论文

扬子石化-巴斯夫GTCC燃机电厂工程技术总结
蒋海峰 --项目总工程师
关键词：6B型燃机补燃式余热锅炉联合循环（GTCC）技术参数新型管理模式 ITP计划样板工程管道水压包里程碑进度新型设备工艺特殊机具清单
引言：扬子石化-巴斯夫GTCC燃机电厂工程是一国际性工程，作为新型管理模式及新型设备的工程安装典型，该文对燃机工程管理模式、技术要求及流程进行总结及说明，以作为今后燃机项目投标及施工参考。有关项目的技术文件、施工方案、施工组织设计、检试验计划、工程量及技术资料可参考所附光盘及附件。

1 GTCC燃机工程概述及特点

扬子石化-巴斯夫燃气轮机联合循环（GTCC）电厂布置在南京市大厂区扬子石化厂区内，作为扬-巴化工区的后备电厂筹建，工程主要安装三台GE公司MS6581B型燃机GTG（41350KW）、三台余热锅炉HRSG（高压蒸汽 65t/h,低压蒸汽 15t/h）及一台抽凝式机组汽轮发电机STG（54MW，ALSOTM），其中燃机、余热锅炉及烟囱为模块式结构，其它附属系统包括：220KV/110KV GIS开关站及控制楼、天然气、油罐区（石脑油、柴油）及净化水罐区、黑启动柴油发电机、冷却塔、循环水系统等，并预留扩建一台燃机及余热锅炉和相应的汽轮机的位置。
燃机主要模块为：燃机模块、发电机模块、发电机出线小室（MV CELL）、CO2模块、DLN模块、燃气过滤及计量模块、TCC控制室模块、石脑油润滑油模块、压缩空气模块等，余热锅炉的水平方向分别布置高压过热器、高压蒸发器、高压省煤器、低压过热器、低压蒸发器及凝结水预热器。汽机STG主要包括：发电机模块，上、下汽缸及转子，表面冷凝器（10Ton），润滑油模块等。
燃机发电机出口电压11KV，出线采用共箱母线NSPB至出口断路器（MV CELL），然后用动力电缆连接到主变压器和厂变，主变出口110KV通过电缆输送至110KV GIS 开关站，由网联变压器升压送至220KV GIS 开关站，再经室外开关站送出电能；厂变出口为6KV电压，满足本身厂用电要求，另设一台备用变压器，从厂外35KV电网引入作为在三台燃机全部停机时作为本电厂的备用启动电源，另在厂内设一台黑启动柴油发电机作为应急电源。
该工程由中国扬子石化公司与德国巴斯夫公司合资筹建，美国佛洛丹尼尔与扬巴公司联合管理IMT，韩国DAELIM公司为EPC工程总承包，扬子石化工程公司YPEC为施工总承包，上海电建SEPC为YPEC施工分包商，负责该工程的安装施工及调试，土建部分由中建二局二公司负责施工。

2 主要设备及技术参数

重大模块设备清单（大件采用250Ton履带吊车和150Ton履带吊车联合作业直接就位方式，大型变压器就位采用液压顶拉就位方式）
序号名称外型尺寸（m）重量(Ton) 数量备注
HRSG余热锅炉主要模块参数（4个接GTG出口烟道模块除外）：
1 余热锅炉#1组件 16.73×6.30×5.65 70 3 DKME
2 余热锅炉#2组件 17.85×4.95×5.65 190 3 DKME
3 余热锅炉#3组件 17.59×4.42×5.35 134 3 DKME
4 余热锅炉#4组件 17.67×5.01×5.35 151 3 DKME
5 烟囱#1组件 19.4×4.4×4.5 32.6 3 DKME
6 烟囱#2组件 23.5×4.4×4.5 49.1 3 DKME
7 烟囱#3组件 23.5×4.5×4.5 66.3 3 DKME
GTG燃机主要模块参数：（其它辅助模块详见专业总结）
1 发电机模块 8.975×3.33×4.315 125 3 ALSTOM
2 燃机模块 12.45×4.10×4.095 100 3 GE
STG汽机主要模块参数：（汽机模块分下汽缸、转子、上汽缸，利用汽机房40Ton行车就位）
1 发电机模块 9200×3950×5150 135 1 ALSTOM
其它主要设备为：冷却塔（5单元）等热交换装置采用GEA设备，220KV/110KV GIS装置(18模块及IPB)为SIMENS产品，变压器为（17台）ALSTOM和华鹏设备，开关柜（78块）为镇江穆勒产品，DCS系统采用EMERSON等。

