中美火力发电厂设计标准的对比探讨

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【摘 要】介绍了中美标准在火力发电厂的建筑防火和汽轮机防进水方面的部分规定，并进行了分析对比，为国际工程设计提供了参考。

【关键词】火力发电厂；建筑防火；汽轮机；防进水，国际工程设计

一、引言

随着中国对海外电力市场的开发，越来越多的电力工程承包商进入国际电力建设市场。国外业主在标书中通常选择美国、英国、日本等国的标准或ISO、IEC等国际标准作为设计依据。而中国标准与国际标准的差异有多大，能否为国外业主所接受，就成了一项复杂而有意义的研究课题。鉴于此，本文选取了中美标准在火力发电厂的建筑防火和汽轮机防进水方面的部分规定进行了分析和对比，以期找出不同点供国际工程设计参考。

火力发电厂的汽轮机，目前设计参照的标准为本标准规定了防止水和冷蒸汽对汽轮机造成损坏，提高运行安全、可靠性所涉及的设备和系统的设计、安装、监测、试验及运行维护的技术要求。

二、中美标准对火力发电厂建筑防火设计要求的对比

（一）中美火力发电厂建筑防火设计标准介绍

中国火力发电厂建筑防火设计方面的标准主要有GB50016-2012《建筑设计防火规范》，GB50229-2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》。前者是一个综合性的防火技术标准，涵盖了厂房、气体储罐、民用建筑、消防车道、建筑构造、消防给水、采暖通风和空气调节、电气、交通隧道等；后者是专业性较强的防火标准，主要针对火力发电厂（燃煤电厂、燃气电厂等）和变电站。

美国在防火方面的标准最主要的为国家防火协会（NFPA） 制定的系列标准。此标准体系分类细致，内容完善，是消防方面的百科全书。综合性和专业性兼具，包含标准和规范共300个。

（二）分析对比

1.屋外油浸变压器的防火间距

（1）GB 50229-2006中关于屋外油浸变压器防火间距的规定

主要有：

4.0.8条，油浸变压器与汽机房、屋内配电装置楼、主控楼、集中控制楼及网控楼的间距不应小于10m。

表4.0.11中，对主变或屋外厂用变压器，根据不同的油量和不同的建筑耐火等级，对变压器与周围构建筑物的最小防火间距做了明确的规定。

6.6.2条，规定了在不同的电压等级下，油量为2500kg及以上的屋外油浸变压器之间的最小间距（5m～10m不等）。

6.6.3条，防火间距不满足6.6.2条要求时，应设置防火墙。

（2） NFPA850中关于屋外油浸变压器防火间距的规定

主要有：

5.1.4.3条，当油量为1890L（油密度按0.895kg/L考虑，约1692kg）及以上，变压器与周围构筑物、设备的最小间距要求为：

油量介于1890L～18925L（1692kg～16938kg）时，最小间距7.6m；

油量大于18925L（16938kg）时，最小间距15m。

当上述最小间距无法满足时，应设置耐火极限不小于2h的防火门。

该条还给出了图示，表明了防火墙在水平和竖直方向的长度扩展要求。

（3）对比

由上可看出，中美规范在屋外油浸变压器防火间距的要求上有较大差别。中国规范在设定防火间距时，按照不同的电压等级和油量给出了不同的间距要求，美国规范则仅按不同的油量给出了不同的防火间距要求；中国规范对油量为2500kg以下的变压器的防火间距未作规定，美国规范则对油量为1692kg以下的变压器防火间距未作规定；当防火间距不满足要求时，两个规范都要求设置防火墙，但美国规范规定了防火墙的耐火极限，中国规范未作要求，且美国规范对防火墙的设置方式和长度、高度均有详细要求，中国标准要求较少。

2.屋内油浸变压器的防火

GB 50229-2006，6.6.5条，总油量超过100kg的屋内油浸变压器，应设置单独的变压器室。

NFPA850，5.1.5.2条，油量大于379L（339kg）的屋内油浸变压器，应设置不小于3h耐火极限的防火间隔。

可见，对于屋内油浸变压器的防火，两个规范要求均较高，只是在具体方式上有不同。

三、中美标准对火力发电厂汽轮机防进水设计要求的对比

（一）中美火力发电厂汽轮机防进水的设计标准介绍

我国汽轮机防进水方面的设计标准主要有DL /T 834—2003《火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则》，DL /T 5054—1996 《火力发电厂汽水管道设计技术规定》。前者规定了防止水和冷蒸汽对汽轮机造成损坏，提高运行安全、可靠性所涉及的设备和系统的设计、安装、监测、试验及运行维护的技术要求，后者用于指导细节设计。美国火电用汽轮机防止进水损伤执行的是AMSE TDP-1-2006，Recommended Practices for the Prevention of Water Damage to Steam Turbines Used for Electric Power Generation Fossil-Fueled Plants（发电用蒸汽轮机防水损坏的推荐实施规程），该规程主要从火力发电厂系统和设备的设计、运行、检验、试验和维护等方面指导如何防止汽轮机进水和安全的将水从汽轮机及其系统和设备中排除。

（二）分析对比

1.两标准对主蒸汽管道防汽轮机进水方面的技术要求对比

（1）DL /T 834—2003第4.4节对疏水点的设置、疏水管径的要求、阀门设置原则以及主蒸汽疏水管的独立连接要求进行了简单的规定，即：

4.4.1条，锅炉出口到汽轮机主汽门之间的主蒸汽管道，每个最低点处均设置疏水点。

4.4.4条，设有启动旁路的机组，疏水管径的设计宜采用DN50。

4.4.5条，主蒸汽管道上每一疏水管均串联装设两个阀门，至少应有一个由主控制室内控制装置进行动力操作，另一个阀门采用手动操作，正常情况下，该阀门均通过闭锁或其他方法使其保持开启状态。

