刘国华
（山东电力建设第二工程公司山东济南250100）
摘要：本研究主要针对于国内某2×1000MW电厂输煤系统方案，根据电厂规划容量，结合总平面及主厂房布置方案，从卸煤系统、储煤系统、筛碎系统、输送系统等进行全方面的技术经济比较，得出经济、合理、可靠的推荐方案，突出体现输煤系统设计的经济性、合理性和先进性。
关键词：输煤系统；优化；研究；技术经济比较
1.电厂概况
1.1总体概况
本工程规划容量为4×1000MW机组，本期建设2×1000MW超超临界机组，下期扩建2×1000MW机组。
本期2×1000MW机组年耗煤量约434万吨，采用铁路运输。运煤车型为C64、C70、C80。
1.2耗煤量及进厂车辆数：
每台机组，每小时耗煤量为394.55吨，日耗煤量为7891吨，年耗煤量为217万吨。两机组，每小时耗煤量为789.10吨，日耗煤量为15782吨，年耗煤量为434万吨；日最大进厂敞车数量271节。四台机组，年耗煤量为868万吨；日最大进厂敞车数量542节.
注：1）.日利用小时按20h计，年利用小时按5500h计。
2）.每日进厂车辆数按每节平均载重70t计算。
3）.来煤不均衡系数按1.2计。
4）.耗煤量以设计煤种计。
2输煤系统优化要点
2.1输煤系统设计范围：
输煤系统设计范围为从火车进厂卸煤到主厂房原煤仓的整个工艺系统，包括卸煤装置、储煤设施、筛分破碎系统、输送等工艺系统的设计。
2.2运煤方案总的设计原则
根据电厂规划容量，结合电厂总平面及主厂房布置方案，优化输煤系统布置、使工艺系统简单合理，设备布置紧凑，设备的配置力求实用，高效环保，即在保证电厂安全可靠运行的前提下，突出体现经济性、合理性和先进性。
2.3影响输煤系统设计方案的主要因素
输煤系统是整个火力发电厂工程的一部分，它属于公用系统，从整个建设程序上说，它的设计与整个工程相一致。但作为公用系统，在工程建设的程序上它又有一定的独立性和特殊性，在工程前期设计阶段，就必须结合电厂远期规划情况及总平面布置方案，统一规划设计，分期建设，不堵死扩建条件，同时尽量做到系统简化、运行方便、节省综合投资。
影响输煤系统方案设计的主要因素有：
2.3.1建设规模和远景规划的影响
输煤系统作为公用系统，应根据电厂总规划容量及建设进度，分期建设或土建部分一次建成，工艺设备分期安装。这样可以达到分期投资，系统简单合理，运行维护方便，减少厂用电，同时扩建工程量小，避免重复性投资。
2.3.2煤质及煤源的情况
设计中应充分考虑供煤矿区总体规划方案、建设进度、产销情况以及煤质、煤种情况，优化厂内输煤系统方案及设备配置。
2.3.3设备发展的影响
输煤系统设备及设施的发展与更新，使输煤系统的技术水平、自动化程度有了较大提高，采用先进的设备和设施，可大幅度提高生产效率，改善运行条件，减少系统中煤尘对周围环境的污染。
2.3.4厂外运输方式的影响
无论何种来煤方式，厂内输煤系统均需建设相应的卸煤设施。
2.3.5厂区地形条件及电厂总布置的影响
输煤系统是厂区内占地面积较大的工艺系统，其方案需结合厂区地形情况合理布置，并与总体规划布置相协调，做到流程顺畅、系统简单合理，便于电厂扩建，节约投资。
3.本期输煤系统能力的确定
3.1本节主要内容概述
输煤系统的主要设计原则是确定其设计能力，即按本期容量设计，还是按规划容量设计。
根据本期输煤系统设计能力的不同，设计方案A和方案B。并论述其优缺点、进行技术经济比较，从而得出结论。因为本节旨在确定本期输煤系统的设计能力。
