封閉煤場方案技術比較

陳常君

(中國能源建設集團安徽電力建設第二工程有限公司， 安徽　合肥　230601)

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封閉煤場方案技術比較

陳常君

(中國能源建設集團安徽電力建設第二工程有限公司， 安徽合肥230601)

隨著環(huán)境保護、節(jié)約資源意識的日益增強，從2011年起，各大發(fā)電集團紛紛召開專題研究討論：如何解決大型發(fā)電廠對周邊環(huán)境的影響以及如何避免大風降雨對煤場的損失。此外，煤塵飛揚還造成電纜等多處積粉，容易造成自燃，是火電廠重要的火災隱患之一。因此為了使資源更加充分利用、電廠環(huán)境得到進一步改善，研究煤場形式具有十分重要的意義與價值。文章以邯鄲某電廠的實際數(shù)據為基點，分析闡述封閉煤場技術形式的優(yōu)缺點。

全封閉條形煤場；輸煤系統(tǒng)；環(huán)保

0　引言

改革開放以來，我國經濟迅速發(fā)展，能源供應與社會需求矛盾日益尖銳，同時，由一次能源的不合理利用、低效率使用造成的環(huán)境問題也越來越被人們關注。分析國內五大發(fā)電集團針對環(huán)保對于煤場改造提出的文件，通過對國內現(xiàn)有煤場存在形式特點的闡述分析，利用技術經濟比較的方法，闡述了全封閉條形煤場較其他煤場優(yōu)勢的結論。在煤場建設中，為滿足環(huán)保要求以及經濟性，全封閉條形煤場可優(yōu)先考慮[1]。

1　邯鄲某電廠煤質相關數(shù)據[2]170

1.1煤質資料

名稱符號單位設計煤種校核煤種低位發(fā)熱量Qnet.arkJ/kg1896017640干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf%13.8415.49全水分Mt%6.45.7空氣干燥基水分Mad%//收到基碳Car%52.1647.96收到基氫Har%2.342.25收到基氧Oar%3.142.23收到基氮Nar%0.810.66收到基灰分Aar%33.7839.63

1.2耗煤量計算

裝機容量耗煤量1×350MW2×350MW設計煤種校核煤種設計煤種校核煤種小時耗煤量t/h日耗煤量t/d日最大來煤量t/d年耗煤量t/a

根據已經獲取資料及設計規(guī)范要求可知：

小時耗煤量為鍋爐BMCR工況下的小時耗煤量；日耗煤量按20h計算；來煤不均衡系數(shù)取1.2；鍋爐年設備利用小時數(shù)取5516h；標準耗煤量為314g/kw.h。

(1)鍋爐耗煤量Qh

(1)

式中：q——標準耗煤量，q=314g/kW;

N——電廠容量，N=350×1×103/kW;

Qb——標準煤發(fā)熱量Qb=29270kJ/kg;

Qnet,v,ar——收到基低位發(fā)熱量，Qnet,v,ar=18960kJ/kg。

(2)日耗煤量Qd

Qd=Qh×td=169.3t/h×20h=3386t

(2)

300MW以上機組取td=20h，300MW以下機組取td=22h。所以取td=20h。

(3)年耗煤量Qa

Qa=Qh×ta=169.3t/h×5516h=93.39×104t

(3)

式中：ta——設計任務書規(guī)定的機組年運行時間，一般取ta=5516h。

(4)日受煤量(日入場煤量)Md

根據資料我們可得：本電廠用煤大多數(shù)為鐵路運煤，故按鐵路運煤的計算公式計算。

Md=Kd×Qd=1.2×3386t=4063.2t

(4)

式中：Kd——為日入廠煤不均衡系數(shù)。根據電廠資料我們可得KD=1.2。

日進廠列車次數(shù)為：

(5)

