农安生物质发电上料系统可靠性及经济性考察报告

王四顺 傅祥民

摘要：本文以吉林农安生物电厂为例，对当前黄色秸秆生物电厂上料系统的可靠性及经济性进行了分析。本文是对上料系统最终设计的技术性分析，能够较好的反映当前生物电厂黄色秸秆上料系统的技术水平。

关键词：生物电厂 上料系统 黄色秸秆

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

中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：

1、引言：农安生物质电厂上料系统介绍

吉林农安县是农业大县，各类生物质秸秆产量巨大，该地发展生物质电厂具有很大资源优势。

农安生物电厂所需主要燃料---黄色秸秆由打包机在厂外料场打包成型后入厂，经主上料链板输送机入炉燃烧。

主上料输送：上料时，通过料场内秸秆捆自动抓斗起重机将汽车上或料场内一层八个秸秆包抓起并放在链板式输送机上，然后进入分配小车，通过分配小车合理分配至斜链板输送机进入锅炉。当链板式输送机有一条出现故障时可以用分配小车将料分配给另一条链板式输送机，以此完成上料。

农安工程在设计时优化原单一上料系统。改造内容如下：

（1）在原主上料两侧各增加一条带宽1200mm的平花纹带式输送机，用来输送在收购、打包、储存、运输、上料包过程中产生的散包及小包。

(2)设置独立料场，用以储存大量散料，同时设计增加一套辅助上料系统。

生物质燃料的供应是制约生物质电厂安全运营的重要因素，因地区、季节、价格等各方面的因素，黄色秸杆收集量有时难以满足锅炉的长期满负荷运行。此外，农安地区也产有大量灰色秸秆及散料，如玉米芯等，为适应燃料的多样性，于是在现有上料系统基础上增加了一条大倾角挡边皮带机完成辅助上料工作系统。

综上所述，农安项目共有三套燃料上料系统，能够很好的适应大包、小包、散包及散料的上料要求。

2、 农安项目与国内S生物质电厂的对照分析

我们将农安生物电厂与国内某生物质电厂（该厂自然条件、燃料组成结构等与农安项目差别较小，现已投产，以下称S生物质电厂）进行对比。

两工程来料条件相同，包括玉米秸秆（大包、小包、散料）、稻壳、稻杆、玉米芯（碎后入厂）等。

2.1干料棚内机械及运转状况

工程名称 干料棚内机械

农安生物质电厂 桥式抓斗起重机、破碎机（散料场）、抓草机、装载机等

S生物质电厂 抓料机、秸秆破碎机、稻杆破碎机、抓草机、装载机、刀辊切草机等

农安项目涉及各类机械，成熟度高，故障率低。S生物电厂新设备较多，且多为首次面世，运行故障具有不确定性，维修较复杂。据运行人员反映：抓料机、破碎机经常需要检修。

2.2打包及破碎情况

工程名称 打包及破碎

农安生物质电厂 干料棚内不设破碎，厂外打包。

S生物质电厂 干料棚内设破碎，大型 2台，小型2台

来料主要以大包形式，农安整包进入炉前，炉前自动解包。S生物电厂则在地面解包，解包场地占据了部分干料场区，解包作业与搬运机械交叉作业，易出危险。解包后绳体随燃料依次进入破碎机、皮带机、料仓、给料螺旋、分料螺旋，各设备缠绕几率很大。

2.3上料皮带

农安：原两条主上料链板输送机，改造后增加3条带式输送机（含1条大倾角皮带）B=1200mm。

S电厂：1条大倾角，B=1400mm，上料系统单一，无法适应生物电厂燃料多样化的要求。

对于仅用一条皮带维持正常上料的电厂而言，皮带机的维护保养显得尤其重要，一旦故障短期难以修复时，只得停机处理。

2.4上料系统运行状况

农安：黄色秸秆4条带，散料1条带，运行顺畅，无堵料。在遇到某台设备故障时，其余设备不受影响，仍可达到满负荷运行。

S电厂：单条大倾角运行多种燃料，输送黄色秸秆时堵料较严重，造成“带转而料不走”或者“螺旋转而不输料”，此类故障短时间内不解决时，将不得不降负荷运行，堵料严重时造成停机。另外料仓后分配螺旋、给料螺旋极易被大包绳缠绕，严重时输送效率低下，螺旋叶片变形及电机过载。

2.5炉前料仓问题

农安：不设料仓。

考虑到秸秆容重约为标煤的1/7，其发热量仅为标煤一半（湿度~25%），若设置料仓体积将会很大，且燃烧缓冲时间一般为燃煤机组的1/14或更少，以燃煤仓6H容积算，秸秆燃烧缓冲时间少于半小时，这对储料而言意义不大。此外也将增加耗费大量钢材。打包破碎后的黄色秸秆长度一般10~20mm，此种粒度和料流动性容易在仓壁和底面堵料。不设料仓，采用DCS设置自动定量给料，直接避免因设置料仓产生的堵料问题。

