郝思紅

（江蘇省電力設(shè)計(jì)院，江蘇 南京 211102）

自福建漳州后石電廠在國(guó)內(nèi)首次采用大型全封閉圓形煤場(chǎng)以來(lái)，我國(guó)火力發(fā)電廠廣泛采用了圓形煤場(chǎng)的儲(chǔ)煤方式。例如浙江的寧海電廠及江蘇省電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的大唐灞橋電廠、南京熱電廠、華能金陵電廠、大唐南京電廠、國(guó)信靖江電廠和目前正在設(shè)計(jì)的華電句容電廠等項(xiàng)目，均采用全封閉圓形煤場(chǎng)方案。但由于圓形煤場(chǎng)工程造價(jià)較高，限制了其在國(guó)內(nèi)電廠的大規(guī)模推廣應(yīng)用，因而有必要對(duì)圓形煤場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化研究，降低其造價(jià)。

1 全封閉圓形煤場(chǎng)簡(jiǎn)介

全封閉圓形煤場(chǎng)主要由堆取料設(shè)備、鋼筋混凝土擋煤墻、球形網(wǎng)架及屋面、煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)站和進(jìn)、出輸煤棧橋等組成。堆取料的工藝流程分別如圖1、圖2所示。

圖2 取料的工藝流程

圓形煤場(chǎng)按進(jìn)料帶式輸送機(jī)布置形式，分成高位布置和低位布置兩種類型。兩種布置形式的工藝流程基本一致，所不同的只是進(jìn)料帶式輸送機(jī)布置形式。

進(jìn)入圓形煤場(chǎng)的燃煤，由帶式輸送機(jī)送入，通過(guò)堆料機(jī)在圓形煤場(chǎng)內(nèi)形成環(huán)行煤堆，根據(jù)圓形煤場(chǎng)的直徑及煤堆高度來(lái)確定圓形煤場(chǎng)的儲(chǔ)煤量。目前，圓形煤場(chǎng)的直徑通常最大能達(dá)到120 m，直徑再增大，堆取料設(shè)備的總重增加較多且較難通過(guò)消防驗(yàn)收；圓形煤場(chǎng)的直徑通常最小能達(dá)到75 m，直徑再小，堆取料設(shè)備的本體布置困難，儲(chǔ)煤量較小，工程造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)性差。故當(dāng)儲(chǔ)煤量在3萬(wàn)～20萬(wàn)t內(nèi)，適宜建設(shè)圓形煤場(chǎng)。

取料機(jī)沿煤堆斜面將煤刮至中心柱下圓錐煤斗內(nèi)，通過(guò)活化給料機(jī)及地下帶式輸送機(jī)將煤輸送至主廠房。全封閉圓形煤場(chǎng)設(shè)有一個(gè)能通過(guò)推煤機(jī)及150 t吊車的電動(dòng)卷簾門(mén)，卷簾門(mén)上設(shè)有人員進(jìn)出的小門(mén)[1]。在地下帶式輸送機(jī)的中部設(shè)有地下煤斗和活化給料機(jī)，作為緊急情況時(shí)的出料口。因此圓形煤場(chǎng)內(nèi)在地下輸出帶式輸送機(jī)的正上方預(yù)留一處約6 m（最少不小于5 m）寬度作為通道不能堆煤，此外煤場(chǎng)配置推煤機(jī)作為緊急排煤設(shè)備。全封閉圓形煤場(chǎng)的側(cè)墻及煤場(chǎng)堆取料機(jī)中心柱上均設(shè)有消防水炮等消防設(shè)施。

2 高位進(jìn)料

目前，國(guó)內(nèi)在建的和已建的圓形煤場(chǎng)基本采用高位進(jìn)料的方式，采用這種方式進(jìn)料，煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)站及進(jìn)煤棧橋均比較高，初投資較大。

2.1 高位進(jìn)料工藝布置

全封閉圓形煤場(chǎng) （高位進(jìn)料）主要由堆取料設(shè)備、鋼筋混凝土擋煤墻、球形網(wǎng)架及屋面、煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)站和進(jìn)煤棧橋等組成，如圖3所示。

高位進(jìn)料實(shí)際運(yùn)行時(shí)，堆料機(jī)在約240°區(qū)域回轉(zhuǎn)堆料，取料機(jī)約在340°區(qū)域回轉(zhuǎn)取料，通常進(jìn)料棧橋布置區(qū)域?yàn)槎讶×蠙C(jī)的非作業(yè)區(qū)，如圖4所示（以D120 m的圓形煤場(chǎng)為例）。

圓形煤場(chǎng)進(jìn)煤棧橋常規(guī)布置方案（高位進(jìn)料）的主要特點(diǎn)有：

（1）進(jìn)煤棧橋的高度需要在取料機(jī)運(yùn)行包絡(luò)線之外，煤場(chǎng)的進(jìn)料棧橋布置在堆取料機(jī)上方，這樣才能保證堆料機(jī)及取料機(jī)可以360°無(wú)障礙運(yùn)行；

