火電廠輸煤系統(tǒng)滾軸篩和碎煤機(jī)布置方案

杜濤祖

(神華廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司，廣東省臺(tái)山市，529228)

0 引言

滾軸篩和碎煤機(jī)是火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的重要設(shè)備，其主要作用是對(duì)粒度不均的燃煤進(jìn)行篩分和破碎，然后分別送入下級(jí)帶式輸送機(jī)，確保進(jìn)入鍋爐原煤倉(cāng)的燃煤粒度能滿足制粉或燃燒系統(tǒng)的要求。一般，滾軸篩和碎煤機(jī)均布置在同一轉(zhuǎn)運(yùn)站(碎煤機(jī)室)，該轉(zhuǎn)運(yùn)站是火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)體積最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的轉(zhuǎn)運(yùn)站，其布置是電廠輸煤系統(tǒng)布置的難點(diǎn)之一［1-4］。

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

1 滾軸篩和碎煤機(jī)平行布置

碎煤機(jī)室一般為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，共4層，其頂層與滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)棧橋相連，1層與碎煤機(jī)下級(jí)皮帶機(jī)棧橋相連接，滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)頭部和碎煤機(jī)下級(jí)皮帶機(jī)尾部分別布置在碎煤機(jī)室頂層和第1層，第2層和第3層分別布置碎煤機(jī)和滾軸篩。廣東臺(tái)山電廠一期工程5×600MW機(jī)組的上煤系統(tǒng)采用1.4m帶寬的皮帶機(jī)系統(tǒng)，滾軸篩和碎煤機(jī)布置方式為平行布置，如圖1所示。滾軸篩和碎煤機(jī)平行布置是指:(1)2臺(tái)滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)的落料點(diǎn)在與皮帶機(jī)相互垂直的直線上;(2)2臺(tái)滾軸篩相互平行，方向相同;(3)2臺(tái)碎煤機(jī)轉(zhuǎn)子在同一條軸線上，對(duì)稱布置;(4)2臺(tái)滾軸篩篩面下部落料斗在2臺(tái)碎煤機(jī)的同側(cè)。

根據(jù)國(guó)內(nèi)滾軸篩和碎煤機(jī)主要生產(chǎn)廠家提供的設(shè)備資料，與1.4m帶式輸送機(jī)匹配的碎煤機(jī)拆卸錘軸所需活動(dòng)空間為碎煤機(jī)自由端軸承座端面外1.4m凈空，碎煤機(jī)本體中線距碎煤機(jī)自由端軸承座端面距離為2m。這就是說(shuō)，2臺(tái)平行布置的1.4m帶寬的碎煤機(jī)本體中心線之間距離不得小于5.4m。國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠1.4m帶寬上煤系統(tǒng)滾軸篩和碎煤機(jī)采用平行布置的案列中，碎煤機(jī)中心線距離一般為5.5m。滾軸篩由于設(shè)置在碎煤機(jī)的上方，其布置一般基于碎煤機(jī)位置而確定，滾軸篩中心線距離與碎煤機(jī)相同。

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

DL/T 5187.1—2004《火力發(fā)電廠運(yùn)煤設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定:雙路布置的1.4m帶式輸送機(jī)，2路輸送機(jī)中心線之間的距離為3.5m［5］。考慮到皮帶機(jī)拉繩、跑偏等保護(hù)裝置電纜布置和沖洗水系統(tǒng)管道大多設(shè)在皮帶機(jī)架內(nèi)側(cè)，對(duì)2路皮帶機(jī)通行空間會(huì)造成一定影響，2路輸送機(jī)中心線之間的距離取3.6m。

因此，在設(shè)計(jì)火力發(fā)電廠1.4m帶寬上煤系統(tǒng)設(shè)備布置時(shí)，滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)中心線間距應(yīng)與滾軸篩中心線間距不同，滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)下滾軸篩落煤管須為帶傾角落煤管;碎煤機(jī)中心線間距大于下級(jí)皮帶機(jī)中心線間距，碎煤機(jī)與下級(jí)皮帶機(jī)之間連接落煤管須為帶傾角落煤管。

2 滾軸篩和碎煤機(jī)錯(cuò)位布置

廣東臺(tái)山電廠二期工程2×1 000MW機(jī)組上煤系統(tǒng)采用1.4m帶寬的皮帶機(jī)系統(tǒng)，滾軸篩和碎煤機(jī)布置方式為錯(cuò)位布置，如圖2所示。滾軸篩和碎煤機(jī)錯(cuò)位布置是指:(1)2臺(tái)滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)的落料點(diǎn)錯(cuò)位，即落料點(diǎn)一前一后;(2)2臺(tái)滾軸篩相互平行，方向相反;(3)2臺(tái)碎煤機(jī)轉(zhuǎn)子在不同軸線上，碎煤機(jī)平行反向布置;(4)2臺(tái)滾軸篩篩面下部落料斗在2臺(tái)碎煤機(jī)之間。

