大型燃煤電廠貯煤設(shè)施的選擇

文/劉海波

1. 前言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對環(huán)境保護的要求越來越高，特別對能源行業(yè)控制環(huán)境污染的條件更加嚴格。為更有效地治理燃煤電廠煤場的運行條件，抑制煤塵飛揚，以免對周圍環(huán)境造成污染，全封閉條形煤場、圓形煤場、筒倉等貯煤方式應(yīng)運而生，構(gòu)成了當(dāng)今我國火力發(fā)電廠企業(yè)的多種貯煤方式。

山東沿海某大型百萬機組燃煤電廠規(guī)劃容量6×1000MW火電機組，一期工程已建成2×1000MW超超臨界機組，一期貯煤采用了兩座直徑120m圓形煤場，單座貯煤量為16萬噸，總貯煤32萬噸。本文將結(jié)合該電廠二期2×1000MW超超臨界機組擴建工程，對條形全封閉煤場、圓形煤場及筒倉等不同貯煤設(shè)施進行技術(shù)經(jīng)濟比較，從廠區(qū)總平面布置方案、廠區(qū)用地及投資等方面提出大型燃煤電廠貯煤設(shè)施選擇時應(yīng)考慮的因素。

2. 條形全封閉煤場

傳統(tǒng)的條形煤場是利用斗輪堆取料機等設(shè)備堆積而成的，煤堆形狀為條形棱臺的煤場。條形煤場由于設(shè)備簡單、可靠性好、國產(chǎn)化程度高、造價相對低廉，所以在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用，具有豐富的運行經(jīng)驗。目前隨著國家環(huán)保要求的不斷提高，傳統(tǒng)條形煤場開始采用全封閉形式。

2．1 條形全封閉煤場的特點

條形全封閉煤場的主要優(yōu)點是應(yīng)用廣泛，設(shè)備簡單，可靠性高；擴展性好，可延長度方向加長；土建結(jié)構(gòu)簡單，施工方便。缺點是環(huán)保性一般。為保證運行人員作業(yè)環(huán)境，煤棚需做通風(fēng)，網(wǎng)架與基礎(chǔ)之間通長設(shè)一定寬度的進風(fēng)帶，此進風(fēng)帶亦帶來煤塵外溢；需工作人員機上操作，自動化程度較低；占地面積大。

2．2 采用條形全封閉煤場的廠區(qū)總平面布置方案

本方案采用了兩座并列布置的折返式懸臂斗輪機條形煤場，煤場沿斗輪機基礎(chǔ)兩側(cè)成條形布置。每個煤場，寬112m，長308m，堆高16m，貯煤總量約36萬噸，可供本期2×1000MW機組燃用20天。由于設(shè)計煤種屬于易自燃煤種，煤場設(shè)監(jiān)測、保護系統(tǒng)，四周攝像頭對自燃進行實時監(jiān)測。該方案廠區(qū)圍墻內(nèi)用地面積為27.75公頃。

圖3 -1 采用圓形煤場廠區(qū)總平面布置圖

3. 圓形全封閉煤場

圓形全封閉式煤場是近十多年來在大型燃煤電廠逐步推廣使用并快速發(fā)展的新型煤場布置形式。

圓形煤場是利用圓形斗輪堆取料機等設(shè)備堆積而成的，煤堆形狀為環(huán)錐形的封閉型煤場。與傳統(tǒng)條形煤場比較，在運行、環(huán)保、節(jié)省場地等方面具有明顯優(yōu)勢。

3．1 圓形煤場的特點

圓形煤場的主要優(yōu)點是占地少，場地利用率高；堆、取料機獨立作業(yè)，堆、取料機檢修時互不影響。缺點是自動化程度一般，一般需人員機上操作；為保證運行人員作業(yè)環(huán)境，煤場內(nèi)需做通風(fēng)，網(wǎng)架與擋煤墻之間通常設(shè)一定寬度的進風(fēng)帶，煤場頂部設(shè)置自然通風(fēng)口，使含塵空氣外溢；燃煤“先進后出”，增加了貯煤自燃風(fēng)險。

