封闭煤场方案技术比较

陈常君

(中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司， 安徽　合肥　230601)



封闭煤场方案技术比较

陈常君

(中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司， 安徽合肥230601)

随着环境保护、节约资源意识的日益增强，从2011年起，各大发电集团纷纷召开专题研究讨论：如何解决大型发电厂对周边环境的影响以及如何避免大风降雨对煤场的损失。此外，煤尘飞扬还造成电缆等多处积粉，容易造成自燃，是火电厂重要的火灾隐患之一。因此为了使资源更加充分利用、电厂环境得到进一步改善，研究煤场形式具有十分重要的意义与价值。文章以邯郸某电厂的实际数据为基点，分析阐述封闭煤场技术形式的优缺点。

全封闭条形煤场；输煤系统；环保

0　引言

改革开放以来，我国经济迅速发展，能源供应与社会需求矛盾日益尖锐，同时，由一次能源的不合理利用、低效率使用造成的环境问题也越来越被人们关注。分析国内五大发电集团针对环保对于煤场改造提出的文件，通过对国内现有煤场存在形式特点的阐述分析，利用技术经济比较的方法，阐述了全封闭条形煤场较其他煤场优势的结论。在煤场建设中，为满足环保要求以及经济性，全封闭条形煤场可优先考虑[1]。

1　邯郸某电厂煤质相关数据[2]170

1.1煤质资料

名称符号单位设计煤种校核煤种低位发热量Qnet.arkJ/kg1896017640干燥无灰基挥发份Vdaf%13.8415.49全水分Mt%6.45.7空气干燥基水分Mad%//收到基碳Car%52.1647.96收到基氢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耗煤量计算

装机容量耗煤量1×350MW2×350MW设计煤种校核煤种设计煤种校核煤种小时耗煤量t/h日耗煤量t/d日最大来煤量t/d年耗煤量t/a

根据已经获取资料及设计规范要求可知：

小时耗煤量为锅炉BMCR工况下的小时耗煤量；日耗煤量按20h计算；来煤不均衡系数取1.2；锅炉年设备利用小时数取5516h；标准耗煤量为314g/kw.h。

(1)锅炉耗煤量Qh

(1)

式中：q——标准耗煤量，q=314g/kW;

N——电厂容量，N=350×1×103/kW;

Qb——标准煤发热量Qb=29270kJ/kg;

Qnet,v,ar——收到基低位发热量，Qnet,v,ar=18960kJ/kg。

(2)日耗煤量Qd

Qd=Qh×td=169.3t/h×20h=3386t

(2)

300MW以上机组取td=20h，300MW以下机组取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——设计任务书规定的机组年运行时间，一般取ta=5516h。

(4)日受煤量(日入场煤量)Md

根据资料我们可得：本电厂用煤大多数为铁路运煤，故按铁路运煤的计算公式计算。

Md=Kd×Qd=1.2×3386t=4063.2t

(4)

式中：Kd——为日入厂煤不均衡系数。根据电厂资料我们可得KD=1.2。

日进厂列车次数为：

(5)

取整为Z=2

(5)实际入厂煤量Qid max

在上述计算中，也只是根据理论、经验所得的一些数值，只能作为理论参考。在实际过程中，需考虑很多因素：诸如在铁路来煤方式，我们就要考虑每日进厂车皮数目、进几车。因为入厂煤不均衡是以进厂列车或船舶次数为单位的。因此，日最大入厂煤量为：

Qid max=Z×G=2×50×50t=5000t

(6)

式中：Z——日入厂列车或船舶的次数、列或艘；

G——列车或一艘船舶的载重量，t/列或t/艘。一般每列车有50节车皮，50/节。

根据计算结果，可以做耗煤量详表，如下：

装机容量耗煤量1×350MW2×350MW设计煤种校核煤种设计煤种校核煤种I小时耗煤量t/h169.3183.4338.6366.8日耗煤量t/d3386366867727336日最大来煤量t/d4063.24401.68126.48803.2年耗煤量t/a93.39×104101.16×104186.77×104202.33×104

