浅析山区火电厂厂区竖向设计

第３９卷第４期红水河Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４２０２０年８月ＨｏｎｇＳｈｕｉＲｉｖｅｒＡｕｇ．２０２０
浅析山区火电厂厂区竖向设计
罗金库
（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西㊀南宁㊀５３０００７）
摘㊀要：厂区竖向设计对山区火电厂项目的设计方案及工程投资等方面均起到了关键性的作用㊂笔者阐述山区火电厂竖向设计的形式及相关布置原则，通过工程实例进行综合分析比较，优化设计方案，为类似项目设计提供明确的思路㊂
关键词：竖向设计；厂区总平面布置；山区；火电厂
中图分类号：ＴＭ６２１．１文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－４０８Ｘ（２０２０）０４－００３９－０４
０㊀引言
在山区火电厂设计中，由于地形复杂多变，自然地形往往不能满足建（构）筑物对场地布置的要求，在场地设计过程中必须进行场地的竖向优化布置，即将场地地形进行竖直方向的调整，以充分利用和合理改造自然地形，合理选择设计标高，使之满足建设项目的使用功能要求，成为适宜建设的建筑场地㊂
竖向设计是总图设计中的一个重要内容和重要环节，它与总平面布置密切联系且不可分割㊂竖向布置方案会直接影响工程造价㊁运行费用及建设进度㊂因此，做好场地的竖向设计，对于降低工程成本㊁加快建设进度具有重要的意义㊂
１㊀竖向设计布置形式
竖向设计布置形式一般分为平坡式和阶梯式㊂在具体工程中主要根据场地的自然地形条件进行选用，有的工程中也会同时使用两种布置形式㊂１．１㊀平坡式竖向布置［１］
在厂区场地平坦，自然地形坡度不超过３％时，一般采用平坡式竖向布置㊂坡向可根据场地范围㊁建筑布置㊁地下管沟及道路布置等选用单坡㊁双坡以及多坡布置㊂通过规划设计坡度可以完成厂区场地连接，并能满足工艺布置㊁交通运输㊁场地排水等要求时，尽可能采用平坡式竖向布置，如图
１所示
㊂
图１㊀平坡式竖向布置示意图
１．２㊀阶梯式竖向布置［１］
当场地条件受限，自然地形坡度超过３％时，可采用阶梯式竖向布置㊂阶梯划分原则应以主厂房区域布置为主，同时考虑将相关建筑物及设施布置在同一阶梯内，以及工艺布置㊁管沟布置㊁厂内外交通运输连接合理便捷㊂阶梯布置要考虑阶梯的连接和阶面的处理，并尽量减少台阶的数量，如图２所示
㊂
图２㊀阶梯式竖向布置示意图
㊀㊀收稿日期：２０２０－０４－２７；修回日期：２０２０－０５－２１
㊀㊀作者简介：罗金库（１９８７），男，广西河池人，工程师，学士，主要从事总图规划设计工作，Ｅ－ｍａｉｌ：７３５０８８０５８＠ｑｑ．ｃｏｍ㊂
９３
㊀红水河２０２０年第４期
２㊀竖向布置原则
２．１㊀满足防㊁排洪要求
当厂址标高低于洪水位时，可以通过提高场地标高至洪水位以上的措施以避免遭受洪水灾害，也可以采取设置防洪墙的方式进行防㊁排洪㊂
当厂址标高高于洪水位时，应根据现场实际地形和水文气象条件，确定排水设计，排水口的标高宜在设计洪水位以上㊂当实际条件无法达到上述要求时，应有可靠的防止洪水倒灌的措施，如设消防井㊁防潮闸㊁排涝泵房等㊂
２．２㊀符合工艺布置要求［２］
火力发电厂厂区竖向布置必须按厂区总平面布置统一考虑，应与全厂总体规划中的道路㊁铁路㊁码头㊁地上和地下工程管线㊁厂址范围内的场地标高及相邻的场地标高相适应㊂根据生产工艺流程要求，满足生产使用方便，统一安排，以达到合理交叉，维修㊁扩建便利，排水通畅的目的㊂２．３㊀节约土建工程费用
厂区竖向设计所涉及的土建工程费用包括土石方工程㊁挡土墙和护坡及地基基础处理工程等费用㊂设计时应避免深挖高填，减少土石方填挖工程量和运土工程量，并尽量做到填挖方量基本平衡㊂
１）土方平衡设计㊂厂区竖向处理与总体设想统一考虑，因地制宜，减少改造地形，合理确定场地和建（构）筑物设计标高，尽量避免或减少土石方填挖工程量㊂
２）护坡处理㊂当地质条件较好，且厂区用地较宽裕时，台阶之间宜设置防护边坡㊂
