火力發(fā)電廠百萬機(jī)組重要輔機(jī)布置優(yōu)化研究

王寶軍 WANG Bao-jun

（中國電建集團(tuán)河南省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，鄭州 450007）

1 概述

1.1 項(xiàng)目概況

本工程是依托中譽(yù)國信內(nèi)鄉(xiāng)煤炭戰(zhàn)略儲備基地建設(shè)的大型火力發(fā)電項(xiàng)目，本期建設(shè)規(guī)模為2×1000MW 超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組。廠址位于內(nèi)鄉(xiāng)縣湍東鎮(zhèn)東部，西南距內(nèi)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(yù)內(nèi)鄉(xiāng)煤炭戰(zhàn)略儲備基地。

1.2 設(shè)計(jì)原始資料

1.2.1 煤質(zhì)資料見表1

表1 煤質(zhì)資料

1.2.2 灰渣量見表2

表2 灰渣量

2 鍋爐干式排渣機(jī)設(shè)備

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

兩級干式排渣機(jī)方案與一級干式排渣機(jī)加斗式提升機(jī)方案相比，增加了系統(tǒng)的可靠性，同時也可以降低進(jìn)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(jīng)過渣井落入一級干式排渣機(jī)內(nèi)，被空氣冷卻后的底渣經(jīng)碎渣機(jī)破碎后，再經(jīng)過二級干式排渣機(jī)進(jìn)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(jìn)入鍋爐爐膛。每座渣庫底部均設(shè)有2 個出口，其中一個接汽車散裝機(jī)，用于干渣直接裝車供綜合利用；另一個接雙軸攪拌機(jī)，用于干渣調(diào)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(shè)備每臺爐為一輸送單元。每臺爐配兩級干式排渣機(jī)，干式排渣機(jī)正常出力為11t/h，最大出力為40t/h，出力可以連續(xù)調(diào)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(shè)計(jì)煤種時約24h 的渣量。

為了避免渣庫卸渣時揚(yáng)塵污染，渣倉運(yùn)轉(zhuǎn)層四周封閉，運(yùn)轉(zhuǎn)層以下兩側(cè)封閉，封閉材料采用彩色涂層保溫型復(fù)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(shè)備和自動門均可在集控室內(nèi)監(jiān)控，渣庫卸車設(shè)備在渣庫控制室就地控制。

3 鍋爐除塵器排灰設(shè)備

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

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(shè)4 根灰管道，布袋區(qū)設(shè)1 根灰管道；每臺爐脫硝灰斗下設(shè)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(shè)施下面設(shè)置有4 個灰斗，對于脫硝灰斗輸灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在初步設(shè)計(jì)階段，脫硝灰斗排灰通過輸灰管道進(jìn)入渣庫，此方案在其他項(xiàng)目已有運(yùn)行，但據(jù)現(xiàn)場反饋情況，渣庫放渣時，現(xiàn)場揚(yáng)塵情況比較嚴(yán)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(shè)有1 臺Q=24m3/min、P=68.6kPa 的灰斗氣化風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)出口設(shè)有1 臺N=80kW 的氣化風(fēng)電加熱器，將氣化風(fēng)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(fēng)機(jī)及電加熱器布置在除塵器零米，不另建氣化風(fēng)機(jī)房。

本工程灰?guī)觳贾迷陔姀S圍墻外的煤炭物流儲運(yùn)基地，不占用電廠用地面積。兩臺爐共設(shè)3 座鋼筋混泥土灰?guī)欤規(guī)臁⒋只規(guī)臁⒓?xì)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(shè)計(jì)煤種時鍋爐所排粗灰量約30h。每座灰?guī)祉敳吭O(shè)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。灰?guī)煜虏烤O(shè)干灰排放口和調(diào)濕灰排放口，原灰?guī)煜逻€設(shè)有分選系統(tǒng)接口。原灰?guī)煜略O(shè)1 臺汽車散裝機(jī)和1 臺雙軸攪拌機(jī)，粗、細(xì)灰?guī)煜赂髟O(shè)2 臺汽車散裝機(jī)和1 臺雙軸攪拌機(jī)，汽車散裝機(jī)和雙軸攪拌機(jī)出力均為200t/h。為滿足綜合利用，本期工程設(shè)置2 套出力為80t/h 的干灰分選系統(tǒng)。

為防止灰?guī)煜禄也粫常O(shè)有4 臺（3 運(yùn)1 備）Q=24m3/min、P=98kPa 的灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)和4 臺（3 運(yùn)1 備）N=80kW的氣化風(fēng)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(qiáng)了庫底灰的流動性。庫頂脈沖袋式除塵器、汽車散裝機(jī)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(jī)操作，同時，也考慮了軟手操和就地手操條件；氣化風(fēng)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(jī)石子煤設(shè)備

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

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

每臺爐共設(shè)12 臺可移動式石子煤轉(zhuǎn)運(yùn)箱，每個轉(zhuǎn)運(yùn)箱的有效儲存容積約為0.98m3，能儲存每臺磨煤機(jī)設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)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(shè)置一座空壓機(jī)房，共布置有11 臺空氣壓縮機(jī)，集中布置，分開設(shè)置。其中輸送空壓機(jī)設(shè)有8 臺（6 臺運(yùn)行，2 臺備用）Q=70.5m3/min、P=0.85MPa 的螺桿式空壓機(jī)，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(shè)置3 臺空壓機(jī)，兩用一備。為保證空氣品質(zhì)及系統(tǒng)安全運(yùn)行，在空氣壓縮機(jī)出口配置有Q=80m3/min、P=0.85MPa 的組合式干燥機(jī)以及過濾器、儲氣罐等裝置。控制用氣取自全廠儀用壓縮空氣系統(tǒng)。

空壓機(jī)房布置在輸煤棧橋下面，大大地節(jié)約了占地。空壓機(jī)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(shè)置了兩臺增壓水泵，一運(yùn)一備。由于環(huán)保要求，空壓機(jī)及干燥機(jī)排污水不能直接外排，在空壓機(jī)房內(nèi)設(shè)置了一個污水池，安裝兩臺排污泵，一運(yùn)一備，將排污水收集后排至電廠油水處理系統(tǒng)處理。

6 結(jié)論

2020年1月12 日上午9：58，#1 機(jī)組順利通過168h 試運(yùn)行，并進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行。根據(jù)現(xiàn)場反饋，整體運(yùn)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(jī)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(jī)+斗式提升機(jī)，2）兩級干式排渣機(jī)+斗式提升機(jī)，3）一級干式排渣機(jī)直接上渣庫，4）兩級干式排渣機(jī)上渣庫等四種方式。實(shí)際設(shè)計(jì)時應(yīng)綜合考慮國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備制造水平、運(yùn)行可靠性、設(shè)備故障率及業(yè)主要求等方面，選擇適合本工程的排渣機(jī)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(yán)，在除灰渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)保政策。比如渣庫的封閉，空壓機(jī)房排污水的收集處理等。