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摘要:在 20 世纪 70 年代左右,生物质发电技术得到了发展,其最初的发展目的是为了解决国际上的石油危机问题。近年来,生物质发电技术的应用越来越普遍。基于此,本文主要根据近年来国内生物质发电项目的发展情况,简要介绍了电厂燃料输送系统的几种常见类型,分析了各种燃料输送系统在运行中存在的问题及各自对燃料输送的适应性,旨在为电厂输送系统的设计与应用实践提供理论依据。
关键词:生物质电厂;燃料输送系统;
引言:由于我国的生物质燃料发电起步时间比较晚,所以缺乏足够的经验,设备的制造水平不高,加上我国的农作品种类比较多,所以电厂的燃料组成具有一定的复杂性,这样一来直接导致燃料的热值不一样,规格上也会存在差异,所以就会造成燃料的输送难题。因此,如果想更好地把多样的燃料安全运输至目的地,相关从业人员就要加强生物质电厂燃料输送系统的研究,开发出适合我国发展的燃料输送系统。
1、生物质电厂燃料输送系统及其应用现状
1.1生物质发电技术简介
生物质发电技术是上世纪七十年代以来,为了应对国际石油危机逐步发展起来的,能够将大自然广泛存在的可再生生物质能源转化为电能的一种新型技术,主要采用农作物秸秆和林业废弃物作为发电燃料。到了 21 世纪,随着化石燃料的进一步紧张,生物质能源利用也越发的重要起来,利用生物质能源能够有效地节约煤、石油、天然气等一次不可再生能源,是目前国际国内研究的前沿课题。
生物质电厂的出现让煤和石油这些不可再生资源在很大程度上节约下来。发达国家是最早进行这方面研究的,他们致力于将节能环保与生物质发电结合起来,以达到人与自然的协调性发展。国内这方面的研究起步比较晚,相关的技术以及设备都相对落后。燃料方面,由于我国地域宽广,各种农作物众多,电厂的运作方式以及规模大有不同,不同的燃料在燃烧时的效果也相差甚远,因此在燃料输送方面还存在着很多困境需要解决。
1.2生物质电厂燃料输送系统的应用现状
目前,世界各国尤其是发达国家,都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术,以达到保护矿产资源、保障国家能源安全、实现 CO 2 减排、保持国家经济可持续发展的目的。但是由于国内生物质直燃发电起步晚,没有成熟的经验,设备制造水平低,而且我国的农作物品种繁多,种植方式多样,导致电厂燃料组成复杂,项目当地既有玉米、小麦秸秆等堆积比重较低的燃料,又有树皮枝桠、木材下脚料、棉花秸秆等堆积比重较高的燃料,不同的燃料热值、规格不一致,这就导致常规的燃料输送系统难以适应国内多种类生物质燃料的输送要求,为了将不同种类的燃料安全可靠的输运至炉前料仓,迫切需要开发适合于中国国情的燃料输送系统。
2、生物质电厂中的燃料输送系统
通常情况下,从生物质燃料性质上来划分有“黄色燃料”和“灰色燃料”两种。“黄色燃料”主要是指玉米、小麦、水稻等轻质秸秆燃料;“灰色燃料”又称硬质燃料,主要是指棉花秸秆、树皮枝桠、荆条等木质燃料。由于“黄色秸秆”与“灰色秸秆”的物理特性、燃烧特性不同,因此两种燃料的输送系统也有非常大的区别。
2.1黄色燃料输送系统
黄色燃料普遍密度较小,为了使收集和运输经济合理,所以在收集输送中一般采用打包压缩增加单位体积重量的方式,以减少运输成本。所以在国内黄色燃料输送系统设计时一般考虑燃料采用打包形式进行输送。近年来黄色燃料输送系统主要采用了秸秆捆抓斗起重机加链式输送机和解包机上料的方案,但是在什么地方进行解包,现在常用的有两种方案:一是将大包在上料系统中解包然后以散状物料型式输送至炉前,二是以包料型式输送至炉前,在炉前解包方案。方案一的核心技术是大包在上料系统中解包,即设置新型大包解包机。