3 几种新型管理模式介绍

由于本项目为涉及几家国外公司（EPC总承包商为韩国DAELIM）的国际项目，作为工程咨询管理的IMT所推行的是国际惯用的工程管理模式，在南京扬巴一体化化工工程及上海漕泾化工区工程也实行类似模式，所采用工程管理模式也较为新颖：如检试验计划ITP、样板工程、进度测算表等都是以往国内工程所没碰到的，在此大致介绍一下：
1）检试验计划ITP：
跟国内电力工程的检验项目划分表有些类似，在对工程中要检试验的项目及要求（H、R或W点）明确，并按区域的设备详细列表说明，施工中项目施工时，按ITP的要求准备ITP申请和施工记录（或验收记录），其流程跟国内差不多，由于在分级项目划分不明确和异于验评项目划分标准表的划分方式（按系统划分），给今后竣工时的交工资料带来很大的难度。
2）样板工程Master Piece：
作为ITP内容很特别的一部分，样板工程为确保ITP中质量控制的方式，对重要的作业项目如接地、脚手架搭设、基础灌浆、管道喷砂油漆、焊接、保温等最初开工前先做一个样板工程，经YPEC、DAELIM、IMT及SQIB等单位认可后，今后所有同类项目按该样板质量标准执行，对整个工程的质量控制很有效。
3）水压包Test Package：
一种典型的管道文件包，作为管道水压前条件具备认可的一种方式，包括：水压参数及范围、管道及管支架安装记录、管道消缺处理单（Punch list）、P/ID系统图及相关的ISO单线图、焊接记录表（含RT/PMI）等内容，如本工程共512个水压包包含了本工程所有管道，内容比较全，但有关水压参数确定参照了ASME及DL标准，水压试验及临时管道/盲板量比较大，几乎所有压力管道都实施了试验考验，这是国内工程所没有的，但带来的好处也是不容置疑的，那就是随后的水循环及冲洗试验中几乎无渗漏之处。
4）HSE管理模式：
作为目前国外很流行的工程安全/环境/健康管理体系，国内许多工程近来也采用HSE管理，由于HSE要求比较高，特别对进场教育、PPE（个人防护用品）、文明施工（Housekeeping）、脚手架作业（Scaffolding）、封闭作业（Confined Space Work Permit）、动火作业（Hot Work）及带电作业有严格规定，因此对施工单位的HSE投入和施工进度有影响，也许国内工程习惯了抢进度保工期、轻视安全投入的定式，所以一开始很难适应这种严格的HSE管理模式，零事故目标的达到及100万安全工时也是几方严格管理和努力的结果，这也是今后工程安全管理的方向和要求，但工程投标时须考虑比较高的HSE费用。
5）材料管理模式：
本工程的材料控制和管理有几大特点：a 材料仓库不设在现场区域内，所有领料须开领料单（Material issued slip）经各方签字认可后才能到各个仓库领料，所以领料手续繁琐和车辆费用较高；b 设计材料的控制：特别是对电缆的设计控制，采用对电缆盘清册进行电缆编号安排，对减少电缆浪费和电缆的采购次数带来很好效果，但给施工方电缆敷设的连续性带来难度，增加工程量；c 有关设备开箱和备件管理：本工程这部分管理有些问题，设备开箱一部分在LAYDOWN或材料仓库进行，由保管方/IMT和厂家开箱，无施工方参与，这样给工程的缺件和备件的管理带来难度，责任不明确。

其它如合同方面的进度测算（先确定各项目及项目各阶段的比率表，每月进度款按进度测算结果进行支付）、焊工的进场考试（通过IOU焊工考试中心考试后带证上岗）及初试口(最初的2个焊口100%拍片)、现场修改FCN及消缺工作管理（采用消缺清单及照片标注）等方面也比较新颖。

