储煤系统优化专题报告.doc

F8381C-M01-09 华润电力海丰电厂华润电力海丰电厂21000MW21000MW级超超临界燃煤发电机组工程级超超临界燃煤发电机组工程 初步设计阶段初步设计阶段 第第 5 5 卷卷 运煤部分运煤部分 储煤系统优化专题报告 中国电力工程顾问集团西北电力设计院 2012 年 8 月 西安 批 准 人：朱 军 程 政 审 核 人：马晓峰 校 核 人：胡军 设 计 人：高红旗 目 录 1 1 概述概述 1 1 1.1 电厂概况及外部条件 .1 1.2 煤源及煤质 .1 1.3 锅炉耗煤量 .2 1.4 厂区地形特点及气象资料 .3 1.5 设计范围 .4 2 2 本工程储煤方案基本设计原则本工程储煤方案基本设计原则 4 4 2.1 输煤系统基本设计原则 .4 2.2 储煤方案基本设计原则 .4 3 3 常见储煤方案介绍常见储煤方案介绍 5 5 3.1 条形封闭煤场 .5 3.2 筒仓 .6 3.3 圆形煤场 .6 3.4 矩形煤仓 21 3.5各种储煤方式技术方案比较 .23 4 4 本工程储煤方案简介本工程储煤方案简介 2525 4.1 方案一圆形煤场方案 25 4.2 方案二条形煤场方案 26 4.3 方案三筒仓方案 26 5 5 圆形煤场技术经济比较圆形煤场技术经济比较 2727 5.1 圆形煤场技术比较 27 5.2 圆形煤场经济比较 28 5.3 圆形煤场比较结论 28 6 6 筒仓技术经济比较筒仓技术经济比较 2828 6.1 筒仓技术比较 28 6.2 筒仓经济比较 29 6.3 筒仓比较结论 29 7 7 储煤系统技术经济比较及结论储煤系统技术经济比较及结论 2929 7.1 储煤煤系统技术比较 29 7.2 输煤系统经济比较 31 7.3 结论 31 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1 1 页页 摘要：通过对本工程储煤系统的外部条件落实，结合建厂原则，进行储煤系统方案的 优化比选，推荐适合本工程的储煤方式。 关键词：条形煤场 圆形煤场 筒仓 本工程于总平面阶段就储煤系统多次进行了技术经济比较，本阶段将前阶段优化 重点进行了总结，就圆形煤场、条形每场及筒仓三种储煤方式进行详细的技术经济比 较，提出推荐意见。 1 概述 1.1 电厂概况及外部条件 本工程系新建性质。规划容量为41000MW41000MW发电机组，一期工程建设 规模21000MW。本次投标规模为21000MW燃煤机组。输煤系统按41000MW容量规划， 煤场及其后的上煤系统分期建设。 电厂厂址位于汕尾市海丰县小漠镇东南海湾，北面靠山，西南为浅滩，东、南面 毗邻南海，地处孤肚海沿岸区域东北侧、南蛇山东南临海丘陵上的3个凸出岸线的小山 包及其前方浅滩上。 有关本工程所需燃煤的海上运输问题，华润电力汕尾海丰项目筹建处已与深圳鑫 华诚物流有限公司达成了相关的意向和承诺。 1.2 煤源及煤质 a) 煤源 本工程设计煤种拟燃用鄂尔多斯烟煤，校核煤种为晋北烟煤。鄂尔多斯烟煤及晋 北煤均采用铁、海联运。 b) 煤质分析资料 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2 2 页页 项目符号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2 收到基碳分 Car%56.6158.648.4 收到基氢分 Har%2.853.363.33 收到基氧分 Oar%8.087.287.26 收到基氮分 Nar%0.690.750.63 收到基硫分 Sar%0.690.631.2 收到基水分 Mar%159.6110.98 空气干燥基水分 Mad%8.602.855.98 收到基灰分 Aar%16.0819.7728.2 干燥无灰基挥发分 Vdaf%3032.3121.98 哈氏可磨性指数 HGI615553 冲刷磨损指数 Ke2.01.93.5 低位发热值 Qnet,arMJ/kg20.0622.4418.84 1.3 锅炉耗煤量 耗煤量见下表： 装机容量 耗煤量 11000MW21000MW41000MW 设计煤种 424.2848.41696.8 校核煤种1 349.01698.021396.04 小时耗煤量(t/h) 校核煤种2 453.3906.61813.2 设计煤种 84841696833936 校核煤种1 6980.213960.427920.8 日耗煤量(t/d) 校核煤种2 90661813236264 设计煤种 233.31466.62933.24 校核煤种1 191.9555383.911767.822 年耗煤量(104t/a) 校核煤种2 249.315498.63997.26 注：日利用小时按20h计，年利用小时按5500h计。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 3 3 页页 1.4 厂区地形特点及气象资料 本工程为新建工程，厂址位于汕尾市海丰县小漠镇东南海湾，北面靠山，西南为 浅滩，东、南面毗邻南海，地处孤肚海沿岸区域东北、南蛇山东南临海丘陵上的3个凸 出岸线的小山包（山顶标高在4050m之间，56年黄海高程系，下同）及其前方浅滩上。 