取整為Z=2

(5)實際入廠煤量Qid max

在上述計算中，也只是根據理論、經驗所得的一些數(shù)值，只能作為理論參考。在實際過程中，需考慮很多因素：諸如在鐵路來煤方式，我們就要考慮每日進廠車皮數(shù)目、進幾車。因為入廠煤不均衡是以進廠列車或船舶次數(shù)為單位的。因此，日最大入廠煤量為：

Qid max=Z×G=2×50×50t=5000t

(6)

式中：Z——日入廠列車或船舶的次數(shù)、列或艘；

G——列車或一艘船舶的載重量，t/列或t/艘。一般每列車有50節(jié)車皮，50/節(jié)。

根據計算結果，可以做耗煤量詳表，如下：

裝機容量耗煤量1×350MW2×350MW設計煤種校核煤種設計煤種校核煤種I小時耗煤量t/h169.3183.4338.6366.8日耗煤量t/d3386366867727336日最大來煤量t/d4063.24401.68126.48803.2年耗煤量t/a93.39×104101.16×104186.77×104202.33×104

2　煤場方案技術比較

目前國內外應用比較多的儲煤方案主要有大型筒倉方案、方形全封閉貯煤場、圓形煤場和全封閉條形煤場，由于目前國內最大的筒倉儲量約為3萬噸，且單個筒倉造價很貴(約為3000萬)，本工程如果單純采用筒倉貯煤，則需要建設7座直徑為36m的大型筒倉，總投資高，且安全性較差，暫不予考慮。因此本方案就以下三種封閉貯煤方案(均可實現(xiàn)混煤配煤)進行詳細技術經濟比較，即：方案一為方形煤場(半門架式取料機)方案；方案二為圓形煤場方案；方案三為全封閉條形貯煤場加小筒倉方案。分述如下[3]：

2.1方案一：方形煤場

方形煤場(半門架式取料機)方案已經成熟，并且應用廣泛，其運行原理、運行特點與傳統(tǒng)方形煤場相似。它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在工藝比較簡單，而且建設比較靈活，擴建比較有利，另在造價方面，這種煤場也有很強的優(yōu)勢，即成本低。

橋式布料機主要構成由桁架、對應皮帶機，通過卸料小車進行卸料，由進料車負責進料作業(yè)，這幾種裝置主要以桁架作為基礎，上面布有皮帶機，并且同時存在卸料小車，在設計進料端布置進料裝置，它作為皮帶機和桁架皮帶機的連接樞紐，保證原料正常供給，卸料小車在桁架上活動連接，桁架兩端設有輪子，輪子下方分別設有導軌。與導軌平行布置的高位供料皮帶機將物料送入桁架上進料裝置中，進料裝置將物料送到桁架皮帶機，卸料小車沿桁架移動，可以在桁架的任何一點將物料攔截下來，這樣桁架和卸料小車的縱橫移動，就可以將散料堆放于料場內部的任何位置上，實現(xiàn)料場內空間利用的最大化。

半門架刮板取料機取煤軌道布置以煤場縱向方向布置，取煤方式采取俯仰式，取煤比較徹底，煤場內部基本沒有漏煤處。

本方案本期工程采用一座全封閉貯煤場，占地240m×95m，煤場內煤堆高17.3m，長度為220m，寬度為84.5m，可貯煤約20萬噸，可滿足本期2×350MW機組約30天的耗煤量。煤場卸料設備為2臺橋式布料機，位于煤場屋頂?shù)闹醒?，每臺堆料出力為1500t/h。煤場取料采用2臺半門架刮板取料機，可一用一備，也可2臺同時運行，用于混煤作業(yè)，取料機支架位于條形煤堆兩側，每臺取料出力為300～600t/h。

堆取料機控制方式既有傳統(tǒng)人工手動操作方式，并且融合自動控制理論，采用PLC半自動和自動程序控制，為了保證良好運行，同時在各個輸煤環(huán)節(jié)裝有監(jiān)控裝置并設監(jiān)控室。

