何琦
中国轻工业成都设计工程有限公司 四川省成都市 610015
【摘要】：随着生物质发电厂项目逐渐增多,在设计过程中出现的问题也在施工和调试运行中反应了出来，主要集中在炉前给料系统的堵料、压料等问题上，这些问题导致机组运行不稳定。本文结合工程实例和生物质燃料特点，给出了3种生物质电厂炉前给料系统方案，并分析了各自优缺点，可以为同类型的生物质发电厂的锅炉设计、给料设备选择及机组长期稳定运行提供参考。
【关键词】：生物质 给料 输送
0.引言
生物质能源一直被称作“绿色能源”，世界各国特别是农业发展程度较高的国家都在鼓励发展生物质能源。主要生物质资源包括以下几方面：人工林的木质生物，农业废弃物（稻壳、甘蔗渣、玉米芯等），木材和家具行业的木材残渣（树皮、木屑等），用于糖和乙醇生产生物质（木薯、甘蔗等）。相比较传统能源电厂的设计，生物质燃料的上料和喂料系统有较大区别。我公司设计的泰国Ekaluck项目和Esaan项目均是燃烧蔗渣的生物质热电厂，在设计和安装当中均出现了一些难点和问题，本文就生物质电厂炉前给料系统结合实际工程，分析和总结3种生物质电厂的炉前给料方案，可为生物质电厂选择给料方案提供参考。
1.方案1:
伯利兹31.5MW综合发电厂项目采用的90t/h的锅炉，设有5个个料口，采用的是滚筒式喂料器+溜槽的设计，燃料通过皮带输送机输送至炉前，通过拨料装置落入喂料器前溜槽，通过变频电机驱动的三滚筒式喂料器，溜槽有一定的储料能力，并设置料位计。喂料器后溜槽设置密封风和播料风将燃料送入炉内。
这个方案中，蔗渣喂料器除了达到密封防止漏入冷风的作用以外，由于喂料器上端储存着一段蔗渣，所以还能像煤粉炉的给煤机一样根据需要均匀的输送蔗渣。当压榨故障或其它原因使蔗渣带过渣不均匀时，储槽的储料尚能给喂料器维持均匀入料一定的时间。
此方案的优点如下：
(1)无料仓的设计，减少输料环节，避开了料仓搭桥和堵料的情况发生
(2)蔗渣喂料器除了达到密封防止漏入冷风的作用以外，由于喂料器上端储存着一段蔗渣，所以还能像煤粉炉的给煤机一样根据需要均匀的输送蔗渣。
(3)当压榨故障或其它原因使蔗渣带过渣不均匀时，储槽的储料尚能给喂料器维持均匀入料一定的时间。
(4)阻止冷风从蔗渣溜槽漏入炉膛均匀给锅炉进料，控制炉膛稳定燃烧，锅炉效率提高，同时避免了炉内向外喷渣现象，环保功能显著。
缺点如下：
(1)无料仓的设计多适用于蔗渣有回料输送的情况，无回料皮带时候输料稳定性不高，一旦送料皮带故障停止给料，锅炉存在停炉风险。
(2)无料仓的缓冲功能，给料量不好控制，需要提高皮带机上料系统的精确性以控制给料量，增加了运行难度。
泰国Esaan60t/h蔗渣锅炉项目原设计采用的排料阀 +链板输送机方案，在实际运行中从溜槽到输送机之间送料不通畅，蔗渣经常堵在排料阀处，后综合各方意见采取了在输送机进口增加一台三滚筒喂料器，由喂料器代替排料阀将蔗渣送入输送机，整改后在避免堵料的同时，锅炉进料控制更加稳定和准确，炉膛燃烧稳定，锅炉效率提高，稳定蒸汽参数（汽温、汽压），满足工艺生产要求。
2.方案2:无炉前料仓+一级分料螺旋+一级给料螺旋
国信盐城生物质电厂采用振动炉排炉，75 t/h锅炉设有2个进料口。该电厂的炉前给料系统采用“无炉前料仓+一级分料螺旋+一级给料螺旋”，燃料通过带式输送机直接落入双螺旋分料机，再通过分料螺旋一分为二，分别通过落料管进人两侧的双螺旋给料机，螺旋给料机出口落入垂直落料管，落料管上设置有星形给料机，然后通过流槽送人锅炉。该方案取消了常规的炉前料仓，调节皮带上的燃料量来满足实际燃料的需求，控制难度较大。生物质
