摘  要：近幾年生物質(zhì)電廠發(fā)展較快，多采用了生物質(zhì)直燃技術(shù)，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?yàn)閲鴥?nèi)與國外的主要燃料存在區(qū)別，國內(nèi)對上料系統(tǒng)的研究尚且不夠充分，所以現(xiàn)場運(yùn)行中依然存在系統(tǒng)卡塞、料倉搭橋的現(xiàn)象。文章以國能射陽生物質(zhì)電廠為例，對上料系統(tǒng)現(xiàn)存問題作了分析與總結(jié)，并通過重新設(shè)計(jì)，改造上料系統(tǒng)，解決了實(shí)際生產(chǎn)中的問題。

　　關(guān)鍵詞：生物質(zhì)發(fā)電；直燃；上料系統(tǒng)；改造；

　　中圖分類號：  TM6 　　　文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)業(yè)的鼓勵(lì)支持，生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目在中國開始出現(xiàn)并迅速發(fā)展起來，2007年9月發(fā)布的可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃中明確提出了到2020年我國生物質(zhì)能裝機(jī)容量達(dá)到30 GW的發(fā)展目標(biāo)[1]。但是，國內(nèi)與國外的主要燃料存在區(qū)別，引進(jìn)的國外技術(shù)又并非完全符合國情，國內(nèi)的很多對上料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)只是在原有引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，而且由于改進(jìn)的不夠完善與國內(nèi)秸稈質(zhì)量難達(dá)要求，上料系統(tǒng)依然存在卡、堵料現(xiàn)象。文章以國能射陽生物質(zhì)電廠為例，分析了國內(nèi)上料系統(tǒng)現(xiàn)存問題，并對其進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，為解決上料中的卡料、堵料問題提供了新的思路。

　　1生物質(zhì)電廠上料系統(tǒng)的工藝流程

　　該生物質(zhì)電廠上料系統(tǒng)為雙皮帶輸送系統(tǒng)，其由堆料廠，散包機(jī)，螺旋上料機(jī)，#1甲/乙?guī)�式輸送機(jī)，轉(zhuǎn)運(yùn)站，#2皮帶帶式輸送機(jī)、爐前料倉即備用上料線組成。其中，燃料轉(zhuǎn)運(yùn)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(zhì)電廠上料系統(tǒng)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(jī)，經(jīng)散包機(jī)散解后，由螺旋上料機(jī)送至#1甲/乙皮帶，經(jīng)過高處的轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)輸進(jìn)廠，散料卸在上料車間的堆料場內(nèi)，通過裝載機(jī)推入料口，經(jīng)螺旋上料機(jī)通過備用上料線送到高處轉(zhuǎn)運(yùn)站中，再經(jīng)#2皮帶送至爐前料倉。

　　2 上料系統(tǒng)存在的問題與改進(jìn)意見

　　長期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，上料系統(tǒng)的問題主要表現(xiàn)在螺旋給料機(jī)的上料卡塞和燃料轉(zhuǎn)運(yùn)站的堵料2方面。

　　2.1螺旋給料機(jī)方面存在的問題

　　在實(shí)際生產(chǎn)中，螺旋給料機(jī)無法連續(xù)給料，成為機(jī)組運(yùn)行的巨大障礙。突出的問題是料草在螺旋給料機(jī)中和水冷套給料通道中堵塞嚴(yán)重[2]。射陽電廠的主要原料麥秸稈經(jīng)過多次的運(yùn)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(jīng)過解包機(jī)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(jī)應(yīng)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(zhì)的，粘性的和易結(jié)塊的物料[3]。在長期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，這些彼此纏繞的草對螺旋給料機(jī)造成了強(qiáng)大的反作用力，導(dǎo)致螺旋葉片產(chǎn)生裂紋，這些搭連的草如果進(jìn)入水冷套內(nèi)，則會發(fā)生嚴(yán)重的堵塞，其密實(shí)程度連鐵杵都插不進(jìn)去，嚴(yán)重影響了鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

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

　　2.2燃料中轉(zhuǎn)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(dǎo)致秸稈在撥料板的出口處形成斗篷，同時(shí)，其纏繞的特性又容易導(dǎo)致燃料量瞬時(shí)流量過大，直接堆積在#2皮帶的入口處。生物質(zhì)料包在運(yùn)輸過程中夾雜了較多雜質(zhì)，當(dāng)解包機(jī)解包不夠徹底時(shí)，燃料雜質(zhì)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(shè)備造成不良影響[4]。

　　改造建議：建議取消轉(zhuǎn)運(yùn)站，或更改燃料的轉(zhuǎn)運(yùn)方式，改由其他方式實(shí)現(xiàn)燃料的運(yùn)輸。同時(shí)為了減少燃料中的雜質(zhì)含量，可在運(yùn)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(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

