火力发电厂贮煤方式的选择

火力发电厂方式的选择王蒙【摘要】莱州电厂一期已建设2座圆形煤场，运行中存在不易实现燃煤先进先出、燃煤不易配混和人员作业环境差等弊端.二期工程设计中提出了全封闭条形煤场、圆形煤场和筒仓3种贮煤方案，进行技术经济分析对比后得出:筒仓方案配煤灵活、混煤精确;能实现燃煤先进先出、减少煤的自燃和燃煤热值损失;完全实现〃人煤分离”，使操作人员免受煤粉的侵害;同时具有占地面积小、完全封闭等优点，因此推荐筒仓方案.【期刊名称】《中国电力》【年(卷)，期】2015(048)009【总页数】6页(P38-42,48)【关键词】全封闭条形煤场;圆形煤场;筒仓;技术经济分析【作者】王蒙【作者单位】国核电力规划设计研究院，北京100095【正文语种】中文【中图分类】TK284.3燃煤是火力发电厂的粮食，燃煤成本占火电厂运行成本的比重基本在70%以上［1］，因此，燃煤采购、贮存，乃至掺配对火电厂降低成本、提高经济效益显得尤为重要；如何提高贮煤场场地利用率和煤场作业自动化程度已成为大型火电厂需解决的焦点问题［2］。目前，国内外大型燃煤封闭贮存方式主要有：全封闭条形煤场、圆形煤场和筒仓［3］。华电莱州电厂一期工程已建成2x1000MW超超临界机组，采用了2座直径为120m的圆形煤场，共贮煤32万t,在环保性和可靠性等方面达到了同期国内同类型电厂的先进水平。通过2年多的运行实践，圆形煤场也暴露了其在有效存煤量、燃煤自燃处理、掺配煤、自动化程度等方面存在的问题。为进一步提高二期工程中贮煤场环境保护和自动化运行的水平，提升电厂经济效益，对贮煤方式和方案进行深入比选和研究意义重大。贮煤场容量的确定应综合考虑燃料特性、运输方式、运输距离、气候条件以及由自然灾害等因素弓I起的最大可能断煤天数等因素（见表1）,莱州电厂燃用煤为华电不连沟煤矿高硫煤与神东煤的混煤（见表2）,采用铁海联运来煤方式，来煤煤质相对较稳定，根据GB50660—2011《大中型火力发电厂设计规范》，确定煤场容量即机组20d耗煤量为36万t（日耗煤量1.76万t）［4］。以下将针对莱州I电厂二期工程贮煤场分别采用全封闭条形煤场、圆形煤场和筒仓设计方案，进行技术分析与经济性比较。全封闭条形煤场利用斗轮堆取料机等堆取料设备堆积燃煤。2.1封闭形式条形煤场封闭形式主要有钢网架封闭和气膜封闭2种。如图1所示，钢网架封闭煤场由主体钢网架结构、围护结构和辅助部分组成。主体结构为钢网架和大门；围护结构由檩条和单层压型钢板组成；屋面设置2条采光带，采光带宽度约为5m；采用自然通风方式，屋顶设置无动力自然通风器；网架结构堆煤高度范围内，采取有效防火保护措施，包括喷涂防火涂料和布置喷淋及消防水炮系统。如图2所示，膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，由多种高强薄膜材料（PVC、PVF和PVDF等）及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状作为覆盖结构，是一种能承受一定的夕卜荷载作用的永久性空间建筑结构。斜网钢缆使气膜建筑能够抵抗67m/s的飓风(16级台风)和250kg/m2的积雪，同时，气膜封闭自重轻、施工周期短，可以冬季施工。但由于气膜封闭需不间断充气，造成内部煤尘较大，且气膜易被铁件划破等劣势，目前仅在内蒙古巴彦淖尔和宁夏石嘴山的大型储煤场有所应用。2.2主要设备应用于条形煤场的主要设备按功能可分为堆料设备、取料设备和堆取料设备。堆料设备主要有：悬臂堆料机、卸料小车；取料设备主要有：悬臂取料机、刮板取料机;悬臂斗轮堆取料机、门式斗轮堆取料机可同时用于煤场物料的堆取。以上均为常见设备，在此不再累述。2.3本期工程全封闭条形煤场方案根据以上的归纳总结，结合二期工程建设条件，全封闭条形煤场方案(见图3)如下。设置2座并列布置的折返式悬臂斗轮机条形煤场，煤场沿斗轮机基础两侧成条形布置。每个煤场净长310m，净宽110m，堆高15.5m，总贮煤量约36万t。(2)煤场设备为2台DQL2700/1500-40型斗轮堆取料机，堆料能力2700t/h,取料能力1500t/h，悬臂长40m。(3)煤场设置2台推煤机和2台装载机作为煤场辅助作业设备，进行煤堆的辅助推煤、取煤、平整、压实，并处理煤堆自燃。(4)设计煤种Vdaf为36%~38%,属于易自燃煤种。煤场设监测、保护系统，四周摄像头对自燃进行检测。同时，煤场设置消防栓，煤场四周设置环形消防通道用于消除煤堆的自燃。(5)煤场采用钢网架封闭。利用圆形斗轮堆取料机堆积而成的、煤堆形状为环锥形的封闭型煤场为圆形煤场。自2004年11月宁波亚洲浆纸有限公司圆形煤场投入运行以来，圆形煤场得到大量应用。目前，重庆万州电厂在建的直径为136m的圆形煤场是当前中国最大的圆形煤场。3.1封闭形式圆形煤场封闭形式同条形煤场，有网架封闭和气膜封闭2种形式。3.2主要设备及组合应用于圆形煤场的主要设备有圆形堆料机和刮板取料机，其配置组合有：固定式堆料机+悬臂式刮板机、固定式堆料机+门架式刮板机、俯仰式堆料机+悬臂式刮板机、俯仰式堆料机+门架式刮板机。