多功能破碎系統在生物質電廠的應用

柏楊　呂冬清

摘要：生物質燃料作為原料進入發電生產之前需進行破碎處理，但同一破碎設備無法同時滿足軟質燃料、硬質燃料破碎要求，所以在生物質電廠內一般分散安裝多臺分別適合軟質、硬質料破碎的破碎設備。某廠上馬實施了一套集破碎、摻配、上料、輸送為一體的多功能破碎系統，節約了運營成本，增加了運營效益。

關鍵詞：生物質電廠；多功能破碎系統；生物質燃料；發電生產；破碎設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM619 文章編號：1009-2374（2016）28-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.025

生物質發電技術主要采用農林業生產廢棄物作為發電燃料，但生物質燃料具有的品種雜、柔韌性強、形態不一等特點，給生物質電廠燃料的破碎、摻配、上料、輸送等各個環節帶來一定的不利因素，本文結合某廠對上述相對獨立的各個環節進行整合上馬的多功能破碎系統進行工藝分析，以供從事生物質發電技術的同行參考。某企業作為國內首批核準的生物發電示范項目，于2008年7月1日起正式投入商業運行，建設規模1*25MW，年發電量1.6億度，年消耗量20多萬噸燃料，其中約15萬噸左右整料需要進行廠內破碎。由于不同品種之間的燃料特性差異大、品種雜、形態不一，項目投運以來，針對燃料破碎設備的選用經歷了從試驗到成熟再到改進的不同過程。

1 生物質電廠破碎設備的選用歷程

生物質發電項目投運初期，針對生物質燃料的破碎沒有成熟經驗可借鑒，在破碎設備的選用過程中走過了不少彎路。

1.1 小型破碎設備作為破碎主力使用

企業發展初期，在國內針對發電企業的大型破碎設備基本沒有，但針對家庭作坊式的小型切草機、木材切片機相對成熟，產能較低，一般在幾百公斤左右，很多企業為了增加破碎產能同時選用很多臺小型切草機、木材切片機。在當時，小型的破碎設備的應用在一定程度上緩解了企業的燃料破碎困難，但也爆發了一些問題，主要表現在以下四個方面：（1）小型破碎設備的自動化程度較低，基本靠人工操作，加之現場作業環境較差，從事該工作的人員年齡較大、安全防護意識不足，給運行的安全管理帶來很大風險；（2）小型設備安全防護性能較低，設備工作過程容易發生飛刀等傷人等不安全事件；（3）多臺小型設備需要占很大的安裝場地及作業空間，造成儲料場地減少；（4）設備的運行維護的工作量很大，增加了運營成本。

1.2 破碎設備由小改大的轉變

隨著生物質發電技術的發展，以破碎軟質秸稈為主的大型切草機、破碎園林木材為主的大型硬質破碎設備相繼研發（單臺額定出力每小時15噸以上）。但目前，國內的破碎設備還無法適應所有燃料品種的破碎要求，軟質破碎的設備不能進行硬質料的破碎，否則會造成刀片、刀棍大軸等部件的永久性損傷；硬質破碎的設備不能用于軟質料的破碎，否則會造成設備堵轉、設備損傷，所以當前的發電企業一般存在適用軟質和硬質粉碎的兩種設備。軟質和硬質燃料粉碎成碎料后，再進行清場、轉運、摻配、上料、輸送至鍋爐，完成燃料破碎到發電的全過程。

大型破碎設備的使用初步解決了生物質發電企業破碎難的問題，但燃料破碎、清場、轉運、摻配、上料、輸送等作業過程的安全防范以及對粉塵、噪音控制一直是企業經營管理工作的重點，增加了企業的運營管理成本，給企業的長期、穩定經營帶來了一定的不利因素。

2 多功能破碎系統

2.1 系統介紹

多功能在線破碎系統是某企業引進威猛破碎設備的基礎上，為減少上料中轉成本，結合生物質電廠燃料均勻摻配的輸送特點，設計安裝的燃料在線破碎輸送一體化系統。整個系統由破碎機、落料斗、皮帶輸送機、移料器以及噴霧降塵設備等部分組成（如圖1所示）。

2.1.1 多功能粉碎機。某生物質發電企業針對軟質破碎、硬質破碎的不同要求，將威猛TG5000E破碎機應用于破碎生產系統，實現同一臺破碎設備對不同特性燃料的破碎。（1）利用變頻器，將電源的頻率提高到60Hz，提高破碎機研磨錘切削線速度，解決了硬質破碎機無法應用于軟質秸稈破碎的難題；（2）喂料采用旋轉鍋體固定式上部喂料，有利于樹根等異形燃料的破碎，通過對破碎設備沉降式安裝，降低了設備喂料的喂料高度，移動式抓機一次性完成移料喂料作業過程，減少了裝載機的協同移料作業，降低了破碎作業成本。

