生物質(zhì)電廠燃料輸送系統(tǒng)的探討

高補偉,邱武平（.山東電力工程咨詢院有限公司,濟南　5003;　國電泰安熱電有限公司,山東　泰安　7000）

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生物質(zhì)電廠燃料輸送系統(tǒng)的探討

高補偉1,邱武平2
（1.山東電力工程咨詢院有限公司,濟南250013;2國電泰安熱電有限公司,山東泰安271000）

摘 要：本文根據(jù)近年來國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電項目的發(fā)展情況，簡要介紹了電廠燃料輸送系統(tǒng)的幾種常見類型,分析了各種燃料輸送系統(tǒng)在運行中存在的問題及各自對燃料輸送的適應(yīng)性，依托本院所設(shè)計的典型生物質(zhì)發(fā)電工程，對生物質(zhì)發(fā)電廠各種燃料輸送系統(tǒng)進行了研究。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)發(fā)電；生物質(zhì)燃料；燃料輸送系統(tǒng)；適應(yīng)性

1　概述

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是上世紀七十年代以來，為了應(yīng)對國際石油危機逐步發(fā)展起來的，能夠?qū)⒋笞匀粡V泛存在的可再生生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為電能的一種新型技術(shù)，主要采用農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物作為發(fā)電燃料。到了21世紀，隨著化石燃料的進一步緊張，生物質(zhì)能源利用也越發(fā)的重要起來，利用生物質(zhì)能源能夠有效地節(jié)約煤、石油、天然氣等一次不可再生能源，是目前國際國內(nèi)研究的前沿課題。

目前，世界各國尤其是發(fā)達國家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，以達到保護礦產(chǎn)資源、保障國家能源安全、實現(xiàn)CO2減排、保持國家經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目的。但是由于國內(nèi)生物質(zhì)直燃發(fā)電起步晚，沒有成熟的經(jīng)驗，設(shè)備制造水平低，而且我國的農(nóng)作物品種繁多，種植方式多樣，導(dǎo)致電廠燃料組成復(fù)雜，項目當(dāng)?shù)丶扔杏衩住⑿←溄斩挼榷逊e比重較低的燃料，又有樹皮枝椏、木材下腳料、棉花秸稈等堆積比重較高的燃料，不同的燃料熱值、規(guī)格不一致，這就導(dǎo)致常規(guī)的燃料輸送系統(tǒng)難以適應(yīng)國內(nèi)多種類生物質(zhì)燃料的輸送要求，為了將不同種類的燃料安全可靠的輸運至爐前料倉，迫切需要開發(fā)適合于中國國情的燃料輸送系統(tǒng)。

2　輸送方式簡介

生物質(zhì)燃料的物理特性與煤炭不同，因此燃料的輸送方案也有很大區(qū)別。通常情況下，從生物質(zhì)燃料性質(zhì)上來劃分有“黃色燃料”和“灰色燃料”兩種。“黃色燃料”主要是指玉米、小麥、水稻等輕質(zhì)秸稈燃料；“灰色燃料”又稱硬質(zhì)燃料，主要是指棉花秸稈、樹皮枝椏、荊條等木質(zhì)燃料。由于“黃色秸稈”與“灰色秸稈”的物理特性、燃燒特性不同，因此兩種燃料的輸送系統(tǒng)也有非常大的區(qū)別。

2.1黃色燃料輸送系統(tǒng)

黃色燃料普遍密度較小，為了使收集和運輸經(jīng)濟合理，所以在收集輸送中一般采用打包壓縮增加單位體積重量的方式，以減少運輸成本。所以在國內(nèi)黃色燃料輸送系統(tǒng)設(shè)計時一般考慮燃料采用打包形式進行輸送。近年來黃色燃料輸送系統(tǒng)主要采用了秸稈捆抓斗起重機加鏈式輸送機和解包機上料的方案，但是在什么地方進行解包，現(xiàn)在常用的有兩種方案，一是將大包在上料系統(tǒng)中解包然后以散狀物料型式輸送至爐前，二是以包料型式輸送至爐前，在爐前解包方案。方案一的核心技術(shù)是大包在上料系統(tǒng)中解包，即設(shè)置新型大包解包機。方案二在爐前解包，需要在鍋爐爐前配有立式螺旋解包機，依靠不等徑螺旋葉片旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)對料包的破碎。

經(jīng)過對運行的電廠調(diào)研發(fā)現(xiàn)，單一的黃色燃料輸送系統(tǒng)存在一些問題：首先，由于解包機對料包加工尺寸及工藝要求都比較嚴格，但是在技術(shù)、成本等因素影響下，國內(nèi)燃料的包型尺寸或者密度上，大都不太合乎要求，所以經(jīng)常造成秸稈燃料在輸送中頻繁堵料或者掉包，導(dǎo)致電廠不得不在廠內(nèi)再利用打包機進行二次打包，提高了電廠的運行成本。其次大包上料系統(tǒng)在運行時經(jīng)常會發(fā)生秸稈捆抓斗起重機抓取包料時，會發(fā)生掉包現(xiàn)象，了解后發(fā)現(xiàn)可能是因為打包不規(guī)格或者司機操作不熟練所致，在輸送大包時，鏈條輸送機上會發(fā)生卡包的現(xiàn)象，需要運行人員進行人工調(diào)整。