厂址北距小漠镇直线距离约2.5km，西距沃仔沟村和沙浦心村分为0.8km和1.5km，通过 厂址西侧、北侧的地方公路向东可连通深汕高速，向西与广汕公路相连。厂址所在的 孤肚海沿岸区域较为开阔，西部已建成中石化油库，中部场地地形较为平坦，东侧受 浅滩、沙丘和山峰影响地势起伏。厂址属海丰港区用地，现有部分林地，厂址区域东 北面的废弃油库和几栋废弃建筑需拆除。 厂址气候特征（汕尾气象站气象要素特征值） 历年极端最高气温 38.5 (1982年7 月29日) 历年极端最低气温 1.6 (1967 年1 月17 日) 历年最大年降水量 2953.9mm (1983 年) 历年最小年降水量 894.7mm (1963年) 历年最大一日降水量 475.7mm (1983年6月18 日) 历年最大一小时降水量 107.3mm (1983年5月14 日) 历年最大十分钟降水量 38.2mm (1975 年10月14 日) 最小相对湿度 3%(1963年1月6日) 多年平均雨日数 131d 多年平均雷暴日数 59d 多年平均冰雹日数 0.0d 多年平均雾日数 7d 多年平均大风日数 8d 多年平均霜日数 0.1d 多年平均晴天日数 47d 多年平均阴天日数 174d 历年10m高度十分钟平均最大风速45.0m/s，相应风向E，发生日期1979年8月2日。 调查最高潮位 2.50m (1953 年9 月2日) 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 4 4 页页 历年最高高潮位 2.39m(1971 年7 月22日) 历年最低低潮位 -0.95m(2004年7月4 日) 多年平均高潮位 0.78m 多年平均低潮位 -0.14m 多年平均潮位 0.35m 历年最大潮差 2.58m(1971 年7 月22日) 历年平均潮差 0.85m 平均涨潮历时 6 h 56min平均落潮历时 5 h 22min 1.5 设计范围 从码头卸煤到将燃煤输送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、输送及除铁、取样、称量及校验、水力清扫等工艺系统的设计。 其中码头部分至上岸后的第一个转运站（2号转运站）由中交第四航务工程勘察设计院 有限公司负责设计。 2 本工程储煤方案基本设计原则 2.1 输煤系统基本设计原则 本工程煤场及输煤系统方案总的设想是，优化布置、使系统简单，占地面积小， 设备布置紧凑，设备的配置力求简单实用，备用减少，高效环保，以人为本。建筑面 积和建筑空间合理。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。 本期建设规模为21000MW机组，预留扩建21000MW机组的条件。考虑到电厂今 后的发展，作为电厂公用设施的输煤系统应统一规划，分期实施，尽量做到系统简化、 运行方便、节省综合投资。所提出的运煤方案力求减少转运、缩短流程，采用“简捷 即可靠”的设计思路。 2.2 储煤方案基本设计原则 储煤设施作为输煤系统中占地面积最大的、工艺上承前启后的环节，是输煤系统 设计的要点，合理规划本期及后期储煤系统是本工程输煤系统设计的一个重点。本专 题报告在描述各种储煤方案的基础上，重点论述本工程3个方案，并对其进行技术经济 比较，从而推荐最优方案。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 5 5 页页 根据本工程环评初审意见，要求煤场采用全封闭型式。 故本阶段设计：方案一圆形煤场为全封闭；方案二条形煤场设通长干煤棚，两端 亦封闭；方案三筒仓储煤。 3 常见储煤方案介绍 目前国内常用的封闭储煤设施，主要有：条形封闭煤场、筒仓、圆形煤场、矩形 仓等，下面分别介绍。 3.1 条形封闭煤场 条形煤场是各种储煤方案中最常见、最普及的一种形式。根据场地情况，煤场机 械可采用悬臂式斗轮堆取料机或门式滚轮堆取料机，或采用堆、取分开的煤场机械亦 可。对大型火力发电厂，为满足贮煤量的要求，一般设置多台堆取料机，配合厂区总 平面布置，煤场并列布置或对头布置，运行方式为通过式或折返式。 条形煤场为开放式煤场。四周或迎风面设挡风抑尘网，或上部设干煤棚可实现部 分封闭，也可全长设穹形网架封闭煤棚以实现全封闭。 穹顶网架式封闭煤棚目前在国内应用较多，但此种形式的煤场主要在降雨量较大 的南方地区应用，此前主要是作为干煤棚来设置。南方各省，特别是降水量大，降水 日数多的省份，如湖南、四川、江西、福建、广东、广西等的电厂几乎毫无例外地都 设有此种形式的煤场。 穹顶网架封闭煤棚整体结构形式采用钢网架，网架下部起始点设在平行于煤场设 置的二条挡煤墙上，支撑结构为钢筋混凝土现浇柱，柱距约4米。彩色压型钢板围护。 基础形式为条形基础。设计覆盖面积依需要而定。其就像在二面墙之间加盖一个穹型 屋顶，屋顶下即为煤场贮煤，进而起到封闭煤场，保护环境的目的。 近年来，随着技术水平与经济实力的提高，以及全社会对环境问题的日益重视， 穹顶网架封闭式条形煤场因其封闭性较好，不但可以挡雨，为电厂储存干煤，增加输 煤系统运行可靠性，也可以用来遮风，防止煤尘遇风飞扬、形成二次污染。