4、主要设备及新施工工艺

1）模块式补燃式余热锅炉HRSG
a 简介：余热锅炉由韩国DAEKYUNG机械工程株式会社制造，炉型为搁置式自然循环及炉顶双汽包布置。锅炉本体受热面分为高压（74.5bar,520℃）、低压(6.5bar,250℃)、凝结水预热系统，炉内烟道补燃燃烧。每台余热锅炉主要安装部件：受热面组件为模块结构(4个)、余热锅炉的钢结构、楼梯塔的钢结构、烟道（4个）、膨胀节（3个）、烟囱（3节）、余热锅炉本体的连接管道（受热面组件的连通管）。炉膛的水平方向分别布置高压过热器、高压蒸发器、高压省煤器、低压过热器、低压蒸发器及凝结水预热器。炉膛净高14.729m,其顶部标高16.76m，炉膛净宽度3.702m。高压汽包标高22.52m，低压汽包标高22.175m。余热锅炉的钢结构由立柱、各面水平支撑和平台扶梯组件组成。钢柱及垂直支撑等主要构件采用高强度螺栓连接,次要构件采用焊接。
b 安装程序: 烟囱（三段）→模块#4,#3,#2→烟道燃烧器挡板→模块#1→进口烟道（4个模块）→塔式楼梯(stair tower)安装→顶部钢结构→低压汽包→高压汽包→消音器安装→HRSG本体连接管安装→膨胀节安装→烟气密封件安装→仪表套管安装→仪表一次阀安装→水位计安装→安全阀安装→气密性试验→水压试验（及空压试验）→油漆保温→ 锅炉点火。
c 经验总结： 1)烟囱第二段、三段吊装前最好安装好爬梯，烟囱风门装置在吊第二节前连接与之一道吊装就位，另为便于烟囱的接缝密封焊接，可在吊装前先装一个临时平台便于第二节与第三节的密封焊，施工完再拆下。
2）模块吊装就位时按膨胀方向依次就位（#4模块外侧的支撑为死点Dead point），模块地脚螺栓灌浆在钢结构完成及汽包就位后进行。
3)HRSG气密性试验可采用内部燃烧烟雾弹产生微正压来检查模块间及密封面的严密性（余热锅炉未设置送风机），水压试验采用三台整体联做的方式（通过给水管道临时管道连通的方式，高低压及凝结水预热各个不同试压参数的系统可分段升压后隔离），具体管路连接可参照所附的锅炉水压系统图。

2） GT/G燃机（6B型）：
a 简介：本工程采用3台GE公司生产的MS6581B型燃气轮机及燃气轮发电机，横向排气、露天布置。每台燃机带有降噪保护罩，罩内设置火灾和燃料泄漏监测和防护装置。
燃机以天然气作为主燃料，石脑油作为备用燃料。2号轻柴油用作燃机燃用石脑油时的点火燃料；单台燃机ISO工况：燃用天然气时出力41490kW，11kV，50Hz，功率因素0.85，3000rpm；主要模块有：燃机模块、发电机模块、发电机出线小室（MV CELL）、CO2模块、DLN模块、燃气过滤及计量模块、TCC控制室模块、石脑油润滑油模块、压缩空气模块等。
b安装程序：地脚螺栓二次灌浆--燃机/发电机模块吊装就位及定位--其它辅助模块就位--运输临时支撑拆除--燃机初次找正--本体管道施工--钢结构安装--降噪保护罩--进气装置（及排风道等）安装--润滑油冲洗及注油--燃机最终找正（瓢偏度、间隙、中心偏差）--燃机点火--空载试验（全速/超速试验）--并网发电
c 经验总结：1）6B型燃机由于燃机本体与辅机共在一个模块，其管道接口比较密集，空间小，给施工带来难度（而9E型燃机本体与辅机各用一个模块）。
2）燃机初次及最终找正技术要求：由于现场这部分技术资料及技术要求属GE的技术保密内容，这里列出本工程的找正数据及示意图供参考：
燃机轴的前端应比辅助齿轮轴低0.51mm，偏差在±0.10mm以内。两轴的法兰面应为上开口，两端平行，开口为0.038mm，偏差在±0.038mm以内。