4.4.6条，主蒸汽管道疏水，不应与锅炉的任何疏水管或联箱连接。

DL /T 5054—1996对管道的疏放水坡度等要求做了较为细致的规定，即：

5.1.16条，水平管道的安装坡度，应根据疏放水的要求和防止汽轮机进水的要求确定。并考虑管道冷、热态位移对坡度的影响，此时，管道位移可按设计压力下的饱和温度计算。

当蒸汽管道温度大于或等于430℃的时候，最小疏放水坡度不得小于0. 004。

（2）美国AMSE TDP-1-2006

3.3.2条，从锅炉出口至汽轮机主汽门之间的主蒸汽管道，每个低位点都应设置疏水。在确定这些疏水点的位置时，要考虑管系在冷态和热态的工况，如果没有明显的低位点（如水平管道相当长），就应该在此管段靠近汽轮机侧的末端设置一个低位疏水点。

3.3.3所有疏水管道和疏水阀的通流部分，包括紧接在汽轮机主汽门前主蒸汽管道的管接口，其内径不得小雨1英寸（25.4mm），以防有被杂物堵塞的危险。

3.3.4每路疏水管道都应装置一只动力驱动的阀门，许多用户要求在这些疏水管道的每路上都应串联安装两只阀门，其中至少一只是动力驱动可以在主控室内进行控制。

（3）对比

由上可以看出，中美标准在主蒸汽管道防汽轮机进水方面大体要求相同，如疏水点的位置设置等；不同点在于，中国标准在细节方面更为严格，体现在：管道坡度（中国标准有规定，美国标准没有）；疏水管径（美国标准只限制内径不小于1英寸即可，而中国标准要求管径宜采用DN50）；阀门设置（中国标准强制采用两个阀门，美国标准只强制设置了一个，另一个可根据用户的喜好自行确定）。

2.两标准对冷段再热管道的技术要求对比

两标准都描述了冷段再热管道在汽轮机防进水中的重要性，完全排除进入冷再热蒸汽管道的全部水量是不现实的，推荐了疏水方式，且根本出发点是提供信号以便运行人员及早采取措施来切断水的流入。

但也有一些不同点，如：

（1）美国标准仅给出了一种疏水方式，即在每根冷段再热蒸汽管道的低位点设置一个疏水罐；中国标准除推荐此种方式外，另多了一种更简单便捷的方式，即冷段再热管道疏水筒系统，在靠近汽轮机高压缸排汽口附近，安装一个直径不少于DN200，长度不小于1500mm的疏水筒。

（2）对于同一种疏水方式，即疏水罐方式，美国标准规定了管道直径和长度方面的要求，即直径不小于6英寸（152mm），长度以满足安装水位传感器的要求为宜；而中国标准没有此方面的规定。

（3）对于疏水罐排水管径的要求，中国标准规定满足排放再热减温器、I级旁路减温器及加热器泄漏时三者之中的最大一个的来水量即可；而美国标准则对管径进行了量化，即公称直径不得小雨2英寸（51mm）。

（3）美国标准规定，为使机组在正常运行时疏水罐是干燥的，疏水罐及其连接管道应全部保温；中国标准无此项规定。

（4）美国标准规定：在疏水罐内安装两个水位传感器，当达到第一水位时，全开疏水阀，并在主控室内发出报警信号指明疏水阀已全开；当达到第二水位时，在主控室内发生高-高水位报警信号。而中国标准略有不同，第一水位仅报警；第二水位时才将疏水阀全开，主控室持续报警，表明阀门已全开。

（5）疏水阀的控制特征略有不同：美国标准规定疏水罐内的水位达到第一水位时，自动打开疏水阀；而中国标准规定在达到第二水位和筒壁上下出现温差，如温差大于20℃时，疏水阀自动打开。

四、结语

通过以上对比分析可以看出：

在防火方面，美国标准的体系更为完善，涉及面广，而中国标准在深度和广度上均要逊色。在具体的条款方面，中国标准有些条款的要求更为严格，有些条款的细节则不够完善。

在汽轮机防进水方面，中国标准和美国标准大体相同，只是中国标准在某些细节方面更为严格，而美国标准则在某些规定方面比较宽松，给予了设计者和使用者更多选择的权利。

综上，中国标准是在参照了诸多国际规范并基于中国国情的基础上制定的，部分条款等同甚至高于国际标准，当然也有很多条款的要求低于国际标准。鉴于此，对于国际工程设计，在等同或优于国际标准的条款方面，承包商可说服业主使用中国标准；而在低于国际标准的条款方面，承包商可找出差距，有针对性的进行调整和完善，以此来逐步推动中国标准走向国际。

参考文献：

[1]国电热工研究院. DL /T 834—2003 火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则[S]. 北京： 中国电力出版社，2003

[2]华东电力设计院. DL /T 5054—1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定[S]. 北京： 中国电力出版社，1996.

[3]公安部天津消防研究所. GB50016—2006 建筑设计防火规范[S]. 北京： 中国计划出版社，2006

[4]东北电力设计院. GB50229—2006 火力发电厂与变电站设计防火规范[S].北京： 中国计划出版社，2007

作者简介：

徐小丽（1983-），女，湖北随州人，汉族，硕士学历，湖北省电力勘测设计院海外业务部技术专责；

向欢欢（1982-），湖北武汉人，汉族，本科学历，湖北省电力勘测设计院发电分公司建筑工程师；

何磊（1980-），四川威远人，汉族，本科学历，湖北省电力勘测设计院发电分公司设计经理。