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1、收稿日期： 作者简介： 张玉柱（ ） ， 男， 高级工程师， 主要从事电厂设计与研究工作。 火电厂煤仓间布置方案优化设计与选择 张玉柱， 李 智， 孟金波 （ 河北省电力勘测设计研究院， 石家庄 ） 摘要： 介绍火电厂前煤仓、 侧煤仓、 后煤仓及锅炉钢架内嵌煤 仓种煤仓间布置形式的特点和适用范围， 以华能上安电厂三 期工程为例提出种煤仓间布置方案的优化设计， 并根据实际 情况选择最优方案， 提出选择煤仓间布置方案应注意的问题。 关键词： 火电厂； 煤仓间； 布置； 优化设计 ： ， ， ， ， ， ， ： ； ； ； 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） 近年来， 对火电厂的安全、
2、环保、 高效、 低造价的 要求越来越高， 全面的设计优化也越来越重要。为 了降低工程造价和节约资源， 依托华能上安电厂三 期台 超临界空冷机组工程对主厂房进 行了优化创新设计， 特别是对煤仓间的设计布置大 胆创新， 分别对前煤仓、 侧煤仓、 后煤仓及锅炉钢架 内嵌煤仓（ 或称无煤仓间） 进行了模块化设计和深入 的研究， 在国内首创了双进双出钢球磨煤机两炉合 并侧煤仓的创新设计， 并在国内 、 和 火电机组设计中广泛应用。 火电厂煤仓间布置形式 煤仓间的布置形式有前煤仓、 侧煤仓、 后煤仓及 锅炉钢架内嵌煤仓（ 或称无煤仓间） 种，种布置各 有优缺点， 要根据工程具体情况择优采用。各种煤 仓间布
3、置形式的特点和适用情况分述如下。 前煤仓 煤仓间与主厂房联合布置在锅炉之前， 这种布 置方式优点是易于布置四大管道， 热应力计算容易 满足要求， 减少了管道对设备接口的推力， 安装检修 空间较大， 对于后续扩建同类型机组适应性好。只 需将煤仓间及输煤皮带延伸即可， 以前大多数电厂 采用这种布置形式。缺点是主厂房列至烟囱的 距离较远， 主厂房容积和占地面积较大， 加长了机炉 之间的管道（ 尤其是四大管道） 、 沟道、 电缆等， 有关 的材料费用较高， 因此该方案经济性有待提高。 该方案适用范围广， 对于各种工程情况基本都 适用， 特别是对于热应力计算难度大的机炉配置， 如 塔式炉、 过热器单出口
4、的锅炉。 侧煤仓 煤仓间布置在两炉之间， 台锅炉合用一个煤 仓间， 给煤、 制粉系统对称布置， 煤斗的布置分为分 离式布置及合并式布置， 分离式布置是台锅炉各 个磨煤机设置各自的煤斗， 合并式布置是炉相对 应的个磨煤机合用个煤斗。 这种布置方式缩短了机、 炉间距， 减小了主厂房 的体积和占地面积， 降低了昂贵的四大管道和电缆 等材料的用量。侧煤仓布置方案非常有效的利用了 炉之间的空间， 布置紧凑， 从管道布置上， 缩短了 冷、 热一次风管道输煤栈桥的长度， 因此该方案具有 投资少、 占地小的优点。其缺点是紧凑布置后给施 工增加了一定难度， 四大管道对机炉接口的推力可 能产生不利影响， 特别是给
5、塔式炉和过热器单出口 的锅炉热应力计算增加了困难。该布置形式对于后 续扩建机组适应性相对较差。 该方案较适用于前后墙对冲锅炉和炉， 由于 燃烧器布置在炉膛前后， 易于侧煤仓布置和缩短冷、 热一次风管道。随着机组参数的提高， 四大管道特 别是 、 管道价格非常昂贵， 如何缩短四大管 河北电力技术 第 卷 第期 年月 道节省投资是设计中要考虑的问题， 而侧煤仓有效 解决了此问题。 后煤仓 煤仓间布置在炉后与除尘器之间， 磨煤机避开 空气预热器烟道在其两侧布置。这种布置缩短了主 厂房与锅炉之间的距离， 缩短了机炉之间的四大管 道、 电缆、 沟道等的长度。由于煤仓间后置， 最大优 点是缩短了输煤栈桥的
