中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司 王麗花

1 煤倉間優(yōu)化設(shè)計(jì)的輸入條件

煤倉間的布置優(yōu)化，與制粉系統(tǒng)配置和設(shè)備選型密不可分。在確定系統(tǒng)配置和設(shè)備選型的前提下，布置優(yōu)化才更具有針對(duì)性和適用性。本文在按照招標(biāo)書中提供的技術(shù)條件的前提下，結(jié)合相關(guān)系統(tǒng)、設(shè)備選型的結(jié)果和推薦意見，作為本文的設(shè)計(jì)優(yōu)化輸入條件。主要設(shè)計(jì)優(yōu)化輸入條件如下。

2 制粉系統(tǒng)的選擇

根據(jù)招標(biāo)文件的煤質(zhì)資料及系統(tǒng)配置要求，選定采用中速磨煤機(jī)正壓冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)。

磨煤機(jī)。本工程布置方案設(shè)計(jì)中暫按ZGM113N-Ⅱ型磨煤機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。

3 側(cè)煤倉和順煤倉的布置優(yōu)化

3.1 側(cè)煤倉的布置優(yōu)化

單跨式：?jiǎn)慰缡矫簜}間跨距較大，同樣等級(jí)前提下，計(jì)算出來的框架梁、柱的截面較大，因此側(cè)向抗震能力以及抗風(fēng)載能力等不及三跨式結(jié)構(gòu)。本次工程的地震基本烈度為7度，經(jīng)過土建結(jié)構(gòu)專業(yè)的核算，完全能優(yōu)化為大跨度單框架結(jié)構(gòu)，煤倉間跨度僅為17.5m[1]。

雙跨式和三跨式結(jié)構(gòu)即在兩臺(tái)爐的磨煤機(jī)中間設(shè)置共用的檢修通道（海門電廠1-4號(hào)機(jī)組、豐盛電廠1-2號(hào)機(jī)組），也可以相應(yīng)的減小煤倉間跨距和容積。雖然可以減小梁的截面，但同樣存在中間由于有支撐柱而無法繼續(xù)優(yōu)化煤倉間的問題。

從圖1與圖2可以看出，優(yōu)化后的單跨式側(cè)煤倉布置更加緊湊，大大減小了煤倉間的總?cè)莘e，進(jìn)一步節(jié)省了土建造價(jià)。

圖1 單框架式側(cè)煤倉

圖2 三跨式側(cè)煤倉方案

3.1.1 檢修通道優(yōu)化

單垮式煤倉間的外側(cè)布置了6臺(tái)磨煤機(jī)，磨煤機(jī)中心線與柱中心的間距為3.75m。兩臺(tái)爐共用一條檢修通道，公用檢修空間位于中間，中間的凈空為6.0m以上，滿足磨煤機(jī)的檢修維護(hù)要求。根據(jù)土建計(jì)算的柱截面尺寸以及檢修空間要求，總體考慮，優(yōu)化柱距為10.0m，煤倉間共6跨，進(jìn)一步優(yōu)化煤倉間體積。

3.1.2 給煤層標(biāo)高的優(yōu)化

以往的工程給煤機(jī)層以下預(yù)留了較大的空間，布置管道比較方便，本工程為了減少煤倉間容積，降低造價(jià)，借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，精確放樣，在滿足管道布置凈空的前提下合理壓縮煤機(jī)層以下空間[2]。

3.1.3 原煤倉的優(yōu)化設(shè)計(jì)

本工程除備用磨外的5個(gè)原煤倉的總儲(chǔ)煤量滿足鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)10h的燃煤消耗量。經(jīng)過計(jì)算，單個(gè)原煤倉的有效容積約為703m3時(shí)能滿足上述儲(chǔ)煤量的要求。為滿足5個(gè)原煤倉的總儲(chǔ)煤量滿足鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量燃用設(shè)計(jì)煤種10h的耗煤量，綜合土建結(jié)構(gòu)尺寸，側(cè)煤倉模塊中煤倉上部矩形部分的尺寸為14000mm×9500mm×6300mm（長(zhǎng)×寬×高），下方接棱臺(tái)體，分叉口下分別接方圓節(jié)及雙曲線小煤斗。經(jīng)過計(jì)算，該形式煤倉的幾何容積為703m3，煤倉總的高度為19.0m。

