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[摘要]生物质锅炉炉前给料系统燃料搭桥、蓬料以及输送设备缠绕、卡涩问题是限制生物质直燃发电技术发展的瓶颈，本文通过对国内已投运生物质电厂给料系统存在问题的研究分析，设计了料仓容量为400m³的生物质锅炉炉前二级给料系统，给料系统采用大轴径承载均料螺旋和一级输料螺旋的设计，使整个料仓截面均在扰动范围内，彻底解决了传统生物质锅炉给料系统料仓内燃料搭桥、蓬料以及输送设备缠绕、卡涩等问题。
中图分类号：P752 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）28―0355―02
一、引言
根据我国已投产生物质发电项目的建设和运行经验，炉前给料系统能否安全稳定的运行是决定生物质发电项目成败的关键[1-4]。由于生物质燃料品种多、物理性状差异大、自然堆积密度低以及破碎粒度不均匀等特性，无论采用螺旋输送形式还是刮板输送形式的给料系统斗易出现缠绕、卡涩输送装置，料仓内搭桥、蓬料等现象，造成给料系统给料不畅，给料量无法实现连续可调，经常需要人工捅料，增加了发电机组运行成本，而且对捅料人员存在着较大的安全隐患。由于炉前给料系统存在的问题，造成生物质发电机组频繁非计划停运，给生物质发电企业带来了严重的经济损失。
本研究提出了炉前给料系统为有效容积400m³的大料仓二级给料方式，增加了生物质燃料炉前储量，减小上料皮带的压力，彻底解决大料仓内生物质燃料搭桥、蓬料的现象，避免较长物料在螺旋轴上缠绕等，实现了给料量连续、稳定可调。本研究在广东某生物质电厂2×50MW机组上得到了成功应用，彻底的解决了目前国内外生物质发电厂给料系统存在的问题，解决了生物质直燃发电技术的瓶颈，促进生物质直燃技术的发展。
二、生物质锅炉给料系统研究概况及存在问题
2.1生物质锅炉给料系统研究概况
自20世纪70年代生物质直燃发电技术在欧美等国得到了迅速的发展，至今已有近20年的历史，生物质燃料收储运等相关机械发展较成熟，机械化可以一次性实现生物质燃料的捡拾、破碎、预压、喂入、压缩、打捆等联合作业，整个过程实现标准化，生物质燃料包规格为1.8×1.2×0.9m，针对标准化的生物质燃料包以丹麦Bioener公司为代表的生物质发电设备制造企业开发的给料系统在欧洲获得大规模的应用[2]。
在国内，由于生物质发电技术的研究及应用相对起步较晚，国情与国外的差异，无法实现生物质燃料收储运过程的标准化，燃料的地域性及品种的多样性为锅炉给料系统的设计研究带来了极大的困难。清华大学、浙江大学等高校以及协鑫电力集团、凯迪电力集团、国能等电力企业相继开发以星型给料、螺旋输送或刮板输送为主的生物质锅炉给料系统[3-4]，在国内生物质电厂得到了广泛的应用，但以上给料系统一般只适用特定的生物质燃料，而且对生物质燃料破碎粒度要求较高，对于其他燃料极易造成料仓内搭桥，堵料等现象。
2.2生物质锅炉给料系统存在的问题
2.2.1料仓内燃料搭桥、蓬料现象严重
为增加炉前料仓燃料储量，一般炉前料仓采用较大有效容积的设计，仓内设计有防止搭桥蓬料的星型拨料棍，但是由于生物质燃料流动性差、易缠绕等特性，料仓内燃料搭桥、蓬料后星型拨料棍的作用并不明显，无法彻底解决搭桥问题，致使料仓底部螺旋输送机空转，无法输送燃料，经常需要人工干预给料，搭桥时需要人工进行捅料，增加了生物质发电企业运营的人工成本，同时对捅料人员存在较大的安全隐患。
2.2.2输送装置缠绕、卡涩现象严重
目前国内应用的给料系统仓底输送装置一般采用螺旋输送或仓底活底板往复推卸料，由于生物质燃料破碎粒度不均匀，经常有大块、较长物料进入料仓，缠绕在螺旋输送机上，极易造成螺旋输送装置卡涩堵塞。另外，生物质燃料密度低、缠绕性强和流动性差等特性，极易造成仓底活底板推卸料装置卡涩、堵塞，堵塞后的输送装置清理极其困难，严重时需停机处理。
2.2.3料仓有效容积小，上料皮带压力大
