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        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

        2017-11-07 01:11:33孔明周正一羅子湛
        綜合智慧能源 2017年10期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計(jì)

        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)。

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