0、引言
秸稈發(fā)電廠的燃料一般分為灰色秸稈和黃色秸稈，灰色秸稈包括：棉花稈、樹枝條等；黃色秸稈主要是麥、稻秸稈。
我國(guó)秸稈發(fā)電廠一般根據(jù)燃料特性及入爐方式，燃料輸送系統(tǒng)也采用不同的模式，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，燃料輸送系統(tǒng)均存在不少問題，相比較而言，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)或設(shè)備，比國(guó)產(chǎn)技術(shù)或設(shè)備的問題少，黃色秸稈與灰色秸稈相比，采用灰色秸稈作為燃料的發(fā)電廠成功業(yè)績(jī)比較多。
根據(jù)秸稈資源調(diào)查，我國(guó)秸稈資源中黃色秸稈占41%，其中稻秸稈占53%，麥秸稈占47%，江蘇地區(qū)黃色秸稈占57%，其中稻秸稈占59%，麥秸稈占41%，在國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)能電廠的燃料應(yīng)用方面，尚無成功的采用稻秸稈作為電廠燃料的發(fā)電技術(shù)，國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的黃色秸稈發(fā)電項(xiàng)目（主要是稻秸稈），也因燃料輸送系統(tǒng)技術(shù)的復(fù)雜性，而不能正常投運(yùn)。
因此研制出一套適應(yīng)國(guó)情的黃色秸稈輸送系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。
1、常用輸送系統(tǒng)
燃料輸送系統(tǒng)一般分為散料上料系統(tǒng)和包料上料系統(tǒng)。
1.1散料上料系統(tǒng)
此系統(tǒng)一般采用國(guó)外類似電廠的布置方式，秸稈在廠外各個(gè)收購(gòu)點(diǎn)分散粉碎。粉碎后的秸稈用車輛運(yùn)至電廠，由汽車衡稱重，且人工測(cè)濕，濕度達(dá)不到要求的將被退回，合格的散料卸至汽車卸料溝，然后通過
輸送機(jī)經(jīng)過
斗式提升機(jī)輸送至散料倉(cāng)庫(kù)，為了提高倉(cāng)庫(kù)里物料的充滿系數(shù)，在倉(cāng)庫(kù)頂部布置給料機(jī)，從倉(cāng)庫(kù)取料是通過螺旋自動(dòng)給料機(jī)取出散料，散料通過輸送機(jī)傳送至斗式提升機(jī)，再由斗式提升機(jī)送至爐前料倉(cāng)，最后通過螺旋自動(dòng)給料機(jī)，給料機(jī)推壓松散的秸稈并將其通過一個(gè)水冷的通道送至生物質(zhì)鍋爐的爐墻開孔送至爐排；燃料在通道中的壓縮可以確保不必要的空氣進(jìn)入鍋爐（密封作用），其系統(tǒng)流程圖詳見圖1。散料上料系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。
1.2包料上料系統(tǒng)
對(duì)于包料上料系統(tǒng)，國(guó)外通常采用的秸稈上料方式有切碎和撕碎式樣燃燒等，一般采用如下兩種方式。
1.2.1包料上料方式一
系統(tǒng)集約化考慮，按單路布置。秸稈粉碎室內(nèi)設(shè)置有4臺(tái)散包機(jī)和4臺(tái)切草機(jī)。秸稈捆自動(dòng)抓斗起重機(jī)把成捆的秸稈送至傳送帶，再通過鏈板輸送機(jī)把成捆的秸稈送進(jìn)散包機(jī)開包，開包后初步松散的秸稈送入切草機(jī)切碎，切碎后的秸稈長(zhǎng)度滿足鍋爐燃燒要求，用帶式輸送機(jī)或埋刮板輸送機(jī)和斗式提升機(jī)把切碎的秸稈送入爐前料倉(cāng)，經(jīng)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入爐膛。
料倉(cāng)上小下大以保證燃料不搭橋，在頂部，料倉(cāng)有格柵板和一個(gè)厚的橡皮墊圈以防止灰塵的落入；下部是給料裝置， 其內(nèi)部裝有特殊設(shè)計(jì)的裝置，可以防止物料的搭橋。給料機(jī)給鍋爐給料是通過一個(gè)爐前的一個(gè)通道給入的，可在這個(gè)通道中造成物料的堵塞這樣能防止?fàn)t火回?zé)搅蟼}(cāng)。送料機(jī)和給料機(jī)之間的通道上裝有水冷的插板防火門，通過這個(gè)閘門，被松散的秸稈落到一個(gè)重型雙螺桿給料機(jī)里，給料機(jī)輕壓松散的秸稈并將其通過一個(gè)水冷的通道送到鍋爐的前墻并送往爐排。
