摘  要：近幾年生物質電廠發展較快，多采用了生物質直燃技術，將玉米秸稈、稻殼和木片等作為燃料，直接輸送至鍋爐燃燒。因為國內與國外的主要燃料存在區別，國內對上料系統的研究尚且不夠充分，所以現場運行中依然存在系統卡塞、料倉搭橋的現象。文章以國能射陽生物質電廠為例，對上料系統現存問題作了分析與總結，并通過重新設計，改造上料系統，解決了實際生產中的問題。

　　關鍵詞：生物質發電；直燃；上料系統；改造；

　　中圖分類號：  TM6 　　　文獻標識碼：  A      文章編號：2095-0802-(2012)07-00  -00

　　The Innovation and Transformation of the Feeding System in the Biomass Power Plant

　　WANG Chao, ZHAO Zheng

　　（North China Electric Power University Automation Department, Baoding 071003, Hebei, China）

　　Abstract

　　In recent years, biomass power plants have developed rapidly. Most of the plants are "Direct Combustion power plants”, they burn lumber or agricultural waste directly in boilers. However, the research of the feeding system is not completed in our country. There are still many problems in the system. The article analyzed the existing problems on the feeding system in the Sheyang biomass power plant, and re-designed the feeding system to solve the problems in the actual production.

　　Keywords: biomass power plants; direct combustion; the feeding system; transformation;

　　0 引言

　　近幾年來，隨著國家對可再生能源產業的鼓勵支持，生物質直燃發電項目在中國開始出現并迅速發展起來，2007年9月發布的可再生能源中長期發展規劃中明確提出了到2020年我國生物質能裝機容量達到30 GW的發展目標[1]。但是，國內與國外的主要燃料存在區別，引進的國外技術又并非完全符合國情，國內的很多對上料系統的設計只是在原有引進技術基礎上進行改進，而且由于改進的不夠完善與國內秸稈質量難達要求，上料系統依然存在卡、堵料現象。文章以國能射陽生物質電廠為例，分析了國內上料系統現存問題，并對其進行了重新設計，為解決上料中的卡料、堵料問題提供了新的思路。

　　1生物質電廠上料系統的工藝流程

　　該生物質電廠上料系統為雙皮帶輸送系統，其由堆料廠，散包機，螺旋上料機，#1甲/乙帶式輸送機，轉運站，#2皮帶帶式輸送機、爐前料倉即備用上料線組成。其中，燃料轉運站包括甲/乙犁料器，甲/乙液壓站兩部分。其工藝流程如圖1所示。

　　圖1 生物質電廠上料系統的工藝流程

　　秸稈主要采取廠外破碎、打包，將秸稈打成1 000 cm×600 cm×450 cm的秸稈包（約65 kg）。秸稈包通過散包機，經散包機散解后，由螺旋上料機送至#1甲/乙皮帶，經過高處的轉運站，撥料給#2皮帶，再送到鍋爐的爐前料倉中。散料主要采取不打包運輸進廠，散料卸在上料車間的堆料場內，通過裝載機推入料口，經螺旋上料機通過備用上料線送到高處轉運站中，再經#2皮帶送至爐前料倉。

　　2 上料系統存在的問題與改進意見

　　長期運行發現，上料系統的問題主要表現在螺旋給料機的上料卡塞和燃料轉運站的堵料2方面。

　　2.1螺旋給料機方面存在的問題

　　在實際生產中，螺旋給料機無法連續給料，成為機組運行的巨大障礙。突出的問題是料草在螺旋給料機中和水冷套給料通道中堵塞嚴重[2]。射陽電廠的主要原料麥秸稈經過多次的運輸、打包及露天存放，使秸稈表面光澤度大幅下降，濕度增加，經過解包機后，柔韌的草之間還相互搭橋和纏繞，增加了燃料的韌性，又由于螺旋輸送機應用的場合主要是輸送粉狀、顆粒狀和小塊狀物料，它不適宜輸送易變質的，粘性的和易結塊的物料[3]。在長期運行中發現，這些彼此纏繞的草對螺旋給料機造成了強大的反作用力，導致螺旋葉片產生裂紋，這些搭連的草如果進入水冷套內，則會發生嚴重的堵塞，其密實程度連鐵杵都插不進去，嚴重影響了鍋爐的穩定運行。

　　改造建議：取消入料口的螺旋上料機。采用合適燃料成型技術，將料包直接運輸至下一級解包單位。再經干燥和犁料設備均勻分布散料。

　　2.2燃料中轉站方面存在問題

　　由于燃料的搭橋纏繞，撥料板很難均勻散料，燃料間彼此纏繞，導致秸稈在撥料板的出口處形成斗篷，同時，其纏繞的特性又容易導致燃料量瞬時流量過大，直接堆積在#2皮帶的入口處。生物質料包在運輸過程中夾雜了較多雜質，當解包機解包不夠徹底時，燃料雜質包含土、水、木屑、以及未清理干凈的用于燃料打包的塑料繩等，這些東西在堆積處也會對設備造成不良影響[4]。

　　改造建議：建議取消轉運站，或更改燃料的轉運方式，改由其他方式實現燃料的運輸。同時為了減少燃料中的雜質含量，可在運輸皮帶前端安裝一段帶有間隙的螺紋滾軸篩[5]，使泥土通過間隙散落至地上。

