火力發(fā)電廠百萬機組重要輔機布置優(yōu)化研究

王寶軍 WANG Bao-jun

（中國電建集團河南省電力勘測設計院有限公司，鄭州 450007）

1 概述

1.1 項目概況

本工程是依托中譽國信內鄉(xiāng)煤炭戰(zhàn)略儲備基地建設的大型火力發(fā)電項目，本期建設規(guī)模為2×1000MW 超超臨界燃煤發(fā)電機組。廠址位于內鄉(xiāng)縣湍東鎮(zhèn)東部，西南距內鄉(xiāng)縣城約4.0km，南距滬陜高速公路約1.7km、寧西鐵路約2.3km，東北距國道G312 新線約100m，西距湍河約4.0km，東距默河約2.0km。東南和西南緊鄰國投中譽內鄉(xiāng)煤炭戰(zhàn)略儲備基地。

1.2 設計原始資料

1.2.1 煤質資料見表1

表1 煤質資料

1.2.2 灰渣量見表2

表2 灰渣量

2 鍋爐干式排渣機設備

在初步設計階段，鍋爐爐底除渣設備采用的是一級干式排渣機通過斗式提升機進渣庫方案，斗式提升機設置兩臺，一運一備，渣庫設置一座。后來業(yè)主提出斗式提升機故障率高，要求取消斗式提升機。如果取消斗式提升機，干式排渣機就要直接將渣送到渣庫，這樣，對于1000MW 機組的鍋爐，如果設置一級干式排渣機，長度將大大增加，可靠性大大減低，也不利于設備的運行維護，因此，業(yè)主不接受一級風冷干式排渣機直接上渣庫技術方案。所以，需要采用兩級干式排渣機上渣庫，另外，為了降低干式排渣機頭部高度且不減少渣庫總有效容積，每臺爐設置了兩座渣庫。

兩級干式排渣機方案與一級干式排渣機加斗式提升機方案相比，增加了系統(tǒng)的可靠性，同時也可以降低進入渣庫的渣溫，唯一不利的是增加了渣庫中心線到鍋爐中心線的距離。爐底渣經過渣井落入一級干式排渣機內，被空氣冷卻后的底渣經碎渣機破碎后，再經過二級干式排渣機進一步冷卻至150℃以下，直接提升至渣庫貯存，被加熱的空氣帶著底渣的熱量進入鍋爐爐膛。每座渣庫底部均設有2 個出口，其中一個接汽車散裝機，用于干渣直接裝車供綜合利用；另一個接雙軸攪拌機，用于干渣調濕后裝車供綜合利用或送至灰場堆放。除渣系統(tǒng)工藝流程框圖見圖1。

圖1 除渣系統(tǒng)流程框圖

鍋爐除渣設備每臺爐為一輸送單元。每臺爐配兩級干式排渣機，干式排渣機正常出力為11t/h，最大出力為40t/h，出力可以連續(xù)調節(jié)；兩座渣庫，渣庫的有效存渣容積為2×150m3，可貯存一臺鍋爐在BMCR 工況下燃燒設計煤種時約24h 的渣量。

為了避免渣庫卸渣時揚塵污染，渣倉運轉層四周封閉，運轉層以下兩側封閉，封閉材料采用彩色涂層保溫型復合金屬壓型鋼板墻體。

除渣系統(tǒng)采用集中控制和就地手操兩種控制方式，主要設備和自動門均可在集控室內監(jiān)控，渣庫卸車設備在渣庫控制室就地控制。

3 鍋爐除塵器排灰設備

鍋爐排灰設備采用雙套管正壓氣力輸送設備，通過氣力輸灰管道將脫硝灰斗及除塵器灰斗內的飛灰輸送到設置在煤炭物流基地內的灰?guī)熘袃Υ?。每臺爐設1 套獨立的氣力輸送系統(tǒng)，系統(tǒng)出力按鍋爐BMCR 工況下燃用設計煤種時鍋爐排灰量的200%（即192t/h）進行設計。

在除塵器和脫硝每個灰斗下各安裝一臺氣力輸送罐，每個輸送罐的入口均裝有一個手動隔離閥門和一個氣動閥門。每臺爐電袋除塵器一、二電場設4 根灰管道，布袋區(qū)設1 根灰管道；每臺爐脫硝灰斗下設2 根灰管道，分別合并至電袋除塵器一、二電場的其中2 根灰管；每臺爐共5根灰管。

本工程鍋爐采用塔式爐立式布置，每臺爐只在脫硝設施下面設置有4 個灰斗，對于脫硝灰斗輸灰系統(tǒng)的設計，在初步設計階段，脫硝灰斗排灰通過輸灰管道進入渣庫，此方案在其他項目已有運行，但據(jù)現(xiàn)場反饋情況，渣庫放渣時，現(xiàn)場揚塵情況比較嚴重，不利用現(xiàn)場環(huán)境衛(wèi)生，因此，在施工圖階段改為并入一、二電場灰管后送到灰?guī)靸Υ妗?/p>

每臺爐除塵器零米設有1 臺Q=24m3/min、P=68.6kPa 的灰斗氣化風機，在風機出口設有1 臺N=80kW 的氣化風電加熱器，將氣化風加熱至規(guī)定的176℃后送入除塵器灰斗，保證灰斗中的灰具有良好的流動性。灰斗氣化風機及電加熱器布置在除塵器零米，不另建氣化風機房。

