中速燃油內燃機電站設計研究

周慶龍

【摘 ?要】本文就公司承建的伊拉克日產5300T水泥生產線自備電站的執行，從幾個關鍵問題著手探究設計優化。

【關鍵詞】自備電站;重油發電機組;水泥廠

【Abstract】This paper discusses the self-provided power station design optimization of the 5300T cement production line in Iraq contracted by the company.

【Key words】self-supply power plant、HFO generator set、cement plant

1.概述

我公司承建了伊拉克日產5300T水泥生產線自備電站。此電站以重油做燃料，配置6臺套德國 MAN 18V32/40重油發電機組，裝機總容量約50MW，為水泥廠的生產提供電力保障。本人有機會參與了此電站從設計、采購、物流運輸、現場施工直至安調發電的整個過程。本文就此電站執行過程中，從幾個關鍵問題著手探討設計優化。

2.電站布局

燃油內燃機電站主要包含主廠房、燃油卸油站、儲油罐區、油泵房、水處理房、冷卻設備（散熱器/冷卻塔）、升壓變電站（如有），消防設施、維修間（如有）、備件庫、辦公室、警衛室、供排水、管溝、電纜溝等。

2.1 電站布局的原則

1）平面布置主要解決燃油電站內各建筑物和各種設施在平面上的互相配置，這種互相配置應符合生產流程、節約投資及生產費用的原則;同時還應考慮電站是否有進一步擴建的計劃。

2）豎向布置主要是根據電站場地的地形、確定各種建筑物、設施和管道的標高。為此，應首先選定電廠標高的原點。

3）消防和安全措施。電站內的道路應滿足大件及重件運輸，并配備完善可靠的消防設施。

4）應有處理三廢（廢氣、廢水、廢渣）的措施。

2.2電站布局應注意的問題

1）應首先布置主廠房，其定位應注意方便機組和設備的運輸;

2）油罐區應靠近卸油站，燃油凈化及水處理房應靠近儲油罐區。

3）污油、污水系統應與雨水及生活排水系統分開布置，后兩種水不得進入油水分離池。

4）電氣設備的布置應靠近主廠房，可以減少電纜敷設的長度，降低成本。如主控室應布置在比重油發電機組高一層;廠用變壓器、高壓開關柜、低壓配電柜應布置在內燃發電機組同一標高的電氣副跨（或第一層）處。

3.控制系統結構

PLC控制系統采用分散控制集中監視方式，即電氣綜合樓的集中控制室實現對6臺主機、電氣系統以及全部的輔助系統進行監控。并設置了化水車間控制室、油泵房控制室兩個就地控制室用于布置就地PLC控制柜，在就地控制室內不設置操作員站。

全廠PLC控制系統只在電氣綜合樓的集中控制室內設置4臺操作員站（每臺均兼做歷史數據記錄站）、1臺工程師站以及1臺事故記錄打印機和1臺激光打印機A3/A4，1臺激光打印機A4。操作員站與6臺主機GCP/ECP、EAP和ERP與GCP/ECP、CCP以及PLC之間的通訊連接與操作員站的畫面設計，保證集中控制系統網絡的投運，能在PLC控制系統中集中控制所有測點及設備。每個子系統PLC的各種I/O卡件及其擴展空間都留有10%的余量，測量點數的余量也保證至少10%的余量。

電廠控制系統采用PLC用于對整個電廠進行控制、數據監測、邏輯判斷和處理，提高了系統的穩定性，在執行過程中發現，現有輔助模塊的集成化設計還可以進一步提高，對每一臺發電機組的輔助系統采取“一對一”的單元化模式，能大大提高電站的適應性及降低電站的操作難度。

4.主機

此電站配置6臺套MAN 18V3240機組，同時配有ECP、GCP。此機型技術已經非常成熟，MAN本部不在生產，MAN目前把此機型技術已授權給第三方生產。由于此項目業主要求急，工期短，發動機使用的是MAN的庫存機，未做工廠出廠實驗。發動機、發電機、公共底座分體運輸到現場，現場安裝、調試，導致調試周期長;調試期間需用備件補充困難，也變相增加了調試時間。在后續項目執行時，設備出廠一定要做出廠試驗，減少由于現場的不便帶來的困難。

5.輔機系統及附件

5.1 進氣系統

進氣過濾消音模塊及進氣管道的總壓降應不大于20mbar。

遵守主機廠家對進氣管道流速控制在20m/s-25m/s的要求，管道管徑大小根據具體情況具體分析。

遵守進氣過濾模塊流速控制在2.5m/s-3m/s的要求。

進氣過濾模塊易采用脈沖反吹掃過濾器。脈沖反吹掃過濾器優于傳統的油浴式過濾器：

5.2發動機排氣管

由于內燃發動機是V型機，有18個氣缸分A列和B列兩排布置，每排各9個。在設計排氣共管時，要注意避免兩支排氣管產生壓力波干擾，不利于排氣。通常設計成“褲衩”形式，如下圖。

5.3 分離機設備透氣管

電站每臺機組都配有一臺滑油分離機;配有三臺套重油分離機用來除渣、除水，分離出適合機組運行的干凈燃油。

滑油分離機渣油箱透氣管每臺套單獨引出室外;

重油分離機渣油箱透氣管每臺套單獨引出室外是比較理想的。

5.4 ?設備鋼結構

散熱器鋼結構支架，易于采用螺栓連接，可以極大的縮短施工工期。現場施工設計成焊接結構，有六千多個焊點，造成了工期延長及成本升高的不利后果。

5.5管道材料要求品種、類別少，這樣利于后期采購和商檢。差別不大的型號可以以大的為準，便于采購。

5.6.主機至散熱器的冷卻水管路最好走地下，地表用蓋板。這樣主廠房北側結構比較清爽，鋼結構量大大減少。

6.結束語

對于中東、非洲許多發展中國家，為了經濟發展需要，以及各個國家自身資源的限制，以重油為燃料的大、中規模的燃油內燃機電站還會局部存在。本文從設計優化角度，以項目執行過程中幾個關鍵問題進行了探討。

但是我們應該看到，由于作為燃料的重油是不可再生能源，環境污染等問題;以清潔能源如燃用天然氣電站、風電、光伏、核電等是今后電力發展的方向。

參考文獻：

[1]大功率柴油機發電廠，廣東省柴油機發電專業委員會，華南理工大學出版社，1994

[2]濾清器技術選編（設計?工藝?材料），中國內燃機工業協會濾清器分會編寫，2003.7

[3]劉善平，內燃機構造與原理，人民交通出版社，2014.12

（作者單位：葛洲壩能源重工有限公司）