燃用劣质褐煤的600 MW超临界循环流化床锅炉煤仓间布置设计优化
2017-11-07孔明周正一罗子湛
孔明，周正一，罗子湛
(中国华电科工集团有限公司，北京 100160)
燃用劣质褐煤的600 MW超临界循环流化床锅炉煤仓间布置设计优化
孔明，周正一，罗子湛
(中国华电科工集团有限公司，北京 100160)
以燃用劣质褐煤(高水分、超低热值)的循环流化床锅炉煤仓间为研究对象，为提高锅炉给煤的可靠性、均匀性和可控性，对煤仓间的布置进行设计优化，提出了内嵌于锅炉双侧的煤仓间布置方案，在技术、经济效益方面具有显著优势。
循环流化床锅炉；劣质褐煤；煤仓间；布置；设计优化
0 引言
中国华电科工集团有限公司海外工程分公司对罗马尼亚某火电厂项目的前期可研阶段发现，在燃用高水分(全水分为42%～49%)、超低热值(低位发热量为7.524～9.196 MJ/kg)褐煤，拟采用600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉的前提下，存在给煤量大、给煤口多的问题。为了提高给煤的可靠性、均匀性及可控性，本文在总结并参考传统煤仓间的设计与布置经验的基础上，对煤仓间的布置进行设计优化。
1 工程背景
罗马尼亚某火电厂项目工程拟采用国内自主研发型的600 MW超临机CFB机组。初设阶段，CFB锅炉拟采用前煤仓给煤，布置在回料器返料管的给煤口(炉膛左右侧各6个)和炉膛前后墙上(前后各2个)的给煤口共计16个。
2 煤仓间的传统布置方案
煤仓间的传统布置主要分为前煤仓、侧煤仓、后煤仓及锅炉钢架内嵌煤仓4种[1]，各种煤仓间的布置形式及特点如下。
2.1前煤仓
煤仓间布置在炉前，处于锅炉与汽机之间，与汽机房(或除氧间)连为一体。优点是利于四大管道的布置，易满足热应力计算，减少管道对设备接口的推力，安装检修的空间较大，对后期扩建同类机组的适应性较好。缺点是占地面积和主厂房容积较大，导致机炉间的管道(尤其是四大管道)、电缆及沟道的长度增加，相关的材料费用较高[1-2]。
2.2侧煤仓
2台锅炉共用1个煤仓间，布置在2台锅炉之间。优点是可有效缩短机炉间距，减小主厂房的占地面积和体积，减少昂贵的四大管道和电缆等材料的用量，布置紧凑，投资少。缺点是布置紧凑后一定程度上增加了施工的难度，四大管道对机炉接口的推力会产生不利影响，对后期扩建同类机组的适应性相对较差[2-4]。
2.3后煤仓
煤仓间布置在炉后，位于锅炉和除尘器之间。优点是缩短了机炉间距，有效降低了机炉间四大管道、电缆及沟道等的长度，最大优势是可缩短输煤栈桥的长度。缺点是对大机组的适应性较差，四大管道对机炉接口的推力会产生不利影响，易受布置条件和输煤系统等特殊情况限制(如华能伊敏发电厂)，在新建工程中应用较少[1]。
2.4锅炉钢架内嵌煤仓
煤仓间内嵌于锅炉内(外)侧的第1排钢架内，与锅炉连为一体。优点是输煤栈桥可根据实际情况选择在炉后或炉前通道上方通过，减少了机炉间距，节省了四大管道、电缆及桥架成本，缩短了冷、热一次风管道的长度，减小了主厂房的体积。缺点是四大管道会对机炉接口的推力产生不利影响，且在进行锅炉架构受力体系联合计算时，锅炉厂需要充分考虑煤仓间设施的荷载[1,5]。
3 布置方案的优化设计
3.1一种内嵌于锅炉双侧的煤仓间布置方案
根据该工程的项目特点，在总结并参考传统煤仓间设计与布置经验的基础上，综合参考侧煤仓、锅炉钢架内嵌煤仓的布置方案，对燃用高水分、超低热值褐煤的600 MW超临界CFB锅炉煤仓间的布置进行设计优化，提出了一种内嵌于锅炉双侧的煤仓间布置方案，如图1所示。
在各个单侧煤仓间内设有2个三分仓煤斗(1个三分仓含有3个原煤斗)、1个两分仓煤斗(1个两分仓含有2个原煤斗)，单侧煤仓间共计布置8个原煤斗。此外，单侧煤仓间内还单独布置1个床料斗。
