秸稈發電廠輸料系統通風除塵的設計

趙 枚，牛高云

（1.國核電力規劃設計研究院，北京 100094；2.中國大唐集團科技工程有限公司，北京 100097）

生物質能的利用是我國發展清潔能源和可再生能源戰略的重要組成之一，秸稈發電是我國農村實現節能減排和資源綜合利用的一種重要手段，發展秸稈發電對于建設我國和諧新農村具有重要意義。

與常規燃煤電廠相比，秸稈發電廠的燃料理化特性不同，燃料的輸送系統及形式也有較大區別，為了實現電廠文明生產、滿足電廠環境要求，秸稈發電廠的通風除塵應針對秸稈粉塵及秸稈輸送系統的特點進行設計。本文將結合工程實踐的經驗，介紹秸稈電廠燃料輸送系統的通風除塵設計的一些做法。

1 秸稈的特性

秸稈主要由木質素、纖維素和半纖維素組成。在破碎前秸稈所含的粉塵主要是收購時混進的泥土，破碎后的秸稈含有泥土和大量細纖維狀生物質的粉塵，燃點低，點燃后陰燃，不易撲滅。根據外形、硬度、燃燒特性等不同，秸稈可以分為灰色和黃色兩種：灰色秸稈主要是指棉花秸稈、樹枝、荊條等木質秸稈等；黃色秸稈主要是指玉米秸稈、小麥秸稈、稻草、樹葉等［1］。

表1為我國某生物質能發電項目混合燃料的元素分析，表2是組成燃料的發熱量。發電廠的混合燃料是由樹皮、水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈四種燃料按照40.1∶23.7∶23.6∶12.6的質量比例混合而成。其中作為灰色秸稈的樹皮堆積比重為0.20～0.35t／m3，粒度10～20mm；作為黃色秸稈的玉米秸稈、小麥秸稈、稻草，堆積比重為0.06～0.07t／m3，粒度30mm。

表1 燃料的元素分析質量分數%

表2 組成燃料的發熱量MJ／kg

2 輸料系統

該項目電廠的燃料，在收購站經破碎機破碎后直接打包成型由汽車運輸至電廠直接倒入露天儲料場的地下料斗，或通過橋式抓斗起重機的秸稈專用裝載機將燃料卸至地下料斗，地下料斗內設螺旋給料機，螺旋給料機下部設有1號帶式輸送機，單路布置，燃料經1號帶式輸送機運至主廠房爐前料倉。目前，廠內燃料輸送系統包括露天料場（干料棚）、地下料斗、輸料棧橋、爐前轉運點，如圖1所示。

圖1 燃料輸送系統布置圖

輸送機輸送燃料，當輸送距離較長或需改變輸送方向時必須增設轉運站。因此，為了節約投資成本，地下料斗一般都設在距鍋爐轉運點直線方向較近的地方。燃料從地下料斗直接由帶式輸送機送至爐前料倉內。

3 通風除塵設計

與燃煤電廠的地下煤炭輸送一樣，秸稈地下輸送系統通風的目的，也是排出輸料系統的余濕、改善空氣品質。因此，設計方案在輸送秸稈的地下料斗及棧橋上，采用上部棧橋門窗縫隙自然進風、經通風豎井由屋頂風機排至室外的通風形式，通風量按夏季換氣次數不少于15次計算，冬季換氣次數不少于5次計算［2］。屋頂風機的選型，要求風機的通風量同時滿足冬夏兩季的需要。為了減少采暖時通風熱補償負荷，冬季的運行可以調整風機的開啟臺數。通風系統采用直聯式具有耐腐蝕結構的防爆型電動機和通風機［3］。

與燃煤電廠相比，秸稈電廠廠區內的燃料輸送環節要簡單一些。在轉運站內，由于物流下落，或因設備密封不嚴，下部導料槽往往成為局部揚塵點，根據秸稈混合燃料的特點，除塵設計宜采用防爆袋式除塵器。

該除塵器應設泄壓裝置（如防爆板、重錘式防爆閥），并應布置在系統的負壓段上與輸料系統聯鎖，在輸送機啟動前，先啟動除塵器以防止主設備啟動時粉塵飛揚，輸送機關停后，除塵器還應再運行幾分鐘，以達到有效除塵的目的。設在輸送機導料槽上方的吸塵罩，風速應當控制在0.6～2.0m／s，除塵器后風管的最小風速不宜小于8m／s［4］。

運行中燃料輸送系統內會有大量秸稈粉塵，由于秸稈粉塵較輕，很容易與空氣混合，室內和除塵器設備內的秸稈粉塵很可能達到爆炸濃度，如果沒有合適的措施，燃料的輸送系統就會面臨粉塵爆炸的危險。

為了杜絕電廠內因粉塵導致的爆炸事故的發生，設計方案要求在廠區內安裝真空清掃系統，包括真空清掃車、吸塵管道及管嘴。真空清掃系統的管嘴沿地下料斗和1號帶輸料棧橋布置，運行時可以同時開啟4個管嘴連續清除粉塵，避免粉塵的大量堆積，確保粉塵遠低于爆炸濃度。清掃完畢，應及時用防塵塞堵住吸口，防止漏風及進入異物。另外，還要求運行人員及時清理灰斗中的粉塵，防止粉塵因熱量積累而發生自燃。燃料輸送系統必須采用嚴格的防爆、抑爆措施，例如：除塵器電機必須采用防爆電機，設備內要設阻燃粉末，確保設備內可燃物質爆炸能夠在初始階段被撲滅，避免過高爆炸壓力。

4 結語

本文以國能某生物質能發電項目為對象，結合秸稈發電廠所用燃料特性和工程設計標準，介紹了秸稈電廠的輸料系統的結構和布置，及其通風除塵的設計要點，以及采用的防爆、抑爆措施，可供同類的秸稈電廠的安全設計提供參考。

［1］謝忠泉，宋小斌，等.生物發電黃色秸稈輸送系統的研究［J］.起重運輸機械，2009（12）：5－7.

［2］DL／T5035—2004，火力發電廠采暖通風與空氣調節設計技術規程［S］.

［3］GB50016—2006，建筑設計防火規范［S］.

［4］GB50019—2003，采暖通風與空氣調節設計規范［S］.