火力发电厂百万机组重要辅机布置优化研究

王宝军 WANG Bao-jun

（中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司，郑州 450007）

1 概述

1.1 项目概况

本工程是依托中誉国信内乡煤炭战略储备基地建设的大型火力发电项目，本期建设规模为2×1000MW 超超临界燃煤发电机组。厂址位于内乡县湍东镇东部，西南距内乡县城约4.0km，南距沪陕高速公路约1.7km、宁西铁路约2.3km，东北距国道G312 新线约100m，西距湍河约4.0km，东距默河约2.0km。东南和西南紧邻国投中誉内乡煤炭战略储备基地。

1.2 设计原始资料

1.2.1 煤质资料见表1

表1 煤质资料

1.2.2 灰渣量见表2

表2 灰渣量

2 锅炉干式排渣机设备

在初步设计阶段，锅炉炉底除渣设备采用的是一级干式排渣机通过斗式提升机进渣库方案，斗式提升机设置两台，一运一备，渣库设置一座。后来业主提出斗式提升机故障率高，要求取消斗式提升机。如果取消斗式提升机，干式排渣机就要直接将渣送到渣库，这样，对于1000MW 机组的锅炉，如果设置一级干式排渣机，长度将大大增加，可靠性大大减低，也不利于设备的运行维护，因此，业主不接受一级风冷干式排渣机直接上渣库技术方案。所以，需要采用两级干式排渣机上渣库，另外，为了降低干式排渣机头部高度且不减少渣库总有效容积，每台炉设置了两座渣库。

两级干式排渣机方案与一级干式排渣机加斗式提升机方案相比，增加了系统的可靠性，同时也可以降低进入渣库的渣温，唯一不利的是增加了渣库中心线到锅炉中心线的距离。炉底渣经过渣井落入一级干式排渣机内，被空气冷却后的底渣经碎渣机破碎后，再经过二级干式排渣机进一步冷却至150℃以下，直接提升至渣库贮存，被加热的空气带着底渣的热量进入锅炉炉膛。每座渣库底部均设有2 个出口，其中一个接汽车散装机，用于干渣直接装车供综合利用；另一个接双轴搅拌机，用于干渣调湿后装车供综合利用或送至灰场堆放。除渣系统工艺流程框图见图1。

图1 除渣系统流程框图

锅炉除渣设备每台炉为一输送单元。每台炉配两级干式排渣机，干式排渣机正常出力为11t/h，最大出力为40t/h，出力可以连续调节；两座渣库，渣库的有效存渣容积为2×150m3，可贮存一台锅炉在BMCR 工况下燃烧设计煤种时约24h 的渣量。

为了避免渣库卸渣时扬尘污染，渣仓运转层四周封闭，运转层以下两侧封闭，封闭材料采用彩色涂层保温型复合金属压型钢板墙体。

除渣系统采用集中控制和就地手操两种控制方式，主要设备和自动门均可在集控室内监控，渣库卸车设备在渣库控制室就地控制。

3 锅炉除尘器排灰设备

锅炉排灰设备采用双套管正压气力输送设备，通过气力输灰管道将脱硝灰斗及除尘器灰斗内的飞灰输送到设置在煤炭物流基地内的灰库中储存。每台炉设1 套独立的气力输送系统，系统出力按锅炉BMCR 工况下燃用设计煤种时锅炉排灰量的200%（即192t/h）进行设计。

在除尘器和脱硝每个灰斗下各安装一台气力输送罐，每个输送罐的入口均装有一个手动隔离阀门和一个气动阀门。每台炉电袋除尘器一、二电场设4 根灰管道，布袋区设1 根灰管道；每台炉脱硝灰斗下设2 根灰管道，分别合并至电袋除尘器一、二电场的其中2 根灰管；每台炉共5根灰管。

本工程锅炉采用塔式炉立式布置，每台炉只在脱硝设施下面设置有4 个灰斗，对于脱硝灰斗输灰系统的设计，在初步设计阶段，脱硝灰斗排灰通过输灰管道进入渣库，此方案在其他项目已有运行，但据现场反馈情况，渣库放渣时，现场扬尘情况比较严重，不利用现场环境卫生，因此，在施工图阶段改为并入一、二电场灰管后送到灰库储存。

每台炉除尘器零米设有1 台Q=24m3/min、P=68.6kPa 的灰斗气化风机，在风机出口设有1 台N=80kW 的气化风电加热器，将气化风加热至规定的176℃后送入除尘器灰斗，保证灰斗中的灰具有良好的流动性。灰斗气化风机及电加热器布置在除尘器零米，不另建气化风机房。