3.2布置设计优化后的给煤流程解析
各层次高校应从自身优势出发，寻找合理融入社会经济发展的着力点。综合性大学要加强创新，不断开展具有世界顶尖水平的科研工作，逐步培养具有世界顶尖水平的人才，以创建国际一流大学为发展目标。地方院校应从当地社会经济发展的实际需要出发，培养创新应用型人才，加大地方性产业升级相关科技创新力度。尤其是职业类院校更要加强专业技术型人才的培养，不断将科技创新成果转化为具体的生产力。
3.2.1 锅炉启动阶段的床料供给
为了使锅炉内部产生流化场，该工艺在双侧煤仓间内分别单独设置1台床料斗，并在锅炉的启动阶段通过2级给煤机向锅炉内部输送床料。此外，为了能够实现更好的锅炉内部流化场，2台床料斗通过给煤机分别与锅炉上的4个给煤口相连接，即通过8个输煤口输送床料。
3.2.2 锅炉燃烧阶段的燃煤供给
待锅炉启动阶段实施稳定后，各个原煤斗内的原煤均只通过1级给煤机输送到锅炉内部进行燃烧，且各个原煤斗只对应单一的锅炉给煤口，在实现锅炉给煤均匀性的同时，也保证了给煤的可靠性。
4 技术及经济效益分析
4.1技术分析
(1)所有原煤斗向锅炉给煤口输送原煤的过程中只需设置1级给煤机，有效降低了过多使用给煤机所带来的设备投资费用。
(3)每个给煤口配置单独的给煤机，且每个给煤口对应单独的原煤斗，大大改善了给煤的均匀性并增强了给煤的可靠性。
4.2经济效益分析
针对该工程初设阶段拟采用的前煤仓设计方案，设计优化后的布置方案综合了侧煤仓与锅炉钢架内嵌煤仓布置方案的优点，取消了煤仓间与锅炉之间的间隔，缩短了给煤机长度，降低了给煤机以及钢结构投资，减少占地面积约257.5 m2。表1为煤仓间布置优化设计前、后的经济性对比，优化后的方案比前煤仓方案节省了1 637.1万元。
表1 煤仓间布置优化设计前、后的经济性对比 万元
注：负号表示比基准节省；按2014年限额价考虑。
综上所述，一种内嵌于锅炉双侧的煤仓间布置方案具有明显的经济效益，比前煤仓方案节省了1 637.1万元。
图1 内嵌于锅炉双侧的煤仓间布置方案
5 结束语
在主厂房体积和占地面积受限的情况下，为最大限度降低工程造价，对于一些燃用高水分、超低热值褐煤所造成给煤量较大的CFB锅炉(600 MW及以上且锅炉给煤口较多)，为了保证给煤的可靠性、均匀性和可控性，推荐采用内嵌于锅炉双侧的煤仓间布置方案。
[1]张玉柱，李智，孟金波.火电厂煤仓间布置方案优化设计与选择[J].河北电力技术，2013,32(2):4-6.
[2]唐鹏，王楠，李国堂.1 000 MW机组煤仓间布置方案优化[J].电站系统工程,2013(1):41-42.
[3]李伟科,潘灝，陈广川.华能海门电厂1 000 MW超超临界燃煤机组侧煤仓间布置经济性分析[J].科技信息，2009(11):709-710.
[4]俞玮,施文远.火电厂侧煤仓间布置的应用及其施工组织[J].电力建设，2009，30(5):74-77.
[5]曾育文.锅炉钢结构及煤仓间钢结构整体设计[J].工程设计，2012，27(167):66-71.
TM 621.2
A
1674-1951(2017)10-0030-02
2017-07-18；
2017-09-25
(本文责编：刘芳)
孔明(1991—)，男，山东曲阜人，助理工程师，工程硕士，从事火力发电厂技术支持服务与管理方面的工作(E-mail:kongming@chec.com.cn)。
周正一(1963—)，男，重庆人，高级工程师(教授级)，从事国内外火电厂EPC及BOT项目技术支持与管理工作(E-mail:zhouzy@chec.com.cn)。
罗子湛(1974—)，男，内蒙古巴彦淖尔人，高级工程师，工学硕士，从事国内外火电厂EPC及BOT项目技术支持与管理工作(E-mail:luozz@chec.com.cn)。
