硬质秸秆给料系统设计研究

谭大治，张晓阳，朱国辉

(中国华电科工集团有限公司，北京 100160)

0 引 言

在生物质发电中，燃料一般为硬质秸秆、棉花秸秆、树皮等，其长度一般在5～15厘米范围内，在发电过程中，燃料杂乱无序的堆积在料仓中，易造成进料口堵塞，影响生物质发电的效率[1-2]。另一方面，燃料燃烧产生的CO会返回至料仓中，含量过高时将造成燃料自燃。基于以上问题，本文提供一种能够防止燃料堵塞以及自燃的生物质锅炉给料装置。

1 给料装置结构介绍

本文所述的硬质生物质锅炉给料装置，包括中转料仓、螺旋收集机、螺旋输送机、螺旋分配机、螺旋给料机和给料管，螺旋收集机位于中转料仓内，包括中转料仓、螺旋输送机、螺旋分配机、螺旋给料机和给料管依次连通，具体结构如图1-图2所示。

图1 给料系统结构正视图

图2 给料系统结构俯视图

1.1 中转料仓

本给料系统共有两台中转料仓，主要是用来存储燃料的。料仓呈圆柱形，中间有平台围栏相连。在顶部平台和筒体底部各有一开孔，顶部开孔为进料口，用来接收上一工序传输来的燃料，底部开孔为螺旋收集机安装位置，可以通过螺旋收集机的作用将料仓中储存的燃料传输到螺旋输送机中，螺旋收集机位于中转料仓的底部，螺旋收集机包括第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴竖直设置，以驱动螺旋收集机旋转，第一驱动电机的输出轴安装有安装架，安装架上安装有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴水平设置，第二驱动电机的输出轴上连接有螺旋导料轴，电机驱动螺旋导料机旋转以收集料仓中的燃料。

1.2 螺旋输送机

螺旋输送机包括密封的壳体，壳体倾斜设置，其内具有螺旋轴，所有螺旋片和螺旋杆均采用不锈钢材质，螺旋轴连接在第三驱动电机的输出轴上，螺旋输送机的进料口连接螺旋收集机的出料口，螺旋收集机的出料口连接螺旋分配机的进料口。螺旋输送机主要用来把螺旋收集机输送来的燃料转输到螺旋分配机内。螺旋输送机整台设备由半圆形的长槽体、螺旋轴、端轴承、进料口、卸料口以及驱动装置等部分组成。在半圆形长槽体上方，配有密封盖板，以防止料尘飞扬，密封盖板上配观察孔，用以观察设备工作时螺旋运行情况，在长槽体下部装有固定支腿，用螺栓与平台相紧固。另外，本设备还配有堵塞报警和速度检测装置。螺旋输送机安装时为倾斜状，与水平方向成26°角度。其卸料口与螺旋分配机的连接需在现场定位焊接安装。

1.3 螺旋分配机

螺旋分配机位于螺旋给料机的上方，螺旋给料机具有水平布置的储料仓，储料仓内具有螺旋轴，螺旋轴和第四驱动电机的输出轴相连，螺旋分配机和螺旋给料机之间具有手动插板门给料管倾斜设置，给料管的一端和螺旋给料机的出料口相连，螺旋给料机的另一端连接生物质锅炉。燃料进入给料管后，在自身重力的作用下，沿管路进入燃烧炉。

1.4 螺旋给料机

螺旋给料机的作用是将燃料输送到给料管中。螺旋给料机的进料口处是一个储料仓，它可以储存一定数量的燃料，螺旋给料机运行时，燃料持续不断的通过给料管输送到燃烧炉中，从而保证燃烧的持续性和稳定性。储料仓上配有料位计和低料位报警装置。在壳体进料口下方是一配有手动插板门的紧急卸料口，该插板门在螺旋给料机正常运行时处于常闭状态。螺旋给料机的卸料口与给料管相接，两者之间配有膨胀节和气动插板门。

2 防堵塞措施

本文所设计的生物质给料系统主要采用螺旋收集机来防止料仓中的燃料堵塞。螺旋收集机位于料仓底部中心孔位置，呈圆锥状，主要用来收集分散在料仓中的燃料，并将其输送到螺旋输送机的入口。螺旋收集机自身轴向旋转的同时，还围绕料仓中心作匀速的圆周运动，两种运动的共同作用下，散布在仓底的燃料不断地向中心集中并被输送到螺旋输送机入口处。螺旋转动速度的大小由料仓中料位的高低所决定的。

中转料仓中配备有料位计以及高低料位报警系统，料位计用来测量料仓中燃料的数量，当料仓中料位过高或过低时，报警系统会起作用，引起相应设备的连锁控制，以防止料仓中燃料堆积过多引起螺旋给料机堵料。

3 防燃料自燃措施

中转料仓内具有CO分析仪，CO分析仪和第一报警装置电连接，中转料仓的上部连接有防爆管，中转料仓内还具有料位计，料位计和第二报警装置电连接。中转料仓配有CO分析仪、防爆管，CO分析仪是用来分析料仓空气中CO的含量，以预防因CO含量过高而可能引起的自燃问题，防爆管位于料仓筒体上部外侧，在料仓中压力过大时会自动打开，防止因料仓内部压力过大而造成设备的损坏。

在给料系统长时间停用的情况下，工作人员应及时清空料仓和给料系统，防止生物质燃料腐烂产生可燃气体。

此外，该给料系统在给料管下方有一气动翻板阀，在汽缸的作用下，能够不断的打开、闭合，在保证燃烧正常进行的同时，在给料管上端的气动插板门共同作用下，还可以防止燃烧炉中的飞灰和火星逆回到给料管和螺旋中而引起燃烧。在给料管的中段还设置了一个消防水进口，保证在燃料自燃的情况下能及时灭火。

4 结束语

本文所述的生物质锅炉硬质秸秆给料系统主要用于接收储存传输来的燃料，然后将燃料利用各级螺旋的连续协调传动通过专用给料管传输给燃烧炉或下一级燃料燃烧系统。针对硬质秸秆在料仓中易堵塞的问题，本文提出使用螺旋收集器收集料仓中的燃料，为避免料仓中CO过多引起的燃料自燃，本文在料仓中放置了CO分析仪，在料仓中的CO浓度超过阈值时，将自动报警。该设备密封性能好，消除了粉尘对工作环境的污染，设有紧急制动装置，运行安全可靠，主要传输部分为不锈钢材质，提高了设备的使用寿命，操作简便，大大减轻了工人的劳动强度，由于分散给料，有利于燃料的充分燃烧，提高了工作效率和经济性。