方案A：本期输煤系统按4×1000MW机组容量规划设计。卸煤系统、煤场分期建设，上煤系统、筛碎系统本期按4×1000MW机组容量规划设计，一次建成。
方案B：本期输煤系统按2×1000MW机组容量设计，并留有二期扩建2×1000MW机组的条件。一、二期输煤系统相对独立。
3.2技术比较
3.3经济比较
附图1方案A平面布置图
附图2方案B平面布置图
3.4比较结果
从技术角度分析，输煤系统方案A和方案B均合理可行。
从经济性方面分析，输煤系统方案A比方案B本期多投资1645.05万元，但按规划容量的最终投资方案A比方案B节省11704.95万元，方案A项目远期投资少，工程经济性能非常高。
综合考虑各方面因素，本阶段推荐方案A，即本期输煤系统按4×1000MW机组容量规划设计1个单元。
附图3方案一平面图
附图5方案三平面图
3.5补充说明
针对上述方案B，即本期输煤系统按2×1000MW机组容量设计1个单元的方案，本期卸煤系统也可考虑1套双翻方案：
卸煤系统土建及工艺部分按1台C型双车翻车机及其配套的调车系统设计，折返式布置。双车翻车机系统卸车效率为18循环/小时（即36节/小时）。本期工程单台双翻日最大作业时间为9.6小时，日利用率约为27.8%，无备用卸煤设施。本期厂内铁路配线按1股重车线，1股空车线及1股机车行走线配置，整列车进厂。
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此方案的优点是单台双车翻车机系统本期投资较小，铁路占地面积小，卸车效率高，但因本期来煤方式单一，无其它卸煤方式，一旦翻车机系统故障，易造成铁路压车现象，在煤场存煤量不足的情况下，影响到电厂的正常运行，且卸车系统出力与2×1000MW上煤系统出力相差较大，从卸煤系统直接向主厂房供煤也易造成压车现象。因此，在保证安全运行的前提下，推荐卸煤系统方案采用2台单翻的方案。上述论述均以2台单翻为例进行分析比较。
3.6结论
本阶段确定，本期输煤系统按4×1000MW机组容量规划设计1个单元。本文后面论述的设计方案均以此为设计原则。
4.本阶段输煤系统设计方案
4.1方案一（4台机+侧煤仓+栈桥穿烟囱）
本期输煤系统按4×1000MW机组容量规划设计，各设备出力均按4×1000MW机组容量配置。卸煤系统设备、储煤系统分期建设，筛碎系统一次建成，上煤系统从碎煤机室后分期建设。同时兼顾厂内煤炭储备基地建设要求，预留接口及场地条件。主厂房采用侧煤仓方案，碎煤机后栈桥穿过烟囱接入主厂房。
4.2方案二（4台机+侧煤仓+栈桥在除氧煤仓层框架上部布置）
上煤系统从除氧煤仓层框架上部上煤。上煤系统在碎煤机室后4号转运站起分期建设。
其余同方案一。
4.3方案三（4台机+前煤仓）
主厂房采用前煤仓方案，上煤系统从本期主厂房扩建端上煤。
其余同方案一。
5卸煤系统优化
铁路来煤卸煤设施需根据发电厂的容量和来车条件确定。
本期工程年耗煤量约为434.01万吨(设计煤种)，二期工程扩建后，4×1000MW机组年耗煤量约为868.02万吨(设计煤种)，全部通过铁路运输进厂，无其它来煤方式。运距1058km，经国家铁路，运煤车型为C64、C70、C80普通敞车。
考虑来煤不均衡系数1.2，本期铁路日最大来煤量18939吨，日进厂车量数为271节，二期工程扩建后，铁路日最大来煤量37877吨，日进厂车量数为541节（每节车载重量按平均70t计）。
本工程接卸车型为普通敞车，所以可以采用翻车机或者火车卸煤沟作为卸煤措施：
翻车机的优点是：
a.翻车机卸煤机械化程度较高，劳动条件好，配置人员少，地下建筑工程量小，机车在厂内站调车作业简单等优势；