３）挡土墙设置㊂在场地台阶切坡后形成的陡坎，或工程地质不良，或地下管线密集和建（构）筑物布置拥挤，或易受水冲刷的河㊁渠边坡等地段，当采用一般铺砌护坡不能满足防护要求时宜设挡土墙㊂
４）场地排水㊂厂区平整时要考虑场地排水，处于挖方区域坡底要设置排水沟，坡顶宜设置截水沟㊂排水形式应根据降雨量㊁地形㊁地质等具体条件来决定，以使地面水能迅速排除㊂
３㊀工程实例分析
３．１㊀工程概况
某煤电铝一体化项目自备电厂厂址位于百色市田阳县头塘镇二塘村东南面约１．５ｋｍ处㊂厂址西邻广西银海发电厂及右江，北邻３２４国道，西北方向距离百色市区２７ｋｍ，东南方向距离田阳县城１１ｋｍ㊂工程规划容量为２ˑ３５０ＭＷ，用地形状基本呈倒Ｌ形，总用地面积约３１ｈｍ２㊂场地起伏较大，地面高程在１０５ １３０ｍ之间，基本呈北高南低㊁东高西低走势㊂
３．２㊀厂区平面布置方案［３］
该项目平面布置采用南北向三列式布置格局，由北向南依次为２２０ｋＶ配电装置区 主厂房区 卸煤㊁贮煤设施区㊂由西向东依次为冷却塔区 辅助生产及附属设施区 主厂房区 预留扩建区㊂厂区平面规划布置图如图３所示
㊂
图３㊀厂区平面规划布置图３．２．１㊀主厂房区布置
主厂房区布置于厂区的东面，汽机房向北，固定端朝西，向东扩建㊂由北向南依次布置主变压器及启动／备用变压器㊁厂用变压器㊁汽机房㊁除氧煤仓间㊁锅炉房㊁送风机支架㊁电袋除尘器㊁引风机架构㊁烟道㊁烟囱㊂
３．２．２㊀脱硫岛布置
脱硫吸收塔㊁氧化风机房及浆液循环泵布置在烟囱东西两侧；工艺综合楼㊁事故浆液罐及制浆车间布置在烟囱南侧㊂
３．２．３㊀配电装置区布置
２２０ｋＶ配电装置区布置在主厂房Ａ排柱前，采用屋内ＧＩＳ形式㊂
３．２．４㊀煤场区布置
电厂采用公路运煤㊁汽车卸煤槽卸煤，整个卸煤设施和贮煤设施区东西向布置于厂区的西南角㊂贮煤设施设置一座长１５０ｍ㊁宽１１０ｍ的封闭干煤棚㊂３．２．５㊀冷却塔区布置
冷却塔区南北向布置在主厂房区的西北面，该工程共设置两座自然通风冷却塔㊂两座冷却塔中心距离约１８０ｍ㊂
０４
罗金库：浅析山区火电厂厂区竖向设计㊀
３．２．６㊀辅助生产及附属设施区布置
辅助生产及附属设施根据工艺流程及功能分区要求，集中布置在主厂房区的固定端侧一带㊂由北向南依次为生产综合楼㊁生活综合楼㊁材料库及检修车间㊁化学水处理站㊁废水处理站㊁净水站㊁尿素区㊁油罐区㊁启动锅炉房㊁含油废水处理设施㊁输煤综合楼；制氢站㊁灰库布置在脱硫岛的南面；煤场附近还布置有煤水沉淀池及煤水处理设施㊁推煤机库等㊂
３．２．７㊀厂区出入口布置
厂区设有两个主要出入口，分别为位于厂区北面中部的主要人流出入口和位于厂区西北角的主要物流出入口，保证电厂人流㊁货流互不干扰㊂另外在厂区西南角还设置有通往取水设施的出入口㊂３．３㊀厂区竖向布置
３．３．１㊀厂区自然地形分析
该项目用地范围内地形较为复杂，场地起伏较大㊂经初步测算，在填挖土石方量平衡的前提下，采用平坡式布置时，厂区平整标高在１１６．５０ｍ左右，按此，厂区与旁边的３２４国道高差较大，进厂道路连接不够顺畅，且场地平整填挖土石方量大㊂因此，充分考虑外部条件及地形分析，该工程厂区竖向布置选择阶梯式布置方式㊂
３．３．２㊀厂区竖向布置研究重点［４］
１）厂区场地起伏较大，如何合理确定各台阶标高，减少土石方工程量并使挖填方量平衡㊂２）厂区专用道路与３２４国道的衔接㊂３）厂区防洪满足百年一遇洪水位要求㊂３．３．３㊀厂区主要区域场地设计标高分析１）厂前区㊂厂区主要人流进厂道路从３２４国道引接，引接点的高程为１２０．１８ｍ，与此密切关联的区域是厂前区㊂为保证人流车辆进厂的安全性和舒适性，主要人流进厂道路坡度宜控制在８％以内［５］，依此估算，厂前区的场地设计标高宜在１１８．００ｍ以上㊂
２）主厂房区㊁配电装置区及化学水处理区㊂主厂房区㊁配电装置区及化学水处理区毗邻厂前区，考虑到交通运输及入厂景观要求，因此，主厂房区㊁配电装置区及化学水处理区场地设计标高宜与厂前区一致㊂