3．2 采用圓形煤場的廠區(qū)總平面布置方案

本方案設(shè)兩座直徑120m圓形堆取料機煤場，每座圓形煤場貯煤量約18萬噸，兩座煤場可供本期工程2×1000MW機組燃用約20天。煤場設(shè)備采用繞中心柱回轉(zhuǎn)堆取料機，堆取料作業(yè)可同時進行。設(shè)計煤種屬于易自燃煤種，煤場設(shè)可燃氣體監(jiān)測和保護系統(tǒng)。該方案廠區(qū)圍墻內(nèi)用地面積23.40公頃，廠區(qū)總平面詳見圖3-1。

4. 筒倉全封閉煤場

筒倉也是火力發(fā)電廠運用較為廣泛的一種封閉的貯煤設(shè)施，筒倉上部給料機采用環(huán)形布料機向筒倉貯煤。這種貯煤方式根據(jù)來煤煤種的不同，用皮帶直接輸送至若干個排列在一起的圓柱形筒倉內(nèi)儲存。用該煤種時從筒倉底部的放料口放出，再到配煤盤進行配煤作業(yè)。

4．1 筒倉的特點

筒倉的主要優(yōu)點是占地少，配煤靈活，可實現(xiàn)精確混煤；智能化自動運行，減人增效，提升了管理水平；燃煤“先進先出”，存煤時間短，減少筒倉內(nèi)煤的自燃風(fēng)險和熱值損失；完全封閉，環(huán)保性更高。缺點是對地基要求較高；不宜儲存大粒度燃煤，當(dāng)燃煤粒度200mm以上，底部給料口出料困難；筒倉高度較高，帶式輸送機需一定距離爬升。

圖4 -1：采用筒倉煤場廠區(qū)總平面布置圖

4．2 采用筒倉煤場的廠區(qū)總平面布置方案

擬建場地地質(zhì)條件好，地基持力層為強風(fēng)化花崗巖，地基承載力特征值為fak=500kPa～800kPa，具備建設(shè)大筒倉的天然條件。

本期工程設(shè)置了6個筒倉煤場，兩列布置，每列布置3個筒倉，直徑45m，每個筒倉存煤6萬噸，筒倉總儲煤量可供本期工程2×1000MW機組燃用約20天。筒倉上部卸料設(shè)備擬采用固定式卸料小車，同時還配置監(jiān)測、惰化等輔助系統(tǒng)。該方案廠區(qū)圍墻內(nèi)用地面積22.1公頃，廠區(qū)總平面詳見圖4-1。

5. 貯煤方案的技術(shù)經(jīng)濟比較

不同形式全封閉煤場方案的技術(shù)經(jīng)濟比較詳見下表5-1。

通過上表比較可以看出，條形封閉煤場貯煤量大、煤種適應(yīng)性強、投資最小，能夠滿足電廠環(huán)保要求，投資最低；圓形全封閉煤場在占地較小的前提下存煤量大，煤場設(shè)備自動化程度高，環(huán)保指標比條形煤場好，投資適中；而筒倉自動化程度高，可實現(xiàn)無人值守、智能化運行，同時通過不同煤質(zhì)的精確摻配，節(jié)省大量燃煤采購費用并具有占地小、環(huán)保優(yōu)、人性化等特點，但投資最高。

表5 -1： 不同形式全封閉煤場方案的技術(shù)經(jīng)濟比較

表5 -1： 不同形式全封閉煤場方案的技術(shù)經(jīng)濟比較

6. 結(jié)論

從上面的分析可以看出，不同的貯煤設(shè)施直接影響了廠區(qū)總平面布置方案和廠區(qū)用地，從廠區(qū)用地及投資等綜合考慮，對于地處偏僻、環(huán)保要求低、資金有限、土地成本低、來煤差異性大的電廠，可以選擇條形煤場；對于環(huán)保要求較高、考慮廠區(qū)布局美觀、占地面積小、運行管理便利的因素，在資金充足的條件下可以采用圓形煤場方案；對于建設(shè)場地緊張、環(huán)保要求較高、同時還需要精確混煤，可選擇筒倉煤場方案。

隨著技術(shù)的日益成熟、設(shè)備的日益國產(chǎn)化、土建設(shè)計經(jīng)驗的積累及運煤系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化，圓形煤場和筒倉的工程造價也在進一步降低，在環(huán)保要求越來越高的今天，圓形煤場和筒倉的應(yīng)用將會越來越廣泛。