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摘 要：生物质炉前给料系统是生物质电厂的难点.由于分料器属于进口设备,其价格比料仓+仓底活化装置组成的系统的总价格高得多,故推荐采用料仓+仓底活化装置组成的系统.
关 键 词：生物质炉前给料系统选择
中图分类号：TS653文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）012-263-02
1概述
生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能.目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物,包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等.在众多生物质中,一些农产品进行深加工产生的副产品（稻壳、棉壳、花生壳、棉秆等）有着特有的优势.
利用生物质能发电是我国迫切需要解决新能源出路的最好途径之一.
生物质电厂与常规火电厂的区别主要在于燃料的性质不同,对给料装置的要求有其特殊性.由于生物质燃料具有比重小、流动性差、易着火等特点,因此,炉前给料系统是生物质电厂的难点.
2生物质给料装置简介
生物质料均具备密度小、流动性差的特点,而纤维类生物质如秸杆、树皮等相互间易缠绕,在料仓中易搭桥起拱,因此生物质料仓一般均需设置料仓给料装置.
目前国内几种典型料仓给料方式：
（1）平底方形料仓,在料仓底部设置给料装置如翻板、螺旋轴等来保证将料仓内的物料给到后续输送装置内.根据料仓的高度不同,这种破拱给料装置可以设置一层或多层.
（2）平底圆形料仓,在料仓内设置垂直和水平两个方向的螺旋给料装置,垂直螺旋装置起下压破拱作用,水平螺旋装置则将物料向给料口聚集给到后续输送设备内,并保证料仓内的物料正常循环.其中垂直螺旋装置可根据料仓大小设置一条或多条.
（3）方形仓带椎体小仓,在方形料仓内设置旋转耙子,将上部物料通过耙子耙到下部的椎体小仓内,再给到后续输料装置中.根据料仓的高度不同,这种耙子可以设置一层或多层.
平底方形料仓方式应用较为普遍,国内应用的炉排炉基本都是采用这种方式.虽然这种方式应用最多,但也暴露了很多问题,如在料仓高度较高时对底部的给料装置压力较大,启动时电机电流过大易烧坏,因此在实际应用中有的电厂将此处的电动装置改为液动装置来减少故障；在料仓超过一定高度时料仓内会出现起拱而断料,因此,每隔一定高度需设置一层破拱给料装置使系统更加复杂并增加电耗.
平底圆形料仓方式为国外的新技术,是专门针对生物质料的特性进行研发的,但在国内实际应用并不多.根据实验装置运转情况来看,在料仓不大只安装一根垂直螺旋装置时运行比较可靠且不拱断料；但是这种料仓体积不大,存料量很小不能满足纯烧生物质电厂燃料耗量的要求.根据实际观测推断,在料仓直径增大时料仓内部需设置多条垂直螺旋,使结构变得很复杂,垂直螺旋与水平螺旋的转速比更加难以调节,且当其中一条或几条螺旋故障时使料仓内物料更拱或堵料.
方形仓带锥形小仓方式为国内的新技术,是针对秸秆类生物质料的特性进行研发的,但实际应用也不多.这种方式是沿用煤仓结构,在锥形小仓进口处装设旋转耙子进行破拱给料.这种破拱方式结构简单,对秸秆类生物质非常有效并且电耗小；另外出口较小与后续设备连接灵活.但这种方式中沿用了煤仓下部的锥体小仓,容易导致堵料,实际效果有待于实际应用的检验.
总体来说,以上三种料仓及给料方式均可行,但都存在一些问题需进一步的研究改进.
国内电厂生物质输送方式起步晚,发展比较缓慢,但生物质输送在工业加工方面应用比较广泛,因此电厂的输送方式基本都是借鉴工业方面的应用经验并在实际应用中进行改进的.国内应用较多的生物质输送方式主要有气力输送、计量皮带输送和螺旋输送三种.
（1）气力输送是通过气流携带物料进行输送.主要应用于颗粒状物料输送,其输送简单可靠但应用范围比较窄,对物料颗粒均匀性要求比较高.在生物质电厂主要用于输送稻壳.
（2）计量皮带输送是通过皮带带动上面堆积物料进行输送.皮带输送易于控制并可进行称重计量,输送稳定可靠并可长距离输送,应用广泛.但是皮带输送机在炉膛烟气反窜时,易造成皮带高温老化断裂.因此在生物质电厂中多用来给料仓上料,以及在多级给料的中间级进行计量.
