逐梦火电之巅

——山东电力工程咨询院有限公司世界首台110万千瓦空冷火电机组问鼎记

编者按:世界首台110万千瓦火电机组的诞生，是电力工业发展史册中的重要一页。对此，本报曾在《天山北麓立起火电标杆》的专题报道中，讲述了新疆农六师煤电有限公司110万千瓦超超临界空冷机组在建设过程中的一些关键信息，引发了业界广泛关注。在该工程2号机组即将投运之际，本报记者来到了该项目的设计单位——山东电力工程咨询院有限公司，力求找到新闻背后那些更具价值的内涵，供业内撷取。

梦想之所以远大，只因逐梦者从未停歇。

在当今全球火力发电技术向着大容量、高参数不断登攀的过程中，每一点小小的突破，都凝结了设计者们太多的智慧和汗水。

2014年1月16日，新疆农六师煤电有限公司110万千瓦超超临界空冷机组工程(简称“农六师项目”)首台机组投产发电，汽轮机初参数26.25MPa/600℃/600℃，铭牌出力1100MW，发电煤耗270g/kWh，全厂热效率46%，百万千瓦水耗0.06立方米/秒，均创造了目前国内直接空冷机组的最高水平，世界火力发电行业进入110万千瓦等级空冷火电新纪元。

此时，在拥有国际一流火力发电技术的中国，100万千瓦火电机组投运数量不过几十台，120万千瓦等级的火电技术正处于研发攻坚阶段。顷刻间，火电标杆屹立天山北麓，一石激起千层浪。

作为项目设计方的山东电力工程咨询院有限公司(以下称“山东院”)，在这次改写产业历史的征程中，与业主精诚合作，与同仁优势联合，把一个属于全球电力行业的共同梦想，圆满变成了现实。

成就有目共睹，故事值得分享。

这是我们共同的梦想

关于农六师项目，有两个关键定位：为企业的电解铝生产线提供可靠电力保障;利用我国西北地区丰富的煤炭资源探索循环经济发展新模式。在该项目业主——信发集团的最初设想中，建设两台66万千瓦火电机组可以满足企业生产需求。面对这样一个貌似并不特殊的订单，山东院从上到下却陷入了深深思索。

“农六师项目的业主本身不是电力企业，建设的主要目的也是为企业生产提供能源支撑。在前期阶段，业主对山东院的技术力量与专业经验给予了充分信任与尊重。对此，我们非常欣慰，也深感责任重大。” 山东省工程设计大师、电力行业资深专家、山东院副院长翟慎会，与整个设计团队一起，为信发集团提出了中肯建议：“我国100万千瓦火电技术和装备制造已经较为成熟，具备了在投资允许范围内建设更大容量、更高参数机组的条件。如果投资合理，更高效的能源利用方式，将带来更好的经济效益和社会效益。如果采取更大胆的设想，在110万千瓦等级上实现突破，将给企业带来更为长远的投资回报。在技术路线、设备选型和质量把控等专业环节上，山东院能够为业主提供专业服务。以农六师项目为契机，超越自我，铸造精品，应该成为我们双方共同的追求。”几轮商讨过后，信发集团与山东院坚定携手，一次“110万千瓦”圆梦之旅就此启程。

目标史无前例，决策却并不简单。从技术经济到设备选型，从难点研究到专业接口，各种可能在项目建设中遇到的问题和挑战，都要在前期找到合理解决方案。“农六师项目集合了山东院最强设计力量，各个专业的主设人都由主任或副主任工程师担任，关键事项和技术攻关都由院领导亲自主持。项目的高端定位，让我们这些设计者也产生了空前的热情。通过全方位的沟通和优化提升，我们最终将机组参数提高到了110万千瓦和26.25兆帕这两个新坐标上。”项目设总郑德升回忆起当时的场景，依然激情四射。

设计的高度，就是项目的高度。作为一个企业自备电项目，机组年运行小时数要达到8000小时以上。“如此大容量、高参数的火电机组，还要采用直接空冷技术，脱硫、脱硝、除尘等环保配置一个都不能少，主辅机设备选型至关重要。”前期阶段，郑德升和设计团队围绕主辅机设备和四大管道做了大量而细致的收资调研，形成了十多份专题报告。“设计前，院领导带着我们把国内正在运行的百万机都走访了一遍，意在取长补短，且主要以补短为主。我们的想法是：将目前我国100万千瓦机组存在的问题厘清摸透，在农六师项目中一一解决或规避。”

那些源自专业的细节

找到梦想，只是实践伟大的第一步。效益是目的，质量是前提。山东院在全方位提高参数、优化设计细节的努力中，充分担当了业主参谋的角色，全面展示出了在专业领域的深厚功底。

针对电动给水泵这个直接空冷机组中的重要辅机设备，设计团队经过详细的经济技术比较后，在该项目中推荐采用了兼顾经济性和灵活性的3台35%容量电动给水泵方案，单台功率高达1.65万千瓦。如此高功率的电动给水泵，在我国尚没有应用先例，在世界上也是首创。山东院在国内外大量调研基础上，需要在新型行星齿轮和液力耦合器两种给水泵联动调速装置之间做出选择。考虑到自备电厂机组长期带满负荷连续运行，经全面技术经济比较，最终选择了一级增速液力耦合器，仅此一项就为业主节省投资4000多万元。

