燃用劣質(zhì)褐煤的600 MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐煤倉間布置設(shè)計優(yōu)化

孔明，周正一，羅子湛

(中國華電科工集團有限公司，北京 100160)

燃用劣質(zhì)褐煤的600 MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐煤倉間布置設(shè)計優(yōu)化

孔明，周正一，羅子湛

(中國華電科工集團有限公司，北京 100160)

以燃用劣質(zhì)褐煤(高水分、超低熱值)的循環(huán)流化床鍋爐煤倉間為研究對象，為提高鍋爐給煤的可靠性、均勻性和可控性，對煤倉間的布置進行設(shè)計優(yōu)化，提出了內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉間布置方案，在技術(shù)、經(jīng)濟效益方面具有顯著優(yōu)勢。

循環(huán)流化床鍋爐；劣質(zhì)褐煤；煤倉間；布置；設(shè)計優(yōu)化

0 引言

中國華電科工集團有限公司海外工程分公司對羅馬尼亞某火電廠項目的前期可研階段發(fā)現(xiàn)，在燃用高水分(全水分為42%～49%)、超低熱值(低位發(fā)熱量為7.524～9.196 MJ/kg)褐煤，擬采用600 MW超臨界循環(huán)流化床(CFB)鍋爐的前提下，存在給煤量大、給煤口多的問題。為了提高給煤的可靠性、均勻性及可控性，本文在總結(jié)并參考傳統(tǒng)煤倉間的設(shè)計與布置經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對煤倉間的布置進行設(shè)計優(yōu)化。

1 工程背景

羅馬尼亞某火電廠項目工程擬采用國內(nèi)自主研發(fā)型的600 MW超臨機CFB機組。初設(shè)階段，CFB鍋爐擬采用前煤倉給煤，布置在回料器返料管的給煤口(爐膛左右側(cè)各6個)和爐膛前后墻上(前后各2個)的給煤口共計16個。

2 煤倉間的傳統(tǒng)布置方案

煤倉間的傳統(tǒng)布置主要分為前煤倉、側(cè)煤倉、后煤倉及鍋爐鋼架內(nèi)嵌煤倉4種[1]，各種煤倉間的布置形式及特點如下。

2.1前煤倉

煤倉間布置在爐前，處于鍋爐與汽機之間，與汽機房(或除氧間)連為一體。優(yōu)點是利于四大管道的布置，易滿足熱應(yīng)力計算，減少管道對設(shè)備接口的推力，安裝檢修的空間較大，對后期擴建同類機組的適應(yīng)性較好。缺點是占地面積和主廠房容積較大，導(dǎo)致機爐間的管道(尤其是四大管道)、電纜及溝道的長度增加，相關(guān)的材料費用較高[1-2]。

2.2側(cè)煤倉

2臺鍋爐共用1個煤倉間，布置在2臺鍋爐之間。優(yōu)點是可有效縮短機爐間距，減小主廠房的占地面積和體積，減少昂貴的四大管道和電纜等材料的用量，布置緊湊，投資少。缺點是布置緊湊后一定程度上增加了施工的難度，四大管道對機爐接口的推力會產(chǎn)生不利影響，對后期擴建同類機組的適應(yīng)性相對較差[2-4]。

2.3后煤倉

煤倉間布置在爐后，位于鍋爐和除塵器之間。優(yōu)點是縮短了機爐間距，有效降低了機爐間四大管道、電纜及溝道等的長度，最大優(yōu)勢是可縮短輸煤棧橋的長度。缺點是對大機組的適應(yīng)性較差，四大管道對機爐接口的推力會產(chǎn)生不利影響，易受布置條件和輸煤系統(tǒng)等特殊情況限制(如華能伊敏發(fā)電廠)，在新建工程中應(yīng)用較少[1]。

2.4鍋爐鋼架內(nèi)嵌煤倉

煤倉間內(nèi)嵌于鍋爐內(nèi)(外)側(cè)的第1排鋼架內(nèi)，與鍋爐連為一體。優(yōu)點是輸煤棧橋可根據(jù)實際情況選擇在爐后或爐前通道上方通過，減少了機爐間距，節(jié)省了四大管道、電纜及橋架成本，縮短了冷、熱一次風(fēng)管道的長度，減小了主廠房的體積。缺點是四大管道會對機爐接口的推力產(chǎn)生不利影響，且在進行鍋爐架構(gòu)受力體系聯(lián)合計算時，鍋爐廠需要充分考慮煤倉間設(shè)施的荷載[1,5]。

3 布置方案的優(yōu)化設(shè)計

3.1一種內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉間布置方案

根據(jù)該工程的項目特點，在總結(jié)并參考傳統(tǒng)煤倉間設(shè)計與布置經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，綜合參考側(cè)煤倉、鍋爐鋼架內(nèi)嵌煤倉的布置方案，對燃用高水分、超低熱值褐煤的600 MW超臨界CFB鍋爐煤倉間的布置進行設(shè)計優(yōu)化，提出了一種內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉間布置方案，如圖1所示。

