硬質秸稈給料系統設計研究

譚大治，張曉陽，朱國輝

(中國華電科工集團有限公司，北京 100160)

0 引 言

在生物質發電中，燃料一般為硬質秸稈、棉花秸稈、樹皮等，其長度一般在5～15厘米范圍內，在發電過程中，燃料雜亂無序的堆積在料倉中，易造成進料口堵塞，影響生物質發電的效率[1-2]。另一方面，燃料燃燒產生的CO會返回至料倉中，含量過高時將造成燃料自燃。基于以上問題，本文提供一種能夠防止燃料堵塞以及自燃的生物質鍋爐給料裝置。

1 給料裝置結構介紹

本文所述的硬質生物質鍋爐給料裝置，包括中轉料倉、螺旋收集機、螺旋輸送機、螺旋分配機、螺旋給料機和給料管，螺旋收集機位于中轉料倉內，包括中轉料倉、螺旋輸送機、螺旋分配機、螺旋給料機和給料管依次連通，具體結構如圖1-圖2所示。

圖1 給料系統結構正視圖

圖2 給料系統結構俯視圖

1.1 中轉料倉

本給料系統共有兩臺中轉料倉，主要是用來存儲燃料的。料倉呈圓柱形，中間有平臺圍欄相連。在頂部平臺和筒體底部各有一開孔，頂部開孔為進料口，用來接收上一工序傳輸來的燃料，底部開孔為螺旋收集機安裝位置，可以通過螺旋收集機的作用將料倉中儲存的燃料傳輸到螺旋輸送機中，螺旋收集機位于中轉料倉的底部，螺旋收集機包括第一驅動電機，第一驅動電機的輸出軸豎直設置，以驅動螺旋收集機旋轉，第一驅動電機的輸出軸安裝有安裝架，安裝架上安裝有第二驅動電機，第二驅動電機的輸出軸水平設置，第二驅動電機的輸出軸上連接有螺旋導料軸，電機驅動螺旋導料機旋轉以收集料倉中的燃料。

1.2 螺旋輸送機

螺旋輸送機包括密封的殼體，殼體傾斜設置，其內具有螺旋軸，所有螺旋片和螺旋桿均采用不銹鋼材質，螺旋軸連接在第三驅動電機的輸出軸上，螺旋輸送機的進料口連接螺旋收集機的出料口，螺旋收集機的出料口連接螺旋分配機的進料口。螺旋輸送機主要用來把螺旋收集機輸送來的燃料轉輸到螺旋分配機內。螺旋輸送機整臺設備由半圓形的長槽體、螺旋軸、端軸承、進料口、卸料口以及驅動裝置等部分組成。在半圓形長槽體上方，配有密封蓋板，以防止料塵飛揚，密封蓋板上配觀察孔，用以觀察設備工作時螺旋運行情況，在長槽體下部裝有固定支腿，用螺栓與平臺相緊固。另外，本設備還配有堵塞報警和速度檢測裝置。螺旋輸送機安裝時為傾斜狀，與水平方向成26°角度。其卸料口與螺旋分配機的連接需在現場定位焊接安裝。

1.3 螺旋分配機

螺旋分配機位于螺旋給料機的上方，螺旋給料機具有水平布置的儲料倉，儲料倉內具有螺旋軸，螺旋軸和第四驅動電機的輸出軸相連，螺旋分配機和螺旋給料機之間具有手動插板門給料管傾斜設置，給料管的一端和螺旋給料機的出料口相連，螺旋給料機的另一端連接生物質鍋爐。燃料進入給料管后，在自身重力的作用下，沿管路進入燃燒爐。

1.4 螺旋給料機

螺旋給料機的作用是將燃料輸送到給料管中。螺旋給料機的進料口處是一個儲料倉，它可以儲存一定數量的燃料，螺旋給料機運行時，燃料持續不斷的通過給料管輸送到燃燒爐中，從而保證燃燒的持續性和穩定性。儲料倉上配有料位計和低料位報警裝置。在殼體進料口下方是一配有手動插板門的緊急卸料口，該插板門在螺旋給料機正常運行時處于常閉狀態。螺旋給料機的卸料口與給料管相接，兩者之間配有膨脹節和氣動插板門。

2 防堵塞措施

本文所設計的生物質給料系統主要采用螺旋收集機來防止料倉中的燃料堵塞。螺旋收集機位于料倉底部中心孔位置，呈圓錐狀，主要用來收集分散在料倉中的燃料，并將其輸送到螺旋輸送機的入口。螺旋收集機自身軸向旋轉的同時，還圍繞料倉中心作勻速的圓周運動，兩種運動的共同作用下，散布在倉底的燃料不斷地向中心集中并被輸送到螺旋輸送機入口處。螺旋轉動速度的大小由料倉中料位的高低所決定的。

中轉料倉中配備有料位計以及高低料位報警系統，料位計用來測量料倉中燃料的數量，當料倉中料位過高或過低時，報警系統會起作用，引起相應設備的連鎖控制，以防止料倉中燃料堆積過多引起螺旋給料機堵料。

3 防燃料自燃措施

中轉料倉內具有CO分析儀，CO分析儀和第一報警裝置電連接，中轉料倉的上部連接有防爆管，中轉料倉內還具有料位計，料位計和第二報警裝置電連接。中轉料倉配有CO分析儀、防爆管，CO分析儀是用來分析料倉空氣中CO的含量，以預防因CO含量過高而可能引起的自燃問題，防爆管位于料倉筒體上部外側，在料倉中壓力過大時會自動打開，防止因料倉內部壓力過大而造成設備的損壞。

在給料系統長時間停用的情況下，工作人員應及時清空料倉和給料系統，防止生物質燃料腐爛產生可燃氣體。

此外，該給料系統在給料管下方有一氣動翻板閥，在汽缸的作用下，能夠不斷的打開、閉合，在保證燃燒正常進行的同時，在給料管上端的氣動插板門共同作用下，還可以防止燃燒爐中的飛灰和火星逆回到給料管和螺旋中而引起燃燒。在給料管的中段還設置了一個消防水進口，保證在燃料自燃的情況下能及時滅火。

4 結束語

本文所述的生物質鍋爐硬質秸稈給料系統主要用于接收儲存傳輸來的燃料，然后將燃料利用各級螺旋的連續協調傳動通過專用給料管傳輸給燃燒爐或下一級燃料燃燒系統。針對硬質秸稈在料倉中易堵塞的問題，本文提出使用螺旋收集器收集料倉中的燃料，為避免料倉中CO過多引起的燃料自燃，本文在料倉中放置了CO分析儀，在料倉中的CO濃度超過閾值時，將自動報警。該設備密封性能好，消除了粉塵對工作環境的污染，設有緊急制動裝置，運行安全可靠，主要傳輸部分為不銹鋼材質，提高了設備的使用壽命，操作簡便，大大減輕了工人的勞動強度，由于分散給料，有利于燃料的充分燃燒，提高了工作效率和經濟性。