河南省电力勘测设计院 河南郑州 450000
摘要：我国火力发电厂建设已经过了一个高峰期，厂址资源随着这次高峰期的建设越来越少，好的厂址资源已经基本被利用，现在建设或将要建设的厂址大部分都是条件较差的厂址，很多都位于边远山区，场地自然高差较大，需要大量的场平工作，具体表现在土石方工程量大、边坡及挡土墙工程量大、场地阶梯较多等。位于山区的火力发电厂，对总图进行精细化设计，可以有效地减少土石方、边坡及挡土墙工程量，减少厂区占地面积，减少拆迁工程等，带来很大的经济效益和社会效益。
关键词：山区；火电厂；总平面；精细化
山区火力发电厂顾名思义就是指厂址位于山区的火力发电厂，具体表现在场地的高差较大，平地面积少，电厂的建设需要进行山体的开挖和低洼地区的回填，厂区周边会形成较高的边坡。山区火力发电厂的这些特征决定了在电厂建设前需要大量的场平工作，土石方工程量可能达到几百万立方，不但费用高，且工期长，厂区建构筑物的地基处理方案差别很大。下面就山区火电厂在总图设计中几个需要精细化设计的内容进行详细的分析。做好这几个环节，可以节约厂区的初投资，缩短施工工期，方便运行管理，从而打造出一个特色鲜明的山区火电厂。
1精细化设计，减少场平工程量
山区火力发电厂前期投资中，场平是主要的一项，如何减少场平工程量是山区火电厂设计中的重要一环，既可节约投资又可缩短场平工期，使电厂早日正式开工建设。减少场平工程量主要通过两个方法来实现，一是优化厂区总平面布置，减少厂区占地面积；二是对厂区竖向进行精细化设计，选择合适的竖向方案。
1.1厂区总平面布置的优化
减少厂区占地是降低土石方工程量最直接的方法，但减少厂区占地是有条件的，要讲究方法，不能盲目的减少建构筑物之间的距离。减少厂区占地一般有以下几个方法：
1）尽量采用联合建筑、合并布置，压缩单体建筑数量。
2）充分利用空间及空地布置电厂辅助生产设施。3）优化主要工艺系统，合理压缩各车间占地面积。
4）合理精简厂区建构筑物，少设非生产性用房，依托社会力量，精简工程辅助、附属生产设施。
5）严格控制道路、广场、绿化占地面积，厂内不设专门的绿化广场。
6）采用综合管架，根据厂区各种管道的性质不同，厂区管线布置利用综合管架形式实行统一规划，立体布置。
1.2厂区竖向布置的优化
对厂区竖向进行优化设计是山区火电厂设计中的重点和难点。竖向设计的任务是确定建构筑物、设施与地面高程的关系。影响竖向设计的因素主要有以下三个：（1）厂址所在区域的防排洪条件；（2）厂址所在区域的自然地形条件；（3）厂址周边交通运输条件（含铁路、公路、水运）。
竖向设计一般有平坡式和阶梯式两种方案，在规范中有明确说明，当厂区场地自然地形坡度超过3%时，建议采用阶梯式的竖向布置，对于山区火电厂，自然地形坡度基本都超过3%，所以普遍采用阶梯式布置。
阶梯式竖向布置的优化主要考虑三个方面的内容，阶梯的数量，阶梯之间的高差，确定各阶梯的设计标高。阶梯的划分一般会结合厂区总平面布置的功能分区来考虑，如主厂房区、配电装置区、煤场区、冷却塔区、辅助设施区、行政办公区等。阶梯划分的数量和高差应根据工程的具体条件，结合厂区的自然地形来确定，一般需要经过多个方案的比选。阶梯的设计标高应优选考虑主厂房区对地质条件的需求。
某火电项目，在可研阶段，厂区总平面布置及竖向布置均没有进行针对性的研究，厂区占地面积大，土石方工程量大，护坡量也大，根据以上提出的精细化设计原则，对该项目的总平面布置和竖向布置进行多方案的比选，最后提出优化方案，以上三个指标均有很大的降低，为项目节约了不少投资，见下面的比较图。
2精细化设计，降低地基处理工程量