圖2 滾軸篩和碎煤機(jī)錯(cuò)位布置Fig.2 Stagger layout of roller screen and coal breaker

錯(cuò)位布置時(shí)，碎煤機(jī)平行反向布置，碎煤機(jī)四周有足夠的空間，不存在2臺(tái)碎煤機(jī)檢修相互制約的問(wèn)題。并且，滾軸篩也不再受碎煤機(jī)檢修空間的束縛，其相對(duì)間距可隨上級(jí)皮帶機(jī)位置而確定，碎煤機(jī)布置也隨滾軸篩位置及下級(jí)皮帶機(jī)布置而確定。雙路布置的1.4m帶式輸送機(jī)，2路輸送機(jī)中心線之間的距離取3.6m，2臺(tái)滾軸篩中心線之間的距離取3.6m，滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)下滾軸篩落煤管為垂直落煤管，2臺(tái)滾軸篩平行，篩面運(yùn)行方向相反。碎煤機(jī)本體中心線間距取值3.6m，碎煤機(jī)平行反向，2臺(tái)滾軸篩篩面下部落料斗在2臺(tái)碎煤機(jī)之間，碎煤機(jī)與下級(jí)皮帶機(jī)之間連接落煤管為垂直落煤管。碎煤機(jī)下級(jí)皮帶機(jī)中心線之間的距離為3.6m，也就是說(shuō)，2路滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)中心線、2臺(tái)滾軸篩中心線、2臺(tái)碎煤機(jī)本體中心線、2路碎煤機(jī)下級(jí)皮帶機(jī)中心線以及各落煤管中心線分別在相互平行的2個(gè)平面上，2個(gè)平面相距3.6m。由此可見(jiàn)，滾軸篩和碎煤機(jī)錯(cuò)位布置時(shí)，由于充分合理地利用了設(shè)計(jì)空間，整體布局緊湊，2臺(tái)碎煤機(jī)檢修相互制約的問(wèn)題也被有效解決。

3 平行布置與錯(cuò)位布置的比較

3.1 建筑面積

滾軸篩和碎煤機(jī)平行布置時(shí)，滾軸篩和碎煤機(jī)從進(jìn)料、篩分、破碎及出料各個(gè)環(huán)節(jié)呈“一”字排列，碎煤機(jī)和滾軸篩的中心軸線較上下皮帶機(jī)的中心軸線寬，碎煤機(jī)室的建筑面積較大。以廣東臺(tái)山電廠一期工程為例，其碎煤機(jī)室橫向總寬度為22m，縱向總長(zhǎng)度為26m，總建筑面積為572m2。

滾軸篩和碎煤機(jī)錯(cuò)位布置時(shí)，互為備用的2路滾軸篩和碎煤機(jī)從進(jìn)料、篩分、破碎及出料各個(gè)環(huán)節(jié)前后交錯(cuò)，碎煤機(jī)本體和滾軸篩中心軸線與上下皮帶機(jī)中心軸線寬度相同，碎煤機(jī)室長(zhǎng)度和寬度被最小化。以廣東臺(tái)山電廠二期工程為例，碎煤機(jī)室總寬度為20m，總長(zhǎng)度為23m，總建筑面積為460m2。

由此可知，在系統(tǒng)功能完全相同的情況下，滾軸篩和碎煤機(jī)錯(cuò)位布置時(shí)的建筑面積僅為平行布置的4/5。

3.2 高度(層高)

運(yùn)煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取決于系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)、布置形式和檢修空間等，也與總平面坐標(biāo)點(diǎn)有關(guān)。如果轉(zhuǎn)運(yùn)站高度(或?qū)痈?設(shè)計(jì)不合理，會(huì)造成進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)站的棧橋及皮帶機(jī)傾角大，物料提升高度增大，運(yùn)行消耗功率增大，廠用電率增大。

滾軸篩和碎煤機(jī)平行布置時(shí)，由于第1層和第3層(滾軸篩平臺(tái))落煤管為帶傾角落煤管，按照運(yùn)煤設(shè)計(jì)規(guī)程，運(yùn)煤系統(tǒng)落煤管與水平面的傾斜角應(yīng)小于60°。按60°計(jì)，不考慮其他因素時(shí)，碎煤機(jī)室第1層和第3層設(shè)計(jì)高度在理論上要比垂直落料(上、下設(shè)備中心距相同)抬高近1.65m，碎煤機(jī)室整體高度抬高3.3m。

在碎煤機(jī)室第1層，由于碎煤機(jī)工作時(shí)本體內(nèi)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(tái)山電廠一期工程滾軸篩和碎煤機(jī)平行布置方案中，將該段落煤管設(shè)計(jì)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(shí)，將鎖氣器下端直接置入導(dǎo)料槽內(nèi)部，最大限度地利用了垂直空間。另外，為控制第2層(碎煤機(jī))平臺(tái)的設(shè)計(jì)高度，臺(tái)山電廠一期工程將碎煤機(jī)下級(jí)皮帶機(jī)中心線寬度增大至4.6m，較其他皮帶機(jī)中線間距寬1m，棧橋也相應(yīng)加寬1m，碎煤機(jī)下級(jí)皮帶機(jī)棧橋長(zhǎng)度為108m。錯(cuò)位布置時(shí)，碎煤機(jī)出口鎖氣器前后落煤管均為垂直落煤管，布置形式簡(jiǎn)單流暢，臺(tái)山電廠二期工程碎煤機(jī)下級(jí)皮帶機(jī)棧橋長(zhǎng)280m。

