農安生物質發電上料系統可靠性及經濟性考察報告

王四順 傅祥民

摘要：本文以吉林農安生物電廠為例，對當前黃色秸稈生物電廠上料系統的可靠性及經濟性進行了分析。本文是對上料系統最終設計的技術性分析，能夠較好的反映當前生物電廠黃色秸稈上料系統的技術水平。

關鍵詞：生物電廠 上料系統 黃色秸稈

Abstract: taking Jilin agricultural biological power plant as an example, on the current yellow straw biomass power plants feeding system reliability and economy are analysed. This article is on the final design of the feeding system of technical analysis, to better reflect the current biological power plant straw feeding system on the technical level.

Key words: biomass plant straw feeding system

中圖分類號：TM6文獻標識碼：A 文章編號：

1、引言：農安生物質電廠上料系統介紹

吉林農安縣是農業大縣，各類生物質秸稈產量巨大，該地發展生物質電廠具有很大資源優勢。

農安生物電廠所需主要燃料---黃色秸稈由打包機在廠外料場打包成型后入廠，經主上料鏈板輸送機入爐燃燒。

主上料輸送：上料時，通過料場內秸稈捆自動抓斗起重機將汽車上或料場內一層八個秸稈包抓起并放在鏈板式輸送機上，然后進入分配小車，通過分配小車合理分配至斜鏈板輸送機進入鍋爐。當鏈板式輸送機有一條出現故障時可以用分配小車將料分配給另一條鏈板式輸送機，以此完成上料。

農安工程在設計時優化原單一上料系統。改造內容如下：

（1）在原主上料兩側各增加一條帶寬1200mm的平花紋帶式輸送機，用來輸送在收購、打包、儲存、運輸、上料包過程中產生的散包及小包。

(2)設置獨立料場，用以儲存大量散料，同時設計增加一套輔助上料系統。

生物質燃料的供應是制約生物質電廠安全運營的重要因素，因地區、季節、價格等各方面的因素，黃色秸桿收集量有時難以滿足鍋爐的長期滿負荷運行。此外，農安地區也產有大量灰色秸稈及散料，如玉米芯等，為適應燃料的多樣性，于是在現有上料系統基礎上增加了一條大傾角擋邊皮帶機完成輔助上料工作系統。

綜上所述，農安項目共有三套燃料上料系統，能夠很好的適應大包、小包、散包及散料的上料要求。

2、 農安項目與國內S生物質電廠的對照分析

我們將農安生物電廠與國內某生物質電廠（該廠自然條件、燃料組成結構等與農安項目差別較小，現已投產，以下稱S生物質電廠）進行對比。

兩工程來料條件相同，包括玉米秸稈（大包、小包、散料）、稻殼、稻桿、玉米芯（碎后入廠）等。

2.1干料棚內機械及運轉狀況

工程名稱 干料棚內機械

農安生物質電廠 橋式抓斗起重機、破碎機（散料場）、抓草機、裝載機等

S生物質電廠 抓料機、秸稈破碎機、稻桿破碎機、抓草機、裝載機、刀輥切草機等

農安項目涉及各類機械，成熟度高，故障率低。S生物電廠新設備較多，且多為首次面世，運行故障具有不確定性，維修較復雜。據運行人員反映：抓料機、破碎機經常需要檢修。

2.2打包及破碎情況

工程名稱 打包及破碎

農安生物質電廠 干料棚內不設破碎，廠外打包。

S生物質電廠 干料棚內設破碎，大型 2臺，小型2臺

來料主要以大包形式，農安整包進入爐前，爐前自動解包。S生物電廠則在地面解包，解包場地占據了部分干料場區，解包作業與搬運機械交叉作業，易出危險。解包后繩體隨燃料依次進入破碎機、皮帶機、料倉、給料螺旋、分料螺旋，各設備纏繞幾率很大。

2.3上料皮帶

農安：原兩條主上料鏈板輸送機，改造后增加3條帶式輸送機（含1條大傾角皮帶）B=1200mm。

S電廠：1條大傾角，B=1400mm，上料系統單一，無法適應生物電廠燃料多樣化的要求。

對于僅用一條皮帶維持正常上料的電廠而言，皮帶機的維護保養顯得尤其重要，一旦故障短期難以修復時，只得停機處理。

2.4上料系統運行狀況

農安：黃色秸稈4條帶，散料1條帶，運行順暢，無堵料。在遇到某臺設備故障時，其余設備不受影響，仍可達到滿負荷運行。

S電廠：單條大傾角運行多種燃料，輸送黃色秸稈時堵料較嚴重，造成“帶轉而料不走”或者“螺旋轉而不輸料”，此類故障短時間內不解決時，將不得不降負荷運行，堵料嚴重時造成停機。另外料倉后分配螺旋、給料螺旋極易被大包繩纏繞，嚴重時輸送效率低下，螺旋葉片變形及電機過載。

2.5爐前料倉問題

農安：不設料倉。

考慮到秸稈容重約為標煤的1/7，其發熱量僅為標煤一半（濕度~25%），若設置料倉體積將會很大，且燃燒緩沖時間一般為燃煤機組的1/14或更少，以燃煤倉6H容積算，秸稈燃燒緩沖時間少于半小時，這對儲料而言意義不大。此外也將增加耗費大量鋼材。打包破碎后的黃色秸稈長度一般10~20mm，此種粒度和料流動性容易在倉壁和底面堵料。不設料倉，采用DCS設置自動定量給料，直接避免因設置料倉產生的堵料問題。

