生物質電廠燃料輸送系統的探討

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）

?

生物質電廠燃料輸送系統的探討

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：本文根據近年來國內生物質發電項目的發展情況，簡要介紹了電廠燃料輸送系統的幾種常見類型,分析了各種燃料輸送系統在運行中存在的問題及各自對燃料輸送的適應性，依托本院所設計的典型生物質發電工程，對生物質發電廠各種燃料輸送系統進行了研究。

關鍵詞：生物質發電；生物質燃料；燃料輸送系統；適應性

1　概述

生物質發電技術是上世紀七十年代以來，為了應對國際石油危機逐步發展起來的，能夠將大自然廣泛存在的可再生生物質能源轉化為電能的一種新型技術，主要采用農作物秸稈和林業廢棄物作為發電燃料。到了21世紀，隨著化石燃料的進一步緊張，生物質能源利用也越發的重要起來，利用生物質能源能夠有效地節約煤、石油、天然氣等一次不可再生能源，是目前國際國內研究的前沿課題。

目前，世界各國尤其是發達國家，都在致力于開發高效、無污染的生物質能利用技術，以達到保護礦產資源、保障國家能源安全、實現CO2減排、保持國家經濟可持續發展的目的。但是由于國內生物質直燃發電起步晚，沒有成熟的經驗，設備制造水平低，而且我國的農作物品種繁多，種植方式多樣，導致電廠燃料組成復雜，項目當地既有玉米、小麥秸稈等堆積比重較低的燃料，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、規格不一致，這就導致常規的燃料輸送系統難以適應國內多種類生物質燃料的輸送要求，為了將不同種類的燃料安全可靠的輸運至爐前料倉，迫切需要開發適合于中國國情的燃料輸送系統。

2　輸送方式簡介

生物質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別。通常情況下，從生物質燃料性質上來劃分有“黃色燃料”和“灰色燃料”兩種。“黃色燃料”主要是指玉米、小麥、水稻等輕質秸稈燃料；“灰色燃料”又稱硬質燃料，主要是指棉花秸稈、樹皮枝椏、荊條等木質燃料。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也有非常大的區別。

2.1黃色燃料輸送系統

黃色燃料普遍密度較小，為了使收集和運輸經濟合理，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。所以在國內黃色燃料輸送系統設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，現在常用的有兩種方案，一是將大包在上料系統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。方案一的核心技術是大包在上料系統中解包，即設置新型大包解包機。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實現對料包的破碎。

經過對運行的電廠調研發現，單一的黃色燃料輸送系統存在一些問題：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、成本等因素影響下，國內燃料的包型尺寸或者密度上，大都不太合乎要求，所以經常造成秸稈燃料在輸送中頻繁堵料或者掉包，導致電廠不得不在廠內再利用打包機進行二次打包，提高了電廠的運行成本。其次大包上料系統在運行時經常會發生秸稈捆抓斗起重機抓取包料時，會發生掉包現象，了解后發現可能是因為打包不規格或者司機操作不熟練所致，在輸送大包時，鏈條輸送機上會發生卡包的現象，需要運行人員進行人工調整。

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

2.2灰色燃料輸送系統

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，但是又有所區別，生物質電廠灰色燃料由于種類比較復雜，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。

經過對電廠的調研發現，單一的灰色燃料輸送系統同樣會存在一些問題：在輸送燃料的過程中容易出現篷料、灑料問題，而且由于輸送系統只能輸送散狀物料，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備解包，造成了運行的不方便，對各種燃料的輸送適應性一般。

2.3黃色和灰色燃料輸送系統

我國國土面積遼闊，生物質資源種類繁多，當一個地區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，提高了發電成本，也是對其它生物質資源的一種浪費。為了解決上料線功能單一的問題和適應多樣的生物質來源，需要將黃色包狀燃料輸送和灰色散狀燃料輸送結合起來，不能簡單設為兩套系統的疊加。根據現有電廠運行經驗和兩種燃料的混合地點來看，現在大致有兩種布置方案：系統在爐前料倉處進行混合，也可以在系統中部進行混合。

兩種方案均能實現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置的兩套輸送系統，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通過轉運站與包狀燃料輸送系統融合，散料輸送系統帶式輸送機長度短，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，與大包系統配合，使整套上料系統既能滿足上大包的需要，而且能夠上小包和散狀燃料，對燃料供應形式的適應性強。

3　總結

生物質發電工程與燃煤、油、氣發電工程從原理上講所使用的

技術是基本相同的，最大的不同點是燃料不一樣，生物質發電工程

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

燃，在生物質電廠中，從而導致燃料輸送系統設計較為復雜，然而

燃料輸送系統在生物質電廠中又是一個極其重要的環節，針對各種

燃料的輸送適應性，系統設計及設備選型均沒有成熟經驗可以借鑒，黃色、灰色兩種燃料共同輸送成功突破了國內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，都能實現順利輸送，為生物質電廠不受農作物種類、大小等因素的限制，在全國大范圍的推廣奠定了基礎，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定性。

參考文獻：

[1]吳偉.單縣生物發電示范項目燃料輸送系統設計研究[J].電力建設,2006(12):64-67.

[2]謝忠泉.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.

[3]張建安,劉德華.生物質能源利用技術[M].北京:化學工業出版社,2009(01):1-3.

[4]沈明忠.我國生物質發電的發展環境分析[J].能源技術經濟,2011(01):41-45.

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