其系統(tǒng)流程圖詳見圖2。包料上料方式一優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。
1.2.2包料上料方式二
系統(tǒng)按單元制考慮，與鍋爐的進(jìn)料口一一對(duì)應(yīng)。國(guó)外較大型秸稈直燃發(fā)電的上料系統(tǒng)是有專利設(shè)計(jì)的（針對(duì)麥秸稈包），目前國(guó)內(nèi)尚無這種撕碎裝置。這種上料系統(tǒng)的整個(gè)工藝過程全部采用自動(dòng)化控制。秸稈由大型平板卡車運(yùn)至電廠倉(cāng)庫(kù)，由計(jì)算機(jī)控制的秸稈捆抓斗起重機(jī)或叉車將合格的秸稈捆放在預(yù)先確定的位置；一般放在倉(cāng)庫(kù)的兩端，而中部是上料系統(tǒng)，抓斗起重機(jī)將秸稈包放在帶式輸送機(jī)輸送至分配帶上，由分配帶輸送至鏈板輸送機(jī)后再輸送到撕草機(jī)進(jìn)而通過螺旋輸送機(jī)輸送至鍋爐爐膛；秸稈從進(jìn)料臺(tái)通過帶密封閘門（防火）的進(jìn)料輸送系統(tǒng)傳送至爐前給料系統(tǒng)；進(jìn)料通道是密封的。這個(gè)通道除了起到給料作用外，還有阻斷燃燒部分和儲(chǔ)存部分的作用；鏈板機(jī)的速度是可調(diào)的，通過控制其速度達(dá)到控制其秸稈燃料的輸送量，其轉(zhuǎn)速可以保證不起火花并避免火災(zāi)，并且由于高效率其耗電較少。打成捆的秸稈必須成松散的狀態(tài)才能被送到爐排上燃燒， 秸稈包被推壓到兩個(gè)立式螺桿上，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)扯碎秸稈，然后將秸稈傳送給螺旋自動(dòng)給料機(jī)，給料機(jī)推壓松散的秸稈并將其通過一個(gè)水冷的通道送到鍋爐的爐墻開孔送往爐排；燃料在通道中的壓縮可以確保不必要的的空氣不進(jìn)入鍋爐（密封作用）。
其系統(tǒng)流程圖詳見圖3。包料上料方式二優(yōu)缺點(diǎn)如表3所示。
2、燃料輸送系統(tǒng)分析
從散料上料系統(tǒng)及包料上料系統(tǒng)兩種方式的論述中可以看出：
散料上料系統(tǒng)方式：每個(gè)收購(gòu)點(diǎn)均需配備粉碎機(jī)，據(jù)了解現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)粉碎設(shè)備對(duì)物料的適應(yīng)性不強(qiáng)。由于國(guó)內(nèi)秸稈發(fā)電起步較晚，目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的能適應(yīng)電廠使用的秸稈粉碎設(shè)備廠家較少，粉碎設(shè)備還處于研制階段，設(shè)備的性能還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)，況且還沒有形成有效的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，國(guó)產(chǎn)粉碎設(shè)備的價(jià)格不會(huì)太低。進(jìn)行廠外粉碎，使每個(gè)收購(gòu)點(diǎn)的倉(cāng)庫(kù)容量隨之增大，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也隨之增大，粉碎后物料的密度較低，提高了運(yùn)輸成本。
黃色秸稈由于其容重輕，儲(chǔ)運(yùn)困難，燃料收集一般采用打包儲(chǔ)運(yùn)方式。
采用包料上料系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)收購(gòu)點(diǎn)只需配備打捆機(jī)，所有的打捆設(shè)備型號(hào)統(tǒng)一，既減少了收購(gòu)點(diǎn)的倉(cāng)庫(kù)容量，又利于物料的運(yùn)輸。
包料上料方式一：設(shè)有中間儲(chǔ)倉(cāng)式的備料系統(tǒng)，物料先經(jīng)過散包機(jī)再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，進(jìn)入料倉(cāng)，再由斗式提升機(jī)及螺旋給料機(jī)把散料送至生物質(zhì)鍋爐前料倉(cāng)，雖然具備緩沖條件，但中間轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)過多，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度及維護(hù)工作量。