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 6 6 页页 图3.1-1穹形网架封闭式煤棚近景 但若其两端不予封闭，当沿煤场纵向来风时会形成风洞，仍存在煤尘飞扬、污染 环境的可能性。如果将煤场两端封闭，按照GB50016-2006建筑设计防火规范“一、二 级耐火等级的煤均化库，每个防火分区的最大允许建筑面积不应大于12000m2。”“仓 库内设置自动灭火系统时，每座仓库最大允许占地面积和每个防火分区最大允许建筑 面积可按本规范3.3.2条的规定增加1倍。”即设置自动灭火系统，封闭煤场最大面积 可达到24000m2，对于本工程而言煤场最大面积达90000m2，防火问题十分突出。 3.2 筒仓 筒仓也是一种常见的、使用业绩非常多的储煤设施。常应用于城市供热电厂，由 于场地狭窄或环境要求较高，没有条件或不允许设置条形煤场和圆形煤场时，可设置 筒仓。有明确的混煤要求的电厂，也可设置筒仓作为混没设施。国内大型电厂由于场 地等限制，像江苏利港电厂、贵州纳雍电厂等均采用了大直径筒仓储煤方案。 筒仓的堆料设施一般采用多个犁式卸料器，对大直径筒仓，为了提高储煤充满系 数，可设仓顶布料机卸料。筒仓的取料设施一般采用环式给煤机或活化给煤机。 3.3 圆形煤场 3.3.1 圆形煤场的主要构成 圆形煤场由圆形煤场堆取料机、圆形煤场土建结构及其它相关辅助设施构成。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 7 7 页页 图3.3-1 福建漳州后石电厂圆形储煤场近景 图3.3-2 华润南沙电厂圆形储煤场近景 3.3.1.1 圆形煤场堆取料机 圆形煤场堆取料机主要组成部分为：中心柱及下部的圆锥形煤斗、堆料机、取料 机、振动给煤机、电气和控制设备。 1) 中心柱 堆取料机的中心柱位于圆形煤场的中央，由钢板卷轧为圆筒状并焊接组装而成。 中心柱的顶部与进入圆形煤场的带式输送机栈桥相接，并作为栈桥荷载的一个支承点。 带式输送机的头部漏斗下口与中心柱顶的落煤管采用法兰连接，并通过其下的斜管接 至堆料机上的悬臂带式输送机。中心柱的下部设有一个圆锥形煤斗和三个钢支腿。支 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 8 8 页页 腿支撑于圆形煤场地下钢筋混凝土基础上。中心柱也可作为地下运煤隧道的紧急通道。 中心柱是煤场堆取料机的重要部件，既承受着各主要部件及输入栈桥的荷载，也 是各部件的安装中心。因此中心柱的制造安装工艺要求非常严格。 图3.3-3 福建漳州后石电厂圆形煤场堆取料机 2)堆料机 以中心柱为中心，堆料机的一端为钢结构悬臂带式输送机，另一端为配重箱。进 入圆形煤场的煤通过悬臂带式输送机头部卸料。直接向煤场堆煤，堆料机可实现360 回转堆煤。悬臂带式输送机的驱动装置设在尾部滚筒处。 3)取料机 取料机位于中心柱的下部，煤场地面上，并以中心柱为回转中心。其一端为链条 刮板机，另一端为配重箱。刮板固定在双链条机构上，通过尾部的双电机驱动链轮作 循环运动，将取料机下部的煤刮入中心柱下的圆锥形煤斗内，并沿取料机上部空返至 取料机头部。取料机的头部链轮处设有链条的拉紧装置。 取料机的仰俯功能是通过设在中心柱附近的卷扬机带动钢丝绳伸缩而实现的。 取料机中部平台处设有堆取料机的司机室。在司机室内可控制堆取料机的运行。 另外，在运煤程控室也同样可以控制堆取料机的煤场作业。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 9 9 页页 4)给煤机 给煤机位于煤场中心的圆锥形煤斗下口以及事故煤斗的下口。可采用振动给煤机 或活化给煤机。 5)电气和控制设备 在圆形煤场附近设有电气配电间。动力和控制电缆通过地下运煤隧道经堆取料机 中心柱底部进入中心柱内上行接至各设备。堆取料机与运煤程控室亦有控制电缆相连， 实现程控室远端控制。在煤场内的四周设有摄像头，并在程控室设监视器，便于运行 人员在控制室内对煤场进行监视和操作。 3.3.1.2 圆形煤场土建结构 圆形煤场土建结构由挡煤墙、护壁柱及其基础、屋顶球型钢网架穹顶组成。屋顶 球型钢网架穹顶面层采用彩色压型钢板，局部为阳光板采光带。 图3.3-4 带式输送机穿过球型钢网架穹顶并支撑于堆取料机的中心柱部 进入圆形煤场的带式输送机穿过球型钢网架穹顶，支撑于煤场内堆取料机的中心 柱顶部。送入的煤通过堆料机在圆形煤场内形成环锥形煤堆。取料机沿煤堆斜面将煤 刮至中心柱下圆锥煤斗内，通过振动给煤机和带式输送机地下隧道将煤输出。 3.3.2 堆取料机设备型式 3.3.2.1 堆料机的结构型式 圆形煤场堆料机的结构型式基本相同，均采用钢结构悬臂带式输送机。根据其俯 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1010 页页 仰堆料的功能，可分为堆料不可俯仰和堆料可俯仰两种型式。 堆料不可俯仰的堆料机只能以中心柱为圆心，沿360方向旋转堆料，堆料高度 固定。直径120圆形煤场，堆料机高度约3035m。该种型式的堆料机机构比较简单， 可靠性高，造价低。