b.投资相对较少。
翻车机的缺点是：
a.系统无缓冲能力。
火车卸煤沟的优点是：
a.煤槽容积大，可容纳足够的缓冲煤量，而且也减轻了煤场的作业量；
b.卸车线受煤量和输出能力可根据不同需要加以灵活选择，可以通过调整叶轮给煤机的出力来匹配来煤是进原煤仓还是煤场。
火车卸煤沟的缺点是：
a系统投资较高。
b.自动化程度不如翻车机系统高，卸车机械维护量大，劳动强度高。
综上所述，本工程推荐采用翻车机作为卸煤措施。
本期卸煤系统按2台C型双车翻车机及其配套的调车系统规划设计，折返式布置，土建部分一次建成，设备分期安装。每套双车翻车机系统卸车效率为18循环/小时（即36节/小时）。翻车机的适用车型按C64、C70、C80设计，每小时最大卸煤量为2880t（C80车型）。本期厂内铁路配线按1股重车线，1股空车线及1股机车行走线配置，整列车进厂。二期工程扩建时增设1股重车线，1股空车线。
本期工程2×1000MW机组，单台双车翻车机作业，每节车载重量按平均70t计，日最大作业时间为7.5小时，日利用率约为31.25%，可满足向电厂上煤系统供煤的要求。二期工程扩建2×1000MW机组时安装另一台翻车机，2台双车翻车机互为备用，单台双车翻车机日最大作业时间为15小时，每台双车翻车机的日利用率约为62.5%，满足系统卸煤要求。
6煤场及煤场设施优化
6.1煤场储量
煤场储量和煤场设施的规划设计与选型，应根据燃煤运输方式和运距、厂址气象条件、煤质和煤种、电厂性质及建设规模等因素统一考虑。
储煤场在燃煤电厂厂区规划中占地面积相当大、直接影响到电厂投资，在生产上储煤量涉及到用流动资金多少，对发电成本构成影响。因此根据不同建厂条件、充分考虑到各种人为和自然因素，合理确定储煤场设计容量非常重要。
本期工程铁路来煤运距1058km，经过国家铁路干线。根据火力发电厂设计技术规程“经过国家铁路干线或水路来煤的发电厂，贮煤场的容量应不小于全厂15天的耗煤量；300MW及以上机组或200MW及以上供热机组宜为全厂20天的耗煤量”。但本工程燃煤由神府东胜煤田供应，煤炭资源丰富，煤源稳定可靠，运煤铁路通道神朔线、朔黄线为主要运煤线路，铁路运输可靠，因此本期工程煤场储量取下限，按满足全厂锅炉BMCR工况下燃用15天规划设计。
6.2煤场布置方案及煤场机械选型
本厂址地处北方地区，地势开阔，扩建条件良好。根据电厂建设规模，厂外来煤运输条件，以及厂区总平面规划情况、储煤量要求等因素，本期工程储煤场容量按2×1000MW机组容量规划设计，总储量约23.7万吨。
因本期工程燃煤全部采用铁路运输，为保证本工程输煤系统运行安全可靠，且在煤场储量取下限的情况下，煤场宜采用双列式布置的条形悬臂式煤场，安装2台斗轮堆取料机作业，悬臂35m，其堆料能力2900t/h，取料能力2200t/h，分别与卸煤系统及上煤系统出力相匹配。2台煤场机械互为备用，在翻车机系统事故或检修情况下，能确保向本期主厂房供煤。若采用单台煤场设备会出现：
（1）由于卸煤系统出力较上煤系统出力大，当斗轮机故障或检修情况下，系统中没有缓冲设施，只有降低卸煤系统出力，影响了卸车效率，当原煤仓无需供煤时，造成铁路卸煤线压车现象。
（2）当斗轮机故障或检修情况下，如无火车来煤，若采用推煤机作业将煤场储煤通过地下煤斗向系统供煤，作业量大，影响系统运行的安全性。
煤场配置2台推煤机及2台型装载机，作为整理煤场之用。
6.3挡风抑尘网
本工程煤场四周采用挡风抑尘网封闭。
