秸秆发电厂输料系统通风除尘的设计

赵 枚，牛高云

（1.国核电力规划设计研究院，北京 100094；2.中国大唐集团科技工程有限公司，北京 100097）

生物质能的利用是我国发展清洁能源和可再生能源战略的重要组成之一，秸秆发电是我国农村实现节能减排和资源综合利用的一种重要手段，发展秸秆发电对于建设我国和谐新农村具有重要意义。

与常规燃煤电厂相比，秸秆发电厂的燃料理化特性不同，燃料的输送系统及形式也有较大区别，为了实现电厂文明生产、满足电厂环境要求，秸秆发电厂的通风除尘应针对秸秆粉尘及秸秆输送系统的特点进行设计。本文将结合工程实践的经验，介绍秸秆电厂燃料输送系统的通风除尘设计的一些做法。

1 秸秆的特性

秸秆主要由木质素、纤维素和半纤维素组成。在破碎前秸秆所含的粉尘主要是收购时混进的泥土，破碎后的秸秆含有泥土和大量细纤维状生物质的粉尘，燃点低，点燃后阴燃，不易扑灭。根据外形、硬度、燃烧特性等不同，秸秆可以分为灰色和黄色两种：灰色秸秆主要是指棉花秸秆、树枝、荆条等木质秸秆等；黄色秸秆主要是指玉米秸秆、小麦秸秆、稻草、树叶等［1］。

表1为我国某生物质能发电项目混合燃料的元素分析，表2是组成燃料的发热量。发电厂的混合燃料是由树皮、水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆四种燃料按照40.1∶23.7∶23.6∶12.6的质量比例混合而成。其中作为灰色秸秆的树皮堆积比重为0.20～0.35t／m3，粒度10～20mm；作为黄色秸秆的玉米秸秆、小麦秸秆、稻草，堆积比重为0.06～0.07t／m3，粒度30mm。

表1 燃料的元素分析质量分数%

表2 组成燃料的发热量MJ／kg

2 输料系统

该项目电厂的燃料，在收购站经破碎机破碎后直接打包成型由汽车运输至电厂直接倒入露天储料场的地下料斗，或通过桥式抓斗起重机的秸秆专用装载机将燃料卸至地下料斗，地下料斗内设螺旋给料机，螺旋给料机下部设有1号带式输送机，单路布置，燃料经1号带式输送机运至主厂房炉前料仓。目前，厂内燃料输送系统包括露天料场（干料棚）、地下料斗、输料栈桥、炉前转运点，如图1所示。

图1 燃料输送系统布置图

输送机输送燃料，当输送距离较长或需改变输送方向时必须增设转运站。因此，为了节约投资成本，地下料斗一般都设在距锅炉转运点直线方向较近的地方。燃料从地下料斗直接由带式输送机送至炉前料仓内。

3 通风除尘设计

与燃煤电厂的地下煤炭输送一样，秸秆地下输送系统通风的目的，也是排出输料系统的余湿、改善空气品质。因此，设计方案在输送秸秆的地下料斗及栈桥上，采用上部栈桥门窗缝隙自然进风、经通风竖井由屋顶风机排至室外的通风形式，通风量按夏季换气次数不少于15次计算，冬季换气次数不少于5次计算［2］。屋顶风机的选型，要求风机的通风量同时满足冬夏两季的需要。为了减少采暖时通风热补偿负荷，冬季的运行可以调整风机的开启台数。通风系统采用直联式具有耐腐蚀结构的防爆型电动机和通风机［3］。

与燃煤电厂相比，秸秆电厂厂区内的燃料输送环节要简单一些。在转运站内，由于物流下落，或因设备密封不严，下部导料槽往往成为局部扬尘点，根据秸秆混合燃料的特点，除尘设计宜采用防爆袋式除尘器。

该除尘器应设泄压装置（如防爆板、重锤式防爆阀），并应布置在系统的负压段上与输料系统联锁，在输送机启动前，先启动除尘器以防止主设备启动时粉尘飞扬，输送机关停后，除尘器还应再运行几分钟，以达到有效除尘的目的。设在输送机导料槽上方的吸尘罩，风速应当控制在0.6～2.0m／s，除尘器后风管的最小风速不宜小于8m／s［4］。

运行中燃料输送系统内会有大量秸秆粉尘，由于秸秆粉尘较轻，很容易与空气混合，室内和除尘器设备内的秸秆粉尘很可能达到爆炸浓度，如果没有合适的措施，燃料的输送系统就会面临粉尘爆炸的危险。

为了杜绝电厂内因粉尘导致的爆炸事故的发生，设计方案要求在厂区内安装真空清扫系统，包括真空清扫车、吸尘管道及管嘴。真空清扫系统的管嘴沿地下料斗和1号带输料栈桥布置，运行时可以同时开启4个管嘴连续清除粉尘，避免粉尘的大量堆积，确保粉尘远低于爆炸浓度。清扫完毕，应及时用防尘塞堵住吸口，防止漏风及进入异物。另外，还要求运行人员及时清理灰斗中的粉尘，防止粉尘因热量积累而发生自燃。燃料输送系统必须采用严格的防爆、抑爆措施，例如：除尘器电机必须采用防爆电机，设备内要设阻燃粉末，确保设备内可燃物质爆炸能够在初始阶段被扑灭，避免过高爆炸压力。

4 结语

本文以国能某生物质能发电项目为对象，结合秸秆发电厂所用燃料特性和工程设计标准，介绍了秸秆电厂的输料系统的结构和布置，及其通风除尘的设计要点，以及采用的防爆、抑爆措施，可供同类的秸秆电厂的安全设计提供参考。

［1］谢忠泉，宋小斌，等.生物发电黄色秸秆输送系统的研究［J］.起重运输机械，2009（12）：5－7.

［2］DL／T5035—2004，火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程［S］.

［3］GB50016—2006，建筑设计防火规范［S］.

［4］GB50019—2003，采暖通风与空气调节设计规范［S］.