本工程灰?guī)觳贾迷陔姀S圍墻外的煤炭物流儲運基地，不占用電廠用地面積。兩臺爐共設3 座鋼筋混泥土灰?guī)欤規(guī)?、粗灰?guī)?、細灰?guī)旄? 座。每座灰?guī)熘睆綖棣?5m，有效貯灰容積為3200m3。原、粗灰?guī)炜少A存兩臺鍋爐BMCR 工況下燃用設計煤種時鍋爐所排粗灰量約30h。每座灰?guī)祉敳吭O有1 臺過濾面積200m2的脈沖袋式除塵器和一臺壓力真空釋放閥?；?guī)煜虏烤O干灰排放口和調濕灰排放口，原灰?guī)煜逻€設有分選系統(tǒng)接口。原灰?guī)煜略O1 臺汽車散裝機和1 臺雙軸攪拌機，粗、細灰?guī)煜赂髟O2 臺汽車散裝機和1 臺雙軸攪拌機，汽車散裝機和雙軸攪拌機出力均為200t/h。為滿足綜合利用，本期工程設置2 套出力為80t/h 的干灰分選系統(tǒng)。

為防止灰?guī)煜禄也粫?，設有4 臺（3 運1 備）Q=24m3/min、P=98kPa 的灰?guī)鞖饣L機和4 臺（3 運1 備）N=80kW的氣化風電加熱器，透過灰?guī)斓撞刻沾蓺饣寰鶆虻拇等?76℃的熱空氣，使灰?guī)斓撞啃纬闪骰瘧B(tài)層，增強了庫底灰的流動性。庫頂脈沖袋式除塵器、汽車散裝機脈沖袋式除塵器用氣從全廠儀用空氣系統(tǒng)中引取。

氣力除灰系統(tǒng)中的飛灰輸送部分采用DCS 程控，上位機操作，同時，也考慮了軟手操和就地手操條件；氣化風部分采用控制室集中控制和就地手操兩種控制方式；灰?guī)煨痘也糠植捎镁偷乜刂品绞健?/p>

除灰系統(tǒng)工藝流程框圖見圖2。

圖2 除灰系統(tǒng)流程框圖

4 中速磨煤機石子煤設備

本工程每臺爐設有6 臺中速磨煤機，采用了系統(tǒng)簡單、占地最省的機械式等壓排放裝置：每臺磨煤機配一套石子煤等壓排放密封收集裝置，包括一次氣動關斷門、落料管、二次氣動關斷門、密封檢修倉、密封定位裝置和可移動式石子煤轉運箱，以及配套的水霧噴淋裝置、料位計等。

在石子煤排放二次關斷門處于關閉狀態(tài)時（一次關斷門正常情況下常開）人工安裝石子煤轉運箱。磨煤機運行時打開石子煤排放二次關斷門，石子煤順著管道閥門落入石子煤轉運箱；在石子煤轉運箱裝滿報警后，排放二次關斷閥門關閉，噴淋抑塵后轉運箱泄壓再由叉車將轉運箱運走至臨時堆放點或自卸汽車中。

每臺爐共設12 臺可移動式石子煤轉運箱，每個轉運箱的有效儲存容積約為0.98m3，能儲存每臺磨煤機設計煤種約4.9 小時的石子煤排放量。石子煤工藝流程框圖見圖3。

圖3 石子煤系統(tǒng)流程框圖

5 空氣壓縮機設備

全廠壓縮空氣使用主要有輸送用氣、儀表及檢修用氣等，全廠集中設置一座空壓機房，共布置有11 臺空氣壓縮機，集中布置，分開設置。其中輸送空壓機設有8 臺（6 臺運行，2 臺備用）Q=70.5m3/min、P=0.85MPa 的螺桿式空壓機，作為氣力輸送動力氣源，另外，還要提供2 臺爐電袋除塵器的布袋反吹用氣（120m3/min），輸煤系統(tǒng)噴霧用氣（50m3/min）。儀表用氣設置3 臺空壓機，兩用一備。為保證空氣品質及系統(tǒng)安全運行，在空氣壓縮機出口配置有Q=80m3/min、P=0.85MPa 的組合式干燥機以及過濾器、儲氣罐等裝置?？刂朴脷馊∽匀珡S儀用壓縮空氣系統(tǒng)。

空壓機房布置在輸煤棧橋下面，大大地節(jié)約了占地?？諌簷C冷卻水采用供水專業(yè)循環(huán)冷卻水，由于供水壓力偏低，設置了兩臺增壓水泵，一運一備。由于環(huán)保要求，空壓機及干燥機排污水不能直接外排，在空壓機房內設置了一個污水池，安裝兩臺排污泵，一運一備，將排污水收集后排至電廠油水處理系統(tǒng)處理。

6 結論

2020年1月12 日上午9：58，#1 機組順利通過168h 試運行，并進入商業(yè)運行。根據(jù)現(xiàn)場反饋，整體運行良好。提供以上優(yōu)化研究，有以下建議共參考：

①對于大型機組如1000MW 干式排渣系統(tǒng)的配置，可以選擇的有：

1）一級干式排渣機+斗式提升機，2）兩級干式排渣機+斗式提升機，3）一級干式排渣機直接上渣庫，4）兩級干式排渣機上渣庫等四種方式。實際設計時應綜合考慮國內現(xiàn)有設備制造水平、運行可靠性、設備故障率及業(yè)主要求等方面，選擇適合本工程的排渣機配置方案。

②除灰渣系統(tǒng)是電廠里的主要污染源，隨著國家環(huán)保要求越來越嚴，在除灰渣系統(tǒng)設計中應該嚴格執(zhí)行國家有關環(huán)保政策。比如渣庫的封閉，空壓機房排污水的收集處理等。