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电厂给料系统方案2如图3所示。
生物质电厂给料系统方案2的优点如下：
(1)采用无料仓设计，减少输料环节，避开了料仓蓬料、搭桥现象。
(2)缩短给料机的长度，给料机采用双支撑结构，减少螺旋变形现象。
(3)无料仓方案，无需单独设置料仓间，降底了皮带机高度，节约了皮带机的长度，节省占地，同时节约了成本。
生物质电厂给料系统方案2的缺点如下：
(1)取消了料仓，1条皮带只能对应2个给料口，适应于小机组锅炉，皮带的备用性能减小。
(2)无料仓缓冲功能，给料量不好控制，只能提高皮带机上料系统的精确性控制给料量，增加了运行难度。
(3)分料螺旋很难保证均匀性，当给料量不均匀时，星形给料机易堵塞。
(4)当一侧螺旋故障时，若分料螺旋挡板动作不及时，易出现事故。
3.方案3：炉前料仓+拨料器+给料螺旋
泰国Ekaluck项目有一台250t/h的链条炉排锅炉，主要燃料为蔗渣，辅助燃料为木屑。由于业主对炉前储料时间有要求，采用了倒斜储料仓+播料器+给料螺旋的输送方式，蔗渣物料从输料层的齿耙输送机通过料仓顶部均匀的给料孔输送至炉前料仓系统，料仓容积90m3可满足约15分钟燃料用量，料仓内的拨料器将仓中蔗渣物料定量给至仓底设置的炉前螺旋输送机，由炉前螺旋输送机调速进一步控制料量直接入料溜管，溜管到定量给料机，给料机溜管进入锅炉。生物质电厂给料系统方案3如图4所示。
此方案的优点如下：
(1)采用倒斜仓的设计，可以最大程度防止蔗渣在料仓内的堵料
(2)螺旋给料机宜采用双无轴螺旋机，无轴螺旋输送机独特的叶片设计，取消了中心轴，在输送带状、易缠绕物料时能够更好的防止物料缠绕。
(3)叶片加厚并采用特殊加强扭矩设计，螺旋不易变型。
(4)密封输送，锁风效果好，输送环境整洁。
此方案的缺点如下：
(1)无轴螺旋较长，存在扭断、防跳装置挂料问题。
(2)炉前料仓较大，高料位时仓内容易搭桥或者压料，导致拨料器无法正常拨料。
4.结论
几种炉前给料系统设置方案均或多或少存在一些问题，共同点就是料仓蓬料、系统装机电功率高、系统堵料、进锅炉燃料量波动频繁等。不同点在于有无料仓、料仓形状大小、给料级数、螺旋型式、螺旋长短、锅炉给料管的大小等给料系统细节的变化等。
如果生物质燃料是蔗渣，草本类生物质燃料这些水分含量高，易缠绕的物料时，如果没有炉前储料要求时，宜采用无炉前料仓+滚筒式喂料器+溜槽的方式，滚筒式喂料机除了可达到密封防止漏入冷风、稳定锅炉燃烧工况的作用以外，同时由于喂料器上端储存着一段蔗渣，所以还能像煤粉炉的给煤机一样根据需要均匀的输送蔗渣；当压榨故障或其它原因使蔗带过渣不均匀时，储槽的储料尚能给喂料器维持均匀入料一定的时间。三滚筒式蔗渣喂料器工作安全、可靠，现在国内、外糖厂使用都很普遍。如果蔗渣电厂有炉前储料要求时，应采用倒斜仓+正反向无轴螺旋给料机以最大程度避免输料过程中的堵塞和缠绕。
如果生物质燃料是秸秆稻壳木片等水分较低的生物质燃料，并没有储料要求是，可采用方案2采用无料仓设计，减少输料环节，降底皮带机高度，节省占地，降低输送功率，同时节约了成本，但上料系统的控制难度大，适用于锅炉给料口较少的电厂。
参考文献：
[1]甘蔗糖厂设计手册 编写组 《甘蔗糖厂设计手册 中册》 轻工出版社
[2]付小倩．生物质电厂锅炉运行优化研究．保定：华北电力大学，2008．
[3]王庆和，孙勇．我国生物质燃料固化成型设备研究现状．农机化研究，2011．
[4]林永明，潘峰，王正锋．生物质发电燃烧方式与炉型选择．广西电力，2009．