煤場還配備1臺ZL50型輪式裝載機和2臺TY220型推煤機，在運煤中參與整理煤場作業(yè)。

本方案的主要優(yōu)點：

(1)煤場占地面積小、建筑過程中土石方量使用少，在場地利用率上有明顯的優(yōu)勢。適合布置于條形場地。

(2)結構形式全封閉，原煤置于煤場內部可不考慮氣候因素，即不怕風、不怕雨，工作時取料均勻化，能減緩落煤管的堵煤現(xiàn)象的發(fā)生、并且能減少篩、碎設備的使用與消耗，能保證電廠系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

(3)采用先進設備，提高設備可靠性，采用先進技術，提高工藝自動化水平，整個工藝過程三種控制方式并存并且有效監(jiān)視，有利于電廠提高生產效率，同時降低工人勞動量。

(4)封閉結構有效阻止煤塵隨風擴散到空氣中，環(huán)保性優(yōu)越。

(5)為對上煤設備故障第一時間設置應急方案，一般全封閉煤場均設置取料機，數(shù)目1～2臺，互相備用，從而解決上煤設備故障、出力不穩(wěn)定，為上煤可靠性提供了保障；方形全封閉煤場具備沿縱向擴建的條件，易于二次修建；施工運行條件比圓形煤場好，無地下結構，便于管理；設備、結構的綜合造價較低。

(6)桁架布料機的桁架和卸料小車的縱橫移動，可以順利將原煤堆往指定位置，提高了場地利用率。

本方案的主要缺點：

(1)方形全封閉煤場目前應用少之又少，并且所應用之處均沒有完成的運行體系供后者參考。如果采用此方案，難免經驗不足，需參考其他封閉煤場經驗，充分掌握提資，確保項目工作的順利實施。

(2)轉運站及棧橋較高，土建費用隨之增大。

2.2方案二：圓形煤場方案

本方案煤場若采用全封閉圓形煤場布置，按照現(xiàn)有成熟技術，即采取直徑為100米，則需要布置兩座，擋墻側堆高15米，按照滿載總量為20萬噸，可滿足本期2×350MW機組約30天耗煤量。煤場設備為圓形料場堆取料機，堆料出力為1500t/h，取料出力為300～600t/h。堆、取料作業(yè)可獨立進行，互不干涉。

煤場還配備1臺ZL50型輪式裝載機和2臺TY220型推煤機，用于整理煤場及輔助取料作業(yè)。

圓形煤場設有完善的安全監(jiān)測裝置。

圓形煤場主要組成部分為：中心柱及下部的圓錐形煤斗、堆料機、取料機、電氣和控制設備、土建結構及其它相關輔助設施等構成。

(1)中心柱。在煤場最中間位置通常布置中心柱，這個中心柱也就是堆取料機的回轉中心，一般為鋼結構，中心柱的受力一般較強，因為它不僅僅是各設備的安裝定位中心，還要承擔各部分的載荷。

(2)堆料機。懸臂式堆料機的定位是上文所述的中心柱，堆料機主要功能是橋架功能，一邊是帶式輸送機，并在另一端設置配重箱。堆料機、中心柱結合形式主要以軸承連接，軸承形式是滾子軸承，在機構上設置回轉機構，兩種基本以齒輪結合，這樣配置實現(xiàn)了圓周回轉。

(3)取料機。在全封閉圓形煤場中一般采用鏈條刮板機，一般布置在柱的下方，很少有在煤場水平下方，它和堆料機共用一個回轉中心。取料出力為300～600t/h。

(4)圓形煤場土建結構。一般的全封閉球形煤場土建部分主要涉及到的部分是周圍擋煤墻，還有屋頂?shù)木W殼結構。一般側墻高度設置為十五米，為了保證采光，一般在頂面設置采光帶。

(5)輔助設施。圓形煤場一般設置部分預留門，這些門的布置形式一般采用常見的卷簾門，主要是供工作人員進出。為了保證運行期間排除故障，一般配有推煤機。煤場采用自然通風方式，排風口在網殼屋蓋頂部中央，進風口在球型鋼網殼穹頂與環(huán)形側墻之間的環(huán)形口。