主要缺点是，当堆料机下部无煤堆或煤堆较低时，堆煤落差很大， 会造成较多的煤尘飞扬，见图3.3-7，图3.3-8，图3.3-9，图3.3-10。 图3.3-5 堆料机不可俯仰及取料机悬臂式结构 图3.3-6 堆料机不可俯仰及取料机门架式结构 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1111 页页 图3.3-7 堆料机可俯仰及取料机悬臂式结构 图3.3-8 堆料机可俯仰及取料机门架式结构 堆料可俯仰的堆料机不但能沿360方向旋转堆料，其悬臂还可根据煤堆高度上 下俯仰，减少低位堆料的落差，避免煤尘飞扬，同时也可适当降低中心柱的高度。这 种堆料机主要缺点是：机构较复杂，可靠性有所降低，设备费较高。 以上两种型式的堆料机各有优缺点，从圆形煤场的运行特点看，堆料机在形成第 一个圆锥形煤堆后，是逐步偏移煤堆顶部进行堆料，只有在煤场形成第一个堆煤时 （约1个储煤周期出现1次）才会有很大的落差，以后堆料机均紧靠已有煤堆作业，落 差较小，只要在堆料机头部适当装设喷水抑尘的装置，完全可以控制煤尘飞扬，并且 煤场采用了封闭结构，更不会对场外环境造成影响。因此，采用无俯仰功能的堆料机 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1212 页页 虽然功能少，却已完全满足圆形煤场的运行要求。采用带俯仰功能的堆料机，功能较 全面，但其俯仰功能仅在煤场形成第一个堆煤时使用，一般运行时，堆料机一直为上 仰堆料，无需下俯，俯仰功能较少使用，而且增加功能机构也增加了发生故障的可能 性，设备可靠性有所降低。一般推荐采用无俯仰功能的堆料机。 3.3.2.2 取料机的结构型式 圆形煤场取料机均为刮板式，主要结构型式有两种：悬臂式和门架式。 悬臂式取料机支点设在中心柱下部，另一端设有配重，悬臂俯仰采用机械式卷扬 提升形式，取料机及其配重均通过中心柱承受荷载。这种型式的取料机机构较简单， 设备重量较小，造价低。后石电厂即采用这种型式，见图2.1-8图2.1-10。 门架式取料机是将刮板装置设在一门形构架上，刮板装置的俯仰分别由设置于门 架上部的卷扬装置来完成。门架一端支撑在中心柱下部，另一端支撑在煤场侧墙处的 轨道上。门架回转驱动为支撑在环行轨道上的台车驱动，门架的大部重量由挡煤墙承 受，可减少作用于中心柱的力，使得回转轴承更加合理，提高了设备的可靠性，但设 备机构较复杂，造价较高。门式取料机还可利用环行轨道（挡煤墙）通过门架梯子直 接上机。 悬臂式和门架式取料机主要有以下几方面不同： 门式取料机结构型式较合理，对中心柱的影响小，使得中心柱受力状态明显改善， 运行更稳定。悬臂式取料机的负荷全部传递给中心柱，对中心柱的要求高，中心柱设 计制造难度大，稳定性较差。 门架式结构适用于大出力、大直径取料机，而悬臂式结构较适用低出力、直径较 小的取料机。 门架式结构较紧凑，不需要设计平衡重，堆料机下设备占用空间少，堆、取料机 之间交叉关系少。 而悬臂式结构设有尺寸较大的配重机构，还需避免配重机构与煤堆 及堆料机相干涉。 门架式结构增加了设备机构部件，加大了设备重量指标，造价较高。悬臂式结构 造价相对较低。 门架式结构需在挡煤墙上增加环行钢轨，并需设置人员检修通道，需加宽挡煤墙 上部宽度和球型钢网架穹顶直径，土建费用有所增加。悬臂式结构取料机及其配重荷 载全部集中作用于中心柱处基础，使中心柱基础土建费用较大。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1313 页页 由于门架式的环行轨道直径较大，周长较长，增加了一定的施工、安装工程量和 难度，在轨道施工、安装时应特别注意安装质量。 综上所述，门架式取料机在结构合理性，设备稳定性，运行可靠性等方面较有优 势，并且对于大出力、大直径的取料机，较宜采用门架式结构，有利于设备的长期运 行，目前宁海电厂、可门电厂等采用该型式；悬臂式取料机投资较省，特别适用于小 直径、小出力的煤场，运行业绩也较多，漳州后石电厂、汕尾电厂等全部采用该型式。 3.3.3 封闭式圆形煤场消防、监测、自燃防治措施 3.3.3.1 概述 封闭式圆形煤场及其设备，环保性能突出，占地少，技术先进，程控水平高，目 前在国内外已为越来越多的新建电厂所采用。它的安全性和可靠性已经过国际上数十 年的运行证明。在国内台湾地区，圆形煤场应用较多，已有近二十年的运行经验；大 陆地区，福建漳州后石电厂是首次采用这种封闭式圆形煤场的电厂。后石电厂建设规 模为6600MW机组，1999年第一台机组投产，至2004年6台机组已全部发电。电厂采用 5座直径120m封闭式圆形煤场作为储煤设施，运行情况良好。 大陆地区的电厂采用封闭式圆形煤场还属新事物，各方面的经验较少，目前主要 在沿海地区等环保要求高的工程中应用。由于该种煤场是封闭式，储量大，特别是在 储存高挥发份煤种时，如何采取有效的防治和处理自燃的措施，是大家比较关注的问 题。 3.3.3.2 设计上的措施 根据封闭式圆形煤场的布置情况及工艺特点，一般在设计上采取以下主要措施： a) 通风防爆设计 封闭式圆形煤场的结构由钢结构网架屋盖和环形钢筋混凝土侧墙组成。煤场侧墙 高度可高达20m左右，侧墙处煤堆高度接近墙顶。