包料上料方式二：物料經(jīng)鏈板輸送機(jī)直接輸送至撕草機(jī)撕碎，經(jīng)螺旋式給料機(jī)送入爐膛，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，中間環(huán)節(jié)少，性能可靠及維護(hù)工作量小。
從系統(tǒng)流程圖可以看出，包料上料系統(tǒng)方式二，雖然對(duì)設(shè)備可靠性要求高，但其系統(tǒng)簡(jiǎn)單，中間環(huán)節(jié)少，檢修維護(hù)方便。
黃色秸稈在打包、切碎、輸送等環(huán)節(jié)上，處理難度較灰色秸稈復(fù)雜，特別是稻秸稈，存在著易纏繞、堵塞、整包不易粉碎等問題，必須在此方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，合理選擇粉碎、輸送設(shè)備。
3、黃色秸稈輸送系統(tǒng)的研究
針對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)備的制造能力，采用包料上料系統(tǒng)，研制一套包料進(jìn)廠，廠內(nèi)粉碎，粉碎后散料輸送，能穩(wěn)定運(yùn)行的秸稈輸送系統(tǒng)。
3.1輸送設(shè)備的選型
無論是黃色秸稈還是灰色秸稈，粉碎后都存在體積大、容重輕的特點(diǎn)，尤其是黃色秸稈，其切碎后秸稈的自然堆積容重僅為20～25 kg/m3（秸稈包容重為250--300 kg/m3）。以75 t/h秸稈鍋爐為例，每小時(shí)需要燃燒的黃色秸稈量大約為17 t/h，粉碎后的秸稈體積為680 m3/h:_850 m3/h。此類物料的輸送，要求物料與輸送設(shè)備之間的摩擦力大于空氣阻力，否則，將造成物料在輸送設(shè)備上打滑或滾雪球。
為解決上述問題，一般采用多級(jí)皮帶機(jī)輸送，降低輸送皮帶的起升角（一般不大于180），但是，輸送系統(tǒng)比較復(fù)雜，與之配套的消防和除塵設(shè)施也要相應(yīng)增加，不利于降低工程造價(jià)和節(jié)約用地。
采用波狀擋邊帶式輸送機(jī)作為輸送設(shè)備是較好的選擇，由于皮帶機(jī)二側(cè)的波狀擋邊及波狀擋邊之間的橫隔板，形成類似斗狀的容器，克服了空氣阻力造成的影響，避免了物料的打滑或滾雪球現(xiàn)象，皮帶機(jī)的起升傾角可以大大提高，簡(jiǎn)化輸送系統(tǒng)，壓縮物料的輸送距離，減少?gòu)S區(qū)的占地面積。
3.2粉碎設(shè)備的選型
目前，秸稈和秸稈包的粉碎一般采用鍘刀式或錘擊式粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，這些粉碎機(jī)工作效率不理想，物料加工量較小，不適應(yīng)整包秸稈的粉碎，刀具使用壽命短，有些設(shè)備連續(xù)粉碎6h，即需更換刀具。
根據(jù)黃色秸稈的特性，采用了新研制的盤片組合刀粉碎機(jī)，該粉碎機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、進(jìn)出料方便、粉碎效率較高的粉碎機(jī)，該粉碎機(jī)適應(yīng)范圍大，可對(duì)多種秸稈和整包秸稈進(jìn)行粉碎，通過不同刀具的組合，提高粉碎效率，刀具使用壽命長(zhǎng)(超過1500h)，其連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過500 h。
3.3秸稈包輸送設(shè)備的選型
輸送設(shè)備一般選用皮帶輸送機(jī)或鏈板輸送機(jī)等設(shè)備，根據(jù)秸稈包的特性，為盡量增加物料與輸送設(shè)備間的摩擦力，采用鏈板輸送機(jī)作為秸稈包的輸送設(shè)備較好。
3.4輸送系統(tǒng)的確定
在確定了粉碎、輸送設(shè)備的基礎(chǔ)上，制定黃色
秸稈輸送系統(tǒng)的工藝流程：
秸稈包抓斗起重機(jī)一分包平臺(tái)一鏈板輸送機(jī)1一鏈板輸送機(jī)2 -秸稈粉碎機(jī)一波狀擋邊帶式輸送機(jī)一爐前料倉(cāng)分配器一鍋爐給料螺旋輸送機(jī)一爐膛。
各設(shè)備的運(yùn)行工況如下：
a)秸稈包抓斗起重機(jī)：秸稈包的卸車、上料設(shè)備。秸稈包抓斗起重機(jī)的抓具，每次抓取數(shù)包秸稈，一般每次抓取二排，每排4～6包，即每次8～12包，也可單排抓取。
b)分包平臺(tái)：提高秸稈包抓斗起重機(jī)工作效率的設(shè)備，其功能是將秸稈包抓斗起重機(jī)抓取的雙排秸稈，分送到不同的輸送線上。