2　煤场方案技术比较

目前国内外应用比较多的储煤方案主要有大型筒仓方案、方形全封闭贮煤场、圆形煤场和全封闭条形煤场，由于目前国内最大的筒仓储量约为3万吨，且单个筒仓造价很贵(约为3000万)，本工程如果单纯采用筒仓贮煤，则需要建设7座直径为36m的大型筒仓，总投资高，且安全性较差，暂不予考虑。因此本方案就以下三种封闭贮煤方案(均可实现混煤配煤)进行详细技术经济比较，即：方案一为方形煤场(半门架式取料机)方案；方案二为圆形煤场方案；方案三为全封闭条形贮煤场加小筒仓方案。分述如下[3]：

2.1方案一：方形煤场

方形煤场(半门架式取料机)方案已经成熟，并且应用广泛，其运行原理、运行特点与传统方形煤场相似。它的优势主要体现在工艺比较简单，而且建设比较灵活，扩建比较有利，另在造价方面，这种煤场也有很强的优势，即成本低。

桥式布料机主要构成由桁架、对应皮带机，通过卸料小车进行卸料，由进料车负责进料作业，这几种装置主要以桁架作为基础，上面布有皮带机，并且同时存在卸料小车，在设计进料端布置进料装置，它作为皮带机和桁架皮带机的连接枢纽，保证原料正常供给，卸料小车在桁架上活动连接，桁架两端设有轮子，轮子下方分别设有导轨。与导轨平行布置的高位供料皮带机将物料送入桁架上进料装置中，进料装置将物料送到桁架皮带机，卸料小车沿桁架移动，可以在桁架的任何一点将物料拦截下来，这样桁架和卸料小车的纵横移动，就可以将散料堆放于料场内部的任何位置上，实现料场内空间利用的最大化。

半门架刮板取料机取煤轨道布置以煤场纵向方向布置，取煤方式采取俯仰式，取煤比较彻底，煤场内部基本没有漏煤处。

本方案本期工程采用一座全封闭贮煤场，占地240m×95m，煤场内煤堆高17.3m，长度为220m，宽度为84.5m，可贮煤约20万吨，可满足本期2×350MW机组约30天的耗煤量。煤场卸料设备为2台桥式布料机，位于煤场屋顶的中央，每台堆料出力为1500t/h。煤场取料采用2台半门架刮板取料机，可一用一备，也可2台同时运行，用于混煤作业，取料机支架位于条形煤堆两侧，每台取料出力为300～600t/h。

堆取料机控制方式既有传统人工手动操作方式，并且融合自动控制理论，采用PLC半自动和自动程序控制，为了保证良好运行，同时在各个输煤环节装有监控装置并设监控室。

煤场还配备1台ZL50型轮式装载机和2台TY220型推煤机，在运煤中参与整理煤场作业。

本方案的主要优点：

(1)煤场占地面积小、建筑过程中土石方量使用少，在场地利用率上有明显的优势。适合布置于条形场地。

(2)结构形式全封闭，原煤置于煤场内部可不考虑气候因素，即不怕风、不怕雨，工作时取料均匀化，能减缓落煤管的堵煤现象的发生、并且能减少筛、碎设备的使用与消耗，能保证电厂系统稳定运行。

(3)采用先进设备，提高设备可靠性，采用先进技术，提高工艺自动化水平，整个工艺过程三种控制方式并存并且有效监视，有利于电厂提高生产效率，同时降低工人劳动量。

(4)封闭结构有效阻止煤尘随风扩散到空气中，环保性优越。

(5)为对上煤设备故障第一时间设置应急方案，一般全封闭煤场均设置取料机，数目1～2台，互相备用，从而解决上煤设备故障、出力不稳定，为上煤可靠性提供了保障；方形全封闭煤场具备沿纵向扩建的条件，易于二次修建；施工运行条件比圆形煤场好，无地下结构，便于管理；设备、结构的综合造价较低。

(6)桁架布料机的桁架和卸料小车的纵横移动，可以顺利将原煤堆往指定位置，提高了场地利用率。

本方案的主要缺点：

(1)方形全封闭煤场目前应用少之又少，并且所应用之处均没有完成的运行体系供后者参考。如果采用此方案，难免经验不足，需参考其他封闭煤场经验，充分掌握提资，确保项目工作的顺利实施。