3.1.4 輸煤皮帶層標(biāo)高優(yōu)化

給煤機(jī)上方是兩個(gè)矩形煤斗，輸煤皮帶只設(shè)3路，就可滿足一用一備的規(guī)程要求。根據(jù)優(yōu)化后的給煤機(jī)、原煤倉設(shè)計(jì)方案，確定側(cè)煤倉皮帶層的標(biāo)高為：37.70m。

3.1.5 優(yōu)化結(jié)果

采用單跨式結(jié)構(gòu)比三跨式結(jié)構(gòu)的煤倉間容積小很多，因此本工程側(cè)煤倉采用的是較為經(jīng)濟(jì)的單跨式結(jié)構(gòu)。

3.2 順煤倉的布置優(yōu)化

相對(duì)于側(cè)煤倉而言，順煤倉的整體結(jié)構(gòu)受到汽機(jī)房結(jié)構(gòu)的限制，因此優(yōu)化的范圍一些。但本公司以布置緊湊，合理降低造價(jià)，方便運(yùn)行檢修為宗旨，結(jié)合中速磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同樣對(duì)順煤倉進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。順列煤倉間采用10m柱距，優(yōu)化磨煤機(jī)和煤斗的布置，充分利用平面空間，使煤斗的橫截面更大，相同容積下可以減少輸煤皮帶層高度，有效減少煤倉間的廠房容積。煤倉間C列至D列的跨度為13.0m，磨煤機(jī)電機(jī)縱向布置。給煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高優(yōu)化為13.7m，與側(cè)煤倉給煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層相同，運(yùn)行維護(hù)條件良好[3]。

輸煤皮帶層的標(biāo)高由原煤斗的高度決定，根據(jù)燃燒計(jì)算的結(jié)果，每個(gè)原煤斗的有效容積為674m3，滿足設(shè)計(jì)煤種B-MCR工況下10h以上燃量，綜合考慮了煤堆的安息角對(duì)儲(chǔ)煤量的影響和雙曲線煤斗的斜度要求，確定輸煤皮帶層的標(biāo)高為37.70m。

順煤倉中速磨煤機(jī)的檢修維護(hù)通道布置在煤倉間靠C排柱側(cè)，D排與鍋爐之間的距離（爐前通道）僅需滿足通行要求，盡量減少爐前通道可以節(jié)省昂貴的四大管道材料的費(fèi)用。煤倉間和鍋爐之間的最小距離由爐前的四大管與送粉管布置的要求決定，經(jīng)反復(fù)比較，最后確定煤倉間和鍋爐之間柱中心的距離為6.5m。

4 側(cè)煤倉與順煤倉的經(jīng)濟(jì)性比較

側(cè)煤倉與順煤倉布置各具特點(diǎn)，下文對(duì)兩者的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合比較，以便選出符合本工程實(shí)際、合理的、最經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化方案[4]。

4.1 煤倉間總?cè)莘e造價(jià)比較

為橫向比較兩者的容積造價(jià)，煤倉間總?cè)莘e均采用如前所述的優(yōu)化方案中的數(shù)據(jù)。結(jié)果見表1，優(yōu)化后的側(cè)煤倉布置方案與優(yōu)化的順煤倉方案相比，煤倉間總?cè)莘e可以減小約43446m3，工程造價(jià)節(jié)省約1863萬元，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

表1 側(cè)煤倉與順煤倉總?cè)莘e造價(jià)比較表（兩臺(tái)機(jī)組）

4.2 四/六大管道費(fèi)用比較

采用側(cè)煤倉間的布置方案，由于縮短了汽機(jī)與鍋爐之間的距離，因此兩者之間的管道、電纜等也縮短了，一定程度上節(jié)省了昂貴的四/六大管道材料費(fèi)用。由于普通鋼管及電纜造價(jià)較四大管道低得多，因此此處僅拿節(jié)省的四/六大管道材料費(fèi)用來作比較（見表2）。側(cè)煤倉間比順煤倉布置方案，兩臺(tái)機(jī)組可節(jié)省四/六大管道材料總費(fèi)用為790.3萬元，其安裝工程量及支吊架費(fèi)用也相應(yīng)地減少，相應(yīng)降低了工程造價(jià)。