作为容量最大的空冷机组，空冷设备的选型与优化的重要性不言而喻。除了与北京大学联合建立数模以确定空冷机组与总平面的位置关系之外，山东院还为业主打造了一种新颖的设备招标模式：在国内外各选取三家优质可靠的空冷设备厂商，提前做好6个厂家设备的优化方案，等业主选定设备后，再进行深度优化。空冷设备的优化与选型密切相关，必须代入具体设备参数才能进行优化。在设备招标时将设计思维前置，有利于从源头上提升工程质量。得益于山东院在空冷领域长期积累的技术优势和权威地位，才能够为业主提供这种高效的招标方式，花最少的钱买到最可靠的设备。通过设计团队的把关帮助，最后选取了一家德国厂商的直接空冷设备，散热面积达到294万平方米，保证在夏季气温达到35摄氏度的情况下，机组还能够满发稳发。

在结构专业中，汽轮机基座隔振问题的优化与创新尤其值得一提。据结构专业主设人申加胜介绍，汽轮机基座振动必须控制在20微米以内，否则将对电气设备造成安全隐患。“基于这个原因，我们对中间平台层进行了先进的隔振技术处理，用弹簧隔振系统改刚性连接为柔性连接，将振动控制在远低于国标的范围内，大大增加了设备的可靠性。”

除了技术上的深度开发，山东院也将数字化设计的多重优势，全面融入到了农六师项目的设计全过程。“在这个项目上，我在所有专业都动用了三维精细化设计和三维碰撞检查这一‘新式武器’—— 以PDMS为平台，管道放坡、实体支吊架、保温等按照与实际情况一致的要求建模，进而实现‘无碰撞’施工。” 该院机务专业主任工程师胡训栋讲到专业问题，总是慢条斯理。“所有的问题都要在设计中解决，不能拖到施工现场出现状况了再想解决办法。这种将三维设计融入全专业的最初设想，已经成为我们以一贯制的设计理念。”

谈到数字化技术给设计质量带来的提升，土建部专业总工程师张兰春也深有感触：“我们整个项目建设中仅有42份由业主要求而做的变更设计，没有一份由于设计差错引起的设计变更。以往，一个普通的30万千瓦项目，变更多达两三百次都是常有的事。零设计变更的项目，这么多年来我还是第一次遇到。应该说，三维碰撞试验在其中功不可没。” 即便如此精细，在图纸交付前，该院还是组织所有参与设计人员对施工图追加了一次全面核查。事实上，包括采用三维数字化移交和追加审图在内，许多‘规定动作’之外的工作，并不是业主有所要求，而是山东院自身站在业主的角度，为工程质量着想，所采取的主动措施。

服务有品牌 技术有担当

山东省工程设计大师、电力行业资深专家、山东院院长侯学众任院长之初，就提出培育“差异化”优势的理念，他相信差异化的技术能力和服务能带来差异化发展的优势。”“既然是开创先河，就必然会遇到新问题，有些是设计层面的，有些是装备层面的，有些是建设层面的。作为设计方，不管问题是否跟我们有关系，只要是工程需要的，业主需要的，我们都有责任，也有兴趣去妥善解决。在能做事的时候多做事，这是山东院应该有的追求。”

谈到与山东院这次历史性合作，信发集团董事局主席张学信感触颇深。“电力是电解铝生产的成本重头，更是决定了产品质量关键要素。借助山东院的专业优势，我们不仅解决了企业的核心产业能源供应问题，还为实现循环经济综合效应找到了可行之路。”这位在业内颇具传奇色彩的实业家，经常亲自陪同到新疆建设一线商讨方案。“山东院是个有着深厚历史积淀的国有企业，我们是处在蓬勃发展期的民营企业，在共同的理想感召下，大家在合作中结下了深厚的友情。”

的确，对于山东院来说，农六师项目虽不是总承包项目，却胜似总承包。“随着合作的逐步深入，业主对我们的信任也不断加深。这也意味着，几乎所有与项目建设相关的问题，我们都要提供最专业的咨询意见。”在翟慎会看来，110万千瓦等级技术上第一次尝试就获得这么大的发挥空间，是挑战，更是机遇。“我们各个专业的技术骨干，都在这个项目上得到了最宝贵的实践经验，大家经受了重大考验，不仅为项目提供了可靠技术保障，也让山东院的技术力量得到了关键性提升。这种积累，为我们在今后大力推广110万千瓦技术，开发120万千瓦技术打下了坚实基础。甚至可以说，农六师项目的成功，验证了山东院在火电高端技术上的核心竞争力。”

“我们院长期干总包项目，不仅积累了丰富的总包经验，而且习惯了站在总包的角度进行思考、决策、设计、优化。”采访中，类似的观点在多位设计人员口中频繁出现，一种跨专业的系统工程思维，在山东院成为主流。