３）卸煤区及贮煤区㊂卸煤区及贮煤区绝大部分位于厂区地形最低处，考虑到土石方量以及与相邻发电厂相对位置的关系，该区域场地设计标高不宜过高㊂同时，考虑到防洪要求，该区域场地设计标高应高于百年一遇洪水位１１５．００ｍ，如低于１１５．００ｍ时，则需采取相应的防洪措施㊂
４）厂区其他区域㊂厂区其他区域场地设计标高，根据填挖土石方量平衡原则，宜在１１５．００ １１８．００ｍ之间㊂
３．３．４㊀厂区竖向布置方案
１）方案一㊂该方案厂区共分为两个台阶㊂其中主厂房区㊁配电装置区㊁厂前区㊁化学水处理区及工业废水处理区为第一台阶，台阶设计标高１１８．００ｍ；厂区其余区域为第二台阶，台阶设计标高１１５．０５ｍ㊂该方案厂区土石方工程量为挖方２７．６０ˑ１０４ｍ３，填方４７．５０ˑ１０４ｍ３㊂考虑基槽余土后，填挖土石方量基本平衡㊂
２）方案二㊂该方案在方案一的基础上再多增加一个台阶，即为三个台阶㊂第一台阶与方案一相同；冷却塔区㊁汽车衡区㊁净水站㊁尿素区㊁油罐区㊁制氢站㊁灰库区为第二台阶，台阶设计标高１１６．５０ｍ；贮煤区及卸煤区为第三台阶，台阶设计标高１１５．００ｍ㊂该方案厂区土石方工程量为挖方２０．１４ˑ１０４ｍ３，填方５１．８６ˑ１０４ｍ３㊂考虑基槽余土后，需外购土方１２．２２ˑ１０４ｍ３㊂
３）方案三㊂该方案分为三个台阶，即在方案二的基础上将贮煤区及卸煤区场地设计标高降低１ｍ，降至１１４．００ｍ㊂由于第三台阶低于百年一遇洪水位，应增设防洪墙及排洪设施，防洪墙墙顶标高１１５．５０ｍ，满足防洪要求㊂该方案厂区土石方工程量为挖方２５．２１ˑ１０４ｍ３，填方４４．７０ˑ１０４ｍ３㊂考虑基槽余土后，填挖土石方量基本平衡㊂
以上三个方案的台阶之间均采用挡土墙连接，厂区外边坡采用放坡形式㊂
３．３．５㊀厂区竖向布置方案技术经济比较
厂区竖向布置方案技术经济比较，统计不同部分详见表１和表２㊂
表１㊀厂区竖向布置方案技术比较表
项目方案一方案二方案三
竖向布置格局分两个台阶㊂主厂房区㊁配电装置区㊁厂前
区㊁化学水处理区及工业废水处理区为第
一台阶，台阶设计标高１１８．００ｍ；厂区其余
区域为第二台阶，台阶设计标高１１５．０５ｍ
分三个台阶㊂第一台阶与方案一相同；冷
却塔区㊁汽车衡区㊁净水站㊁尿素区㊁油罐
区㊁制氢站㊁灰库区为第二台阶，台阶设计
标高１１６．５０ｍ；贮煤区及卸煤区为第三台
阶，台阶设计标高１１５．００ｍ
分三个台阶，在方案二的基础上
将贮煤区及卸煤区场地设计标
高降低１ｍ，降至１１４．００ｍ
１４
㊀红水河２０２０年第４期
表１（续）
项目方案一方案二方案三
厂区交通条件进厂道路坡长３０．７４ｍ，坡度为７．４２％；两
台阶高差约３ｍ，同一台阶内道路采用零
坡布置，台阶之间道路衔接的路段坡度较
大或坡长较长；第二台阶西北角与物流道
路最大高差为７．０ｍ
进厂道路与方案一一致；台阶之间最大高
差为１．５ｍ，道路衔接处坡度坡长较小；台
阶较多，交通条件较为复杂；第二台阶西
北角与物流道路最大高差为５．５ｍ
台阶之间最大高差为２ｍ，其余
与方案二相同，交通条件较为复
杂；第二台阶西北角与物流道路
最大高差为５．５ｍ
工艺管道布置管道布置受台阶变化影响较小，对自流管
道布置影响较小
台阶数多，高程变化处对管道处理较复
杂，对自流管道布置影响较大
基本同方案二
厂区排水区域场地面积大，不利于场地排水，加大
排水沟深度及排水管道埋深
沿台阶由高到低布置排水沟，可有效控制
排水沟沟深度及排水管道埋深
基本同方案二
挡土墙
台阶高差约３ｍ，台阶之间需设置挡土墙，
挡土墙高４．５ｍ
台阶高差约１．５ｍ，台阶之间需设置挡土
墙，挡土墙高２．５ｍ
台阶高差约２ｍ，台阶之间需设
置挡土墙，挡土墙高３ｍ
表２㊀厂区竖向布置方案经济比较表万元㊀项目
方案一
造价
方案二
造价差额（方案二－方案一）
方案三
造价差额（方案三－方案一）
㊀土石方量６２４７９８＋１７４６００－２４㊀挡土墙１９７１３２－６５１１５－８２㊀防㊁排洪设施０００２４０＋２４０㊀排水系统６９６４－５６０－９㊀地基处理８０５８８０＋７５７６０－４５合计１６９５１８７４＋１７９１７７５＋８０
