封闭式圆形煤场的优化设计

封闭式圆形煤场的优化设计
摘要：由于国内环保要求日益提高，封闭式圆形煤场得到了快速的发展，需采用封闭式煤场的电厂项目已经越来越多。

封闭式圆形煤场的设备选型、布置、储量计算、设备造价以及消防、监测、自燃防治措施等宜采取一些有效的优化设计措施，以保证电厂机组的安全运行。

关键词：封闭煤场优化设计
随着火力发电厂锅炉机组和规模容量向高参数、大容量发展，为确保电厂机组的运行安全，要求电厂的储煤量也就越来越大，如何提高场地利用率，缩小占地面积，降低土石方量，并提高煤场作业自动化水平，是国内现代化火力发电厂储煤场发展需要解决的焦点问题。

同时随着环保意识和环保要求的日益提高，大型现代化储煤场还需解决好对其周围环境特别是滨海电厂对邻近海域的污染，避免恶劣天气对储煤场安全运行的影响等问题。

因此进一步提高封闭式圆形煤厂的优化设计、提高效率、降低造价的水平就显得尤为重要。

一、封闭式圆形煤场的主要构成
封闭式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。

1、堆取料机
封闭式圆形煤场内的主体设备为堆取料机。

其主要组成部分为：中心柱及下部的圆锥形煤斗、堆料机、取料机、电气和控制设备等。

（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煤场的带式输送机栈桥相接，并作为栈桥载荷的一个支撑点。

（2）堆料机
以中心柱为中心，堆料机为钢结构悬臂带式输送机，负责向煤场回转堆煤。

堆料机分可俯仰式和不可俯仰式两种形式。

（3）取料机
取料机为链条刮板机，位于中心柱的下部，负责将取料机下部的煤刮入中心柱下的原锥形煤斗内，取料机俯仰功能是通过卷扬机带动钢丝绳伸缩而实现的。

取料机分悬臂式和门架式两种形式。

（4）电气和控制设备
在圆形煤场附近设有电气设备配电间。

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。

在煤场内的四周设有摄像头。

堆取料机可就地控制也可在输煤程控室进行远程控制。

2、振动给煤机
振动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，可将煤给到其下的煤场输出带式输送机上。

为确保上煤系统的可靠运行，振动给煤机一般采用进口设备。

3、圆形煤场土建结构
圆形煤场土建结构由挡墙及其基础、球形钢网架屋顶盖组成。

进入封闭式圆形煤场的带式输送机穿过球形钢网架屋顶盖，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形煤斗内，通过振动给煤机和带式输送机地下隧道将圆形煤场内的存煤输出。

煤场地面有采用软地面和硬地面两种形式，一般建议采用软地面的形式。

4、圆形煤场其它辅助设施
圆形煤场设有电动卷帘门作为人员和器械的进出通道。

在地下带式输送机隧道的中部设有地下煤斗作为紧急情况时的排煤口，同时煤场配置堆煤机作为紧急排煤设备。

煤场的侧墙及堆取料机中心柱上均设有消防水枪等消防设施。

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”的原则进行，按煤的自燃周期及时进行更新。

煤场采用自然通风方式，排风口设在网架屋盖顶部中央，进风口钢网架穹顶与环形侧墙之间的环形口可形成良好的“烟囱效应”，从而保持通风顺畅。

二、堆取料机设备形式的选择
1、堆料机的结构形式
圆形煤场堆料机的结构形式基本相同，均采用钢结构带式输送机。

根据其俯仰堆料的功能，可分为堆料不可俯仰和堆料可俯仰两
种形式。

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。

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，同时也可以适当降低中心柱的高度。

以上两种型式的堆料机各有优缺点，采用无俯仰功能的堆料机虽然功能少，但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煤堆时使用，俯仰功能较少使用，而且增加了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。

一般推荐使用无俯仰功能的堆料机。

2、取料机的结构形式
圆形煤场取料机均为刮板式，主要结构形式有悬臂式和门架式两种。

悬臂式取料机支点设在中心柱下部，另一端设有配重。

门架式取料机是将刮板装置设在一门形构架上，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。

悬臂式和门架式取料机主要有以下几方面不同：
（1）门式取料机结构形式较合理，使得中心柱受力状态明显改善，有利于长期稳定运行。

悬臂式取料机的负荷全部传递给中心柱，中心柱设计制造难度大，稳定性差。

（2）门架式结构适用于大出力、大直径取料机，而悬臂式结构则适用于底出力、直径较小的取料机。

（3）门架式结构较紧凑，不需要设计平衡重量，堆、取料机之间交叉关系少。

而悬臂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。

（4）门架式结构增加了设备机构部件，造价较高，悬臂式结构造价相对较低。

（5）门式结构需在挡墙上增加环形钢轨，需加宽挡墙上部宽度和球型网架穹顶直径，土建费用有所增加。

悬臂式结构取料机及其配重载荷全部集中作用于中心柱处基础上，使中心柱基础土建费用略大。

（6）由于门架式的环形轨道直径较大，周长较长，增加了一定的施工、安装工程量和难度。

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。

悬臂式取料机投资较省，特别适用于小直径、小出力的煤场。

具体工程设计时，应根据工程的实际情况，选择合理的取料设备结构形式。

三、封闭式圆形煤场的设计布置方式
1、高低进料布置方式
根据进入圆形煤场的进料栈桥和圆形煤场堆取料机作业的影响程度，分为高位布置和低位布置两种形式。

（1）高位布置
进煤栈桥不影响堆取料机在360°情况下旋转的布置形式，称为
高位进料。

其布置特点是：煤场储煤量大；取料机可全范围取料；进出中心柱的通道、对应的开门方向也不受限制；进料栈桥跨度大，中心柱受力大，进料栈桥的钢结构投资较大。

（2）低位布置
进煤栈桥倾斜布置，影响圆形煤场堆取料机在360°情况下旋转的布置形式，称为低位进料。

其布置特点是：能避免出现大跨度栈桥，降低栈桥和转运站的投资；堆煤范围约220°，储煤损失约8%—10%；取料范围约为330°，部分存煤需要推煤机作业；机械和电气保护性能要求更高；运行要求设备能实现堆料机、取料机互相换位；进出通道、开门方向只能设在栈桥的下部。

目前，采用低位进料布置方式的工程很少。

2、总平面布置方式
一般情况下，按是否接入同一个转运站来进行分区，常见的布置方式有单个独立煤场独立布置和两个煤场组合布置两种。

（1）单个煤场独立布置
单个煤场时，煤场与运煤主栈桥的关系有两种布置方式。

方式一为煤场栈桥与主栈桥轴线斜交，布置较集中紧凑，用地面积较小；方式二为煤场栈桥与主栈桥轴线垂直，栈桥及煤场布置较松散，留出的空地面积较多，但在实际工程中，主栈桥与煤场之间的空地可以布置其它设施。

（2）两个煤场组合布置
两个煤场组合布置时，布置方式有三种。

双煤场布置方式之一，
运煤主栈桥平行于两个煤场的中心线连线布置，且煤场栈桥与主运煤栈桥成50°左右的夹角，煤场区布置较为紧凑合理。

双煤场布置方式之二，运煤主栈桥从两个煤场之间通过，煤场栈桥与主栈桥垂直。

这种布置煤场中心距较大，煤场之间可布置输煤综合楼、材料库和检修楼等其它建筑物。

双煤场布置方式之三，运煤主栈桥从两个煤场之间通过，煤场运煤栈桥与主栈桥斜交。

这样布置相对紧凑集中，但主栈桥的两条皮带很难做到可向任意一个煤场供煤，如果分成两个转运站可以实现，但投资将会大幅度增加。

四、封闭式圆形煤场的主要特点
1、煤场场地利用率高、征地面积小、储煤量大。

在相同储煤量的情况下，斗轮机煤场的占地面积约为封闭式圆形煤场的1.5倍（高挡墙情况下）。

2、煤场设备先进、自动化程度高，整个煤场的堆取作业可在输煤控制室内程序控制，能实现现场无人操作，有利于电厂减员增效。

3、煤场堆料、取料设备分别独立运行，并设有事故煤斗，煤场作业可靠性高于斗轮机煤场。

4、煤场作业可实现“先进先出”的堆取作业运行原则，按煤的自燃周期进行更新，有效的防止了煤场的煤堆自燃。

取料机沿煤堆面俯仰、回转取煤，能将煤场内的煤基本取净，死角余煤量极少，煤场辅助作业工作量小。

5、整个煤场采用钢网架屋盖和环形钢筋混凝土侧墙组成的封闭
式结构。

解决了大型电厂特别是滨海电厂露天煤场对厂区及电厂周围的污染，消除了厂区露天煤场脏乱差的面貌；提高了电厂输煤系统在台风和多雨季节时运行的安全可靠性并减少了储煤的流失。

6、由于采用了刮板式给料机，因此对煤质的要求也比较高（如无大块、杂物等），因此对国内品质较差的煤种适应性较差。

7、煤场土建设计、施工及设备制造、安装的技术要求较高。

8、煤场设备费用、土建造价较昂贵，为降低电厂工程总投资，对环境或景观要求不高的电厂，一般不予采用。

五、封闭式圆形煤场的选用原则
1、由于整体造价较高，宜慎重选用封闭式圆形煤场方案，并与普通煤场进行充分的技术经济比较。

2、对环境或景观要求较高的电厂，如沿海地区、城市近郊、附近有居民区的电厂或当其它措施不能满足环保要求时，可考虑采用封闭式圆形煤场。

3、当地形条件受限制，如采用常规条形煤场可能土石方较大时，经技术比较后可考虑采用封闭式圆形煤场。

4、在北方多风沙地区和沿海多台风地区，视厂址位置及周边环境、风向风速、环保要求等因素确定是否采用封闭式圆形煤场。

在国际上，新型的大型封闭式圆形煤场及其设备以技术先进、程控水平高、环保性能突出、已被广泛采用，它的安全性和可靠性已经过众多的运行业绩证明。

但由于目前国内封闭式圆形煤场投运项目不多，上述封闭式圆形煤场的优化设计原则，还需要在今后总结
更多运行经验的基础上进一步丰富和完善。