（2）進(jìn)煤棧橋的擋煤墻與堆取料機(jī)中心柱之間不能立支架，進(jìn)煤場(chǎng)的帶式輸送機(jī)一端支撐于堆取料機(jī)的中心立柱，另一端支撐在煤場(chǎng)的外部燈籠架上；

（3）由于煤場(chǎng)直徑大，進(jìn)料棧橋跨度大，為有效減少跨度，必須設(shè)置用鋼量很大的燈籠架鋼塔，且增加了投資、設(shè)計(jì)及施工的難度；

（4）圓形煤場(chǎng)的開(kāi)門(mén)位置要盡量避開(kāi)進(jìn)出棧橋位置，適當(dāng)?shù)钠蛞粋?cè)，有利于車輛的進(jìn)出；

（5）圓形煤場(chǎng)的開(kāi)門(mén)位置需要和場(chǎng)外道路結(jié)合考慮，避免因?yàn)檗D(zhuǎn)彎半徑較小，導(dǎo)致車輛無(wú)法正常進(jìn)出。

2.2 高位進(jìn)料棧橋結(jié)構(gòu)

進(jìn)圓形煤場(chǎng)棧橋末端支于圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)中心柱上，另一端置于鋼支撐構(gòu)架上，與轉(zhuǎn)運(yùn)站完全脫開(kāi)?？紤]到環(huán)保要求，在煤場(chǎng)網(wǎng)殼外棧橋?yàn)槿忾]，墻面及屋面采用壓型鋼板；在煤場(chǎng)網(wǎng)殼內(nèi)，墻面及屋面三面敞開(kāi)。

鋼支撐構(gòu)架為高聳結(jié)構(gòu)，采用全鋼結(jié)構(gòu)框架體系。為了減小棧橋析架跨度并方便棧橋與轉(zhuǎn)運(yùn)站之間的連結(jié)，鋼支撐構(gòu)架縱向兩側(cè)設(shè)置了兩個(gè)大懸臂，使棧橋凈跨減少，并且棧橋與轉(zhuǎn)運(yùn)站得以完全脫開(kāi)。為確保鋼支撐構(gòu)架空間穩(wěn)定和荷載傳遞，鋼支撐構(gòu)架內(nèi)，設(shè)置了較多的垂直支撐和水平支撐。高位進(jìn)料的棧橋跨度很大，位置高，在輸煤皮帶運(yùn)行及風(fēng)荷載作用下容易引起振動(dòng)。鋼支撐構(gòu)架為高聳結(jié)構(gòu)，承受的水平荷載大，采用全鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)用鋼量大，工程投資高。

3 低位進(jìn)料

采用高位進(jìn)料方式進(jìn)料，煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)站及進(jìn)煤棧橋投資均比較高，如何在不影響堆煤量的前提下優(yōu)化設(shè)計(jì)。煤場(chǎng)進(jìn)煤棧橋優(yōu)化的基本思路：（1）不影響煤場(chǎng)的功能；（2）堆取料機(jī)不考慮360°旋轉(zhuǎn)；（3）利用圓形煤場(chǎng)內(nèi)留出的、實(shí)際運(yùn)行時(shí)為堆取料機(jī)的非作業(yè)區(qū)域的通道，布置進(jìn)料棧橋，進(jìn)料棧橋傾斜布置，在進(jìn)煤棧橋的擋煤墻至堆取料機(jī)中心柱段設(shè)置支柱，如圖5所示。

3.1 低位進(jìn)料工藝布置

全封閉圓形煤場(chǎng)（低位進(jìn)料）主要由堆取料設(shè)備、鋼筋混凝土擋煤墻、球形網(wǎng)架及屋面、煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)站和進(jìn)煤棧橋等組成。

低位進(jìn)料實(shí)際運(yùn)行時(shí)，堆料機(jī)在約240°區(qū)域回轉(zhuǎn)堆料，取料機(jī)約在305°區(qū)域回轉(zhuǎn)取料，通常進(jìn)料棧橋布置區(qū)域?yàn)槎讶×蠙C(jī)的非作業(yè)區(qū)，如圖6所示（以D120 m的圓形煤場(chǎng)為例）。

圓形煤場(chǎng)進(jìn)煤棧橋常規(guī)布置方案 （低位進(jìn)料）的主要特點(diǎn)有：

（1）堆料機(jī)不能360°旋轉(zhuǎn)，但在堆料機(jī)的實(shí)際堆料運(yùn)行作業(yè)范圍內(nèi)仍可無(wú)障礙運(yùn)行，即低位棧橋進(jìn)料不影響堆料機(jī)的堆料范圍，煤場(chǎng)的儲(chǔ)煤區(qū)域與高位布置相同，即實(shí)際儲(chǔ)煤量與高位進(jìn)料布置方案相同。