室内可能引发爆炸的主要因素是存煤 缓慢释放的可燃气体集聚和堆煤时煤尘浓度过高。 一般圆形煤场的室内空间非常庞大，为防止可燃气体和煤尘聚集而引发爆炸的可 能，在设计上采用了自然通风的方式。实际上，圆形煤场并非完全密闭式，在网架屋 盖根部与环行侧墙顶部之间设有约2m高的环行进风口，在屋盖顶部中央设有排风口 （一般高度约5065m），进、排风口高差达约3045m。这样，室外空气通过圆形煤 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1414 页页 场四周的进风口自动吸入室内，由屋顶天窗排至室外，形成良好的“烟囱效应”，保 持通风顺畅。因此煤场内的可燃气体可自然排放到室外，避免浓度升高产生爆炸。此 外，在堆料带式输送机的头部落料点和尾部的受料点均设置喷雾除尘装置，尽量减少 煤尘飞扬。对于非常庞大的室内空间和自然通风的流动过程中，煤尘大面积扩散，几 乎全部自行下落至煤堆，难以出现煤尘聚集的问题。这种通风防爆方式已经过台湾的 多个电厂，以及大陆的后石电厂、宁海电厂、可门电厂等几年至近二十年的实践证明， 效果良好。 图3.3-9 网架屋盖根部与侧墙顶部之间的环行进风口 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1515 页页 图3.3-10 屋盖顶部中央的排风口 b) 建筑物防火设计 在总平面布置设计时，封闭式圆形煤场与邻近的建筑物的最小间距均应严格执行 并高于火力发电厂总图运输设计技术规程（DL/T5032-94）第3.7.2条规定的一、 二级建、构筑物最小间距不小于10 米的要求。建筑物防火设计亦均应严格按照火力 发电厂与变电所设计防火规范（GB50229-2006）及建筑设计防火规范 （GB50016-2006）进行设计。 封闭式圆形煤场的围护结构设计为钢筋混凝土挡墙结构，属非燃烧体，圆形煤场 建筑体一般远高于邻近的建筑物，挡墙还具有防火墙作用。在煤场的四周均要求设计 环形消防通道，确保圆形煤场和周围建、构筑物的布置能充分满足防火安全的要求。 c) 消防设计 封闭式圆形煤场一般体积庞大、环行煤堆高、存量多，仅设有一个电动卷帘门及 通至中心柱的通道，若要消防车进入室内是难以施展消防工作的。对于大空间场所， 室内消火栓的充实水柱无法完全覆盖，为此，设计考虑采用消防水炮替代室内消火栓 作为主要的灭火设施。消防水炮可喷射出强有力的直流水柱，射流集中，射程远，用 于圆形煤场的消防和扑灭存煤明火燃烧较为适合。此外，在堆取料机上还应设置适量 的手提式灭火器，作为辅助灭火设施。 煤场堆取料机中心柱上一般设置3支消防水炮，在煤场的环形挡墙上设有918支 消防水炮，保证任一着火点均能被消防水炮完全覆盖。中心柱上的3支消防水炮在中心 柱平台上操作，挡墙上的消防水炮设于挡墙顶部的环行平台上，在挡墙外及中心柱均 设置钢梯通至操作平台。在每座圆形煤场外四周敷设环形消防水管并与电厂室外消防 环网相连，中心柱上的3个消防水炮的消防水管经地下运煤隧道从输煤系统室内消防管 道上引接。在煤场区域周围还应布置室外消火栓。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1616 页页 图3.3-11 中心柱上的消防水炮 图3.3-12 侧墙上的消防水炮 在圆形煤场栈桥、隧道与运煤转运站的衔接处应设置水幕系统，可起到隔断火灾 的作用。当电厂燃用褐煤及高挥发份煤种，或者栈桥采用钢结构时，在进入圆形煤场 的带式输送机栈桥及地下带式输送机隧道应设置水喷雾灭火系统或闭式自动喷水灭火 系统，此系统主要由雨淋阀组（报警阀组）、喷头、管网及配件、支吊架、火灾探测 报警装置等组成。当电厂燃用褐煤及高挥发份煤种时，按照相关规定，煤场输出带式 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1717 页页 输送机设计采用难燃胶带。当煤场内煤堆局部自燃时，表层煤发生的自燃可采用消防 水炮扑灭，深层煤有自燃迹象时（煤堆表面冒白烟），应采用刮板取料机及时将发生 自燃部位的上部存煤取出，先送至主厂房。在其输出过程中还应通过沿途导料槽出口 的喷淋装置，采用喷水的方式降温。当深层的自燃煤露出后采用消防水炮扑灭或另行 处置灭火，避免自燃范围的进一步扩大。在封闭式圆形煤场室内的顶盖四周设置摄像 头，以便运行人员可在输煤控制室内随时监视煤场内的设备运行情况及火警情况。后 石电厂圆形煤场采用的即是上述消防方式，并且通过了国家消防部门的审查验收。 d) 圆形煤场监测、处理自燃的措施 在1996年，后石电厂初步设计审查意见曾提出了防爆和处理自燃问题，相关专业 进行了多次探讨后，向业主提出了增加以下设计措施： 1) 在环行侧墙预埋套管以装设热电偶，监测温度； 2) 在中心柱顶部或屋盖中央装设可燃气体监测器； 3) 在侧墙顶部设环形供水母管，母管上设12个洒水龙头，可对存煤自燃区洒 水。 业主台朔华阳电力公司经过慎重研究后，在设计联络会上正式答复并列入纪要： 根据台湾众多圆形煤场十几年的运行经验，无须增设以上措施。2005 年西南院在设计 后石电厂三期工程增建的圆形煤场时，再次征询了台朔公司及后石电厂运行部门的意 见，仍然认为原有设计已满足要求，不须增加设施。 