廣東臺(tái)山電廠二期工程將第3層(滾軸篩)平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高較一期工程抬高1.1m，滾軸篩篩面下落料斗角度設(shè)計(jì)為70°，既解決了滾軸篩篩面下料斗堵煤的問(wèn)題，也滿足了碎煤機(jī)垂直高度檢修起吊空間(一期工程由于碎煤機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)層高低，碎煤機(jī)檢修起吊設(shè)施布置在頂層屋頂)。臺(tái)山電廠一期平行布置的碎煤機(jī)室第3層(滾軸篩)平臺(tái)標(biāo)高為13m，二期錯(cuò)位布置的標(biāo)高為14.1m。

碎煤機(jī)室第3層的垂直設(shè)計(jì)高度(即第4層平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高)主要考慮滾軸篩檢修空間，由于滾軸篩檢修起吊設(shè)施為電動(dòng)葫蘆，電動(dòng)葫蘆軌道一般橫跨2臺(tái)滾軸篩，設(shè)置在滾軸篩中部上方屋頂，要兼顧整個(gè)滾軸篩的檢修，其層高須經(jīng)詳細(xì)計(jì)算。平行布置時(shí)，由于該層落煤管為傾斜落煤管，設(shè)計(jì)時(shí)需同時(shí)考慮傾斜角度落煤管的設(shè)計(jì)要求，錯(cuò)位布置中落煤管為垂直落煤管，所以，只要層高滿足設(shè)計(jì)檢修要求即可。

因此，滾軸篩和碎煤機(jī)平行布置時(shí)，雖然總的層高與錯(cuò)位布置相近，但其增加了碎煤機(jī)下部皮帶機(jī)和棧橋?qū)挾?，同時(shí)，滾軸篩篩面下落料斗傾斜角度偏小，不流暢。

3.3 投資費(fèi)用

由于建筑規(guī)模的縮減，滾軸篩和碎煤機(jī)錯(cuò)位布置的投資成本大幅下降。以廣東臺(tái)山電廠為例，臺(tái)山電廠一期工程碎煤機(jī)室于2003年建成投產(chǎn)，土建工程總投資近590萬(wàn)元(不含樁基工程及設(shè)備安裝費(fèi))，二期工程碎煤機(jī)室于2010年建成投產(chǎn)，土建總投資約為520萬(wàn)元(不含樁基工程及設(shè)備安裝費(fèi))?？紤]因加寬一期工程碎煤機(jī)室下級(jí)皮帶機(jī)棧橋而造成的投資成本增大，以及2003—2010年物價(jià)上漲所造成的投資成本上漲因素，滾軸篩和碎煤機(jī)錯(cuò)位布置比平行布置節(jié)約投資150萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

火力發(fā)電廠滾軸篩和碎煤機(jī)平行布置時(shí)，滾軸篩和碎煤機(jī)從進(jìn)料、篩分、破碎及出料各個(gè)環(huán)節(jié)呈“一”字排列，碎煤機(jī)和滾軸篩中心軸線較上下皮帶機(jī)中心軸線寬，滾軸篩上級(jí)皮帶機(jī)下滾軸篩落煤管須為帶傾角落煤管，碎煤機(jī)與下級(jí)皮帶機(jī)之間連接落煤管須為帶傾角落煤管，碎煤機(jī)室高度(層高)設(shè)計(jì)布置不盡合理，長(zhǎng)度和寬度也相對(duì)較大。錯(cuò)位布置時(shí)，互為備用的2路滾軸篩和碎煤機(jī)從進(jìn)料、篩分、破碎及出料各個(gè)環(huán)節(jié)前后交錯(cuò)，充分而合理地利用了設(shè)計(jì)空間，碎煤機(jī)本體和滾軸篩中心軸線與上下皮帶機(jī)中心軸線寬度相同。整體布置合理、緊湊、流暢。碎煤機(jī)室長(zhǎng)度和寬度被最小化，碎煤機(jī)室整體建筑規(guī)模和投資成本相對(duì)平行布置小。因此，錯(cuò)位布置是火電廠輸煤系統(tǒng)滾軸篩和碎煤機(jī)的最佳布置方案，值得推廣。

［1］羅宇東.管狀帶式輸送機(jī)穿煙囪技術(shù)在華能海門電廠的應(yīng)用［J］.電力建設(shè)，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(jī)組側(cè)煤倉(cāng)間布置經(jīng)濟(jì)性分析［J］.科技信息，2009(11):709-710.

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

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

［5］DL/T 5187.1—2004火力發(fā)電廠運(yùn)煤設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程第1部分:運(yùn)煤系統(tǒng)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2004.