为避免料仓内搭桥、蓬料现象，一些给料系统采用小料仓的设计，底部布满螺旋输送机，在螺旋输送机的扰动下，可有效减少料仓内搭桥蓬料现象，但是，由于生物质燃料自然堆积密度低，致使较小容积的料仓燃料储存量较少，一般只供锅炉10分钟左右燃料耗量的需求，上料皮带需要频繁启停，对上料皮带运行的可靠性要求极高，一旦上料皮带出现故障，如在短时间内无法处理，势必会造成由于锅炉燃料供应不及时停炉。
三、大容量料仓二级螺旋给料系统设计
3.1大容量料仓二级螺旋给料系统结构介绍
该系统采用有效容积为400m³的大料仓二级给料方式，其主要有炉前料仓、承载均料螺旋、一级输送螺旋、二级给料螺旋、防火门以及下料管组成，如图1所示。
图1大容量料仓二级螺旋给料系统结构示意图
一级输送螺旋共8根，其中相邻两根为1组，分为四组，每组螺旋的螺纹方向相反，转向相反，均匀布置在料仓底部，通过调节一级输送螺旋的转速达到调节锅炉给料量的目的，满足锅炉全负荷范围内给料量调节的需求。承载均料螺旋布置在一级输送螺旋上方，与一级输送螺旋呈十字交叉布置。二级给料螺旋共4根，分别对应4组一级输送螺旋，二级给料螺旋出口与炉膛下料管相连，其主要作用为将燃料输送至下料管，燃料在输料风和拨料风的作用下进入炉内燃烧。
3.2大容量料仓二级螺旋给料系统工作原理
生物质燃料在一级输料螺旋推力的作用下向前输送至出料口，由出料口经落料斗落至二级给料螺旋，燃料在二级给料螺旋推力的作用下，输送至下料管，生物质燃料在输料风和拨料风的作用下进入炉内燃烧。
承载均料螺旋主要作用为承载上方物料重量，避免一级输料螺旋过载，同时，在承载螺旋正反转过程中达到均布料仓内燃料的作用。承载螺旋结构如如图2所示。在承载螺旋扰动作用下，打破了仓内燃料自然堆积状态，使炉前料倉的有效容积大大增加，整个料仓截面均受承载均料螺旋扰动作用，避免燃料在承载均料螺旋上方搭桥、蓬料。
一级输送螺旋采用大轴颈设计，均匀分布在料仓底部，大轴承设计避免较长燃料缠绕在输送螺旋上造成螺旋卡涩、堵塞。
3.3大容量料仓二级螺旋给料系统特点
3.3.1承载均料螺旋扰动作用，避免料仓燃料搭桥、蓬料
承载均料螺旋布置在一级输送螺旋上方，与一级输料螺旋呈十字交叉布置，均匀布置在料仓横截面上，整个横截面均受螺旋的扰动作用，破坏上方搭桥物料的支点，破坏上方物料的自然堆积状态，彻底解决料仓内搭桥、蓬料问题。
图2承载均料螺旋结构及运行方式示意图
3.3.2大轴颈螺旋设计避免较长物料缠绕输送螺旋卡涩、堵塞
一级输料螺旋轴颈900mm，物料很难缠绕在轴颈上，彻底避免了物料缠绕在输送装置上造成输送装置卡涩、堵塞等问题。
3.3.3大料仓设计增加料仓储料量，减小上料皮带运行压力
给料系统炉前料仓有效容积为400m³，同时，在承载均料螺旋扰动的作用，破坏燃料自然堆积状态，减小了燃料堆积角，大大增加了料仓内生物质燃料储存量，满仓后足够锅炉满负荷运行约30-40分钟燃料耗量，减小了上料皮带的运行压力。
四、应用效果
本研究在广东某电厂2×50MW机组成功应用，该生物质电厂是目前世界单机容量最大的生物质直燃发电项目，项目自投产以来，大容量料仓二级螺旋给料系统运行正常，料仓可保持高料位运行，一级输送螺旋变频运行可满足锅炉全负荷范围内给料量的调节，料仓内未出现搭桥、蓬料现象，给料系统未出现卡涩、堵料现象，可以实现连续、稳定上料，给料过程无需任何人工干预
五、结论
⑴本研究在广东某电厂2×50MW生物质发电机组上得到了成功应用，彻底解决了传统给料系统存在的问题。
⑵燃料搭桥及蓬料的主要原因为料仓内存在支点，或扰动无法干预的死角，通过料仓截面均匀布置承载均料螺旋及一级输送螺旋的设计，使整个料仓截面均在扰动范围内，避免料仓内燃料搭桥、蓬料现象。
⑶承载均料螺旋以及一级输送螺旋采用大轴颈设计，避免螺旋卡涩、堵料等问题。
参考文献
[1] 方逸庆，生物质炉前无底可调复式料仓[J].江苏电机工程，2009，11（28）：76-78
[2] 赵志华，程亮平，刘剑军，生物质电厂炉前给料方案分析[J].电力建设，2012，11（33）：62-65