表2 可節(jié)省的四/六大管道材料費(fèi)用 （兩臺(tái)機(jī)組，每根管省約13m長(zhǎng)度）

4.3 輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)站及棧橋、設(shè)備造價(jià)的比較

根據(jù)本工程的總圖布置方案及地理位置特點(diǎn)，若采用側(cè)煤倉布置，總圖規(guī)劃的主廠房：汽機(jī)房A列朝向北，擴(kuò)建端朝西，并采用穿煙囪上煤的方案，共需布置3個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站，輸煤棧橋約440m。若采用順煤倉間布置方案，則總圖規(guī)劃的主廠房是南北走向布置，汽機(jī)房A列朝向北，擴(kuò)建端朝東，輸煤棧橋共需布置3個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站，輸煤棧橋長(zhǎng)約572.5m，因此采用側(cè)煤倉方案與順煤倉方案相比，轉(zhuǎn)運(yùn)站數(shù)量一樣，棧橋長(zhǎng)度較順煤倉短132.5m。土建、設(shè)備費(fèi)用節(jié)省了約620萬元。

4.4 側(cè)煤倉與順煤倉間之間的經(jīng)濟(jì)比較匯總

側(cè)煤倉間比常規(guī)爐前順煤倉間方案共節(jié)省約3140萬元（見表3）。

表3 順煤倉間與側(cè)煤倉間經(jīng)濟(jì)比較匯總表（兩臺(tái)機(jī)組）

5 側(cè)煤倉與順煤倉的其他因素對(duì)比

5.1 對(duì)全廠總平面布置的影響

從廠區(qū)總體規(guī)劃考慮，主廠房均為呈南北向布置，汽機(jī)房A列向北格局為佳，擴(kuò)建端朝西。因此無論采用順煤倉還是側(cè)煤倉布置，對(duì)廠區(qū)格局的影響不大，廠區(qū)輸煤棧橋長(zhǎng)度側(cè)煤倉方案較順煤倉方案減小主要是由于T1轉(zhuǎn)運(yùn)站的位置在東南角，節(jié)省了部分東西向的棧橋長(zhǎng)度。而將T1轉(zhuǎn)運(yùn)站西移至煤場(chǎng)西南角，亦可實(shí)現(xiàn)棧橋長(zhǎng)度的減少。故對(duì)全廠總平面布置的影響較小[5]。

5.2 對(duì)安裝和檢修的影響

順煤倉是常規(guī)布置，安裝和檢修條件比較成熟，不存在任何問題。側(cè)煤倉安裝條件比常規(guī)順煤倉間布置緊湊，會(huì)給土建施工組織帶來了一定的困難，部分區(qū)域土建和安裝需交叉施工，如磨煤機(jī)運(yùn)輸、側(cè)煤倉與爐架吊裝的施工、除塵器的安裝施工交叉等。因此業(yè)主在施工階段應(yīng)嚴(yán)格控制各施工節(jié)點(diǎn)，才能保證，交叉施工得以高效有序安全地進(jìn)行。

6 結(jié)論

一是側(cè)煤倉及爐前順煤倉在經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化后，可減小煤倉間的容積，從而有效地降低工程建設(shè)造價(jià)。二是相比較爐前順煤倉的布置，側(cè)煤倉方案可以節(jié)省較多的容積造價(jià)和四/六大管道費(fèi)用，因此經(jīng)濟(jì)效益更好。三是相對(duì)于側(cè)煤倉的布置，順煤倉的安裝條件成熟，可以分期建設(shè)施工。四是根據(jù)本工程廠區(qū)用地實(shí)際出發(fā)，主廠房布置推薦采用了較為緊湊、經(jīng)濟(jì)的側(cè)煤倉布置方案。