3）其它如DLN模块、水冲洗模块、润滑油模块等的本体管道及保温材料由GE提供，TCC与就地模块连接电缆部分采用预制电缆方式，减少现场的接线和回路检查工作量。

5、燃机工程主要项目进度表
a) HRSG模块（共40套）开始吊装：2003-5-1
b) GTG模块开始就位（共6块）：2003-7-16
c) STG汽机扣盖：2003-11-20
d) 厂用电受电：2003-12-18
e) 余热锅炉整体水压：2004-2-8
f) 全厂管道水压完成：2004-3-24
g) 机械竣工：2004-4-5
h) GTG燃机点火：2004-4-13（#3），2004-4-19（#2），2004-4-21（#1）
i) 220KV/110KV GIS装置/网联变/主变倒受电：2004-4-21
j) 燃机首次发电并网：2004-4-29

6、人力计划（项目）及进度控制措施
本项目进度由于土建及设备到货滞后等原因，施工面临抢工期（已滞后2个月）及安全性要求的局面，经过项目组努力和良好的进度控制措施，安装工程从2003年5月初开工到2004年4月5日机械竣工，施工工期为11个月，施工高峰时人员达542人,累计工时60万左右,项目人力进场及分布情况如下:

进度控制措施： 1）人力配组搭配优化（如作业小组负责制：在管道消缺及水压发挥很大作用）。
2）节假日如春节安排加班抢进度（施工分组，轮流休假）。
3）创造HSE安全文明的作业环境（避免因停工造成怠工）。
4）实行P3对施工进度监控，解决影响关键节点进度环节及因素。

7、燃机工程特殊机具设备参考：

由于本燃机工程的特点（燃机/余热锅炉/GIS装置新型设备、设备模块化、国际管理模式要求等），施工过程中所涉及的机具有些比较特殊，在此提供该工程的主要机具清单供参考：
1、 250Ton、150Ton履带吊各一辆及吊装模块用的120Ton、40Ton等各类卸卡及横担（用于燃机/HRSG/STG发电机模块吊装）。
2、 50Ton、16Ton汽车吊及各相关的葫芦工具（管道及设备吊装）。
3、水平仪、经纬仪一套（模块就位时调整找正及沉降观测）。
4、灌浆设备一套（容器、搅拌器）：用于地脚螺栓二次灌浆（SIKA/环宇）。
5、 110KV电力电缆放电缆机、电缆专用牵引机、放线滑轮、放线架（带力矩）
6、 150Ton液压千斤顶一套（4只）：用于燃机发电机等模块调整找正
7、 1700N的液压力矩扳手（用于燃机靠背轮螺栓松紧）
8、变压器滤油机及临时油箱（200TON）及变压器试验设备一套
9、 110KV/35KV电缆头专用制作工具一套及6KV/400V电缆头液压钳及机械钳。
10、管道喷砂设备一套（含空压机2台）及坡口机2台
11、光谱仪及硬度测试仪一套及X射线拍片仪（如委托第三方拍片不需要）
12、百分表、千分表及双程精度百分表（燃机找正用）
13、电缆号牌打印机及2套标号套管打印机
14、水压试验设备3套(400bar)及空压机2台
15、热控校验设备（压力回路校验仪-模块、精密压力表、标准油槽、精度热电阻、精度热电偶、温度校验炉（中温）、活塞式压力计等）及相关的电气试验设备
16、焊条烘箱1只及焊条保温箱（2只）、热处理机4台
其它如焊机（须用焊接插座及带接地线手柄）、焊条保温桶、角向打磨机、润滑油滤油机、吊装模块用的120Ton、40Ton等各类卸卡及横担这类工程常用机具按项目特点配备。

8、技术工作总结:

本项目部按项目管理特点和要求划分为：经理室、技术部、质量部、工程部、合同部、物供部及HSE部门，其中技术质量工作要求比较高、工作量大，如：施工方案、相关图纸等技术资料均为英文，许多工作需技术工程师完成或消化后进行施工交底，对外DAELIM沟通协调也只能依靠懂英文的技术员出面，所以对技术质量工程师要求很高，这也是国际项目的特点和要求。
为便于对这里项目技术运作的流程和内容更好了解，这里作一下简要介绍和总结：
编制《施工组织设计》及各专业初步工程量统计--各专业施工方案编制及修订（中英文，累计42份）--ITP检试验计划及表格--各项目进度计划编制P3（3级网络计划，2450点）-- 焊接工艺评定WPS及WPQR（15份）-- 材料预算（主材及辅材、加工件等）--施工过程中工作日报/周报/月报--ITP检查项目（含样板）申请及验收--厂用电受电前质检资料准备 --汽机扣缸前质检资料准备--水压包资料准备--机械竣工资料准备（包括ITP资料汇总、竣工草图标识）--整套启动前质检（单循环及联合循环）-- 交工资料准备及移交--最终决算工程量准备及认可。
本项目碰到一个难度是有关各项目验收的标准问题：由于大部分设备为进口设备、其制造标准为国外标准如ASME/ANSI，但施工验收时DAELIM要求按国际标准ASME/ANSI和国内标准GB/DL/SH综合执行，具体项目参照相应标准，原则是“就高不就低”：如燃机设备采用厂家标准，管道采用ASME及DL标准，参考SH标准，电气仪表为DL标准，设备安装按ASME及DL标准，焊接及拍片ASME标准；而我方强调施工验收标准唯一性及可操作性：因为各类标准都是一个系统体系（不便分节分类执行），施工前须明确其施工标准，并且电厂工程要入网最终也要电力质检部门验收，其验收依据也是我们所熟悉的DL/GB标准，最后经过几方协调和讨论，确定本工程主要按DL/GB标准执行，部分主要设备参照厂家标准，其它一部分项目如管道焊接/施工参照ASME标准，但须在ITP里进行明确。
有关该工程的交工资料也挺一波三折，工程最初按照国内工程经验应先确定《检验项目划分表》（单位工程→分部工程→分项工程）其中明确检验项目的验收等级、H，W，R点及相应验收项目；但由于DAELIM坚持采用ITP检试验计划，它按区域罗列设备及检查项目清单、验收等级、H、W、R、（W）点，由于缺少分级项目的划分，且各项目验收等级及性质确定也无依据；其中所有验收表格及施工记录要求中英双文，表格的一致性和格式也比较不一；另虽然我方很早提交了项目检验项目划分表，但直至项目基本结束时经过才逐渐被IMT和DAELIM所接受和认识其必要性，确定划分表以ITP资料为基础的各项目单元/子单元/分项工程目录，由此看来，有关国外EPC承包商及管理咨询公司对我国的工程模式并无太多了解，但将国外工程管理所采用的ITP计划跟国内的项目划分表结合，也算是一个有益的尝试。
本工程施工方案编制要求与国内工程有所差别，本工程施工方案强调的是可操作性和施工依据，已批准的方案施工时要严格执行：如工程最初时我方编制的GTG吊装方案因吊装时根据现场情况要调整，国外专家虽认可调整方案的可行性，但因施工方案已改变，需提出方案修改请求再批准出版后才能实施，而这将花费2周时间；其次方案对人力/机具/测量仪器进场计划及工期安排要求也要可行性，施工方案一旦批准就成为DAELIM约束施工方的一个手段。

参考资料及图册：
1) 扬-巴GTCC燃机项目施工组织设计, 上海电力建设有限责任公司, 2003.5
2) GTCC项目各专业施工图纸及清册，西南电力设计院， 2003
2) VENDER PRINT FOR GIS SYSTEM, SIMENS, 2003
3) GTG ERECTION MANNUAL(SECTION I～V), GE Europe, FRANCE， 2002.9
4) VENDER PRINT FOR HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR, DKME, S.KOREA, 2002
5) VENDER PRINT FOR STG， ALSTOM， CZECH

作者简历：蒋海峰，男，1999年毕业于上海交通大学电力工程系，曾先后参与过上海吴泾热电厂八期2X600MW电厂工程、国华定洲2X600MW电厂工程、巴格达2x9E燃机电厂工程（联合国石油换食品项目）、上海江桥环保电厂项目、南京扬子石化-巴斯夫燃机联合循环电厂工程，上海漕泾热电联供电厂项目（在建项目：PG9351F型燃机联合循环机组)