2.1.2 噴霧降塵設備。在破碎機的作業過程中，粉塵較大時打開設備，能有效沉降破碎機出口處的粉塵。

2.1.3 皮帶輸送機。皮帶輸送機及時將威猛出料移出破碎區，送入輸送系統，減少了出料中轉運輸費用，提高了破碎機的運行效率。

2.1.4 犁式卸料設備。犁式卸料器具有自動撥料和輪流切換功能，通過集控室的遠程設定，自動實現犁式卸料器啟停和兩側入爐輸送皮帶的均勻給料。

2.2 系統特點

2.2.1 提高了料場作業的安全性。多功能破碎系統投入后，減少了料場作業過程中對人員、車輛的依賴，破碎機作業過程中無需將打包草解包抽繩，繩子和草可同時破碎，可以避免由于繩子進入料倉內帶來的安全隱患，提高了料場作業的安全性。

2.2.2 符合環保要求，減輕環保壓力。破碎系統投入后將減少料場作業過程中對人員、車輛的依賴，將現有的料場作業模式由“破碎→清場→轉運→摻配→上料”簡化為“破碎→上料”，省去了中間環節，減少了中間環節產生的粉塵、噪音的排放等環保投訴案件。

2.2.3 節約了運營成本，提高了摻配質量。（1）多功能破碎系統投運后，破碎后的出料可以不經過中轉直接上料入爐，實現燃料在線上料、在線破碎且可按照鍋爐燃料需求進行調整；（2）改變了原有料場運營模式，減少料口上料壓力，裝載車輛磨損費用、上料耗油費用、燃料的場地中轉費用等各項費用都隨之下降，節省了運行成本。

2.2.4 提高了破碎效率，保證了破碎質量。（1）多功能破碎機采用機械喂料，對操作人員的依賴較小，可以緩解由于生物質發電環境惡劣帶來的用工難問題；（2）威猛多功能破碎機每分鐘的轉速為1800轉左右，經過對軟質和硬質材料的破碎測試，破碎出料尺寸在8cm以下，可以達到90%以上，對燃料在鍋爐內的充分燃燒有一定的幫助。

2.2.5 擴大了燃料的收購品種，改變燃料收購結構。（1）威猛多功能破碎機適應軟硬秸稈，目前生物質所有的秸稈可以破碎，從長遠來看，能幫助企業擴大燃料收購品種，降低燃料成本；（2）多功能投入運行后，該企業硬質料的破碎能力由目前的8000噸/月提高到15000噸/月左右，為該企業利用夏季模板價格較低的優勢，推行整料碎貯、提高優質料的庫存、降底燃料收購成本提供了保證。

2.3 效益分析

投入440萬元，全年產生效益400萬元左右。

2.3.1 節省輸送設備檢修費用1萬左右。破碎成品料顆粒度小于8cm占有比例在95%以上，該成品料的流動性較好，對設備的纏繞少傷害小，利于燃料輸送及鍋爐的燃燒調整，全年節省輸送設備檢修費用1萬左右。

2.3.2 簡化上料過程，節約費用約176萬元。該企業每年有近8萬噸燃料通過該系統破碎上料，省去了清場→轉運→摻配等中間過程，每年可節省費用：

2.3.3 在收購旺季，增加優質燃料庫存，每年可節省燃料收購費用約90萬元。多功能破碎系統投運后該公司在收購旺季增加成品碎模板庫存1.5萬噸，按照淡旺季燃料收購差價60元/噸計算，增加的1.5萬噸庫存成品料可節省燃料收購成本90萬元。

2.3.4 節約人工費用45萬元。該企業切草破碎時正常用工在12人左右，多功能破碎系統投運用工3個，節省了9個用工，每個用工年均費用5萬元，每年可節省用工費用45萬元。

2.3.5 節省破碎支出費用45萬元。多功能投入運行后，減少該企業破碎工作上對外協位的依賴，合理壓縮外協單位利潤空間，減少破碎支出費用。外協單位的利潤空間一般在9元/噸左右，全年減少外協單位5萬破碎量，節省費用約45萬元。

2.3.6 每年節約料場費用44萬元。每年該企業約有4萬噸左右的秸稈因不能及時破碎消耗轉入庫存，庫存損耗一般在3%左右，4萬噸秸稈年損耗約1200噸，費用約30萬元；秸稈的再次搬運費用一般在3.5元/噸，4萬噸料的再次搬運費費用約14萬元。

多功能破碎系統投運后，將該企業軟質秸稈的破碎能力擴大了近10倍，基本上做到了當天來的秸稈當天破破消耗，減少了因破碎能力不足所產生的燃料存放損耗以及存放后的再次搬運的等料場費用。

2.4 不利因素分析

2.4.1 財務費用增加26.4萬元。以銀行貸款利率6%計算，投入440萬元每年增加財務費用26.4萬元。

2.4.2 運行費用會增加130萬元。其中廠用電費增加85萬元、設備維護費用增加45萬元。

2.4.3 增加設備折舊44萬元，設備投入440萬元，取10年折舊。

2.5 多功能破碎系統投運前后的效益差

多功能破碎系統投運前后的效益差共計200.6萬元。

3 結語

該企業的多功能破碎系統將威猛破碎設備與發電生產系統進行有機整合，克服了威猛喂料難、出料輸送難、移式卸料難等相關難題，提高破碎作業的安全性及破碎效率，減少粉塵、噪音對周邊環境的影響，在行業內，第一次實現了威猛破碎設備在發電生產企業的在線破碎功能。系統運行近一年，在降底運營管理成本，減少燃料中轉、摻配、提高發電燃料輸送質量、減輕員工工作強度等各個環節效益明顯。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）