孔明，周正一，羅子湛

(中國(guó)華電科工集團(tuán)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(cāng)間布置設(shè)計(jì)優(yōu)化

孔明，周正一，羅子湛

(中國(guó)華電科工集團(tuán)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(cāng)間為研究對(duì)象，為提高鍋爐給煤的可靠性、均勻性和可控性，對(duì)煤倉(cāng)間的布置進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提出了內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉(cāng)間布置方案，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

循環(huán)流化床鍋爐；劣質(zhì)褐煤；煤倉(cāng)間；布置；設(shè)計(jì)優(yōu)化

0 引言

中國(guó)華電科工集團(tuán)有限公司海外工程分公司對(duì)羅馬尼亞某火電廠項(xiàng)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(wèn)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(cāng)間的設(shè)計(jì)與布置經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)煤倉(cāng)間的布置進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

1 工程背景

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

2 煤倉(cāng)間的傳統(tǒng)布置方案

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

2.1前煤倉(cāng)

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

2.2側(cè)煤倉(cāng)

2臺(tái)鍋爐共用1個(gè)煤倉(cāng)間，布置在2臺(tái)鍋爐之間。優(yōu)點(diǎn)是可有效縮短機(jī)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(diǎn)是布置緊湊后一定程度上增加了施工的難度，四大管道對(duì)機(jī)爐接口的推力會(huì)產(chǎn)生不利影響，對(duì)后期擴(kuò)建同類機(jī)組的適應(yīng)性相對(duì)較差[2-4]。

2.3后煤倉(cāng)

煤倉(cāng)間布置在爐后，位于鍋爐和除塵器之間。優(yōu)點(diǎn)是縮短了機(jī)爐間距，有效降低了機(jī)爐間四大管道、電纜及溝道等的長(zhǎng)度，最大優(yōu)勢(shì)是可縮短輸煤棧橋的長(zhǎng)度。缺點(diǎn)是對(duì)大機(jī)組的適應(yīng)性較差，四大管道對(duì)機(jī)爐接口的推力會(huì)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(cāng)

煤倉(cāng)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(diǎn)是輸煤棧橋可根據(jù)實(shí)際情況選擇在爐后或爐前通道上方通過(guò)，減少了機(jī)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(zhǎng)度，減小了主廠房的體積。缺點(diǎn)是四大管道會(huì)對(duì)機(jī)爐接口的推力產(chǎn)生不利影響，且在進(jìn)行鍋爐架構(gòu)受力體系聯(lián)合計(jì)算時(shí)，鍋爐廠需要充分考慮煤倉(cāng)間設(shè)施的荷載[1,5]。

3 布置方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1一種內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉(cāng)間布置方案

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

在各個(gè)單側(cè)煤倉(cāng)間內(nèi)設(shè)有2個(gè)三分倉(cāng)煤斗(1個(gè)三分倉(cāng)含有3個(gè)原煤斗)、1個(gè)兩分倉(cāng)煤斗(1個(gè)兩分倉(cāng)含有2個(gè)原煤斗)，單側(cè)煤倉(cāng)間共計(jì)布置8個(gè)原煤斗。此外，單側(cè)煤倉(cāng)間內(nèi)還單獨(dú)布置1個(gè)床料斗。

3.2布置設(shè)計(jì)優(yōu)化后的給煤流程解析

各層次高校應(yīng)從自身優(yōu)勢(shì)出發(fā)，尋找合理融入社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的著力點(diǎn)。綜合性大學(xué)要加強(qiáng)創(chuàng)新，不斷開(kāi)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(guó)際一流大學(xué)為發(fā)展目標(biāo)。地方院校應(yīng)從當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)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(jí)相關(guān)科技創(chuàng)新力度。尤其是職業(yè)類院校更要加強(qiáng)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(dòng)階段的床料供給

為了使鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生流化場(chǎng)，該工藝在雙側(cè)煤倉(cāng)間內(nèi)分別單獨(dú)設(shè)置1臺(tái)床料斗，并在鍋爐的啟動(dòng)階段通過(guò)2級(jí)給煤機(jī)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(chǎng)，2臺(tái)床料斗通過(guò)給煤機(jī)分別與鍋爐上的4個(gè)給煤口相連接，即通過(guò)8個(gè)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(dòng)階段實(shí)施穩(wěn)定后，各個(gè)原煤斗內(nèi)的原煤均只通過(guò)1級(jí)給煤機(jī)輸送到鍋爐內(nèi)部進(jìn)行燃燒，且各個(gè)原煤斗只對(duì)應(yīng)單一的鍋爐給煤口，在實(shí)現(xiàn)鍋爐給煤均勻性的同時(shí)，也保證了給煤的可靠性。

4 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)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(guò)程中只需設(shè)置1級(jí)給煤機(jī)，有效降低了過(guò)多使用給煤機(jī)所帶來(lái)的設(shè)備投資費(fèi)用。

(3)每個(gè)給煤口配置單獨(dú)的給煤機(jī)，且每個(gè)給煤口對(duì)應(yīng)單獨(dú)的原煤斗，大大改善了給煤的均勻性并增強(qiáng)了給煤的可靠性。

4.2經(jīng)濟(jì)效益分析

針對(duì)該工程初設(shè)階段擬采用的前煤倉(cāng)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)優(yōu)化后的布置方案綜合了側(cè)煤倉(cāng)與鍋爐鋼架內(nèi)嵌煤倉(cāng)布置方案的優(yōu)點(diǎn)，取消了煤倉(cāng)間與鍋爐之間的間隔，縮短了給煤機(jī)長(zhǎng)度，降低了給煤機(jī)以及鋼結(jié)構(gòu)投資，減少占地面積約257.5 m2。表1為煤倉(cāng)間布置優(yōu)化設(shè)計(jì)前、后的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，優(yōu)化后的方案比前煤倉(cāng)方案節(jié)省了1 637.1萬(wàn)元。

表1 煤倉(cāng)間布置優(yōu)化設(shè)計(jì)前、后的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比 萬(wàn)元

注：負(fù)號(hào)表示比基準(zhǔn)節(jié)??；按2014年限額價(jià)考慮。

綜上所述，一種內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉(cāng)間布置方案具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，比前煤倉(cāng)方案節(jié)省了1 637.1萬(wàn)元。

圖1 內(nèi)嵌于鍋爐雙側(cè)的煤倉(cāng)間布置方案

5 結(jié)束語(yǔ)

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(jià)，對(duì)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(cāng)間布置方案。

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

[2]唐鵬，王楠，李國(guó)堂.1 000 MW機(jī)組煤倉(cāng)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(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.

[4]俞瑋,施文遠(yuǎn).火電廠側(cè)煤倉(cāng)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(cāng)間鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì)，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(jí)工程師(教授級(jí))，從事國(guó)內(nèi)外火電廠EPC及BOT項(xiàng)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(jí)工程師，工學(xué)碩士，從事國(guó)內(nèi)外火電廠EPC及BOT項(xiàng)目技術(shù)支持與管理工作(E-mail:luozz@chec.com.cn)。