用地的关系[J]. 电力勘测设计,2003,12(4):62-66.
        XIONG J. The Relation Between the Piping Scientific Design and the Occupancy Saning [J]. Magazine Office of Electric Power Survey & Design,2003,12(4):62-66.
        [4]任宇飞.火力发电厂节约用地的常用方法[J]. 科技情报开发与经济,2005,15(14):269-270.
        REN Y F. The Common Methods for the Optimal Land Utilization in steam-power Plant[J]. SCI/TECH Information Development & Economy,2005,15(14):269-270.
        [5]宿东升.浅谈火力发电厂的节约用地措施[J].内蒙古科技与经济,2007,9(18):52-53.
        Su D S. Discussion on Land-saving Measures of Thermal Power Plant [J]. Inner Mongolia Science Technology & Economy,2007,9(18):52-53.
        [6]贾成.大型火力发电厂厂区节约用地分析[J]. 电力建设,2006,12(12):58-60.
        JIA C. Analysis of Conservative Land Use in Large- sized Fossil- fuel Power Plant Projects [J]. Electric Power Construction,2006,12(12):58-60.
        作者简介:
        Liu W 第一作者(通信作者)
        刘蔚,1985-,女,汉,江西南昌人,工程师,华南理工大学建筑设计及其理论专业硕士,主要从事电力工程的总图规划、建筑设计、景观等工作。

投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: