燃煤工业锅炉房单层布置和双层布置的比较

姚长利 华能扎赉诺尔煤业有限公司供暖公司

王友才 张衍国 李清海 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室

燃煤工业锅炉房的合理设计既需要符合国家的能源环保政策，又要满足安全需求，在满足锅炉使用要求和保证较高热效率的前提下，应使结构便于减少锅炉房面积和高度，降低维护结构的复杂性及锅炉房建设费用。在我国北方地区，应实现缩短建设工期，达到当年建设当年使用。通过对锅炉房的优化设计，可实现节能环保的目标。在运行管理方面，要提高锅炉运行的安全性。本文通过对卧式循环流化床锅炉单层布置及已有的双层锅炉房布置的比较，分析了单层布置和双层布置的优劣，并给出了相应建议。

1 传统锅炉房布置方案

传统燃煤工业锅炉房均采用双层布置，以解决大型锅炉复杂工艺的要求（除渣、落灰、检修等），链条炉主要是炉排落灰的清除，循环流化床锅炉主要考虑炉渣和后部落灰的排除。锅炉设在＋4.00m标高层，炉前设有煤仓，煤仓上部设有皮带走廊，标高在＋10.00m以上，走廊铺设水平分仓皮带，皮带上有犁式卸料器，负责往每个台炉分煤。一层为±0.00m平面层，设有辅助设备，炉后设有除尘脱硫设备和引风机，水泵和水处理设备布置在锅炉房端部，在炉下±0.00m平面层设有刮板除渣机，除渣机从端部出锅炉房，沿除渣走廊至除渣机头间，在机头间下部设有渣仓，炉渣从渣仓下部仓口排出，由专用车辆运出。

锅炉用煤从锅炉房外受煤坑给煤，经皮带或斗式提升机提升至煤仓上部皮带走廊铺设的水平分仓皮带，送至炉前煤仓。

传统的炉前煤仓在上部设1个进煤口，进煤口设在运煤皮带锅炉侧，由于进煤口少，设置不合理，造成死仓容多，煤仓上部平面尺寸大，而没有有效仓容。为保证炉前煤仓能多储一些燃煤，传统做法是提高煤仓上部皮带走廊标高，增加煤仓高度，这样提高了锅炉房整体高度，同时也提高了燃料的垂直提升高度，增加了电耗。

传统的双层布置锅炉房设计，锅炉房面积使用不合理，锅炉房面积大，建造费用高，供暖、照明负荷大，人员巡检路线长，经济性与使用性上存在很多问题，有待改进和优化。为此在一新矿井设计中，对传统锅炉房设计进行了改进和优化。

2 示范工程

2.1 示范工程简介

为了解决锅炉房双层布置带来的问题，在2010年某煤炭企业锅炉房建设过程中，考虑采用单层布置方案，把该锅炉房作为燃煤工业锅炉单层布置示范工程。本工程位于北方高寒地区。

锅炉选用卧式循环流化床锅炉，系由清华大学、北京热华能源科技有限公司、北京一亚高科能源科技有限公司、柳州锅炉厂、北京锅炉厂共同开发的一种高效、节能、环保、运行可靠的小型燃煤锅炉。它采用卧式布置、多级循环的物料循环结构，改变了传统循环流化床的立式、一级循环的结构，能够有效减小锅炉高度，降低了整个锅炉房的造价，实现了循环流化床锅炉的小型化。

2.2 示范锅炉房工艺设计

为解决锅炉排渣问题，示范工程选用多级循环流化床锅炉，该炉只在主燃烧室下设排渣口，其它部位没有排渣、排灰口。该炉钢架结构，需要检修操作的部位，都留有空间，为锅炉房单层布置创造了条件。

由于锅炉单层布置，使锅炉房单层布置更为合理。所以该锅炉房采用单层布置，即锅炉设在±0.00m平面层，取消＋4.00m标高锅炉设备层，相应不设锅炉岛独立基础。在燃烧室落渣管下部，±0.00m平面下设刮板除渣机，除渣机安装在沟槽内，炉后为除尘器间，锅炉鼓、引风机均安装在除尘器间。炉前设控制室和运行人员休息室，炉前控制室和运行人员休息室上方为一平台，安装螺旋给煤机，给煤机上方为煤仓，煤仓上平台安装皮带机。

为降低锅炉房总高度，还要保证炉前煤仓有一定的仓容，在不增加煤仓高度的前提下，对煤仓进行了改进和优化。图1是示范锅炉房前煤仓布置示意图，主要优化和改进措施为：在皮带两侧均设有进煤口；进煤口为条形状，长度同煤仓长度；犁式卸料器在一定范围内移动。经过改进和优化最大限度地减少了死仓容积。

双层布置锅炉房，在锅炉下面±0.00m平面以上设刮板除渣机，渣仓的灰渣经溜槽至刮板除渣机，经集中的刮板除渣机把渣排到锅炉房渣仓。示范工程锅炉房（单层布置锅炉房）在锅炉燃烧室底部±0.00m平面以下设刮板除渣机，循环流化床锅炉布风板的灰渣经排渣管排至刮板除渣机，经集中的刮板除渣机把渣排到锅炉房渣仓，在锅炉以外部分，沟槽上设铁篦子，既方便行走，又起到安全防护作用。两种布置方式的刮板除渣机的布置比较见图2。和双层布置对比优点是：不占用锅炉间平面位置；方便行走和巡检；不增加锅炉高度和锅炉房总高度。

单层布置与双层布置主要特点是：

（1）单层布置有锅炉适应性问题，有些炉型不适合单层布置，容量偏小的锅炉适用于锅炉房单层布置，双层布置的锅炉房适用于所有锅炉。

（2）单层布置锅炉房总体高度较低，比双层布置低5m以上，配套用房也低。

（3）锅炉基础与锅炉房±0.00m平面一致，锅炉房整体抗震性优越，锅炉房建筑面积明显减少。

3 两种布置方式的详细比较

3.1 布置面积

某矿锅炉房（采用卧式循环床的示范工程）是单层布置示范锅炉房，建于2010年，其余3座锅炉房均是双层布置，LD矿锅炉房建于2007年，TB矿锅炉房建于1990年，LT矿锅炉房建于1981年，表1给出了这4个锅炉房的详细比较。

从表1可以看出： 采用卧式循环流化床锅炉的某矿锅炉房(示范锅炉房) 每吨位建筑面积53.87m2，其它3座锅炉房分别是84.18m2、93.15m2、85.44 m2，相差30多m2，以4台容量10t锅炉的锅炉房为例，双层布置建筑面积为3726m2，而采用单层布置建筑面积为2154.8m2，相差1571.2m2。采用单层布置可以大大减少锅炉房建筑面积。

3.2 锅炉房总高度

由于取消＋4.00m层平台，锅炉房总高度相应降低4m；采用改进和优化炉前煤仓设计，在保证煤仓储量不变的情况下，煤仓高度可以降低0.5m，刮板除渣机由安装在±0.00m平面，改为安装在±0.00m平面以下的沟槽内，可以降低锅炉的高度0.7m，采用单层布置比双层布置，锅炉房总高度可降低5.2m。锅炉房辅助用房室高，只满足使用要求，而不是考虑和锅炉基础相互关系，辅助用房室高也可降低。

锅炉房高度降低，可减少燃料垂直提升高度，以一个锅炉房每天用煤50t计，垂直提升高度减少5.2m，可以减少上煤机每天做功2.5GJ（等效功率～30kW），节能效果显著，减少上煤机的磨损，可提升上煤机的可靠程度。

图1 示范锅炉房炉前煤仓布置示意图

图2 刮板除渣机安装比较

3.3 锅炉基础

双层布置在＋4.00m层平面设有一个锅炉基础承台，在＋4.00m层平面和±0.00m平面设有基础柱，由于基础承台和基础柱自重，相应增加±0.00m平面以下基础面积。经测算，以一台容量10t锅炉为例，双层布置比单层布置锅炉基础造价增加12万元。

单层布置由于只承担锅炉自重，炉体高度比双层布置降低5m以上，锅炉在锅炉房室内中心部位，锅炉基础设计埋深可不考虑冻土深度的影响。

表1 锅炉房主要参数对比

3.4 安装工程量

单层布置由于锅炉房面积的减少和锅炉房总高度降低，工艺管道、风烟道、配电线路工程量明显减少。

3.5 建设工期

我国北方高寒地区施工工期每年只有180天，如采用双层布置，锅炉房土建工程量增加，现浇混凝土量增加，主体结构施工难度增加，再加上锅炉安装有周期要求，烘炉、煮炉都要求有一定时间保证，锅炉房当年施工当年交工很难做到，只能冬季施工，增加施工费用，而且也达不到建设工期的要求，影响供暖期的供暖。采用单层布置，即可当年施工当年交工使用，不发生冬季施工费用，减少工期本身也是最大的经济效益和社会效益。

3.6 运行管理

采用单层布置，使设备都在一个层面，方便巡检和操作；由于减少了一个层面，配件和材料的运输、搬运环节都减少，减少了工作量；简化了事故处理程序。采用单层布置运行管理比双层布置更方便。

3.7 供暖能耗、照明电耗

单层布置由于锅炉房面积的减少和锅炉房总高度降低，供暖能耗、照明电耗明显减少，节能效果较好。

3.8 安全可靠度

单层布置便于巡检、便于观察仪表和发现异常，便于防火和人员疏散。由于锅炉房总高度降低，上煤设备的可靠度增加。检修和消缺过程中搬运和吊运作业明显减少。单层布置建筑结构相对简单，锅炉房施工难度小，锅炉房整体抗震性能好。

4 结论及建议

采用单层布置不影响锅炉房的安全可靠和使用功能，工业锅炉房单层布置优于双层布置，主要体现在，锅炉房建筑面积大幅度减少；锅炉房总高度可大幅度降低。间接收益是：锅炉房建造费用、材料消耗、建筑能耗明显降低；锅炉房供暖能耗、照明电耗、通风能耗等明显降低；运行工人操作环境明显改善。在满足锅炉使用条件下，锅炉房应尽量考虑单层布置的可能性。建议政府主管部门积极推进锅炉结构优化，引导锅炉厂生产适合单层布置的工业锅炉,摈弃传统锅炉节能就是提高热效率的观念，把锅炉节能作为系统工程考虑，降低锅炉房综合能耗水平。