（2）按取料機(jī)與棧橋支柱留有不小于6 m的安全距離考慮，取料機(jī)約在305°區(qū)域回轉(zhuǎn)取料，比高位進(jìn)料布置方案稍小。經(jīng)過(guò)計(jì)算，由于低位進(jìn)料棧橋支柱的影響，刮板取料機(jī)的回轉(zhuǎn)角度受到一定的限制，在進(jìn)料棧橋兩側(cè)有少量煤無(wú)法回取，這部分煤量相對(duì)于一座煤場(chǎng)儲(chǔ)煤量達(dá)10萬(wàn)～20萬(wàn)t的圓形煤場(chǎng)，推煤機(jī)的輔助作業(yè)量是非常小的。因此，低位進(jìn)料對(duì)儲(chǔ)煤場(chǎng)的取料功能的影響非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。

（3）進(jìn)圓形煤場(chǎng)棧橋立柱一定要在取料機(jī)的配重運(yùn)行包絡(luò)線外側(cè)布置。

（4）進(jìn)料棧橋低位布置，在煤場(chǎng)堆取料機(jī)中心柱與擋煤墻之間可布置棧橋支柱，避免出現(xiàn)大跨度棧橋，不需設(shè)置用鋼量很大的燈籠架鋼塔,降低進(jìn)料棧橋投資。

（5）煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)站和轉(zhuǎn)運(yùn)站前的棧橋的高度也可大幅度降低，煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)站高度可降低約16.5 m（D120 m圓形煤場(chǎng)，如圖3和圖5所示）。

（6）進(jìn)料棧橋作用在堆取料機(jī)中心柱上的荷載也可以大幅度減少，圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)的中心柱高度可以降低約10 m，節(jié)省設(shè)備造價(jià)（如圖3和圖5所示）。

3.2 低位進(jìn)料棧橋結(jié)構(gòu)

進(jìn)倉(cāng)棧橋末端支座支于圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)中心柱上，其他支座置于混凝土構(gòu)架上，與轉(zhuǎn)運(yùn)站相接端完全脫開(kāi)?？紤]到環(huán)保要求，在煤場(chǎng)網(wǎng)殼外棧橋?yàn)槿忾]，墻面及屋面采用壓型鋼板；在煤場(chǎng)網(wǎng)殼內(nèi)，墻面及屋面三面敞開(kāi)。

棧橋采用鋼桁架，支架采用混凝土構(gòu)架，由于圓形煤場(chǎng)內(nèi)可設(shè)置混凝土構(gòu)架，棧橋鋼桁架的跨度可按常規(guī)設(shè)置。低位進(jìn)料的棧橋跨度小，位置低，與常規(guī)棧橋設(shè)計(jì)相似，設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)豐富，工程可靠度高，支架采用混凝土結(jié)構(gòu)，工程投資省。

4 經(jīng)濟(jì)分析

以華電句容電廠為例，對(duì)圓形煤場(chǎng)進(jìn)煤棧橋采用高位（低位）進(jìn)料方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。2種方案的主要差異如表1所示。

表1 2種方案的主要差異

2種方案的主要設(shè)備差異對(duì)比如表2所示。2種方案土建構(gòu)筑物主要差異對(duì)比如表3所示。經(jīng)濟(jì)比較如表4所示。

從表4看出，以華電句容電廠為例，低位進(jìn)料方案可節(jié)省投資約1445萬(wàn)元。

表2 主要設(shè)備差異對(duì)比表

表3 土建構(gòu)筑物主要差異對(duì)比表

表4 2種方案經(jīng)濟(jì)比較 萬(wàn)元

5 結(jié)束語(yǔ)

與常規(guī)的條形儲(chǔ)煤場(chǎng)比較，圓形煤場(chǎng)具有如下特點(diǎn)：

（1）圓形煤場(chǎng)采用全封閉結(jié)構(gòu)，對(duì)環(huán)境污染小，環(huán)保性能突出。比較好地解決了儲(chǔ)煤場(chǎng)對(duì)周圍環(huán)境的污染問(wèn)題[2]；（2）圓形煤場(chǎng)的單位面積儲(chǔ)煤量大、建設(shè)占地面積小，場(chǎng)地利用率高；（3）與一般條型煤場(chǎng)相比，全封閉結(jié)構(gòu)的圓形煤場(chǎng)對(duì)惡劣天氣的適應(yīng)能力強(qiáng)；（4）隨著設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度的提高，建筑新技術(shù)的應(yīng)用及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，全封閉圓形煤場(chǎng)的工程造價(jià)必將進(jìn)一步地下降，有利于全封閉圓形煤場(chǎng)的推廣應(yīng)用。

全封閉圓形煤場(chǎng)在電廠運(yùn)煤系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景，而所有的圓形煤場(chǎng)都可采用低位進(jìn)料方案，因此，圓形煤場(chǎng)低位進(jìn)料技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景。采用低位進(jìn)料，降低了輸煤系統(tǒng)投資，同時(shí)，卸煤裝置與儲(chǔ)煤場(chǎng)之間要求的距離可縮短約60 m，有利于總平面布置，因而更有利于圓形煤場(chǎng)推廣應(yīng)用。

[1]王 林.新型大容量環(huán)保型儲(chǔ)煤場(chǎng)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械.2007（2）：56-59.

[2]李國(guó)鋒，居法立.封閉式圓形煤場(chǎng)在電廠輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)，2009，09（8）.