分包平臺(tái)由二臺(tái)鏈板輸送機(jī)并行設(shè)置，合并而
成，秸稈包抓斗起重機(jī)抓取二排秸稈包，將秸稈包對(duì)準(zhǔn)分包平臺(tái)的二臺(tái)鏈板輸送機(jī)放好后，二臺(tái)鏈板輸送機(jī)橫向移動(dòng)，使每排秸稈包的中心線，對(duì)準(zhǔn)下一級(jí)輸送設(shè)備的中心線，啟動(dòng)鏈板輸送機(jī)，將秸稈包輸送到下一級(jí)輸送設(shè)備，
c1鏈板輸送機(jī)1：秸稈包的輸送設(shè)備。本級(jí)鏈板輸送機(jī)是分包平臺(tái)與下一級(jí)鏈板輸送機(jī)過渡段，采用變速運(yùn)行。當(dāng)分包平臺(tái)的鏈板輸送機(jī)將秸稈包輸送到本級(jí)鏈板輸送機(jī)后，本級(jí)鏈板輸送機(jī)快速將秸稈包輸送至下一級(jí)鏈板輸送機(jī)上，當(dāng)?shù)谝绘湴遢斔蜋C(jī)上的秸稈包接近第二鏈板輸送機(jī)上的秸稈包時(shí)，第一鏈板輸送機(jī)的運(yùn)行速度減至第二鏈板輸送機(jī)的運(yùn)行速度，此時(shí)，二條鏈板輸送機(jī)運(yùn)行速度一致，平穩(wěn)向秸稈粉碎機(jī)輸送秸稈包。
d1鏈板輸送機(jī)2：秸稈包的輸送設(shè)備。本級(jí)鏈板輸送機(jī)，為秸稈粉碎機(jī)的喂料設(shè)備，其運(yùn)行速度與粉碎機(jī)的粉碎進(jìn)料速度相一致，連續(xù)向粉碎機(jī)勻速供料，保證粉碎機(jī)的正常運(yùn)行。
e)秸稈粉碎機(jī)：秸稈包的粉碎設(shè)備。本秸稈粉碎機(jī)采用整包進(jìn)料的粉碎方式，秸稈包延中心線，由秸稈粉碎機(jī)的側(cè)面進(jìn)入，粉碎后的秸稈，由粉碎機(jī)的下方排至波狀擋邊帶式輸送機(jī)，粉碎后的秸稈長(zhǎng)度為3 -5cm。
f）波狀擋邊帶式輸送機(jī)：粉碎后的秸稈輸送、提升設(shè)備。采用波狀擋邊帶式輸送機(jī)，作為輸送、提升的主要設(shè)備，將粉碎后秸稈輸送到爐前；采用波狀擋邊帶式輸送機(jī)，避免了物料打滑現(xiàn)象；為防止頭部卸料卸不干凈，造成余料返回，在皮帶機(jī)頭部水平段的下方，設(shè)置了一條水平的余料返回皮帶機(jī)，將卸不凈的余料返回系統(tǒng)內(nèi)。
g)爐前料倉(cāng)分配器：爐前料倉(cāng)分配器，為物料的分流設(shè)備。由波狀擋邊帶式輸送機(jī)將秸稈散料輸送至爐前料倉(cāng)分配器的進(jìn)口，經(jīng)分配器分流后，分二路進(jìn)入鍋爐給料螺旋輸送機(jī)。
h）鍋爐給料螺旋輸送機(jī)：為上料系統(tǒng)的末端設(shè)備，物料經(jīng)給料螺旋輸送機(jī)進(jìn)入爐膛燃燒。
與現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外上料系統(tǒng)相比，本上料系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
1)本系統(tǒng)采用單包不間斷連續(xù)粉碎，提高了粉碎機(jī)的使用效率，保證鍋爐的正常運(yùn)行。
2)每套系統(tǒng)設(shè)置二套粉碎設(shè)備，粉碎機(jī)互為備用，提高了系統(tǒng)的可靠性。
3)本系統(tǒng)對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)粉碎后的稻、
麥秸稈的輸送與提升，其優(yōu)點(diǎn)更為明顯。
4)采用波狀擋邊帶式輸送機(jī)，可提高輸送機(jī)的提升傾角，減少占地。
4、結(jié)論
通過研究，綜合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備的制造能力和水平，研制出一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料輸送系統(tǒng)，本研究成果已經(jīng)申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利。雖然該系統(tǒng)在工程應(yīng)用過程中仍需要根據(jù)工程具體情況不斷完善，但是突破了燃料輸送系統(tǒng)的瓶頸，尤其解決了稻秸稈的輸送問題，對(duì)國(guó)內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電工程提供了一個(gè)完全可行的上料方法。
