圓形煤場在火力發電廠的應用與探討

郝思紅

（江蘇省電力設計院，江蘇 南京 211102）

自福建漳州后石電廠在國內首次采用大型全封閉圓形煤場以來，我國火力發電廠廣泛采用了圓形煤場的儲煤方式。例如浙江的寧海電廠及江蘇省電力設計院設計的大唐灞橋電廠、南京熱電廠、華能金陵電廠、大唐南京電廠、國信靖江電廠和目前正在設計的華電句容電廠等項目，均采用全封閉圓形煤場方案。但由于圓形煤場工程造價較高，限制了其在國內電廠的大規模推廣應用，因而有必要對圓形煤場進行系統的優化研究，降低其造價。

1 全封閉圓形煤場簡介

全封閉圓形煤場主要由堆取料設備、鋼筋混凝土擋煤墻、球形網架及屋面、煤場轉運站和進、出輸煤棧橋等組成。堆取料的工藝流程分別如圖1、圖2所示。

圖2 取料的工藝流程

圓形煤場按進料帶式輸送機布置形式，分成高位布置和低位布置兩種類型。兩種布置形式的工藝流程基本一致，所不同的只是進料帶式輸送機布置形式。

進入圓形煤場的燃煤，由帶式輸送機送入，通過堆料機在圓形煤場內形成環行煤堆，根據圓形煤場的直徑及煤堆高度來確定圓形煤場的儲煤量。目前，圓形煤場的直徑通常最大能達到120 m，直徑再增大，堆取料設備的總重增加較多且較難通過消防驗收；圓形煤場的直徑通常最小能達到75 m，直徑再小，堆取料設備的本體布置困難，儲煤量較小，工程造價高，經濟性差。故當儲煤量在3萬～20萬t內，適宜建設圓形煤場。

取料機沿煤堆斜面將煤刮至中心柱下圓錐煤斗內，通過活化給料機及地下帶式輸送機將煤輸送至主廠房。全封閉圓形煤場設有一個能通過推煤機及150 t吊車的電動卷簾門，卷簾門上設有人員進出的小門[1]。在地下帶式輸送機的中部設有地下煤斗和活化給料機，作為緊急情況時的出料口。因此圓形煤場內在地下輸出帶式輸送機的正上方預留一處約6 m（最少不小于5 m）寬度作為通道不能堆煤，此外煤場配置推煤機作為緊急排煤設備。全封閉圓形煤場的側墻及煤場堆取料機中心柱上均設有消防水炮等消防設施。

2 高位進料

目前，國內在建的和已建的圓形煤場基本采用高位進料的方式，采用這種方式進料，煤場轉運站及進煤棧橋均比較高，初投資較大。

2.1 高位進料工藝布置

全封閉圓形煤場 （高位進料）主要由堆取料設備、鋼筋混凝土擋煤墻、球形網架及屋面、煤場轉運站和進煤棧橋等組成，如圖3所示。

高位進料實際運行時，堆料機在約240°區域回轉堆料，取料機約在340°區域回轉取料，通常進料棧橋布置區域為堆取料機的非作業區，如圖4所示（以D120 m的圓形煤場為例）。

圓形煤場進煤棧橋常規布置方案（高位進料）的主要特點有：

（1）進煤棧橋的高度需要在取料機運行包絡線之外，煤場的進料棧橋布置在堆取料機上方，這樣才能保證堆料機及取料機可以360°無障礙運行；

（2）進煤棧橋的擋煤墻與堆取料機中心柱之間不能立支架，進煤場的帶式輸送機一端支撐于堆取料機的中心立柱，另一端支撐在煤場的外部燈籠架上；

（3）由于煤場直徑大，進料棧橋跨度大，為有效減少跨度，必須設置用鋼量很大的燈籠架鋼塔，且增加了投資、設計及施工的難度；

（4）圓形煤場的開門位置要盡量避開進出棧橋位置，適當的偏向一側，有利于車輛的進出；

（5）圓形煤場的開門位置需要和場外道路結合考慮，避免因為轉彎半徑較小，導致車輛無法正常進出。

2.2 高位進料棧橋結構

進圓形煤場棧橋末端支于圓形煤場堆取料機中心柱上，另一端置于鋼支撐構架上，與轉運站完全脫開?？紤]到環保要求，在煤場網殼外棧橋為全封閉，墻面及屋面采用壓型鋼板；在煤場網殼內，墻面及屋面三面敞開。

鋼支撐構架為高聳結構，采用全鋼結構框架體系。為了減小棧橋析架跨度并方便棧橋與轉運站之間的連結，鋼支撐構架縱向兩側設置了兩個大懸臂，使棧橋凈跨減少，并且棧橋與轉運站得以完全脫開。為確保鋼支撐構架空間穩定和荷載傳遞，鋼支撐構架內，設置了較多的垂直支撐和水平支撐。高位進料的棧橋跨度很大，位置高，在輸煤皮帶運行及風荷載作用下容易引起振動。鋼支撐構架為高聳結構，承受的水平荷載大，采用全鋼結構，結構用鋼量大，工程投資高。