在各個單側(cè)煤倉間內(nèi)設(shè)有2個三分倉煤斗(1個三分倉含有3個原煤斗)、1個兩分倉煤斗(1個兩分倉含有2個原煤斗)，單側(cè)煤倉間共計布置8個原煤斗。此外，單側(cè)煤倉間內(nèi)還單獨布置1個床料斗。

3.2布置設(shè)計優(yōu)化后的給煤流程解析

各層次高校應(yīng)從自身優(yōu)勢出發(fā)，尋找合理融入社會經(jīng)濟發(fā)展的著力點。綜合性大學(xué)要加強創(chuàng)新，不斷開展具有世界頂尖水平的科研工作，逐步培養(yǎng)具有世界頂尖水平的人才，以創(chuàng)建國際一流大學(xué)為發(fā)展目標。地方院校應(yīng)從當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展的實際需要出發(fā)，培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才，加大地方性產(chǎn)業(yè)升級相關(guān)科技創(chuàng)新力度。尤其是職業(yè)類院校更要加強專業(yè)技術(shù)型人才的培養(yǎng)，不斷將科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為具體的生產(chǎn)力。

3.2.1 鍋爐啟動階段的床料供給

為了使鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生流化場，該工藝在雙側(cè)煤倉間內(nèi)分別單獨設(shè)置1臺床料斗，并在鍋爐的啟動階段通過2級給煤機向鍋爐內(nèi)部輸送床料。此外，為了能夠?qū)崿F(xiàn)更好的鍋爐內(nèi)部流化場，2臺床料斗通過給煤機分別與鍋爐上的4個給煤口相連接，即通過8個輸煤口輸送床料。

3.2.2 鍋爐燃燒階段的燃煤供給

待鍋爐啟動階段實施穩(wěn)定后，各個原煤斗內(nèi)的原煤均只通過1級給煤機輸送到鍋爐內(nèi)部進行燃燒，且各個原煤斗只對應(yīng)單一的鍋爐給煤口，在實現(xiàn)鍋爐給煤均勻性的同時，也保證了給煤的可靠性。

4 技術(shù)及經(jīng)濟效益分析

4.1技術(shù)分析

(1)所有原煤斗向鍋爐給煤口輸送原煤的過程中只需設(shè)置1級給煤機，有效降低了過多使用給煤機所帶來的設(shè)備投資費用。

(3)每個給煤口配置單獨的給煤機，且每個給煤口對應(yīng)單獨的原煤斗，大大改善了給煤的均勻性并增強了給煤的可靠性。

4.2經(jīng)濟效益分析

針對該工程初設(shè)階段擬采用的前煤倉設(shè)計方案，設(shè)計優(yōu)化后的布置方案綜合了側(cè)煤倉與鍋爐鋼架內(nèi)嵌煤倉布置方案的優(yōu)點，取消了煤倉間與鍋爐之間的間隔，縮短了給煤機長度，降低了給煤機以及鋼結(jié)構(gòu)投資，減少占地面積約257.5 m2。表1為煤倉間布置優(yōu)化設(shè)計前、后的經(jīng)濟性對比，優(yōu)化后的方案比前煤倉方案節(jié)省了1 637.1萬元。

表1 煤倉間布置優(yōu)化設(shè)計前、后的經(jīng)濟性對比 萬元

注：負號表示比基準節(jié)?。话?014年限額價考慮。

綜上所述，一種內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉間布置方案具有明顯的經(jīng)濟效益，比前煤倉方案節(jié)省了1 637.1萬元。

圖1 內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉間布置方案

5 結(jié)束語

在主廠房體積和占地面積受限的情況下，為最大限度降低工程造價，對于一些燃用高水分、超低熱值褐煤所造成給煤量較大的CFB鍋爐(600 MW及以上且鍋爐給煤口較多)，為了保證給煤的可靠性、均勻性和可控性，推薦采用內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉間布置方案。

[1]張玉柱，李智，孟金波.火電廠煤倉間布置方案優(yōu)化設(shè)計與選擇[J].河北電力技術(shù)，2013,32(2):4-6.

[2]唐鵬，王楠，李國堂.1 000 MW機組煤倉間布置方案優(yōu)化[J].電站系統(tǒng)工程,2013(1):41-42.

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

[4]俞瑋,施文遠.火電廠側(cè)煤倉間布置的應(yīng)用及其施工組織[J].電力建設(shè)，2009，30(5):74-77.

[5]曾育文.鍋爐鋼結(jié)構(gòu)及煤倉間鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計[J].工程設(shè)計，2012，27(167):66-71.

TM 621.2

A

1674-1951(2017)10-0030-02

2017-07-18；

2017-09-25

(本文責(zé)編：劉芳)

孔明(1991—)，男，山東曲阜人，助理工程師，工程碩士，從事火力發(fā)電廠技術(shù)支持服務(wù)與管理方面的工作(E-mail:kongming@chec.com.cn)。

周正一(1963—)，男，重慶人，高級工程師(教授級)，從事國內(nèi)外火電廠EPC及BOT項目技術(shù)支持與管理工作(E-mail:zhouzy@chec.com.cn)。

羅子湛(1974—)，男，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，高級工程師，工學(xué)碩士，從事國內(nèi)外火電廠EPC及BOT項目技術(shù)支持與管理工作(E-mail:luozz@chec.com.cn)。