6、长度。但是， 主厂房列至 烟囱的距离有所加长， 磨煤机布置为躲避空气预热 器出口烟道， 增加了磨煤机布置和检修难度， 由于烟 风道与煤仓间穿插布置， 对于大机组适应性较差。 同时四大管道会对机炉接口的推力产生影响。 该方案适用于受布置条件和输煤系统特殊条件 限制的情况（ 如伊敏电厂） 。由于上述缺点， 后煤仓 间布置在新建工程中较少应用。 锅炉钢架内嵌煤仓 煤仓间布置在锅炉内（ 外） 侧钢架内， 与锅炉钢 架联合布置， 内嵌于锅炉内（ 外） 侧第排钢架内与 锅炉混为一体， 不再单独设置煤仓间， 故又称无煤仓 间布置。 由于煤仓间布置在锅炉两侧或两炉内侧钢架 内， 输煤栈桥可根据具体情况在炉后或
7、炉前通道上 方通过， 这样也减少了机炉之间的长度， 节省了四大 管材、 电缆及桥架， 缩短了冷、 热一次风管道的长度。 特别是大大减少了主厂房体积。缺点同样是四大管 道对机炉接口的推力影响不利， 与锅炉厂之间的设 计配合交叉较多， 锅炉厂需要在锅炉架构受力体系 联合计算时要充分考虑煤仓间设施的荷载。 该方案适用于风扇磨或磨身尺寸细高的场合 （ 如德国 机组） ， 对于 双进双出钢球磨由于尺寸过方案大而不宜采用。 布置方案的优化设计 华能上安电厂三期工程设置台 超 临界空冷机组， 锅炉采用双进双出钢球磨煤机， 针对 该厂实际情况， 分别对种煤仓间布置形式进行设 计优化。 前煤仓 前煤仓间与汽轮机
8、房合并布置， 布置尺寸根据机 组容量和磨煤机型式而定， 汽机房的柱距与煤仓间对 应跨柱距保持一致， 其他跨和中间检修跨可设不等柱 距。煤仓间与锅炉第排柱设检修通道， 煤仓间跨度 依磨煤机尺寸和形式而定， 共分层， 磨煤机层、 给煤 机层、 皮带层。为了进一步优化设计， 减少主厂房占 地， 借鉴国外经验及与锅炉厂配合后， 对于双进双出 钢球磨煤机可将磨煤机一部分卧在锅炉钢架内。 侧煤仓 侧煤仓布置的创新优化核心是在两炉之间布置 台锅炉合用的一个煤仓间， 给煤、 制粉系统对称布 置， 这种布置方案较前煤仓大大缩短了煤仓间的体 积、 皮带和管道长度。对于双进双出钢球磨而言， 磨 煤机垂直于煤仓间布置
9、， 充分利用锅炉内、 外排柱之 间空间， 有利于台炉的磨煤机公用检修场地。 位于两炉中间的合并煤仓间采用炉后上煤。每个磨 煤机各占一个柱距， 并留有一个检修跨， 柱距数取决 于磨煤机数量。煤仓间分磨煤机层、 给煤机层和皮 带层层布置。分离器布置在运转层。为方便运 行、 维护， 将煤仓间运转层与汽机房、 锅炉房运转层 连通， 皮带层与锅炉之间设置联络步道。侧煤仓间 布置如图所示。 图 侧煤仓间布置 后煤仓 锅炉尾部竖井后部为脱硝场地， 因而需与锅炉 外排柱脱开一定距离布置。为充分利用此处 空间， 将磨煤机的部分伸到预留空间底部。煤仓间 跨度只考虑支撑煤斗的需要， 煤仓间设磨煤机层、 给 煤机层和
10、皮带层。 锅炉钢架内嵌煤仓（ 见图 ） 图 锅炉钢架内嵌煤仓间布置 河北电力技术 第 卷 第期 年月 煤仓间所占的跨度、 长度、 柱距以及支撑架构等 尺寸要与锅炉整体相协调， 既要满足输煤制粉系统 的需要， 又要满足锅炉的整体布置和受力体系的要 求。因此煤仓间尺寸应根据不同的锅炉和制粉设备 而定， 该煤仓间不适合双进双出钢球磨煤机的锅炉。 煤仓间布置形式的比较选择 技术经济比较 各种煤仓间布置形式比较见表。 表 各煤仓间布置形式比较 项 目 名 称前煤仓侧煤仓后煤仓 锅炉钢架 内嵌煤仓间 主 要 数 据 结构形式钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土钢结构 柱距 同锅炉边 跨柱距 跨度 同锅炉边