(2)转运站及栈桥较高，土建费用随之增大。

2.2方案二：圆形煤场方案

本方案煤场若采用全封闭圆形煤场布置，按照现有成熟技术，即采取直径为100米，则需要布置两座，挡墙侧堆高15米，按照满载总量为20万吨，可满足本期2×350MW机组约30天耗煤量。煤场设备为圆形料场堆取料机，堆料出力为1500t/h，取料出力为300～600t/h。堆、取料作业可独立进行，互不干涉。

煤场还配备1台ZL50型轮式装载机和2台TY220型推煤机，用于整理煤场及辅助取料作业。

圆形煤场设有完善的安全监测装置。

圆形煤场主要组成部分为：中心柱及下部的圆锥形煤斗、堆料机、取料机、电气和控制设备、土建结构及其它相关辅助设施等构成。

(1)中心柱。在煤场最中间位置通常布置中心柱，这个中心柱也就是堆取料机的回转中心，一般为钢结构，中心柱的受力一般较强，因为它不仅仅是各设备的安装定位中心，还要承担各部分的载荷。

(2)堆料机。悬臂式堆料机的定位是上文所述的中心柱，堆料机主要功能是桥架功能，一边是带式输送机，并在另一端设置配重箱。堆料机、中心柱结合形式主要以轴承连接，轴承形式是滚子轴承，在机构上设置回转机构，两种基本以齿轮结合，这样配置实现了圆周回转。

(3)取料机。在全封闭圆形煤场中一般采用链条刮板机，一般布置在柱的下方，很少有在煤场水平下方，它和堆料机共用一个回转中心。取料出力为300～600t/h。

(4)圆形煤场土建结构。一般的全封闭球形煤场土建部分主要涉及到的部分是周围挡煤墙，还有屋顶的网壳结构。一般侧墙高度设置为十五米，为了保证采光，一般在顶面设置采光带。

(5)辅助设施。圆形煤场一般设置部分预留门，这些门的布置形式一般采用常见的卷帘门，主要是供工作人员进出。为了保证运行期间排除故障，一般配有推煤机。煤场采用自然通风方式，排风口在网壳屋盖顶部中央，进风口在球型钢网壳穹顶与环形侧墙之间的环形口。

(6)消防设施。环形挡煤侧墙设计达到相应耐火等级，环形挡煤侧墙上设置12个消防炮。

圆形料场主要有以下优点：

(1)两座圆形煤场，可实现混煤配煤；

(2)圆形料场经过多年的运行经验已经形成了比较成熟的技术体系，并且结合PLC对煤场进行自动化控制。有机上就近控制和集中控制室远程控制的方式，在煤场内部布置有摄像头，无死角监控，并设有监控室，实时监控，便于工作人员及时操作；

(3)在圆形煤场中，堆取料两种作业互不干涉，相互独立，而且维护也对彼此干涉较少，增加了设备的可靠性。

圆形料场主要缺点：

(1)全封闭式圆形煤场方案工程造价高、占地较大，场地利用率较差；

(2)运行人员需要进去圆形煤场操作斗轮机，环境很差；

(3)系统内部空间大，且直接与大气相通，圆形煤场堆取料很难做到先进先出，长期贮存燃煤发生氧化的概率较高，会产生一定的热值损失。为了减少煤场出现事故，现在一般运行过程采用先进先出原则，这对煤场的运行管理方面提出了较高的要求；

(4)圆形堆取料机现已国产化，但目前国内电厂采用此方案运行的圆形堆取料机绝大多数均为进口，价钱较高。据了解国产设备运行还是存在一定问题，方案实施中可以考虑关键部件进口。

具体圆形煤场方案布置详见图1。

图1　圆形煤场方案运煤系统总平面布置图

2.3方案三：全封闭条形贮煤场加小筒仓方案

本期工程采用两块全封闭条形贮煤场，每块条形贮煤场长度320米，宽度45米，堆高13.5米，贮煤量约为20万吨，可满足2×350MW机组约30天的耗煤量。本期煤场主要设备为1台DQ1500/600·35 型悬臂式斗轮堆取料机，斗轮堆取料机采用双尾车折返式布置，斗轮堆取料机回转半径为35米，堆料出力为1500t/h，取料出力为600t/h。斗轮机下部设置一路带式输送机。