S電廠：設料倉。其容量~200m3，可儲10余噸黃色秸稈，“Ｌ”形布置。若下方螺旋不存在堵料時，則可供鍋爐滿負荷運行半小時。但現實是，下方兩級螺旋均易受包繩、濕秸稈纏繞，降低了螺旋輸送效率，而不間斷的秸稈來料終會導致料倉內堵料。此外，各類秸稈的超標運行也損壞了料倉底部的原有螺旋給料機，造成其葉片脫焊變形，大軸彎曲。目前該電廠在燃燒黃色秸稈時，采取了料倉“0儲量”運行模式，即通過現場視頻觀察來料量使之直接落至下方螺旋，再經給料螺旋送入爐膛。散料（玉米芯等）上料時，因料流動性好于黃色秸稈，堵料相對少，可做適當儲料。對于設備故障搶修所需的時間而言，半小時的料倉儲料時間，并不寬裕。

2.6系統故障消除

農安：各條上料帶（鏈）故障情況下可及時停機維修，不影響其他輸料設備運行，可通過提高這些帶（鏈）的上料量保持負荷不變。

S電廠：料倉前，遇到堵料，上料量降低，負荷降低；設備故障時，檢修不影響其它設備，但須通過其他設備上料以滿足上料量。料倉后，遇到堵料，上料量降低，負荷降低；

設備故障（指螺旋）時，須停機檢修，堅持運行會影響相鄰螺旋上料，上料量降低，負荷降低；提高其他軸轉速時，對軸及葉片磨損大，且纏繩狀況更嚴重。檢修時需停機清理料倉內大量積料，同時進行焊接及其他維修時應避免明火，以防火災。

2.7其它問題

農安：改造后，分料小車一用一備，小車機械故障率低。

S電廠：鍋爐帶料倉，現場配以相應輔助設備，包括布料器、料位計、料倉側除塵器等，運行中這些設備均未投入（效果不明顯或顯示不準）；

對于雨雪季節燃料普遍含水量高這一問題，有個別生物質電廠投資建設了一套秸稈干燥設備（約200萬），但據反映全年不運行時間居多，設備維護費用高。該類烘干設備目前未大量推廣，技術尚在摸索階段。熱源基本采用煙氣（~124度）、蒸汽或電加熱，考慮到秸稈隨帶輸送停留時間短，含水高、形狀差異性大，比容大等特點，實際干燥效果未必理想，且投運后是否損害皮帶尚待考察，另外秸稈受熱后產生的大量蒸汽會污染工作區域。我們認為，與其投資上一套并不成熟且長期閑置的干燥設備，不如加強燃料管理對秸稈采取自然干燥的方法更為節省、可靠。

結合目前多家生物質廠家目前運營狀況，我們認為有幾點還是值得借鑒：

（1） 黃色秸稈采用螺旋輸送時，對秸稈濕度、長度要求較高，故絲狀的、纖維狀秸稈燃料不建議采用螺旋給料機輸送；

（2） 在離電廠比較遠的地方，大包來料是合理的，密度大，運輸成本降低；

（3）大包來料后須解包，爐內解包優勢大于單獨人工解包；

（4） 整體燃燒大包（相對密度高），上料系統才會有更多時間緩沖；

（5） 燃料破碎后粒度大（如黃色秸稈），比容大，流動性差時，不建議設料倉；

（6） 盡量減少，避免重復性單位燃料的操作，如小包變大包，秸稈的二次破碎，二次搬運等；

（7） 盡量采用成熟機械產品；

（8） 盡量以機械方式替代人力操作，提高機械化作業程度；

3、建議及結論

農安項目設計中我們力求更多地吸納當前同類生物質電廠上料系統的優秀技改成果，不斷優化設計，在設計角度力所能及的完善和處理好每個細節，力求該工程上料系統故障率更低，可靠性更高。

農安生物質發電廠相比較S生物電廠的優點如下：

國內有類似電廠的成熟運行經驗，且上料系統可靠穩定，經濟效益好；

能夠適應多種燃料的燃燒，包括大包、小包、散包及灰色散料秸稈等；

經過改進之后將基本無堵料、膨料現象；

上料系統有防回火等安全措施；

所燒大包密度大，形狀規整，適合燃料的大量收購、運輸、儲存、上料；

上料系統自動化程度較高，能夠節省大量人工費用；

上料系統所用抓斗起重機可一次性抓8個大包，共4噸左右，能夠很好的解決上料系統上料難題。

國內生物質發電技術剛起步，許多引進的成熟技術尚需適應我國國情及當地資源現狀，生物質發電技術還要不斷摸索不斷前進。但目前看來，農安生物發電工程上料系統在國內來說也是比較先進的，且對燃料的多樣性適應性強，所以我們認為農安項目的上料系統是可靠且經濟性較好的系統，能夠滿足工程需要，能夠取得良好的經濟效益和社會效益。

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。