11、跨跨度 长度 同锅炉边 跨长度 磨煤机台数 台 给煤机平台高度 皮带层标高 体积 高 压 汽 水 管 道 用 钢 量 主蒸汽管道 （ 含 旁路） 再热热管道 （ 含 旁路） 再冷管道 高压给水管道 四大管道支吊架 合计（ 含支吊架） 注： 表中尺寸在实际工程中应根据磨煤机及锅炉尺寸而定。 通过比较分析看出， 侧煤仓布置方案建筑体积 小， 占地面积小、 材料费用少、 造价较低， 具有显著的 经济效益。华能上安电厂三期工程采用了前后排对 冲燃烧锅炉和双进双出钢球磨煤机， 过热器双出口 接入主蒸汽管道， 满足热应力计算要求， 由于这些具 体情况为采用侧煤仓技术具备了良好的适合条件。 因此， 在上安电
12、厂三期工程中最终采用了最优化的 侧煤仓方案。 选择布置方案应注意的问题 高压汽水管道布置的限制 由于侧煤仓布置、 后煤仓布置和锅炉钢架内嵌 煤仓布置大大缩短了四大管道的长度而节省了费 用， 但也降低了管道的柔性， 机炉接口推力和力矩增 大。所以与主机厂配合时要特别注意， 必要时可与 主机厂联合计算， 需要时要求主机厂进行必要的加 固处理， 以使管道应力计算达到要求。 施工组织的协调 与前煤仓布置相比， 合并式侧煤仓布置紧凑， 后 煤仓布置则与烟道交叉， 内嵌式煤仓则在锅炉钢架 内， 致使某些地方需要交叉施工， 给施工组织增加了 难度。但是只要施工组织合理， 积极协调， 这些问题 都能圆满解决。
13、 煤仓间与煤质和制粉系统的匹配 由于电厂燃煤煤质差异较大， 致使磨煤机选型 多样化， 如中速磨、 钢球磨和风扇磨等。煤仓间的布 置要与磨煤机选型相匹配， 如前煤仓、 侧煤仓和后煤 仓对大多数磨煤机都适用， 但锅炉钢架内嵌煤仓布 置与风扇磨和细高型尺寸的立式磨煤机匹配为佳。 对于侧煤仓， 对应的台磨煤机煤斗合并与否取决 于煤种， 对高挥发分煤种， 台磨煤机煤斗必须分 立， 以防止锅炉大修时煤斗内存煤自燃而清仓， 合并 煤斗清仓时会影响另一台磨煤机运行。对于低挥发 分煤种（ 如小于 ） ， 由于煤斗内的煤不易发生自 燃， 可将对应的台磨煤机煤斗合并。 与锅炉厂的协调 为紧凑布置这种煤仓间， 煤仓间
14、建筑结构与 锅炉钢架有必然的联系， 如炉前第排钢架与主厂 房最后排柱合并、 侧煤仓两侧与锅炉的链接等， 特别 是锅炉钢架内嵌煤仓间是镶嵌在锅炉钢架边跨内， 在锅炉招标时就要向锅炉厂提出要求， 并提供有关 荷载， 以便在锅炉设计时进行统一联合计算， 同时要 考虑工期配合、 锅炉增加费用等问题。遇到热应力 计算困难的项目， 还应要求主机厂进行配合。 建设条件的限制 有的电厂受建设条件限制， 特别是扩建电厂经 常会受到扩建空间的限制， 只能采用紧凑型煤仓间 布置形式， 应因地制宜， 综合分析， 选择适用的煤仓 间布置方案。 结束语 种煤仓间各有优缺点和适用范围， 要因地制 宜结合建厂条件进行具体的选择与设计优化， 从全 局出发综合分析厂址、 安全运行、 施工条件、 环境保 护、 工程造价、 运营效益等因素， 进行综合比较选择， 采用最适合工程条件的煤仓间布置方案。 参考文献： ， 火力发电厂设计规程 本文责任编辑： 王洪娟 河北电力技术 第 卷 第期 年月