　　3 上料系統的創新設計

　　經過重新設計的上料系統，取消了上料入口處的螺旋上料機與轉運站，采用了成熟的燃料打捆成型技術，由皮帶加分配小車的形式實現了成捆燃料的運輸，并將解包機后置，解包后的散料直接運輸至改造過的爐前料倉，在這里實現了硬質秸稈和軟質的分開儲藏。這種形式下，上料系統事故發生率明顯降低，減輕了運行人員壓力。

　　3.1 經過重新設計的工藝流程

　　重新設計的上料系統取消了上料入口處的螺旋給料機，上料的主要過程為：由抓斗將成型的燃料包抓至水平鏈式輸送機，再經V型分配鏈式輸送機運至分配小車輸送機，通過分配小車輸送機送至解包機，解包機解包后將燃料均勻散落至#2A/B皮帶，再經干燥段送至爐前料倉。其工藝流程如圖2所示。

　　圖2 經過重新設計的上料工藝流程

　　3.2 上料段的控制方式

　　上料段的控制可采用由DCS實現順序控制，相比于傳統的PLC控制，采用DCS的方式增加了更多的邏輯判斷，通過設計DCS的邏輯判斷，可以實現料線冗余的功能，并且對故障能夠及時作出反應，極大減輕了運行人員壓力。

　　新設計的流程中共有7級運輸裝置（其中干燥段與#3皮帶可視為同一級），每一級分兩條線，互為備用。設備分手、自動及故障三種運行方式。其中一級處于故障方式時，設備發出報警，另一條線負擔全部任務，直至設備修繕完畢。

　　3.2.1 各級運輸機啟動方式

　　在投自動運行后，第一級水平輸送鏈在接到下一級的的要料指令后，由抓斗裝載料包，接收到料包后，即可啟動。之后的第2至第7級啟動條件為：收到下一級的要料指令和上一級運輸機得到料包的指令。收到兩項指令后，運輸機以低速啟動，直至本級裝置收到料包后加速。干燥段輸送機收到上一級#2A/B皮帶得到燃料的指令后即可啟動。整個過程若手動控制停機則全部停機。以前三級運輸機為例，其順序控制SFC圖如圖3所示。

　　圖3 前三級輸送鏈啟動順控SFC圖

　　其中轉換條件X0~X9分別為：抓斗向水平輸送機上料完畢，水平輸送鏈收到B1Y、B2Y鏈要料信號，水平輸送機無料，B1Y、B2Y鏈收到來自B1Z、B2Z的要料信號，B1Y、B2Y鏈收到料包，B1Y、B2Y鏈卸載料包，B1Z、B2Z收到下級分配小車要料信號，B1Z、B2Z收到料包，B1Z、B2Z卸載料包，手動停止。各級啟動條件類似，不再贅述。

　　3.2.2  解包機啟停順序

　　解包機正常啟動順序為：首先啟動主輥電機冷卻風扇；再啟動主輥電機和小破碎輥電機；主輥電機冷卻風扇、主輥電機，小破碎輥電機啟動延時10秒啟動上喂料輥電機和下喂料輥電機。上喂料輥電機和下喂料輥電機啟動后，延時后啟動喂料鏈板輸送機，喂料鏈板啟動后5s內，出入口光電開關沒有檢測到物料，發出要料信號給分配小車輸送機。停止順序為：先停止停喂料機，再停上喂料輥、下喂料輥，隨后停大輥、小破碎輥。解包機啟停順序 SFC圖如圖4所示。

　　圖4 解包機啟停順序控制功能

　　3.2.3 分配小車與解包機速度調節說明

　　a) 分配小車在進料過程中工頻運行（指令100%），速度和稱重鏈匹配；

　　b) 分配小車出料過程速度與相對應的喂料輸送鏈速度匹配，分配小車速度指令是喂料輸送鏈速度指令的1/3，分配小車速度不可人工調節；

　　c) 喂料輸送鏈啟動速度自動設置為30%，啟動后可人工調節；

　　d) 分配小車出料過程中，如喂料輸送鏈速度低于3%時，停分配小車，喂料輸送鏈速度大于5%時，啟動分配小車。

　　解包機之后，若無需干燥，則直接將燃料送進爐前料倉。

　　4 結語

　　經過重新設計的上料系統可在DCS內實現完全的自動化上上料，并且通過邏輯判斷加強了對料線故障的診斷能力。該料線已應用于山東惠民生物質電廠，調試階段發現料線的故障率較之前的模式有了大幅的降低。生物質上料系統原來的蓬料、堵料的問題基本得到了解決，實現了上料的穩定運行。

　　參考文獻：

　　[1] 趙紅霞,王淑珍.螺旋輸送機螺距優化及效率研究[J].拖拉機與農用運輸車,2005(2):37-39.

　　[2] 楊  華,牛建新.生物質鍋爐輸料系統存在的問題及解決方案探討[J].可再生能源,2009,3(6):107-112.

　　[3] 李宗瑞,于曉東.秸稈直燃發電項目中螺旋給料機的適應性探討[J].農業工程技術(新能源產業),2010(6):16-19.

　　[4] 岳恒飛.生物質電廠燃料系統的分析改造[J].科技信息,2011(14):364.