上述三项设施中，一般认为第1)项，由于热电偶埋管长度受诸多限制，不能伸入 煤堆深部，效果不佳；第2)项由于自燃通风效果良好，似无此必要；至于第3)项存在 不同意见，在封闭的圆形煤场内如果常采用洒水的方式，若处理不当，有可能反而会 扩大和加剧自燃。后石电厂燃用的主要是神华煤，属高挥发份、易自燃煤种，经过电 厂多年的运行情况看，未设置上述设施，在运行上加强相应管理，也满足运行要求， 未发生大的自燃事故。 宁海电厂一期煤场投运初期，发生了自燃较严重的情况，造成墙体表面局部烧损。 处理时，挖掘机的作业幅度过大，对墙体表面及钢筋也造成损坏。后经电厂要求，挡 墙内侧增加了8m高的耐火隔热墙，并在墙体圆周方向分布了66 组温度传感器。根据电 厂人员经1 年多运行情况看，设置了温度传感器后，可对整个煤场挡墙处的温度进行 监测，能及时发现温度异常的煤堆区域，及早处理该区域的存煤，送主厂房燃用，避 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1818 页页 免自燃扩散或进一步恶化，对煤场的运行管理帮助较大。 经分析，封闭式圆形煤场不受日晒降雨等加速自燃的因素影响，环行挡墙又是主 存煤区侧面隔断空气的屏障，存煤的自燃周期，应该比相同条件的露天煤场更长。圆 形煤场堆料机堆煤时，煤流会产生粒度的重力离析现象，粒度大的煤块沿煤堆表面滚 落集中于煤堆底的外层，于是沿挡墙的环行带系块煤集中区。块煤之间空隙较多，易 形成空气进入存煤内部的通道，逐渐氧化、热量聚积、温度升高而自燃。所以，存煤 自燃多发生在靠近挡墙的主存煤区。在挡墙内侧不同高度设置一定数量的温度传感器， 能实时监测该处温度变化，及早处理异常温度的自燃煤，有利用辅助管理。因此，今 后的封闭式圆形煤场设计时，可设置类似的温度监控装置。 e) 圆形煤场地面最好采用混凝土地面，采用煤渣等压实的地面，温度容易升高， 导致自燃。 3.3.3.3 运行管理的措施 除设计上采取一定的措施外，作为一种比较封闭的煤场，在防治圆形煤场的自燃 问题上，加强运行管理是非常重要的。严格、有效的管理制度，往往可以避免大多数 自燃事故的发生。由于目前国内投运的项目不多，对其运行经验还不够丰富，根据对 现有的一些圆形煤场调研以及对台朔公司的运行情况了解，主要的运行管理措施如下： a) 严格遵循按煤的自燃周期及时更新的运行原则 圆形煤场堆取料机的堆料和取料均以中心柱为中心朝同一方向旋转作业，取料机 在前，堆料机在其后，以实现存煤“先进先出”的循环运行方式，确保存煤更新的周 期小于自燃周期。这是防止存煤自燃最有效的基本措施，无论是自动运行还是手动操 作，都应该严格按“先进先出”的方式控制堆、取位置，严禁随意改变堆、取位置， 以控制在煤的自燃周期内更新存煤。 据调研，以高挥发份神华煤为例，露天堆存自燃周期大约一个月，层层压实后可 增至3个月左右。煤的自燃周期也随进厂煤的状况和季节等条件而有变化。电厂投运后 要加强运行记录的填报，尽快积累和掌握存煤的自燃周期及其变化情况。电厂投产初 期，圆形煤场的存煤量要严格控制，一般不超过已投产机组1820 天的耗煤量，切勿 满存；存煤更新周期可先暂按20 天；暂时不用或少用将来煤直接送往主厂房的运行方 式，电厂全部建成后也要注意不能使直接上煤的比例过大，造成圆形煤场内存煤周期 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 1919 页页 过长而发生自燃。待运行积累经验后，再逐步修改上述运行和更新周期限制。 b) 刮板取料机沿煤堆表面俯仰、迴转取料，应将存煤取尽，并将挡墙根部的煤 清除干净，无死角余煤，创造防自燃的良好条件。因特殊原因暂时不能使用的煤应特 别注意其自燃情况。 c) 卸煤人员应在卸煤作业过程中应注意观察来煤情况，一旦发现已有冒白烟等 将要自燃的现象，应首选直接上主厂房的上煤方式，其次则应送至圆形煤场取料区域， 并尽快送至主厂房。 d) 输煤程控室应24小时专人值班，将监视煤场内和带式输送机沿途输送煤的情 况作为主要职责之一；每班运行巡检人员应注意观察输送过程中的煤和煤场存煤的状 况，及时发现和处理自燃。 e) 当存煤出现局部自燃时，必须立即停止厂外来煤直接上主厂房以及由另外一 圆形煤场取煤的上煤方式，尽可能坚持“先进先出”的运行方式，迅速将自燃区域的 上层煤送至主厂房。在输送过程中，可通过沿途导料槽出口设置的喷淋装置洒水冷却。 当深层的自燃煤露出后采用消防水炮扑灭或另行处置灭火，避免自燃范围的进一步扩 大。 f) 若存煤局部自燃迅速恶化，出现明火等极其紧急和特殊情况时，则应立即动 用消防水炮扑灭火情，同时将取料机调至自燃区取上层煤，消防水炮要配合取料机作 业。处理完自燃后，取料机必须回归原位，恢复“先进先出”运行方式。由于目前封 闭式圆形煤场投运项目不多，以上运行管理措施，还需在今后总结更多运行经验的基 础上进一步丰富和完善。 g) 分堆存放，做好煤堆档案记录 （1） 将煤场做简单分区，分割为若干区域，每船煤放在对应的位置，虽然这样 做，一定程度上减少了煤场库存能力，但对防自燃工作非常有利。 （2） 建立煤堆档案，绘制煤场煤堆示意图，每天跟踪，随时更新。