(6)消防設施。環(huán)形擋煤側墻設計達到相應耐火等級，環(huán)形擋煤側墻上設置12個消防炮。

圓形料場主要有以下優(yōu)點：

(1)兩座圓形煤場，可實現(xiàn)混煤配煤；

(2)圓形料場經過多年的運行經驗已經形成了比較成熟的技術體系，并且結合PLC對煤場進行自動化控制。有機上就近控制和集中控制室遠程控制的方式，在煤場內部布置有攝像頭，無死角監(jiān)控，并設有監(jiān)控室，實時監(jiān)控，便于工作人員及時操作；

(3)在圓形煤場中，堆取料兩種作業(yè)互不干涉，相互獨立，而且維護也對彼此干涉較少，增加了設備的可靠性。

圓形料場主要缺點：

(1)全封閉式圓形煤場方案工程造價高、占地較大，場地利用率較差；

(2)運行人員需要進去圓形煤場操作斗輪機，環(huán)境很差；

(3)系統(tǒng)內部空間大，且直接與大氣相通，圓形煤場堆取料很難做到先進先出，長期貯存燃煤發(fā)生氧化的概率較高，會產生一定的熱值損失。為了減少煤場出現(xiàn)事故，現(xiàn)在一般運行過程采用先進先出原則，這對煤場的運行管理方面提出了較高的要求；

(4)圓形堆取料機現(xiàn)已國產化，但目前國內電廠采用此方案運行的圓形堆取料機絕大多數(shù)均為進口，價錢較高。據了解國產設備運行還是存在一定問題，方案實施中可以考慮關鍵部件進口。

具體圓形煤場方案布置詳見圖1。

圖1　圓形煤場方案運煤系統(tǒng)總平面布置圖

2.3方案三：全封閉條形貯煤場加小筒倉方案

本期工程采用兩塊全封閉條形貯煤場，每塊條形貯煤場長度320米，寬度45米，堆高13.5米，貯煤量約為20萬噸，可滿足2×350MW機組約30天的耗煤量。本期煤場主要設備為1臺DQ1500/600·35 型懸臂式斗輪堆取料機，斗輪堆取料機采用雙尾車折返式布置，斗輪堆取料機回轉半徑為35米，堆料出力為1500t/h，取料出力為600t/h。斗輪機下部設置一路帶式輸送機。

考慮到環(huán)保要求，在煤場頂部和兩端采用球架和材鋼板進行全封閉。即在兩塊條形煤場的四周建設高1m的基礎，在基礎上安裝拱形鋼網架。保證不揚塵，不污染外部環(huán)境，端部需要留有皮帶機、推煤機的進出口。

為防止煤的自燃，運行時要求煤場的煤按照來煤順序進行使用，即先進先出，保證燃煤在煤場的貯存時間不宜過長。為了防止煤塵隨風飄揚，一般在堆煤過程中，將煤層分層壓實，同時在煤場四周設置噴淋裝置，然后設置規(guī)定時間向煤場噴水。煤場四周設有消防栓，當煤自燃后，先澆水滅火，再用推煤機將該處燃煤推開、壓實，然后再推回煤堆。

本工程的來煤比較復雜，為了適應煤種的多樣性，運煤系統(tǒng)還設置2座直徑為15m的貯煤筒倉，總有效貯煤量約為8000噸，可滿足2×350MW機組約1天的耗煤量，滿足規(guī)程規(guī)范要求。筒倉上部采用帶式輸送機和犁煤器為筒倉上煤；筒倉下部的給煤設備為環(huán)式給煤機，其出力Q=300～600t/h，采用變頻調速調節(jié)出力，該設備目前使用較多，運行也比較成熟、可靠。通過兩座筒倉的混煤作業(yè)，運煤系統(tǒng)可以提供適合鍋爐燃用的煤種。