本工程灰库布置在电厂围墙外的煤炭物流储运基地，不占用电厂用地面积。两台炉共设3 座钢筋混泥土灰库，原灰库、粗灰库、细灰库各1 座。每座灰库直径为Φ15m，有效贮灰容积为3200m3。原、粗灰库可贮存两台锅炉BMCR 工况下燃用设计煤种时锅炉所排粗灰量约30h。每座灰库顶部设有1 台过滤面积200m2的脉冲袋式除尘器和一台压力真空释放阀。灰库下部均设干灰排放口和调湿灰排放口，原灰库下还设有分选系统接口。原灰库下设1 台汽车散装机和1 台双轴搅拌机，粗、细灰库下各设2 台汽车散装机和1 台双轴搅拌机，汽车散装机和双轴搅拌机出力均为200t/h。为满足综合利用，本期工程设置2 套出力为80t/h 的干灰分选系统。

为防止灰库下灰不畅，设有4 台（3 运1 备）Q=24m3/min、P=98kPa 的灰库气化风机和4 台（3 运1 备）N=80kW的气化风电加热器，透过灰库底部陶瓷气化板均匀的吹入176℃的热空气，使灰库底部形成流化态层，增强了库底灰的流动性。库顶脉冲袋式除尘器、汽车散装机脉冲袋式除尘器用气从全厂仪用空气系统中引取。

气力除灰系统中的飞灰输送部分采用DCS 程控，上位机操作，同时，也考虑了软手操和就地手操条件；气化风部分采用控制室集中控制和就地手操两种控制方式；灰库卸灰部分采用就地控制方式。

除灰系统工艺流程框图见图2。

图2 除灰系统流程框图

4 中速磨煤机石子煤设备

本工程每台炉设有6 台中速磨煤机，采用了系统简单、占地最省的机械式等压排放装置：每台磨煤机配一套石子煤等压排放密封收集装置，包括一次气动关断门、落料管、二次气动关断门、密封检修仓、密封定位装置和可移动式石子煤转运箱，以及配套的水雾喷淋装置、料位计等。

在石子煤排放二次关断门处于关闭状态时（一次关断门正常情况下常开）人工安装石子煤转运箱。磨煤机运行时打开石子煤排放二次关断门，石子煤顺着管道阀门落入石子煤转运箱；在石子煤转运箱装满报警后，排放二次关断阀门关闭，喷淋抑尘后转运箱泄压再由叉车将转运箱运走至临时堆放点或自卸汽车中。

每台炉共设12 台可移动式石子煤转运箱，每个转运箱的有效储存容积约为0.98m3，能储存每台磨煤机设计煤种约4.9 小时的石子煤排放量。石子煤工艺流程框图见图3。

图3 石子煤系统流程框图

5 空气压缩机设备

全厂压缩空气使用主要有输送用气、仪表及检修用气等，全厂集中设置一座空压机房，共布置有11 台空气压缩机，集中布置，分开设置。其中输送空压机设有8 台（6 台运行，2 台备用）Q=70.5m3/min、P=0.85MPa 的螺杆式空压机，作为气力输送动力气源，另外，还要提供2 台炉电袋除尘器的布袋反吹用气（120m3/min），输煤系统喷雾用气（50m3/min）。仪表用气设置3 台空压机，两用一备。为保证空气品质及系统安全运行，在空气压缩机出口配置有Q=80m3/min、P=0.85MPa 的组合式干燥机以及过滤器、储气罐等装置。控制用气取自全厂仪用压缩空气系统。

空压机房布置在输煤栈桥下面，大大地节约了占地。空压机冷却水采用供水专业循环冷却水，由于供水压力偏低，设置了两台增压水泵，一运一备。由于环保要求，空压机及干燥机排污水不能直接外排，在空压机房内设置了一个污水池，安装两台排污泵，一运一备，将排污水收集后排至电厂油水处理系统处理。

6 结论

2020年1月12 日上午9：58，#1 机组顺利通过168h 试运行，并进入商业运行。根据现场反馈，整体运行良好。提供以上优化研究，有以下建议共参考：

①对于大型机组如1000MW 干式排渣系统的配置，可以选择的有：

1）一级干式排渣机+斗式提升机，2）两级干式排渣机+斗式提升机，3）一级干式排渣机直接上渣库，4）两级干式排渣机上渣库等四种方式。实际设计时应综合考虑国内现有设备制造水平、运行可靠性、设备故障率及业主要求等方面，选择适合本工程的排渣机配置方案。

②除灰渣系统是电厂里的主要污染源，随着国家环保要求越来越严，在除灰渣系统设计中应该严格执行国家有关环保政策。比如渣库的封闭，空压机房排污水的收集处理等。