其中在煤场 煤堆示意图上标明煤堆号、到货日期、煤种、数量、含硫量、发热量等相关信息，这 样做可以优化煤场的运行方式，有利于煤场按照计划运转，真正做到定期置换。 h) 取旧存新，定期置换 存取原则上必须执行取旧存新、定期置换。通过跟踪分析，总结出不同地方来煤 的最大储存天数。制定以下原则： 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2020 页页 （1） 易自燃煤在煤场中堆放时间夏季不超过15天，冬季不超过30天。不易自燃 的煤在煤场中堆放时间夏季不超过40天，冬季不超过60天。 （2） 每季度对四个煤场进行一次彻底清底，确保做到底煤取旧存新。 （3） 进入夏季后，特别是6、7、8三个月，温度高，雨量多，煤易自燃，提高 煤场清场频率，特别是易自燃煤场地，尽可能做到每船一清场。 i) 定期测温 从煤自燃的阶段及现场跟踪发现，当煤堆内部温度45时，煤尚可继续储存， 当煤堆内部温度60时，必须优先安排使用，因为取用需要一个时间过程，否则将 会引发煤堆自燃；且煤自燃几乎都是从煤的内部（距表层1-1.5m）发生。依据此经验， 具体做法如下。 （1） 建立煤场巡查测温记录表，表中标明煤堆号、内部温度。 （2） 每天后夜班测量本班组管辖煤场温度，做好记录。 （3） 针对夏季煤极易自燃这一特性，安排推煤机司机每日白班早上测量煤堆两 侧底部0.52米部位温度，并进行比较。依据经验，此处是煤极易自燃的部位。 （4） 燃料兼职专工依据测量记录，修订堆取方式，防止煤自燃。 3.3.4 需进一步探讨的问题 3.3.4.1 煤场面积与消防分区 根据建筑设计防火规范（GB50016-2006）：“一、二级耐火等级的煤均化库， 每个防火分区的最大允许建筑面积不应大于12000”。现国内的封闭式圆形煤场最大 直径为120m，其面积已达11310，若再增加直径，则超过单区防火面积的规定，须分 区防火。封闭式圆形煤场是否最大只能为123m直径，如果更大的煤场又如何实现分区 消防，尚须进一步探讨。 3.3.4.2 消防炮的使用与报警 封闭式圆形煤场挡墙四周及中心柱上设置有大射程消防炮，电厂经常启动，以进 行煤堆降温、防止或处理自燃煤堆等作业。一般情况均不是发生了火灾事故，但使用 消防炮时消防水压会下降，消防控制中心将自动事故报警，这对电厂消防事故的认定、 消防系统的正常运行有干扰。从后石电厂运行反映，一般在动用消防炮前均通知消防 控制中心，需加强协调管理。如何处理上述问题，须进一步探讨。 3.3.4.3 煤场排水 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2121 页页 由于高煤堆在自重作用下表面水份有被挤压外渗的可能，封闭式圆形煤场一般在 环形挡墙内侧底部设置了环形盲沟，沟内铺设鹅卵石，每隔10中心角埋设一根排水 管，穿过挡墙将盲沟之水排至外面的排水沟，通至沉煤池。从实际运行情况看，圆形 煤场没有因煤堆很高而向外渗水的情况，并且这个排水管有可能成为室外空气进入室 内煤堆的通道，从而加速引发自然。若不设排水管，又担心当存煤自燃时，消防水炮 大量喷水，水流无法排出，造成煤场大量积水。目前，有工程在排水管出设置了回水 装置，保证管道内始终有水，有效的防止空气的进入。 3.4 矩形煤仓 矩形煤仓设备采取堆取分离的方式，由犁式卸料器（卸料小车）、门架式刮板机、 矩形煤仓土建结构及其它相关辅助设施构成。 矩形煤仓目前在国内应用较少，在宁波热电厂已投入使用。 3.4.1 堆料设备 进入煤场的煤通过双路带式输送机从矩形仓上端部穿入，栈桥水平悬挂在煤棚上 方，由犁式卸料器（卸料小车）从输送机上卸入煤场。 犁式卸料器、卸料车用于输送机水平直线段任意点卸料。卸料车适用于带速范围 较大输送机，但国内生产的卸料车的定位、制动装置故障率高。犁式卸料器结构简单、 价格低，但是对输送带的磨损较为严重。适用于带速2.5m/s、物料粒度30mm以下、 且磨损性较小、输送带采用硫化接头的输送机。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2222 页页 图3.4-1宁波热电厂方型煤场远景 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2323 页页 图3.4-2 卸料小车卸煤 3.4.2 取料设备： 采用门式刮板机取料（刮板采用主辅式）。门式刮板机行走在两侧轨道上，轨道 内侧设有挡煤墙，轨道外侧留有消防通道。主刮板机将物料卸入取料机上漏斗流入地 面输送机，另一侧较短的为副刮板机将物料送至主刮板机刮料区域。 刮板取料机由门架、主刮板机、副刮板机、落煤斗等组成。 图3.4-3 副刮板机 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2424 页页 3.4.3 矩形仓土建结构 矩形仓上部采用U型钢屋架结构，下部柱间设围护结构，屋面铺设彩钢板，四周 全封闭。 3.4.4 矩形煤仓其它辅助设施 煤仓的侧墙两侧均设有消防水枪等消防设施。消防水枪的布置满足射程覆盖整个 堆煤区域。