位于山区的火力发电厂，自然地形高低不平，有开挖区有填方区，每个区域的地质条件相差很大。火力发电厂的很多建构筑物和设备由于荷载很大，对地基的要求很高，如主厂房、锅炉房、电除尘器、烟囱、冷却塔等，有些山区火力发电厂的地基处理费用高达几千万。如果能对上述重要建构筑物进行合理的定位，可以节约很大的地基处理费用，本来要打桩的可以采用天然地基或者大大缩短桩长，同时可以缩短施工工期，为电厂的早日投产创造条件。
如何把重要的建构筑物布置在合适的位置，这是一项综合性的工作。首选要对厂址的地形进行分析，判断挖填区域，对重要的建构筑物一般是布置在挖方区；同时对岩土勘察报告进行分析，判断土层的厚度，基岩面的高度，在研究地质报告时特别要注意厂址区域内是否有不良地质条件，如岩溶、土洞、暗河、采空区等，在进行布置时尽量让重要的建构筑物避开这些区域。在不能把多个重要建构筑物都布置在地质条件好的区域时，应优先布置主厂房区，其次是冷却塔区，冷却塔不宜布置在挖填高度差别大的区域，优先选择地基比较均匀区域。主厂房、冷却塔等的定位除了适应地质条件外还需要遵从电厂整体布局的要求，不能孤立的看待某一个建构筑物，正是由于山区火电厂的这一特性，其总平面布置会有很大的区别。
注：厂区占地：公顷；土石方量（挖方）：104 m3；护坡量：公顷
图1数据对比图
3利用好自然环境，打造特色电厂
位于山区的火电厂，一般都会有较好的自然环境，特别在南方地区，有山有水，一个合理的厂区总平面布置应该少动土，把对自然环境的影响做到最低，上文提到的降低土石方工程量正是这一思路的具体体现，少扰动仅是精细化设计的第一层，作为一个优秀的总平面布置方案应该从如何利用好这些自然环境作为指导思想，把周边有利的环境融入到电厂的设计中去，打造出一个别具特色的火电厂。
4优化工艺设备，节约投资
作为一个总图设计工程师，对工艺系统一般了解不深，在进行总平面布置时会按工艺专业的资料进行布置，不会提出特别的要求。但对于山区火电厂，总平面布置的合理与否与工艺设备的选择有很大的关系。对于一个山区电厂，设备的选择不但要看设备的价格，还要综合占地面积、土石方量、边坡工程量、拆迁工程量等方面统一考虑。下面就某火电项目进行举例说明。
该电厂装机2×660 MW燃煤火电厂，冷却方式采用带自然通风冷却塔的二次循环冷却，两回500 kV出线。厂址由低山、丘陵及相间沟谷等地貌单元组成，整体地势呈北部较低的类“U”形槽谷，自然地面最大相对高差94 m。电厂所在区域有很多的民居，厂址还占用了部分当地公路。在可研阶段，电气配电装置采用了价格便宜的AIS（敞开式）配电装置，在初步设计阶段改成价格更高的GIS配电装置。
由于GIS具有占地小，布置灵活、抗盐雾能力强等优点，但是价格较高；AIS具有价格低的优势，但是AIS的占地大。对本工程而言，厂址可用地面积较小，地形高差大，周围环境较复杂，居民点多，道路交汇，从总平面布置考虑，GIS具有很大的优势，选择AIS的话，可能会增加征地、土石方、拆迁和边坡等费用。因此选择了GIS设备。
参考文献
［1］武一琦.火力发电厂厂址选择与总图运输设计［M］.中国电力出版社，2006：217-220．
［2］东北电力设计院.火力发电厂厂址选择手册［M］.中国电力出版社，2009：70-86．
［3］白淑娟，王熙瑜.山区火力发电厂的总平面布置分析［J］.广东科技，2013（14）：98－102．
论文作者:赵慧芳,王羽
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/27
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