　　經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的上料系統(tǒng)，取消了上料入口處的螺旋上料機(jī)與轉(zhuǎn)運(yùn)站，采用了成熟的燃料打捆成型技術(shù)，由皮帶加分配小車的形式實(shí)現(xiàn)了成捆燃料的運(yùn)輸，并將解包機(jī)后置，解包后的散料直接運(yùn)輸至改造過的爐前料倉，在這里實(shí)現(xiàn)了硬質(zhì)秸稈和軟質(zhì)的分開儲藏。這種形式下，上料系統(tǒng)事故發(fā)生率明顯降低，減輕了運(yùn)行人員壓力。

　　3.1 經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的工藝流程

　　重新設(shè)計(jì)的上料系統(tǒng)取消了上料入口處的螺旋給料機(jī)，上料的主要過程為：由抓斗將成型的燃料包抓至水平鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，再經(jīng)V型分配鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)運(yùn)至分配小車輸送機(jī)，通過分配小車輸送機(jī)送至解包機(jī)，解包機(jī)解包后將燃料均勻散落至#2A/B皮帶，再經(jīng)干燥段送至爐前料倉。其工藝流程如圖2所示。

　　圖2 經(jīng)過重新設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)順序控制，相比于傳統(tǒng)的PLC控制，采用DCS的方式增加了更多的邏輯判斷，通過設(shè)計(jì)DCS的邏輯判斷，可以實(shí)現(xiàn)料線冗余的功能，并且對故障能夠及時(shí)作出反應(yīng)，極大減輕了運(yùn)行人員壓力。

　　新設(shè)計(jì)的流程中共有7級運(yùn)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(shè)備分手、自動(dòng)及故障三種運(yùn)行方式。其中一級處于故障方式時(shí)，設(shè)備發(fā)出報(bào)警，另一條線負(fù)擔(dān)全部任務(wù)，直至設(shè)備修繕完畢。

　　3.2.1 各級運(yùn)輸機(jī)啟動(dòng)方式

　　在投自動(dòng)運(yùn)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(dòng)。之后的第2至第7級啟動(dòng)條件為：收到下一級的要料指令和上一級運(yùn)輸機(jī)得到料包的指令。收到兩項(xiàng)指令后，運(yùn)輸機(jī)以低速啟動(dòng)，直至本級裝置收到料包后加速。干燥段輸送機(jī)收到上一級#2A/B皮帶得到燃料的指令后即可啟動(dòng)。整個(gè)過程若手動(dòng)控制停機(jī)則全部停機(jī)。以前三級運(yùn)輸機(jī)為例，其順序控制SFC圖如圖3所示。

　　圖3 前三級輸送鏈啟動(dòng)順控SFC圖

　　其中轉(zhuǎn)換條件X0~X9分別為：抓斗向水平輸送機(jī)上料完畢，水平輸送鏈?zhǔn)盏紹1Y、B2Y鏈要料信號，水平輸送機(jī)無料，B1Y、B2Y鏈?zhǔn)盏絹碜訠1Z、B2Z的要料信號，B1Y、B2Y鏈?zhǔn)盏搅习�，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(dòng)停止。各級啟動(dòng)條件類似，不再贅述。

　　3.2.2  解包機(jī)啟停順序

　　解包機(jī)正常啟動(dòng)順序?yàn)椋菏紫葐��?dòng)主輥電機(jī)冷卻風(fēng)扇；再啟動(dòng)主輥電機(jī)和小破碎輥電機(jī)；主輥電機(jī)冷卻風(fēng)扇、主輥電機(jī)，小破碎輥電機(jī)啟動(dòng)延時(shí)10秒啟動(dòng)上喂料輥電機(jī)和下喂料輥電機(jī)。上喂料輥電機(jī)和下喂料輥電機(jī)啟動(dòng)后，延時(shí)后啟動(dòng)喂料鏈板輸送機(jī)，喂料鏈板啟動(dòng)后5s內(nèi)，出入口光電開關(guān)沒有檢測到物料，發(fā)出要料信號給分配小車輸送機(jī)。停止順序?yàn)椋合韧Ｖ雇Ｎ沽蠙C(jī)，再停上喂料輥、下喂料輥，隨后停大輥、小破碎輥。解包機(jī)啟停順序 SFC圖如圖4所示。

　　圖4 解包機(jī)啟停順序控制功能

　　3.2.3 分配小車與解包機(jī)速度調(diào)節(jié)說明

　　a) 分配小車在進(jìn)料過程中工頻運(yùn)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(yīng)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(diào)節(jié)；

　　c) 喂料輸送鏈啟動(dòng)速度自動(dòng)設(shè)置為30%，啟動(dòng)后可人工調(diào)節(jié)；

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

　　解包機(jī)之后，若無需干燥，則直接將燃料送進(jìn)爐前料倉。

　　4 結(jié)語

　　經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的上料系統(tǒng)可在DCS內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化上上料，并且通過邏輯判斷加強(qiáng)了對料線故障的診斷能力。該料線已應(yīng)用于山東惠民生物質(zhì)電廠，調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)料線的故障率較之前的模式有了大幅的降低。生物質(zhì)上料系統(tǒng)原來的蓬料、堵料的問題基本得到了解決，實(shí)現(xiàn)了上料的穩(wěn)定運(yùn)行。

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