消防立足于“以防为主，防消结合”的方针，原煤的输配按“先进先出” 的原则运行，按煤的自燃周期及时更新。 煤仓采用自然通风方式，排风口在网架屋盖顶部中央。 3.5各种储煤方式技术方案比较 储煤形式 比较内容 封闭条形煤场筒仓圆形煤场矩形煤仓 系统可靠性 斗轮机作为常用 设施，本工程斗 轮机并列布置。 系统安全可靠性 高，自动化水平 高。 本工程输煤系统 至少设 12 座筒仓， 实现存煤、混煤 等要求。 设备简单可靠。 自燃威胁大。 顶堆侧取堆取料 机+地下煤斗。 自动化程度高。 每个煤场只能布 置 1 台设备。 可设两台取料机， 互相备用。 系统可靠性高， 自动化程度高。 结构及环保 采用网架封闭煤 棚，环保效果好。 密封结构，不漏 粉尘，环保条件 非常好。 球拱型罩壳，挡 煤墙分整体式和 分离式。密封性 较好，基本不漏 粉尘，环保条件 好。 三角形钢屋架结 构。 密封性较好，基 本不漏粉尘，环 保条件好。 技 术 特 点 堆取料设备 斗轮堆取料机。 为实现混煤，本 工程串联布置 1 台取料机。 2350MW 以下机 组地下煤斗备用， 以上设两台斗轮 机。 犁式卸料器或布 料机进料。环式 给煤机或活化给 煤机取料。 顶堆侧取堆取料 机。 高架栈桥或堆料 机上煤，犁式卸 料器或卸料小车 卸煤。 门式取料机取料。 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2525 页页 储煤形式 比较内容 封闭条形煤场筒仓圆形煤场矩形煤仓 回取率 悬臂式约 67%；门 式约 100% 100% 基本 100% 100% 容积利用率70% 85% 原煤充满系数较 小，约 33。 原煤充满系数较 低。约 42%。 原煤成分损 失 存煤易造成热值 损失和自燃 仓内密封良好， 存煤不易氧化。 直接与大气相通， 燃煤有氧化损失 和自燃。 直接与大气相通， 燃煤有氧化损失 和自燃。 消防及安全 性 12000m2 时设消 防炮灭火系统， 喷水并采用推煤 机压实，设消防 通道。煤棚内存 在通风除尘不良 问题。安全性较 高。 全密闭结构。设 防爆门、惰化保 护、温度及可燃 气体监测报警装 置和通风除尘装 置。 要求运行操作先 进先出。设消防 炮。自燃处理较 为困难，设温度 传感器，需加强 运行管理。 设消防炮，有消 防通道。 施工条件 施工简单,煤棚施 工周期较长。设 备安装调试时间 较长。 设备安装简单。 建筑周期较长。 直径大，挡墙高， 设备安装要求高， 施工难度较大。 可由国内自主施 工。建设周期长。 施工较简单，设 备安装要求较高。 建筑周期较长。 占地面积 100000（m2）（包 括斗轮机基础两 侧两个条形煤场、 内部消防通道、 土建结构） 3 万吨筒仓 12 座： 30000（m2） 3 万吨筒仓 16 座： 40000（m2） 70000(m2) （包括 煤场环形道路） - 储煤量 650t/m（37m 悬臂， 堆高 13m） 36m-3 万吨 挡墙高度 18m 时： 130m-22.5 万吨 挡墙范围 520m. 不同高度储量不 同。 宽度 100m 矩型煤 场每米 850 吨 应用条件 环境要求较高、 场地限制较少的 环境要求高、场 地狭窄的城市周 环境要求高的城 市周围或滨海大 环境要求高、场 地限制小的城市 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2626 页页 储煤形式 比较内容 封闭条形煤场筒仓圆形煤场矩形煤仓 新建大型火电厂。 不适合门式斗轮 机。 围火电厂或有混 煤要求的新建或 扩建电厂。 易燃煤种慎重采 用。 型电厂。高挥发 易自燃煤慎重采 用。一座圆形煤 场只能存堆一种 煤种，不能混煤。 周围大型火电厂 或滨海电厂。煤 场可堆不同煤种。 不常采用。 是否使用本工程适用基本适用适用不适用 华润电力海丰电厂21000MW级 超超临界燃煤发电机组工程 储煤系统优化专题报告初步设计阶段 第 第 2727 页页 4 本工程储煤方案简介 综合考虑本工程煤质、机组耗煤量、环评审查意见、燃煤运输方式、厂址地质特 性、厂区总平面布置等因素，根据储煤形式的不同，本工程输煤系统设计3个方案，分 别为：方案一圆形煤场方案，方案二条形煤场方案，方案三筒仓储煤方案。 下面分别论述。 4.1 方案一圆形煤场方案： 储煤系统按61000MW机组规划，根据机组分期建设。考虑到华润海丰电厂所处 环境气象条件、场地条件，本期工程的储煤方式采用2座全封闭式圆形煤场，二期再建 设2座全封闭圆形煤场，满足规划容量41000MW机组耗煤量的要求。 4.1.1 方案一A直径130米，侧墙高度18米 圆形煤场直径为130米（国内直径最大120米直径，国外直径130米圆形煤场有业 绩），侧墙高度约18米，每座储煤量约为22.5万吨，2座储量约为45万吨，可满足 21000MW机组BMCR工况下校核煤质2约25天的耗煤量，设计煤质约26的耗煤量。煤场 机械采用顶堆侧取圆形料场堆取料机，堆料出力4500t/h，取料出力1500t/h，回转半 径暂定48.4米。 4.1.2 方案一B直径120米，侧墙高度23.5米 圆形煤场直径为120米，侧墙煤堆高度约22米，每座储煤量约为20万吨，2座储量 约为40万吨，可满足21000MW机组