圓形煤場在火力發(fā)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(nèi)首次采用大型全封閉圓形煤場以來，我國火力發(fā)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(nèi)電廠的大規(guī)模推廣應用，因而有必要對圓形煤場進行系統(tǒng)的優(yōu)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(wǎng)架及屋面、煤場轉(zhuǎn)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(nèi)形成環(huán)行煤堆，根據(jù)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(jīng)濟性差。故當儲煤量在3萬～20萬t內(nèi)，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(nèi)，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(nèi)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(cè)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(nèi)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(zhuǎn)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(wǎng)架及屋面、煤場轉(zhuǎn)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(qū)域回轉(zhuǎn)堆料，取料機約在340°區(qū)域回轉(zhuǎn)取料，通常進料棧橋布置區(qū)域為堆取料機的非作業(yè)區(qū)，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(guī)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?shù)钠蛞粋?cè)，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(jié)合考慮，避免因為轉(zhuǎn)彎半徑較小，導致車輛無法正常進出。

2.2 高位進料棧橋結(jié)構(gòu)

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(gòu)架上，與轉(zhuǎn)運站完全脫開?？紤]到環(huán)保要求，在煤場網(wǎng)殼外棧橋為全封閉，墻面及屋面采用壓型鋼板；在煤場網(wǎng)殼內(nèi)，墻面及屋面三面敞開。

鋼支撐構(gòu)架為高聳結(jié)構(gòu)，采用全鋼結(jié)構(gòu)框架體系。為了減小棧橋析架跨度并方便棧橋與轉(zhuǎn)運站之間的連結(jié)，鋼支撐構(gòu)架縱向兩側(cè)設置了兩個大懸臂，使棧橋凈跨減少，并且棧橋與轉(zhuǎn)運站得以完全脫開。為確保鋼支撐構(gòu)架空間穩(wěn)定和荷載傳遞，鋼支撐構(gòu)架內(nèi)，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(gòu)架為高聳結(jié)構(gòu)，承受的水平荷載大，采用全鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(yōu)化設計。煤場進煤棧橋優(yōu)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(zhuǎn)；（3）利用圓形煤場內(nèi)留出的、實際運行時為堆取料機的非作業(yè)區(qū)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(wǎng)架及屋面、煤場轉(zhuǎn)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(qū)域回轉(zhuǎn)堆料，取料機約在305°區(qū)域回轉(zhuǎn)取料，通常進料棧橋布置區(qū)域為堆取料機的非作業(yè)區(qū)，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(guī)布置方案 （低位進料）的主要特點有：

（1）堆料機不能360°旋轉(zhuǎn)，但在堆料機的實際堆料運行作業(yè)范圍內(nèi)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(qū)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(qū)域回轉(zhuǎn)取料，比高位進料布置方案稍小。經(jīng)過計算，由于低位進料棧橋支柱的影響，刮板取料機的回轉(zhuǎn)角度受到一定的限制，在進料棧橋兩側(cè)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(yè)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(cè)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(xiàn)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(zhuǎn)運站和轉(zhuǎn)運站前的棧橋的高度也可大幅度降低，煤場轉(zhuǎn)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(jié)省設備造價（如圖3和圖5所示）。

3.2 低位進料棧橋結(jié)構(gòu)

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(gòu)架上，與轉(zhuǎn)運站相接端完全脫開?？紤]到環(huán)保要求，在煤場網(wǎng)殼外棧橋為全封閉，墻面及屋面采用壓型鋼板；在煤場網(wǎng)殼內(nèi)，墻面及屋面三面敞開。

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

4 經(jīng)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(jīng)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(gòu)筑物主要差異對比如表3所示。經(jīng)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(jié)省投資約1445萬元。

表2 主要設備差異對比表

表3 土建構(gòu)筑物主要差異對比表

表4 2種方案經(jīng)濟比較 萬元

5 結(jié)束語

與常規(guī)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(jié)構(gòu)，對環(huán)境污染小，環(huán)保性能突出。比較好地解決了儲煤場對周圍環(huán)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(jié)構(gòu)的圓形煤場對惡劣天氣的適應能力強；（4）隨著設備國產(chǎn)化程度的提高，建筑新技術的應用及結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)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(huán)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(tǒng)中的應用[J].中國水運，2009，09（8）.