方案二在炉前解包,需要在锅炉炉前配有立式螺旋解包机,依靠不等径螺旋叶片旋转实现对料包的破碎。
经过对运行的电厂调研发现,单一的黄色燃料输送系统存在一些问题:首先,由于解包机对料包加工尺寸及工艺要求都比较严格,但是在技术、成本等因素影响下,国内燃料的包型尺寸或者密度上,大都不太合乎要求,所以经常造成秸秆燃料在输送中频繁堵料或者掉包,导致电厂不得不在厂内再利用打包机进行二次打包,提高了电厂的运行成本。其次大包上料系统在运行时经常会发生秸秆捆抓斗起重机抓取包料时,会发生掉包现象,了解后发现可能是因为打包不规格或者司机操作不熟练所致,在输送大包时,链条输送机上会发生卡包的现象,需要运行人员进行人工调整。
2.2灰色燃料输送系统
因为灰色燃料在粉碎以后,它的物理特征与煤炭相类似,因此可以参考煤燃电厂的相关输送方案,不过在本质上又有一定的差别。因为在生物质电厂的灰色燃料种类繁多,包括树皮等纤维燃料、板材下脚料等木质燃料、木皮和树皮等成品燃料和树根等面积和质量都比较大的块燃料。对于灰色燃料系统来说,其输送主要有两种方案,一种是装载机或者其它上料设备和地下料斗配合上料方案,另一种是桥式抓斗起重机和地下料斗上料方案。
在对电厂进行调查研究后发现,实行单一的灰色燃料输送也会有一些问题存在,比如在输送时通常会出现篷料、洒料现象,与此同时,因为输送系统只可以输送散状物料,在灰色燃料缺少时,就需要黄色燃料的供应,而对黄色大包的秸秆燃料解包存在不便性,因此导致适应性也不强。
3、目前针对两种输送方式的解决办法
我国国土面积辽阔,生物质资源种类繁多,当一个地区同时有黄色燃料和灰色燃料时,考虑到单一的一套黄色或者灰色燃料输送系统无法满足电厂燃料的输送要求,这就极大的制约了电厂的燃料收购,造成了电厂只能收购有限的几种燃料,提高了发电成本,也是对其它生物质资源的一种浪费。为了解决上料线功能单一的问题和适应多样的生物质来源,需要将黄色包状燃料输送和灰色散状燃料输送结合起来,但不能简单设为两套系统的叠加。
根据现有电厂运行经验和两种燃料的混合地点来看,现在大致有两种布置方案:一是系统在炉前料仓处进行混合,二是在系统中部进行混合。两种方案均能实现散状灰色燃料和包状黄色燃料的输送。其中,方案一为单独设置的两套输送系统,由于炉前料仓位置较高,受皮带机倾角的限制,散料输送系统带式输送机的长度较长,初始投资较高。
方案二散料输送系统通过转运站与包状燃料输送系统融合,散料输送系统带式输送机长度短,初始投资相对较省。方案二燃料输送系统由大包线、散料线组成,大包线、散料线任意一条单独运行时均能能够满足机组满负荷的需要。散料线皮带输送机尾部设置有一台双螺旋给料机(小解包机)和辅料螺旋料斗,与大包系统配合,使整套上料系统既能满足上大包的需要,而且能够上小包和散状燃料,对燃料供应形式的适应性强。
结束语
对于生物质发电工程来说,其燃料主要是生物质,燃料的流动性不强,比例比较低,体积也比较大,而颗粒也不规则。在生物质电厂中,燃料的输送系统比较复杂,所以生物质电厂的燃料输送系统十分重要。因此,相关人员不仅需要对机械设备进行不断的改进,同时还要加强对电厂燃料输送系统设计技术的研究与发展运用,尽可能地做好电厂燃料输送系统的实践运用工作,这样才能为电厂的燃料输送系统的设计与运用工作打下坚实的基础。
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