火電廠輸煤系統滾軸篩和碎煤機布置方案

杜濤祖

(神華廣東國華粵電臺山發電有限公司，廣東省臺山市，529228)

0 引言

滾軸篩和碎煤機是火力發電廠輸煤系統的重要設備，其主要作用是對粒度不均的燃煤進行篩分和破碎，然后分別送入下級帶式輸送機，確保進入鍋爐原煤倉的燃煤粒度能滿足制粉或燃燒系統的要求。一般，滾軸篩和碎煤機均布置在同一轉運站(碎煤機室)，該轉運站是火力發電廠輸煤系統體積最大、結構最復雜的轉運站，其布置是電廠輸煤系統布置的難點之一［1-4］。

滾軸篩布置在碎煤機之前，二者均雙路設計，互為備用，通常都采用平行布置方式。近年來，一些新建火力發電廠為控制成本，節約投資，選擇了錯位布置。錯位布置充分利用了設計空間，使碎煤機室整體布局更合理，能有效控制成本和節省投資。本文以1.4m帶寬輸煤上煤系統為列，分析滾軸篩和碎煤機錯位布置和平行布置的不同之處。

1 滾軸篩和碎煤機平行布置

碎煤機室一般為長方體結構，共4層，其頂層與滾軸篩上級皮帶機棧橋相連，1層與碎煤機下級皮帶機棧橋相連接，滾軸篩上級皮帶機頭部和碎煤機下級皮帶機尾部分別布置在碎煤機室頂層和第1層，第2層和第3層分別布置碎煤機和滾軸篩。廣東臺山電廠一期工程5×600MW機組的上煤系統采用1.4m帶寬的皮帶機系統，滾軸篩和碎煤機布置方式為平行布置，如圖1所示。滾軸篩和碎煤機平行布置是指:(1)2臺滾軸篩上級皮帶機的落料點在與皮帶機相互垂直的直線上;(2)2臺滾軸篩相互平行，方向相同;(3)2臺碎煤機轉子在同一條軸線上，對稱布置;(4)2臺滾軸篩篩面下部落料斗在2臺碎煤機的同側。

根據國內滾軸篩和碎煤機主要生產廠家提供的設備資料，與1.4m帶式輸送機匹配的碎煤機拆卸錘軸所需活動空間為碎煤機自由端軸承座端面外1.4m凈空，碎煤機本體中線距碎煤機自由端軸承座端面距離為2m。這就是說，2臺平行布置的1.4m帶寬的碎煤機本體中心線之間距離不得小于5.4m。國內火力發電廠1.4m帶寬上煤系統滾軸篩和碎煤機采用平行布置的案列中，碎煤機中心線距離一般為5.5m。滾軸篩由于設置在碎煤機的上方，其布置一般基于碎煤機位置而確定，滾軸篩中心線距離與碎煤機相同。

圖1 滾軸篩和碎煤機平行布置Fig.1 Parallel layout of roller screen and coal breaker

DL/T 5187.1—2004《火力發電廠運煤設計技術規程》規定:雙路布置的1.4m帶式輸送機，2路輸送機中心線之間的距離為3.5m［5］。考慮到皮帶機拉繩、跑偏等保護裝置電纜布置和沖洗水系統管道大多設在皮帶機架內側，對2路皮帶機通行空間會造成一定影響，2路輸送機中心線之間的距離取3.6m。

因此，在設計火力發電廠1.4m帶寬上煤系統設備布置時，滾軸篩上級皮帶機中心線間距應與滾軸篩中心線間距不同，滾軸篩上級皮帶機下滾軸篩落煤管須為帶傾角落煤管;碎煤機中心線間距大于下級皮帶機中心線間距，碎煤機與下級皮帶機之間連接落煤管須為帶傾角落煤管。

2 滾軸篩和碎煤機錯位布置

廣東臺山電廠二期工程2×1 000MW機組上煤系統采用1.4m帶寬的皮帶機系統，滾軸篩和碎煤機布置方式為錯位布置，如圖2所示。滾軸篩和碎煤機錯位布置是指:(1)2臺滾軸篩上級皮帶機的落料點錯位，即落料點一前一后;(2)2臺滾軸篩相互平行，方向相反;(3)2臺碎煤機轉子在不同軸線上，碎煤機平行反向布置;(4)2臺滾軸篩篩面下部落料斗在2臺碎煤機之間。