[3] 周勇平，65t/h燃生物质燃料CFB锅炉给料系统的改进[J].发电设备，2009，05（23）：374-375
[4] 王超，王建中，王雅彬，生物质发电厂上料系统的改造与创新研究[J].能源与节能，2012，07：30-32
中图分类号：P752 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）28―0355―02
一、引言
根据我国已投产生物质发电项目的建设和运行经验，炉前给料系统能否安全稳定的运行是决定生物质发电项目成败的关键[1-4]。由于生物质燃料品种多、物理性状差异大、自然堆积密度低以及破碎粒度不均匀等特性，无论采用螺旋输送形式还是刮板输送形式的给料系统斗易出现缠绕、卡涩输送装置，料仓内搭桥、蓬料等现象，造成给料系统给料不畅，给料量无法实现连续可调，经常需要人工捅料，增加了发电机组运行成本，而且对捅料人员存在着较大的安全隐患。由于炉前给料系统存在的问题，造成生物质发电机组频繁非计划停运，给生物质发电企业带来了严重的经济损失。
本研究提出了炉前给料系统为有效容积400m³的大料仓二级给料方式，增加了生物质燃料炉前储量，减小上料皮带的压力，彻底解决大料仓内生物质燃料搭桥、蓬料的现象，避免较长物料在螺旋轴上缠绕等，实现了给料量连续、稳定可调。本研究在广东某生物质电厂2×50MW机组上得到了成功应用，彻底的解决了目前国内外生物质发电厂给料系统存在的问题，解决了生物质直燃发电技术的瓶颈，促进生物质直燃技术的发展。
二、生物质锅炉给料系统研究概况及存在问题
2.1生物质锅炉给料系统研究概况
自20世纪70年代生物质直燃发电技术在欧美等国得到了迅速的发展，至今已有近20年的历史，生物质燃料收储运等相关机械发展较成熟，机械化可以一次性实现生物质燃料的捡拾、破碎、预压、喂入、压缩、打捆等联合作业，整个过程实现标准化，生物质燃料包规格为1.8×1.2×0.9m，针对标准化的生物质燃料包以丹麦Bioener公司为代表的生物质发电设备制造企业开发的给料系统在欧洲获得大规模的应用[2]。
在国内，由于生物质发电技术的研究及应用相对起步较晚，国情与国外的差异，无法实现生物质燃料收储运过程的标准化，燃料的地域性及品种的多样性为锅炉给料系统的设计研究带来了极大的困难。清华大学、浙江大学等高校以及协鑫电力集团、凯迪电力集团、国能等电力企业相继开发以星型给料、螺旋输送或刮板输送为主的生物质锅炉给料系统[3-4]，在国内生物质电厂得到了广泛的应用，但以上给料系统一般只适用特定的生物质燃料，而且对生物质燃料破碎粒度要求较高，对于其他燃料极易造成料仓内搭桥，堵料等现象。
2.2生物质锅炉给料系统存在的问题
2.2.1料仓内燃料搭桥、蓬料现象严重
为增加炉前料仓燃料储量，一般炉前料仓采用较大有效容积的设计，仓内设计有防止搭桥蓬料的星型拨料棍，但是由于生物质燃料流动性差、易缠绕等特性，料仓内燃料搭桥、蓬料后星型拨料棍的作用并不明显，无法彻底解决搭桥问题，致使料仓底部螺旋输送机空转，无法输送燃料，经常需要人工干预给料，搭桥时需要人工进行捅料，增加了生物质发电企业运营的人工成本，同时对捅料人员存在较大的安全隐患。
2.2.2输送装置缠绕、卡涩现象严重
目前国内应用的给料系统仓底输送装置一般采用螺旋输送或仓底活底板往复推卸料，由于生物质燃料破碎粒度不均匀，经常有大块、较长物料进入料仓，缠绕在螺旋输送机上，极易造成螺旋输送装置卡涩堵塞。另外，生物质燃料密度低、缠绕性强和流动性差等特性，极易造成仓底活底板推卸料装置卡涩、堵塞，堵塞后的输送装置清理极其困难，严重时需停机处理。
2.2.3料仓有效容积小，上料皮带压力大
为避免料仓内搭桥、蓬料现象，一些给料系统采用小料仓的设计，底部布满螺旋输送机，在螺旋输送机的扰动下，可有效减少料仓内搭桥蓬料现象，但是，由于生物质燃料自然堆积密度低，致使较小容积的料仓燃料储存量较少，一般只供锅炉10分钟左右燃料耗量的需求，上料皮带需要频繁启停，对上料皮带运行的可靠性要求极高，一旦上料皮带出现故障，如在短时间内无法处理，势必会造成由于锅炉燃料供应不及时停炉。