（3）螺旋输送是靠螺旋叶片旋转来带动物料移动.螺旋输送机的叶片是靠一根主轴带动旋转,物料填充在叶片与叶片以及机壳之间,容易卡料堵料,因此螺旋输送机输送距离一般较短.同时现阶段螺旋输送机自身无法实现计量功能.但是炉膛烟气反窜对螺旋输送机几乎无影响,因此连接锅炉给料口的最后一级给料装置多用螺旋输送机.
由于秸秆类生物质料及铁丝等杂物容易缠绕在螺旋主轴及主轴支架上造成卡料堵料等故障,因此市场上出现了一种改进型螺旋输送机――无轴式螺旋输送机.这种螺旋输送机没有主轴,但螺旋叶片进行了加厚,由电机直接带动一端叶片进行转动.此类输送机为新型产品,应用并不广泛.
3国内已建生物质电厂炉前给料系统简介
从2004年起,国电及五大发电集团投资相继在山东、河北等地建设了一批生物质直燃电厂.第一批生物质直燃电厂大多引进或借鉴国外的振动炉排燃烧技术,同时借鉴国外炉排炉自带的炉前给料系统,该系统基本情况如下：
该系统一般采用平底方形料仓,在料仓底部设置有电动板式分料装置,分料装置布置方向平行于锅炉的给料口.分料装置将料仓内物料给进下面一层与分料装置垂直排列的螺旋输送机内,第一级给料机根据料仓宽度可并列布置8-12台螺旋给料机.物料经第一级螺旋给料机向炉前方向输送一端距离后,落入第二级螺旋输送机；第二级螺旋输送机一般由两台输送机组成,平行于锅炉给料口布置,将上一级输送机输送的物料分别向锅炉两侧输送并均匀分配到第螺旋输送机里.第螺旋输送机与锅炉给料口的数目相同,一般为2-4台,将物料输送到锅炉给料口中.为防止烟气反窜引发火灾,一般在每级输送机的出口均设置煤闸门,并且螺旋输送机一般采用向上倾斜布置,同时在第输送机出口与锅炉进料口之间装设有翻板式锁气器.
这种炉前给料系统是现阶段使用炉排炉燃烧生物质的电厂中的标准配置,这种给料系统在燃烧秸杆时总体运行情况良好,能基本满足锅炉的给料要求.但由于国内的生物质燃料种类复杂,实际到厂的生物质燃料中带有各种杂物,因此在实际运行中也有一些问题出现,如分料装置电机烧坏,仓内物料起拱引起输送机断料,给料口翻板处堵料等.因此各个电厂在实际运行中都多少进行了整改,如将分料装置改为液动,在料仓中增加一级或多级破拱装置.
另外,有少量电厂使用国产化技术或是改造项目使用单级输送机而料仓的配置不变.这种给料系统是参考燃煤电厂给煤系统设置的,即一排螺旋输送机直接将物料由料仓输送到锅炉给料口.这种系统中锅炉给料口参照垃圾电厂设置一个大的进料口,以满足多台输送机的给料要求.这种系统简单可靠,但受螺旋输送机可靠性限制一般输送距离较短.
在化工相关单位,例如一些糖厂的自备电站中采用无料仓的给料方式.这些电厂中使用甘蔗渣做燃料,水分较大,物料颗粒不规则.这种系统是直接通过皮带将甘蔗渣输送到炉前,然后通过分料器将物料间断给到各个溜槽.物料通过溜槽滑入锅炉给料口进入炉膛.皮带上多余的物料则在端部卸在厂房内或是返料皮带上.这种系统十分简单,投资少.但可靠性差,并且各个料口为间断给料,不利于锅炉的稳定燃烧.
由于国内目前使用流化床锅炉燃烧生物质的电厂比较少,且投入运行时间不长并且不太稳定,因此在流化床生物质锅炉给料系统方面暂时还无成熟的系统可以借鉴.
4结论
综合比较,由于分料器属于进口设备,其价格比料仓+仓底活化装置组成的系统的总价格高得多,且国内没有类似产品可以替代,以后的检修维护成本也较高；同时该产品在国内没有应用,其适应性也没有验证.而料仓+仓底活化装置组成的系统,其设备在国内有多家厂家可以生产,故造价相对较低；虽然该系统在一些项目上运行不是十分理想,但可根据其运行的实际经验,调整料仓的高度和宽度应该能达到比较理想的运行效果.故推荐采用料仓+仓底活化装置组成的系统.