圖2 滾軸篩和碎煤機錯位布置Fig.2 Stagger layout of roller screen and coal breaker

錯位布置時，碎煤機平行反向布置，碎煤機四周有足夠的空間，不存在2臺碎煤機檢修相互制約的問題。并且，滾軸篩也不再受碎煤機檢修空間的束縛，其相對間距可隨上級皮帶機位置而確定，碎煤機布置也隨滾軸篩位置及下級皮帶機布置而確定。雙路布置的1.4m帶式輸送機，2路輸送機中心線之間的距離取3.6m，2臺滾軸篩中心線之間的距離取3.6m，滾軸篩上級皮帶機下滾軸篩落煤管為垂直落煤管，2臺滾軸篩平行，篩面運行方向相反。碎煤機本體中心線間距取值3.6m，碎煤機平行反向，2臺滾軸篩篩面下部落料斗在2臺碎煤機之間，碎煤機與下級皮帶機之間連接落煤管為垂直落煤管。碎煤機下級皮帶機中心線之間的距離為3.6m，也就是說，2路滾軸篩上級皮帶機中心線、2臺滾軸篩中心線、2臺碎煤機本體中心線、2路碎煤機下級皮帶機中心線以及各落煤管中心線分別在相互平行的2個平面上，2個平面相距3.6m。由此可見，滾軸篩和碎煤機錯位布置時，由于充分合理地利用了設計空間，整體布局緊湊，2臺碎煤機檢修相互制約的問題也被有效解決。

3 平行布置與錯位布置的比較

3.1 建筑面積

滾軸篩和碎煤機平行布置時，滾軸篩和碎煤機從進料、篩分、破碎及出料各個環節呈“一”字排列，碎煤機和滾軸篩的中心軸線較上下皮帶機的中心軸線寬，碎煤機室的建筑面積較大。以廣東臺山電廠一期工程為例，其碎煤機室橫向總寬度為22m，縱向總長度為26m，總建筑面積為572m2。

滾軸篩和碎煤機錯位布置時，互為備用的2路滾軸篩和碎煤機從進料、篩分、破碎及出料各個環節前后交錯，碎煤機本體和滾軸篩中心軸線與上下皮帶機中心軸線寬度相同，碎煤機室長度和寬度被最小化。以廣東臺山電廠二期工程為例，碎煤機室總寬度為20m，總長度為23m，總建筑面積為460m2。

由此可知，在系統功能完全相同的情況下，滾軸篩和碎煤機錯位布置時的建筑面積僅為平行布置的4/5。

3.2 高度(層高)

運煤系統轉運站的結構設計取決于系統設備的相關參數、布置形式和檢修空間等，也與總平面坐標點有關。如果轉運站高度(或層高)設計不合理，會造成進入轉運站的棧橋及皮帶機傾角大，物料提升高度增大，運行消耗功率增大，廠用電率增大。

滾軸篩和碎煤機平行布置時，由于第1層和第3層(滾軸篩平臺)落煤管為帶傾角落煤管，按照運煤設計規程，運煤系統落煤管與水平面的傾斜角應小于60°。按60°計，不考慮其他因素時，碎煤機室第1層和第3層設計高度在理論上要比垂直落料(上、下設備中心距相同)抬高近1.65m，碎煤機室整體高度抬高3.3m。

在碎煤機室第1層，由于碎煤機工作時本體內部為正壓，故其出口需安裝鎖氣器，在其落料斗與鎖氣器之間，一般需用一段等口徑落煤管連接。臺山電廠一期工程滾軸篩和碎煤機平行布置方案中，將該段落煤管設計為60°傾斜落煤管，并在該段落煤管上布置了蒼璧振打器，以防止堵煤，同時，將鎖氣器下端直接置入導料槽內部，最大限度地利用了垂直空間。另外，為控制第2層(碎煤機)平臺的設計高度，臺山電廠一期工程將碎煤機下級皮帶機中心線寬度增大至4.6m，較其他皮帶機中線間距寬1m，棧橋也相應加寬1m，碎煤機下級皮帶機棧橋長度為108m。錯位布置時，碎煤機出口鎖氣器前后落煤管均為垂直落煤管，布置形式簡單流暢，臺山電廠二期工程碎煤機下級皮帶機棧橋長280m。