綜上所述，單一的黃色燃料輸送系統(tǒng)不僅存在以上難以解決的問題，而且由于這種輸送系統(tǒng)只能夠輸送大包黃色秸稈燃料，一旦黃色燃料收購出現(xiàn)困難，難以利用其它燃料進行代替，適應(yīng)性較差。

2.2灰色燃料輸送系統(tǒng)

由于灰色燃料粉碎后其物理特性與煤炭有些類似，可以部分參考燃煤電廠的輸送方案，但是又有所區(qū)別，生物質(zhì)電廠灰色燃料由于種類比較復(fù)雜，既有堆積比重較輕的樹皮等纖維燃料，也有板材下腳料、樹根等堆積比重較大的木質(zhì)燃料，既有有木片、樹皮及枝丫柴以切碎后的成品燃料進廠，也有樹根、板材下腳料等大塊的燃料進廠。灰色燃料的輸送常采用兩種布置方案：裝載機或者其他上料設(shè)備和地下料斗配合上料方案，橋式抓斗起重機和地下料斗上料方案。

經(jīng)過對電廠的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，單一的灰色燃料輸送系統(tǒng)同樣會存在一些問題：在輸送燃料的過程中容易出現(xiàn)篷料、灑料問題，而且由于輸送系統(tǒng)只能輸送散狀物料，如果在灰色燃料短缺時候使用黃色燃料，就需要對黃色大包秸稈燃料進行人工或者利用其它設(shè)備解包，造成了運行的不方便，對各種燃料的輸送適應(yīng)性一般。

2.3黃色和灰色燃料輸送系統(tǒng)

我國國土面積遼闊，生物質(zhì)資源種類繁多，當(dāng)一個地區(qū)同時有黃色燃料和灰色燃料時，考慮到單一的一套黃色或者灰色燃料輸送系統(tǒng)無法滿足電廠燃料的輸送要求，這就極大的制約了電廠的燃料收購，造成了電廠只能收購有限的幾種燃料，提高了發(fā)電成本，也是對其它生物質(zhì)資源的一種浪費。為了解決上料線功能單一的問題和適應(yīng)多樣的生物質(zhì)來源，需要將黃色包狀燃料輸送和灰色散狀燃料輸送結(jié)合起來，不能簡單設(shè)為兩套系統(tǒng)的疊加。根據(jù)現(xiàn)有電廠運行經(jīng)驗和兩種燃料的混合地點來看，現(xiàn)在大致有兩種布置方案：系統(tǒng)在爐前料倉處進行混合，也可以在系統(tǒng)中部進行混合。

兩種方案均能實現(xiàn)散狀灰色燃料和包狀黃色燃料的輸送，其中方案一為單獨設(shè)置的兩套輸送系統(tǒng)，由于爐前料倉位置較高，受皮帶機傾角的限制，散料輸送系統(tǒng)帶式輸送機的長度較長，初始投資較高。方案二散料輸送系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)運站與包狀燃料輸送系統(tǒng)融合，散料輸送系統(tǒng)帶式輸送機長度短，初始投資相對較省。

方案二燃料輸送系統(tǒng)由大包線、散料線組成，大包線、散料線任意一條單獨運行時均能能夠滿足機組滿負荷的需要。散料線皮帶輸送機尾部設(shè)置有一臺雙螺旋給料機（小解包機）和輔料螺旋料斗，與大包系統(tǒng)配合，使整套上料系統(tǒng)既能滿足上大包的需要，而且能夠上小包和散狀燃料，對燃料供應(yīng)形式的適應(yīng)性強。

3　總結(jié)

生物質(zhì)發(fā)電工程與燃煤、油、氣發(fā)電工程從原理上講所使用的

技術(shù)是基本相同的，最大的不同點是燃料不一樣，生物質(zhì)發(fā)電工程

的燃料是生物質(zhì)，其燃料流動性差、比重輕、體積大、顆粒不規(guī)則、熱值低、熱值波動大、化學(xué)成分變化大、自熱霉變快，降解快、易

燃，在生物質(zhì)電廠中，從而導(dǎo)致燃料輸送系統(tǒng)設(shè)計較為復(fù)雜，然而

燃料輸送系統(tǒng)在生物質(zhì)電廠中又是一個極其重要的環(huán)節(jié)，針對各種

燃料的輸送適應(yīng)性，系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型均沒有成熟經(jīng)驗可以借鑒，黃色、灰色兩種燃料共同輸送成功突破了國內(nèi)單一物料輸送的局限性，無論大小包、整散料、灰色還是黃色燃料，都能實現(xiàn)順利輸送，為生物質(zhì)電廠不受農(nóng)作物種類、大小等因素的限制，在全國大范圍的推廣奠定了基礎(chǔ)，解決了黃色包狀燃料和灰色散狀燃料的混和輸送問題，增加了可供鍋爐燃燒的燃料種類，確保了電廠燃料來源的可靠性和穩(wěn)定性。

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.160