该工程的地基处理便是让人印象深刻的案例。农六师的建筑场地类别为三类，建设条件较差，设计团队经过大量的技术调研并采用先进的设计软件进行分析比较，最终选用后压浆技术的钻孔灌注桩基础，通过后压浆处理的灌注桩与普通灌注桩相比，单桩竖向承载力大幅提高，抗水平震性能也有较大提高。“但矛盾的是，当地地下水土有强腐蚀性，按照相关规程，此类场地不能采用钢筋混凝土灌注”。张兰春这样解释道，“根据工程实际荷载需求以及施工条件，主厂房区域又不得不采用灌注桩，为了解决工程实际需求与规范条文冲突的问题，我们咨询规范主编单位、多次组织行业专家评审，终于确定了一个解决方案，就是在混凝土中加入耐硫酸添加剂、矿物掺合料等措施改善混凝土的抗腐蚀性能。经试验证明，改良后混凝土的抗腐蚀能力提高了5倍以上。”这个问题的圆满解决，使得工程工期大大缩短，创造了巨大的服务附加值。

对此，承担该工程施工任务的山东电力建设第二工程公司也深有感触。和山东院合作的工程已有多次，这一次又是精诚合作，山东院的精细设计，大大促进了工程施工进度和质量。以本工程四大管道的安装为例：价值不菲的进口管道在安装过程中要绝对的精细，管道之间、管道与弯头、三通和管件之间的焊接都是以十分之一毫米的精度值来控制的，安装质量的优劣直接关系到系统安全和机组的经济运行。山东院精细化的设计图纸确保了四大管道安装的无缝连接，三维精细化设计技术实现了上述管道放坡、实体支吊架、保温等模型与实际情况一致，实现“无碰撞”施工。同时，项目还采用专有技术的图形化电缆敷设软件进行热控电缆计算机敷设，节省电缆长度20%。

对设计优化再优化，对工期统筹再统筹，对造价精炼再精炼，这是自觉位居总包立场的设计团队成员心中共同的信念。据胡训栋介绍，“该工程的系统图专门采用了Inpower软件，这款软件包含了所有阀门、管线的信息，可以自动生成辅料清单，方便业主进行相关产品的预采购，尽管这增加了设计人员的工作量，但对业主来说，却意味着进一步压缩了工期，节省了工程造价。”

施工方能否按照设计图纸方便、高效施工，这个问题也包含在山东院这个不是总包方但胜似总包方的设计团队的考虑范围内。不苟言笑但心思缜密的锅炉专业主设人祁金胜，在同事中绰号“大胜”对锅炉设备的选型及优化如数家珍。在锅炉厂因引进技术，无法对锅炉煤粉分配器的设计优化进行配合时，“大胜”挑起担子，主动与提供分配器的配套厂家联系，共同商议设备优化调整方案。“这虽然不是我们设计院份内的事，但业主既然有要求，为了项目的可靠运行，我们当然责无旁贷。”建筑专业主设人郑润清，则在集控室里实现了另一项人性化的设计创新，在集控室一端设计了全玻璃中庭空间。使自然光线流入室内，室内环境得以改善，还可以将参观人员与工作人员完全隔离开来，既方便了参观访问也保障了集控室的安全运行不受干扰。

诚意铸就精品。高低温差近80摄氏度的极端气候环境、并不理想的三级地质条件、自备电厂对可靠运行的超高要求、升压直接满足企业生产要求的220千伏变压器最大电流、100万千瓦以上机组尝试“黑启动”、按照电厂来煤需要定制汽车、火车两套卸煤方案等等，当坚定不移做优化创新的设计理想遇上共创历史的事业激情，这些，都不是事儿。

当前，农六师项目的2号机组也投运在即，准备开始接受新一轮的实践检验与行业注目。按照规划，将有6台110万千瓦火电机组陆续在这片看似贫瘠的土地上陆续建成。到那时，循环经济产业链将在西域迸发出前所未有的活力，这个关于梦想的故事也将成为一段佳话。

【短评】

精神的传承与突破

骁文

在我国电力设计行业，山东院是一面旗帜。

历史由人书写，偶然中定有必然。做出建设110万千瓦火电机组的决定，是个大胆的突破，却并不草率。一个负责任、有理想的专业团队，遇上一个讲实效、认品牌的业主，为一段伟大的合作打下了坚实的基础。面对设计人员，你可以听到一连串的专业术语和客观分析，却难寻到一句抱怨和自夸，因为“这些工作都是份内之事，一切都是为了项目和业主着想。”在他们眼里，哪怕花费毕生精力，只为实现一点本专业的突破，都非常值得。

智慧的价值，就是为行业提供一种新的发展思路，让资源的最大化利用与企业的利润创造，在现实中达成统一。用技术帮助业主得到最大化的投资回报，让专业水准在服务中不断提升，在这种良性循环里，一个知识密集型企业的核心竞争力必然能够有所积累，稳步提升。

农六师项目的成功，属于信发集团，属于山东院，属于全行业，归根结底是一次所有参与者在精神层面的正能量辉映。一精一诚，为业内提供了实现超越的两个本质要素：精以做事，诚以做人。