廣東臺山電廠二期工程將第3層(滾軸篩)平臺設計標高較一期工程抬高1.1m，滾軸篩篩面下落料斗角度設計為70°，既解決了滾軸篩篩面下料斗堵煤的問題，也滿足了碎煤機垂直高度檢修起吊空間(一期工程由于碎煤機平臺設計層高低，碎煤機檢修起吊設施布置在頂層屋頂)。臺山電廠一期平行布置的碎煤機室第3層(滾軸篩)平臺標高為13m，二期錯位布置的標高為14.1m。

碎煤機室第3層的垂直設計高度(即第4層平臺設計標高)主要考慮滾軸篩檢修空間，由于滾軸篩檢修起吊設施為電動葫蘆，電動葫蘆軌道一般橫跨2臺滾軸篩，設置在滾軸篩中部上方屋頂，要兼顧整個滾軸篩的檢修，其層高須經詳細計算。平行布置時，由于該層落煤管為傾斜落煤管，設計時需同時考慮傾斜角度落煤管的設計要求，錯位布置中落煤管為垂直落煤管，所以，只要層高滿足設計檢修要求即可。

因此，滾軸篩和碎煤機平行布置時，雖然總的層高與錯位布置相近，但其增加了碎煤機下部皮帶機和棧橋寬度，同時，滾軸篩篩面下落料斗傾斜角度偏小，不流暢。

3.3 投資費用

由于建筑規模的縮減，滾軸篩和碎煤機錯位布置的投資成本大幅下降。以廣東臺山電廠為例，臺山電廠一期工程碎煤機室于2003年建成投產，土建工程總投資近590萬元(不含樁基工程及設備安裝費)，二期工程碎煤機室于2010年建成投產，土建總投資約為520萬元(不含樁基工程及設備安裝費)。考慮因加寬一期工程碎煤機室下級皮帶機棧橋而造成的投資成本增大，以及2003—2010年物價上漲所造成的投資成本上漲因素，滾軸篩和碎煤機錯位布置比平行布置節約投資150萬元。

4 結語

火力發電廠滾軸篩和碎煤機平行布置時，滾軸篩和碎煤機從進料、篩分、破碎及出料各個環節呈“一”字排列，碎煤機和滾軸篩中心軸線較上下皮帶機中心軸線寬，滾軸篩上級皮帶機下滾軸篩落煤管須為帶傾角落煤管，碎煤機與下級皮帶機之間連接落煤管須為帶傾角落煤管，碎煤機室高度(層高)設計布置不盡合理，長度和寬度也相對較大。錯位布置時，互為備用的2路滾軸篩和碎煤機從進料、篩分、破碎及出料各個環節前后交錯，充分而合理地利用了設計空間，碎煤機本體和滾軸篩中心軸線與上下皮帶機中心軸線寬度相同。整體布置合理、緊湊、流暢。碎煤機室長度和寬度被最小化，碎煤機室整體建筑規模和投資成本相對平行布置小。因此，錯位布置是火電廠輸煤系統滾軸篩和碎煤機的最佳布置方案，值得推廣。

［1］羅宇東.管狀帶式輸送機穿煙囪技術在華能海門電廠的應用［J］.電力建設，2011，32(5):88-90.

［2］李偉科，潘灝，陳廣川.華能海門電廠1 000MW超超臨界燃煤機組側煤倉間布置經濟性分析［J］.科技信息，2009(11):709-710.

［3］覃曉宇.大型循環流化床鍋爐中篩碎系統設備選型研究［J］.鍋爐技術，2011，42(5):44-47，74.

［4］陳斌.華能玉環電廠1 000MW超超臨界機組輸煤系統［J］.電力建設，2008，29(1):55-57.

［5］DL/T 5187.1—2004火力發電廠運煤設計技術規程第1部分:運煤系統［M］.北京:中國電力出版社，2004.