大型燃煤電廠貯煤設施的選擇

文/劉海波

1. 前言

隨著我國經濟的快速發展，國家對環境保護的要求越來越高，特別對能源行業控制環境污染的條件更加嚴格。為更有效地治理燃煤電廠煤場的運行條件，抑制煤塵飛揚，以免對周圍環境造成污染，全封閉條形煤場、圓形煤場、筒倉等貯煤方式應運而生，構成了當今我國火力發電廠企業的多種貯煤方式。

山東沿海某大型百萬機組燃煤電廠規劃容量6×1000MW火電機組，一期工程已建成2×1000MW超超臨界機組，一期貯煤采用了兩座直徑120m圓形煤場，單座貯煤量為16萬噸，總貯煤32萬噸。本文將結合該電廠二期2×1000MW超超臨界機組擴建工程，對條形全封閉煤場、圓形煤場及筒倉等不同貯煤設施進行技術經濟比較，從廠區總平面布置方案、廠區用地及投資等方面提出大型燃煤電廠貯煤設施選擇時應考慮的因素。

2. 條形全封閉煤場

傳統的條形煤場是利用斗輪堆取料機等設備堆積而成的，煤堆形狀為條形棱臺的煤場。條形煤場由于設備簡單、可靠性好、國產化程度高、造價相對低廉，所以在國內外得到了廣泛應用，具有豐富的運行經驗。目前隨著國家環保要求的不斷提高，傳統條形煤場開始采用全封閉形式。

2．1 條形全封閉煤場的特點

條形全封閉煤場的主要優點是應用廣泛，設備簡單，可靠性高；擴展性好，可延長度方向加長；土建結構簡單，施工方便。缺點是環保性一般。為保證運行人員作業環境，煤棚需做通風，網架與基礎之間通長設一定寬度的進風帶，此進風帶亦帶來煤塵外溢；需工作人員機上操作，自動化程度較低；占地面積大。

2．2 采用條形全封閉煤場的廠區總平面布置方案

本方案采用了兩座并列布置的折返式懸臂斗輪機條形煤場，煤場沿斗輪機基礎兩側成條形布置。每個煤場，寬112m，長308m，堆高16m，貯煤總量約36萬噸，可供本期2×1000MW機組燃用20天。由于設計煤種屬于易自燃煤種，煤場設監測、保護系統，四周攝像頭對自燃進行實時監測。該方案廠區圍墻內用地面積為27.75公頃。

圖3 -1 采用圓形煤場廠區總平面布置圖

3. 圓形全封閉煤場

圓形全封閉式煤場是近十多年來在大型燃煤電廠逐步推廣使用并快速發展的新型煤場布置形式。

圓形煤場是利用圓形斗輪堆取料機等設備堆積而成的，煤堆形狀為環錐形的封閉型煤場。與傳統條形煤場比較，在運行、環保、節省場地等方面具有明顯優勢。

3．1 圓形煤場的特點

圓形煤場的主要優點是占地少，場地利用率高；堆、取料機獨立作業，堆、取料機檢修時互不影響。缺點是自動化程度一般，一般需人員機上操作；為保證運行人員作業環境，煤場內需做通風，網架與擋煤墻之間通常設一定寬度的進風帶，煤場頂部設置自然通風口，使含塵空氣外溢；燃煤“先進后出”，增加了貯煤自燃風險。

3．2 采用圓形煤場的廠區總平面布置方案

本方案設兩座直徑120m圓形堆取料機煤場，每座圓形煤場貯煤量約18萬噸，兩座煤場可供本期工程2×1000MW機組燃用約20天。煤場設備采用繞中心柱回轉堆取料機，堆取料作業可同時進行。設計煤種屬于易自燃煤種，煤場設可燃氣體監測和保護系統。該方案廠區圍墻內用地面積23.40公頃，廠區總平面詳見圖3-1。

4. 筒倉全封閉煤場

筒倉也是火力發電廠運用較為廣泛的一種封閉的貯煤設施，筒倉上部給料機采用環形布料機向筒倉貯煤。這種貯煤方式根據來煤煤種的不同，用皮帶直接輸送至若干個排列在一起的圓柱形筒倉內儲存。用該煤種時從筒倉底部的放料口放出，再到配煤盤進行配煤作業。

4．1 筒倉的特點

筒倉的主要優點是占地少，配煤靈活，可實現精確混煤；智能化自動運行，減人增效，提升了管理水平；燃煤“先進先出”，存煤時間短，減少筒倉內煤的自燃風險和熱值損失；完全封閉，環保性更高。缺點是對地基要求較高；不宜儲存大粒度燃煤，當燃煤粒度200mm以上，底部給料口出料困難；筒倉高度較高，帶式輸送機需一定距離爬升。

圖4 -1：采用筒倉煤場廠區總平面布置圖

4．2 采用筒倉煤場的廠區總平面布置方案

擬建場地地質條件好，地基持力層為強風化花崗巖，地基承載力特征值為fak=500kPa～800kPa，具備建設大筒倉的天然條件。

本期工程設置了6個筒倉煤場，兩列布置，每列布置3個筒倉，直徑45m，每個筒倉存煤6萬噸，筒倉總儲煤量可供本期工程2×1000MW機組燃用約20天。筒倉上部卸料設備擬采用固定式卸料小車，同時還配置監測、惰化等輔助系統。該方案廠區圍墻內用地面積22.1公頃，廠區總平面詳見圖4-1。

5. 貯煤方案的技術經濟比較

不同形式全封閉煤場方案的技術經濟比較詳見下表5-1。

通過上表比較可以看出，條形封閉煤場貯煤量大、煤種適應性強、投資最小，能夠滿足電廠環保要求，投資最低；圓形全封閉煤場在占地較小的前提下存煤量大，煤場設備自動化程度高，環保指標比條形煤場好，投資適中；而筒倉自動化程度高，可實現無人值守、智能化運行，同時通過不同煤質的精確摻配，節省大量燃煤采購費用并具有占地小、環保優、人性化等特點，但投資最高。

表5 -1： 不同形式全封閉煤場方案的技術經濟比較

表5 -1： 不同形式全封閉煤場方案的技術經濟比較

6. 結論

從上面的分析可以看出，不同的貯煤設施直接影響了廠區總平面布置方案和廠區用地，從廠區用地及投資等綜合考慮，對于地處偏僻、環保要求低、資金有限、土地成本低、來煤差異性大的電廠，可以選擇條形煤場；對于環保要求較高、考慮廠區布局美觀、占地面積小、運行管理便利的因素，在資金充足的條件下可以采用圓形煤場方案；對于建設場地緊張、環保要求較高、同時還需要精確混煤，可選擇筒倉煤場方案。

隨著技術的日益成熟、設備的日益國產化、土建設計經驗的積累及運煤系統的設計優化，圓形煤場和筒倉的工程造價也在進一步降低，在環保要求越來越高的今天，圓形煤場和筒倉的應用將會越來越廣泛。