3.3本期工程圆形煤场方案根据以上的归纳总结，结合二期工程建设条件，拟定的圆形煤场方案（见图4）如下。（1） 设置2座直径为120m，挡墙高为20m的圆形煤场，总贮煤量约36万t。（2） 采用俯仰式堆料机+门架式刮板机的设备组合方式，堆料2700t/h、取料1500t/h，中心煤斗下设置2台1500t/h的活化振动给料机，一用一备。（3） 煤场设可燃气体监测和保护系统。4.1筒仓的发展多年来，筒仓在粮食、煤炭、冶金和电力等行业有大量的应用［5］。1977年，贵州盘江矿务局老屋基选煤厂建成直径为22m的筒仓，为我国首座万吨仓。2012年，平朔东露天2座直径为45m、储量为5万t的筒仓建成［6］,为国内目前最大的投运筒仓。加拿大加法芝水泥有限公司已建成直径为65.2m、储量为12万t的筒仓，为世界最大直径筒仓。图5为国内外具有代表性的筒仓案例。按筒壁材质，分为钢板仓和混凝土仓［7］。钢板仓特点：相同储量仓，重量远低于混凝土仓，地基承载力低，造价低、工期短、筒壁导热性灵敏、设计寿命25年。混凝土仓特点：相同储量仓，重量远高于钢板仓，地基承载力10倍于钢板仓，造价比钢板仓高2~3倍、工期长、筒壁保温性好、设计寿命可达50年以上。按筒仓底部结构特点，分为锥底仓和平底仓。目前，国内储煤筒仓几乎全为锥底仓，有单锥、双锥、4锥、环锥、双环锥等。国外大筒仓更多采用平底仓。按筒仓形状，分为圆筒仓、方仓、多边形仓。4.3主要设备筒仓顶部给料设备主要有：犁式卸料器、刮板输送机、移动(固定)卸料小车、环形布料机等，底部取料设备主要有螺旋给煤机、(活化)振动给煤机、单双侧叶轮给煤机、单(双或三)环形给煤机。此外，荷兰欧罗仓堆取料机可同时实现筒仓内燃煤堆取。4.4本期工程筒仓方案根据以上的归纳总结，结合二期工程建设条件，拟定的筒仓方案(见图6)如下。(1)设置6座直径为45m、贮煤高度为50-60m等级的筒仓，总贮量36万t。(2)上部卸料设备采用固定式卸料小车+环形布料机(机上配有犁式卸料器)，卸料出力为2700t/h。下部取料设备采用双环给煤机，出力为1500t/h。(3)设置完善的惰化保护系统、安全监测系统、防爆卸压装置。5.1技术对比由分析对比可见(见表3),筒仓方案在掺配煤、操作自动化程度、环保性、贮煤回取率、减少贮煤热值损失以及运行人员工作环境等方面具有显著优势。3种方案的投资对比见表4,由表4可见，筒仓方案投资多11413元。5.3投资回报5.3.1混煤效益本工程燃用的华电不连沟煤种含硫量较高，需掺配后使用，掺配工作若放于厂内完成，可节省燃煤费用。表5为神华集团2015年1月份燃煤挂牌同热值不同硫份燃煤价格表。从表5中的数值可以看出，若锅炉燃用含硫量1.0%的煤，采购含硫量0.6%和1.5%的煤进行掺配，按5:4比例掺配出1.0%的煤，采购费约473x5/9+449x4/9=462.34(元/t),吨煤差价6.66元。本期工程年耗煤量440万t,按掺配220万t煤计算，可节省燃煤采购成本约1465.2万元。由表6可见，筒仓方案多投资11413万元，将于8年收回成本。经过以上技术经济分析与比较，大型筒仓方案通过不同煤质的精确掺配，可节省大量燃煤采购费用，经济性优良；自动化程度高，可实现无人值守、智能化运行；同时具有占地面积小、环境友好和人性化的特点。本期工程6万t大型筒仓的建设和运行，将引领该项技术在国内同行业内的进步，符合“技术领先、环保超前”的建设原则。[5]周留才.超大型筒仓的发展及其在火电厂的应用[J].华北电力技术，1999(3):36-37.[6]田亚珍，王鲲鹏，杨海林.大直径筒仓结构选型及设计[J].陕西煤炭，2013,(3):17-20.[7]谢文宁，郑见粹.筒仓分类及相关技术研究[C]〃十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集，云南，2009:74-79.[8]DL/T5203—2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》.中华人民共和国国家发展和改革委员会，2005:17.[9]DL/T5187.1—2004《火力发电厂运煤设计技术规程第一部分：运煤系统》.中华人民共和国国家发展和改革委员会，2004:39.【相关文献】[1]谢生源，赵志勇，尚志强，等.火电厂汽车煤皮带采样机应用实践[J].中国电力，2012,45(6):39-42.XIEShengyuan,ZHAOZhiyong,SHANGZhiqiang,etal.Studyonbeltsamplersfortruck-coalinacoal-firedpowerplant[J].ElectricPower,2012,45(6):39-42.[2]李蓉生.落煤塔式圆形封闭煤场应用于火力发电厂的探讨[J].中国电力，2013,46(12):79-82.LIRongsheng.Discussionontowertypeofenclos