3 低位進料

采用高位進料方式進料，煤場轉運站及進煤棧橋投資均比較高，如何在不影響堆煤量的前提下優化設計。煤場進煤棧橋優化的基本思路：（1）不影響煤場的功能；（2）堆取料機不考慮360°旋轉；（3）利用圓形煤場內留出的、實際運行時為堆取料機的非作業區域的通道，布置進料棧橋，進料棧橋傾斜布置，在進煤棧橋的擋煤墻至堆取料機中心柱段設置支柱，如圖5所示。

3.1 低位進料工藝布置

全封閉圓形煤場（低位進料）主要由堆取料設備、鋼筋混凝土擋煤墻、球形網架及屋面、煤場轉運站和進煤棧橋等組成。

低位進料實際運行時，堆料機在約240°區域回轉堆料，取料機約在305°區域回轉取料，通常進料棧橋布置區域為堆取料機的非作業區，如圖6所示（以D120 m的圓形煤場為例）。

圓形煤場進煤棧橋常規布置方案 （低位進料）的主要特點有：

（1）堆料機不能360°旋轉，但在堆料機的實際堆料運行作業范圍內仍可無障礙運行，即低位棧橋進料不影響堆料機的堆料范圍，煤場的儲煤區域與高位布置相同，即實際儲煤量與高位進料布置方案相同。

（2）按取料機與棧橋支柱留有不小于6 m的安全距離考慮，取料機約在305°區域回轉取料，比高位進料布置方案稍小。經過計算，由于低位進料棧橋支柱的影響，刮板取料機的回轉角度受到一定的限制，在進料棧橋兩側有少量煤無法回取，這部分煤量相對于一座煤場儲煤量達10萬～20萬t的圓形煤場，推煤機的輔助作業量是非常小的。因此，低位進料對儲煤場的取料功能的影響非常小，幾乎可以忽略不計。

（3）進圓形煤場棧橋立柱一定要在取料機的配重運行包絡線外側布置。

（4）進料棧橋低位布置，在煤場堆取料機中心柱與擋煤墻之間可布置棧橋支柱，避免出現大跨度棧橋，不需設置用鋼量很大的燈籠架鋼塔,降低進料棧橋投資。

（5）煤場轉運站和轉運站前的棧橋的高度也可大幅度降低，煤場轉運站高度可降低約16.5 m（D120 m圓形煤場，如圖3和圖5所示）。

（6）進料棧橋作用在堆取料機中心柱上的荷載也可以大幅度減少，圓形煤場堆取料機的中心柱高度可以降低約10 m，節省設備造價（如圖3和圖5所示）。

3.2 低位進料棧橋結構

進倉棧橋末端支座支于圓形煤場堆取料機中心柱上，其他支座置于混凝土構架上，與轉運站相接端完全脫開。考慮到環保要求，在煤場網殼外棧橋為全封閉，墻面及屋面采用壓型鋼板；在煤場網殼內，墻面及屋面三面敞開。

棧橋采用鋼桁架，支架采用混凝土構架，由于圓形煤場內可設置混凝土構架，棧橋鋼桁架的跨度可按常規設置。低位進料的棧橋跨度小，位置低，與常規棧橋設計相似，設計及施工經驗豐富，工程可靠度高，支架采用混凝土結構，工程投資省。

4 經濟分析

以華電句容電廠為例，對圓形煤場進煤棧橋采用高位（低位）進料方案的經濟性進行分析。2種方案的主要差異如表1所示。

表1 2種方案的主要差異

2種方案的主要設備差異對比如表2所示。2種方案土建構筑物主要差異對比如表3所示。經濟比較如表4所示。

從表4看出，以華電句容電廠為例，低位進料方案可節省投資約1445萬元。

表2 主要設備差異對比表

表3 土建構筑物主要差異對比表

表4 2種方案經濟比較 萬元

5 結束語

與常規的條形儲煤場比較，圓形煤場具有如下特點：

（1）圓形煤場采用全封閉結構，對環境污染小，環保性能突出。比較好地解決了儲煤場對周圍環境的污染問題[2]；（2）圓形煤場的單位面積儲煤量大、建設占地面積小，場地利用率高；（3）與一般條型煤場相比，全封閉結構的圓形煤場對惡劣天氣的適應能力強；（4）隨著設備國產化程度的提高，建筑新技術的應用及結構設計的優化，全封閉圓形煤場的工程造價必將進一步地下降，有利于全封閉圓形煤場的推廣應用。

全封閉圓形煤場在電廠運煤系統中具有良好的應用前景，而所有的圓形煤場都可采用低位進料方案，因此，圓形煤場低位進料技術具有很好的應用前景。采用低位進料，降低了輸煤系統投資，同時，卸煤裝置與儲煤場之間要求的距離可縮短約60 m，有利于總平面布置，因而更有利于圓形煤場推廣應用。

[1]王 林.新型大容量環保型儲煤場[J].起重運輸機械.2007（2）：56-59.

[2]李國鋒，居法立.封閉式圓形煤場在電廠輸煤系統中的應用[J].中國水運，2009，09（8）.