挡风抑尘网是近年来引进的新技术，在台湾、日本等风较多的地区应用较广。目前国内也已消化、研究、制造成功，并在秦皇岛等电厂有所应用。我院设计的图木舒克、阿拉尔、临沂等工程的挡风抑尘网正在施工。其原理是：空气流在通过挡风抑尘网时，在挡风抑尘网后面出现分离和附着两种现象，形成上、下干扰气流，降低风速，极大的损失来流风的动能，减少风的流度，消除来流风的涡流，降低煤堆表面的剪切应力和压力，从而减少煤堆起尘量，达到抑制煤堆杨尘的目的。
经流场风洞试验和示范工程的验证，合理的工程设计及正确施工将获得85%的抑尘效果。抗风力可达8级以上。是技术成熟，适应性较广，被广泛应用的一种新型控制露天煤场的粉尘污染、保护环境的有效手段。
6.4煤场防火措施
针对本工程的燃煤属高挥发分煤，本期工程煤场设施采用下列防火措施：
（1）煤场设置覆盖整个面对面积的喷洒设施，定时分区喷洒，用以消除煤场自燃。
（2）在满足电厂运行要求的前提下，对储备性煤堆进行压实，减小煤块空隙率，从而降低煤堆内部的氧化和自燃。
（3）对储备煤堆进行定期翻烧，释放煤堆内部温度及可燃气体浓度，消除煤堆自燃因素。
（4）输煤系统的胶带选用难燃胶带。
（5）在煤场出口的带式输送机上设置明火煤监测装置。
7.筛碎系统优化
本期筛碎系统按照4×1000MW机组容量规划设计，一次建成。每台筛机出力2200t/h，每台碎煤机出力为1600t/h，双路布置，互为备用。
筛机入料粒度≤350mm，筛下物粒度≤30mm；碎煤机入料粒度≤350mm，出料粒度小于30mm，自带减震平台。
方案一碎煤机室下部需增加一层，设置双向给煤机，用于向二期供煤。
8.上煤系统优化
8.1上煤系统设备配置
上煤系统也煤站国军
按照4×1000MW机组容量规划设计。除煤场地面带式输送机单路布置外，其余均双路布置，一路运行，一路备用，并具备双路同时运行的条件。侧煤仓方案煤仓层带式输送机三路布置。
卸煤系统至煤场带式输送机规格为带宽B＝1600mm，带速V=3.15m/s，最大出力Q=2900t/h，与双车翻车机卸煤系统出力相匹配，适应C80车型；煤场后至主厂房输送机规格为：带宽B=1600mm，带速V＝2.5/s，出力Q=2200t/h（不小于全厂4×1000MW机组锅炉最大连续蒸发量时总耗煤量的135%）。煤仓层采用可变槽角电动犁式卸料器卸料。本期工程上煤系统日运行时间为7.17小时，二期工程扩建后，上煤系统日运行时间为14.34小时。
8.2上煤系统布置走向
方案一：主厂房采用侧煤仓方案，碎煤机后栈桥穿过烟囱接入主厂房。一、二期上煤系统从碎煤机室后起分期建设。
方案二：主厂房采用侧煤仓方案，上煤系统从除氧煤仓框架上部上煤，一、二期上煤系统在碎煤机室后4号转运站起分期建设。
方案三：主厂房采用前煤仓方案，为保证铁路卸煤线整列车停靠有效长度，缩短翻车机出口栈桥距离，输煤系统系统从主厂房扩建端上煤，煤仓层采用犁式卸料器卸煤。
9输煤系统方案比较
9.1技术比较
三方案的卸煤系统、储煤系统、筛碎系统完全相同，仅上煤系统不同。故技术比较仅分析上煤系统。
9.2经济比较
输煤系统方案一本期工程投资17052.01万元。
（上表仅为输煤系统投资估算，各上部上还需与总交、土建、机务专业配合，进行进一步综合比较）。
10结论
综合以上各部分内容的优化结果，兼顾技术性能和经济性能，本阶段输煤系统推荐方案一：本期输煤系统按按照4×1000MW机组容量规划设计，各设备出力均按4×1000MW机组容量配置。卸煤系统设备、储煤系统分期建设，筛碎系统一次建成，上煤系统从碎煤机室后分期建设，主厂房采用侧煤仓方案，碎煤机后栈桥穿过烟囱接入主厂房。