㊀㊀从表１㊁表２分析可知：各方案投资差别不大；方案一的投资最省，但厂区西北角第二台阶与厂区主要物流道路之间高差相对较大；方案二各台阶标高以及台阶与台阶之间的高差均比较理想，但需要外购土方，实施起来有一定困难，同时对施工进度也有一定的影向；方案三各台阶标高以及台阶与台阶之间的高差还算可以，投资位于方案一及方案二之间，亦无需外购土方，由于第三台阶低于百年一遇洪水位，通过设置防洪墙，亦可满足防洪要求㊂同时，结合该项目厂区基槽余土工程量，厂区土石方工程量相对较少，挖填方量基本平衡㊂
结合该项目实际情况考虑，竖向布置方案优先推荐方案三㊂
４㊀结语
在山区火电厂竖向设计中，要认真研究场地的地形地貌特点，善于利用自然地形条件，挖掘优势，保证厂址的防洪安全㊁填挖土石方量最小㊁技术可行㊁经济合理等，为业主设计一个安全㊁经济㊁可靠㊁美观的山区火电厂㊂
参考文献：
［１］㊀东北电力设计院．火力发电厂厂址选择手册［Ｍ］．２版．北京：中国电力出版社，２００９：２３６－２４８．［２］㊀ＤＬ／Ｔ５０３２－２０１８，火力发电厂总图运输设计规范［Ｓ］．［３］㊀ＧＢ５０６６０－２０１１，大中型火力发电厂设计规范［Ｓ］．［４］㊀杜永刚．厂区竖向布置优化专题报告［Ｒ］．西安：中国电力工程顾问集团西北电力设计院，２０１２．［５］㊀ＧＢＪ２２－８７，厂矿道路设计规范［Ｓ］．
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＶｅｒｔｉｃａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＰｌａｎｔｉｎＭｏｕｎｔａｉｎｏｕｓＡｒｅａ
ＬＵＯＪｉｎｋｕ
ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＧｕａｎｇｘｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ． Ｌｔｄ． Ｎａｎｎｉｎｇ Ｇｕａｎｇｘｉ ５３０００７ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｐｌａｎｔｐｌａｙｓａｋｅｙｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｐｒｏｊｅｃｔｉｎｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａ．Ｔｈｅａｕｔｈｏｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｆｏｒｍｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅｌｅｖａｎｔｌａｙｏｕｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓｉｎｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａｓ ｍａｋｅｓｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｈｒｏｕｇｈｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅ ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｃｌｅａｒｉｄｅａｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｖｅｒｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎ ｇｅｎｅｒａｌｌａｙｏｕｔｏｆｐｌａｎｔ ｍｏｕｎｔａｉｎ ｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ
２４。