S电厂：设料仓。其容量~200m3，可储10余吨黄色秸秆，“Ｌ”形布置。若下方螺旋不存在堵料时，则可供锅炉满负荷运行半小时。但现实是，下方两级螺旋均易受包绳、湿秸秆缠绕，降低了螺旋输送效率，而不间断的秸秆来料终会导致料仓内堵料。此外，各类秸秆的超标运行也损坏了料仓底部的原有螺旋给料机，造成其叶片脱焊变形，大轴弯曲。目前该电厂在燃烧黄色秸秆时，采取了料仓“0储量”运行模式，即通过现场视频观察来料量使之直接落至下方螺旋，再经给料螺旋送入炉膛。散料（玉米芯等）上料时，因料流动性好于黄色秸秆，堵料相对少，可做适当储料。对于设备故障抢修所需的时间而言，半小时的料仓储料时间，并不宽裕。

2.6系统故障消除

农安：各条上料带（链）故障情况下可及时停机维修，不影响其他输料设备运行，可通过提高这些带（链）的上料量保持负荷不变。

S电厂：料仓前，遇到堵料，上料量降低，负荷降低；设备故障时，检修不影响其它设备，但须通过其他设备上料以满足上料量。料仓后，遇到堵料，上料量降低，负荷降低；

设备故障（指螺旋）时，须停机检修，坚持运行会影响相邻螺旋上料，上料量降低，负荷降低；提高其他轴转速时，对轴及叶片磨损大，且缠绳状况更严重。检修时需停机清理料仓内大量积料，同时进行焊接及其他维修时应避免明火，以防火灾。

2.7其它问题

农安：改造后，分料小车一用一备，小车机械故障率低。

S电厂：锅炉带料仓，现场配以相应辅助设备，包括布料器、料位计、料仓侧除尘器等，运行中这些设备均未投入（效果不明显或显示不准）；

对于雨雪季节燃料普遍含水量高这一问题，有个别生物质电厂投资建设了一套秸秆干燥设备（约200万），但据反映全年不运行时间居多，设备维护费用高。该类烘干设备目前未大量推广，技术尚在摸索阶段。热源基本采用烟气（~124度）、蒸汽或电加热，考虑到秸秆随带输送停留时间短，含水高、形状差异性大，比容大等特点，实际干燥效果未必理想，且投运后是否损害皮带尚待考察，另外秸秆受热后产生的大量蒸汽会污染工作区域。我们认为，与其投资上一套并不成熟且长期闲置的干燥设备，不如加强燃料管理对秸秆采取自然干燥的方法更为节省、可靠。

结合目前多家生物质厂家目前运营状况，我们认为有几点还是值得借鉴：

（1） 黄色秸秆采用螺旋输送时，对秸秆湿度、长度要求较高，故丝状的、纤维状秸秆燃料不建议采用螺旋给料机输送；

（2） 在离电厂比较远的地方，大包来料是合理的，密度大，运输成本降低；

（3）大包来料后须解包，炉内解包优势大于单独人工解包；

（4） 整体燃烧大包（相对密度高），上料系统才会有更多时间缓冲；

（5） 燃料破碎后粒度大（如黄色秸秆），比容大，流动性差时，不建议设料仓；

（6） 尽量减少，避免重复性单位燃料的操作，如小包变大包，秸秆的二次破碎，二次搬运等；

（7） 尽量采用成熟机械产品；

（8） 尽量以机械方式替代人力操作，提高机械化作业程度；

3、建议及结论

农安项目设计中我们力求更多地吸纳当前同类生物质电厂上料系统的优秀技改成果，不断优化设计，在设计角度力所能及的完善和处理好每个细节，力求该工程上料系统故障率更低，可靠性更高。

农安生物质发电厂相比较S生物电厂的优点如下：

国内有类似电厂的成熟运行经验，且上料系统可靠稳定，经济效益好；

能够适应多种燃料的燃烧，包括大包、小包、散包及灰色散料秸秆等；

经过改进之后将基本无堵料、膨料现象；

上料系统有防回火等安全措施；

所烧大包密度大，形状规整，适合燃料的大量收购、运输、储存、上料；

上料系统自动化程度较高，能够节省大量人工费用；

上料系统所用抓斗起重机可一次性抓8个大包，共4吨左右，能够很好的解决上料系统上料难题。

国内生物质发电技术刚起步，许多引进的成熟技术尚需适应我国国情及当地资源现状，生物质发电技术还要不断摸索不断前进。但目前看来，农安生物发电工程上料系统在国内来说也是比较先进的，且对燃料的多样性适应性强，所以我们认为农安项目的上料系统是可靠且经济性较好的系统，能够满足工程需要，能够取得良好的经济效益和社会效益。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。