考虑到环保要求，在煤场顶部和两端采用球架和材钢板进行全封闭。即在两块条形煤场的四周建设高1m的基础，在基础上安装拱形钢网架。保证不扬尘，不污染外部环境，端部需要留有皮带机、推煤机的进出口。

为防止煤的自燃，运行时要求煤场的煤按照来煤顺序进行使用，即先进先出，保证燃煤在煤场的贮存时间不宜过长。为了防止煤尘随风飘扬，一般在堆煤过程中，将煤层分层压实，同时在煤场四周设置喷淋装置，然后设置规定时间向煤场喷水。煤场四周设有消防栓，当煤自燃后，先浇水灭火，再用推煤机将该处燃煤推开、压实，然后再推回煤堆。

本工程的来煤比较复杂，为了适应煤种的多样性，运煤系统还设置2座直径为15m的贮煤筒仓，总有效贮煤量约为8000吨，可满足2×350MW机组约1天的耗煤量，满足规程规范要求。筒仓上部采用带式输送机和犁煤器为筒仓上煤；筒仓下部的给煤设备为环式给煤机，其出力Q=300～600t/h，采用变频调速调节出力，该设备目前使用较多，运行也比较成熟、可靠。通过两座筒仓的混煤作业，运煤系统可以提供适合锅炉燃用的煤种。

贮煤筒仓设有完善的安全监测装置。

全封闭条形贮煤场加小筒仓方案的主要优点：

(1)筒仓在系统中起缓冲作用，两个筒仓给煤设备互为备用，可精确配煤、混煤，适应的煤源广；

(2)技术成熟，设计运行经验较多，较为安全可靠；

(3)筒仓环式给煤机与煤场斗轮堆取料机均为成熟产品。

全封闭条形贮煤场加小筒仓方案的主要缺点：

(1)本方案的建设土地，一般占地面积较其他煤场形式较大；

(2)运行人员需要进去圆形煤场操作斗轮机，环境很差，自动化程度也相对较低；

(3)系统内部空间大，且直接与大气相通，斗轮堆取料机很难做到先进先出，长期贮存燃煤发生氧化的概率较高，会产生一定的热值损失。为了防止煤场发生事故，在运行过程中，一般要求先进先出，这对煤场管理水平提出了较高的挑战。同时因为斗轮机半径有限，随之带来的辅助工作比较多且繁琐。

具体全封闭条形贮煤场加小筒仓方案布置详见图2。

图2　全封闭条形贮煤场加小筒仓方案总平面布置图

3　结论

邯郸2×350MW“上大压小”项目作为城市大型供热工程，其环保和城市景观要求较高，贮煤设施拟采用封闭贮煤设施，根据对以上三种封闭贮煤方案的综合技术经济比较，三种封闭贮煤方案在设计、施工及运行方面均是可行的：方案一总投资较低，占地面积最小，容积利用率最高，贮煤量为30天，符合电厂及集团的要求；方案二投资最高，尽管未突破调规边界线，但总体占地较大，总投资及占地无明显优势，不推荐；方案三投资较少，虽占地面积较大，但没有超过电厂预留煤场用地。综上所述，按集团公司转型企业的发展战略考虑，从有利于储煤能力建设、增强电厂抗风险能力的角度出发，本次煤场改造设计推荐采用方案三，即：全封闭条形贮煤场加小筒仓方案[4]。

[1] DL/T 5187.1—2004.火力发电厂运煤设计技术规程第1部分:运煤系统[S].北京:中国电力出版社，2004.

[2] DL/T 5187.2—2004.火力发电厂运煤设计技术规程第2部分:煤尘防治[S].北京:中国电力出版社，2004.

[3] DL 5000—2000.火力发电厂设计技术规程[S].北京:中国电力出版社，2000.

[4] 吴兆柱.火力发电厂贮煤系统的优化设计[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2009(3).

[责任编辑：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

陈常君(1983-)，男，中级经济师，硕士，主要从事电力工程建设物资管理、技术经济管理等相关工作。

TM621.29

A

1672-9706(2016)03- 0086- 06