貯煤筒倉設有完善的安全監(jiān)測裝置。

全封閉條形貯煤場加小筒倉方案的主要優(yōu)點：

(1)筒倉在系統(tǒng)中起緩沖作用，兩個筒倉給煤設備互為備用，可精確配煤、混煤，適應的煤源廣；

(2)技術成熟，設計運行經驗較多，較為安全可靠；

(3)筒倉環(huán)式給煤機與煤場斗輪堆取料機均為成熟產品。

全封閉條形貯煤場加小筒倉方案的主要缺點：

(1)本方案的建設土地，一般占地面積較其他煤場形式較大；

(2)運行人員需要進去圓形煤場操作斗輪機，環(huán)境很差，自動化程度也相對較低；

(3)系統(tǒng)內部空間大，且直接與大氣相通，斗輪堆取料機很難做到先進先出，長期貯存燃煤發(fā)生氧化的概率較高，會產生一定的熱值損失。為了防止煤場發(fā)生事故，在運行過程中，一般要求先進先出，這對煤場管理水平提出了較高的挑戰(zhàn)。同時因為斗輪機半徑有限，隨之帶來的輔助工作比較多且繁瑣。

具體全封閉條形貯煤場加小筒倉方案布置詳見圖2。

圖2　全封閉條形貯煤場加小筒倉方案總平面布置圖

3　結論

邯鄲2×350MW“上大壓小”項目作為城市大型供熱工程，其環(huán)保和城市景觀要求較高，貯煤設施擬采用封閉貯煤設施，根據對以上三種封閉貯煤方案的綜合技術經濟比較，三種封閉貯煤方案在設計、施工及運行方面均是可行的：方案一總投資較低，占地面積最小，容積利用率最高，貯煤量為30天，符合電廠及集團的要求；方案二投資最高，盡管未突破調規(guī)邊界線，但總體占地較大，總投資及占地無明顯優(yōu)勢，不推薦；方案三投資較少，雖占地面積較大，但沒有超過電廠預留煤場用地。綜上所述，按集團公司轉型企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略考慮，從有利于儲煤能力建設、增強電廠抗風險能力的角度出發(fā)，本次煤場改造設計推薦采用方案三，即：全封閉條形貯煤場加小筒倉方案[4]。

[1] DL/T 5187.1—2004.火力發(fā)電廠運煤設計技術規(guī)程第1部分:運煤系統(tǒng)[S].北京:中國電力出版社，2004.

[2] DL/T 5187.2—2004.火力發(fā)電廠運煤設計技術規(guī)程第2部分:煤塵防治[S].北京:中國電力出版社，2004.

[3] DL 5000—2000.火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程[S].北京:中國電力出版社，2000.

[4] 吳兆柱.火力發(fā)電廠貯煤系統(tǒng)的優(yōu)化設計[J].安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報，2009(3).

[責任編輯：朱子]

Technology Comparison of Closed Coal Yard Scheme

CHENChang-jun

(ChinaEnergyEngineeringGroupAnhuiNo.2ElectricPowerConstructionCo.,Ltd.,Hefei230601,China)

Since 2011, growing consciousness of environmental protection and resource conservation has been enforced, and the major power generation groups have held special research discussion: how to solve the environment issue on the surrounding of large power plant and how to avoid the influence of wind and rain damage to coal yard. In addition, the dust float in the sky also causes powder accumulation on several cables, and the easiness to cause spontaneous combustion is one of the important fire hazards in coal-fired power plant. In order to make higher efficacy of using coal resources, to further improve power plant environment, it is acknowledged that the form research of coal yard is of great significance and value. Based on the actual data obtained from a power plant in Handan, the analysis of both the advantages and disadvantages of closed coal yard technology forms is enclosed.

closed strip coal yard; coal handling system; environmental protection

2016- 03-06

陳常君(1983-)，男，中級經濟師，碩士，主要從事電力工程建設物資管理、技術經濟管理等相關工作。

TM621.29

A

1672-9706(2016)03- 0086- 06