三、大容量料仓二级螺旋给料系统设计
3.1大容量料仓二级螺旋给料系统结构介绍
该系统采用有效容积为400m³的大料仓二级给料方式，其主要有炉前料仓、承载均料螺旋、一级输送螺旋、二级给料螺旋、防火门以及下料管组成，如图1所示。
图1大容量料仓二级螺旋给料系统结构示意图
一级输送螺旋共8根，其中相邻两根为1组，分为四组，每组螺旋的螺纹方向相反，转向相反，均匀布置在料仓底部，通过调节一级输送螺旋的转速达到调节锅炉给料量的目的，满足锅炉全负荷范围内给料量调节的需求。承载均料螺旋布置在一级输送螺旋上方，与一级输送螺旋呈十字交叉布置。二级给料螺旋共4根，分别对应4组一级输送螺旋，二级给料螺旋出口与炉膛下料管相连，其主要作用为将燃料输送至下料管，燃料在输料风和拨料风的作用下进入炉内燃烧。
3.2大容量料仓二级螺旋给料系统工作原理
生物质燃料在一级输料螺旋推力的作用下向前输送至出料口，由出料口经落料斗落至二级给料螺旋，燃料在二级给料螺旋推力的作用下，输送至下料管，生物质燃料在输料风和拨料风的作用下进入炉内燃烧。
承载均料螺旋主要作用为承载上方物料重量，避免一级输料螺旋过载，同时，在承载螺旋正反转过程中达到均布料仓内燃料的作用。承载螺旋结构如如图2所示。在承载螺旋扰动作用下，打破了仓内燃料自然堆积状态，使炉前料倉的有效容积大大增加，整个料仓截面均受承载均料螺旋扰动作用，避免燃料在承载均料螺旋上方搭桥、蓬料。
一级输送螺旋采用大轴颈设计，均匀分布在料仓底部，大轴承设计避免较长燃料缠绕在输送螺旋上造成螺旋卡涩、堵塞。
3.3大容量料仓二级螺旋给料系统特点
3.3.1承载均料螺旋扰动作用，避免料仓燃料搭桥、蓬料
承载均料螺旋布置在一级输送螺旋上方，与一级输料螺旋呈十字交叉布置，均匀布置在料仓横截面上，整个横截面均受螺旋的扰动作用，破坏上方搭桥物料的支点，破坏上方物料的自然堆积状态，彻底解决料仓内搭桥、蓬料问题。
图2承载均料螺旋结构及运行方式示意图
3.3.2大轴颈螺旋设计避免较长物料缠绕输送螺旋卡涩、堵塞
一级输料螺旋轴颈900mm，物料很难缠绕在轴颈上，彻底避免了物料缠绕在输送装置上造成输送装置卡涩、堵塞等问题。
3.3.3大料仓设计增加料仓储料量，减小上料皮带运行压力
给料系统炉前料仓有效容积为400m³，同时，在承载均料螺旋扰动的作用，破坏燃料自然堆积状态，减小了燃料堆积角，大大增加了料仓内生物质燃料储存量，满仓后足够锅炉满负荷运行约30-40分钟燃料耗量，减小了上料皮带的运行压力。
四、应用效果
本研究在广东某电厂2×50MW机组成功应用，该生物质电厂是目前世界单机容量最大的生物质直燃发电项目，项目自投产以来，大容量料仓二级螺旋给料系统运行正常，料仓可保持高料位运行，一级输送螺旋变频运行可满足锅炉全负荷范围内给料量的调节，料仓内未出现搭桥、蓬料现象，给料系统未出现卡涩、堵料现象，可以实现连续、稳定上料，给料过程无需任何人工干预
五、结论
⑴本研究在广东某电厂2×50MW生物质发电机组上得到了成功应用，彻底解决了传统给料系统存在的问题。
⑵燃料搭桥及蓬料的主要原因为料仓内存在支点，或扰动无法干预的死角，通过料仓截面均匀布置承载均料螺旋及一级输送螺旋的设计，使整个料仓截面均在扰动范围内，避免料仓内燃料搭桥、蓬料现象。
⑶承载均料螺旋以及一级输送螺旋采用大轴颈设计，避免螺旋卡涩、堵料等问题。
参考文献
[1] 方逸庆，生物质炉前无底可调复式料仓[J].江苏电机工程，2009，11（28）：76-78
[2] 赵志华，程亮平，刘剑军，生物质电厂炉前给料方案分析[J].电力建设，2012，11（33）：62-65
[3] 周勇平，65t/h燃生物质燃料CFB锅炉给料系统的改进[J].发电设备，2009，05（23）：374-375
[4] 王超，王建中，王雅彬，生物质发电厂上料系统的改造与创新研究[J].能源与节能，2012，07：30-32