生物质锅炉给料系统设计及应用
生物质电厂炉前给料方案分析_赵志华
一
一
引
言
给料 系统 , 是减少 燃 料 输 送 系统 故 障率 、 提 高 电厂 年 运 行小 时数 的关 键 所 在 。 本 文总 结 森林 、 树 木 的修 剪 供 参考 。 种 生物 质 电厂 炉前 给 料系统 方案 , 可 为生物 质 电 厂选择 给料 方案 提
生物 质能 又 称 “绿 色 能 源 ” , 包 括 农 作 物 桔 杆 和 农业 加工 剩 余 物 秸 秆 、 稻壳等
适应 于小 机组锅 炉 , 个给 料 口就需 要 设 置
因密封送 风 , 无检查孔 ,若发生堵 料 ,不 易 排堵 。
系统 , 皮带 的备 用性 能 减小 。 无料仓缓冲功能 , 给料量不好控制 , 只能提
高皮 带机 上料 系统 的精确 性控 制 给料量 , 增加 了运 行 难度 。 分 料螺 旋很 难保 证 均 匀性 , 当 给料 量 不 均 匀 时 , 星形 给料机 易堵 塞 。 当一侧螺 旋 故 障 时 , 若 分 料 螺 旋挡 板 动 作 不 及时 , 易 出现事 故 。 有 轴螺 旋 机 结 构 庞 大 、有 效 空 间小 、 易缠绕 及堵 塞 。 输 送 秸秆 物 料 时 , 经 常 发生 堵 料 、 抬轴 、 叶片 翻卷 、 变形 等现 象 , 平均 巧 天需维 修更 换 叶片 。
生物质(糠醛渣)循环流化床锅炉的开发应用及优化
１１ 生物质 （糠醛渣） 锅炉普遍存在的问题 近年来，山东、河北等地的部分糠醛生产企
业陆续 开 始 走 热 电 联 产 的 道 路，但 在 生 物 质 （糠醛渣） 锅炉的开发过 程 中 都 存 在 一 定 的 问 题：① 锅炉燃烧效率低；② 糠醛渣后燃性强， 经常烧坏除尘器布袋，造成尾气烟尘排放超标； ③ 系统腐蚀严重，无法长周期运行；④ 糠醛渣 含水率高，无法保证炉床温度，造成频繁停炉； ⑤ 为保证燃烧，需添加其他燃料维持运行，违 背生物质 （糠醛渣） 锅炉应用的初衷；⑥ ＮＯｘ 及 ＳＯ２原始排放浓度高，不易实现达标排放。 １２ 新型生物质 （糠醛渣） 锅炉的特点
量，并选取合理的炉床温度 （一般稳定在 ８００～ ３月进 行 试 生 产，２０１８年 ４月 进 行 技 改，２０１８
８５０℃），分级燃烧，减少 ＮＯｘ及 ＳＯ２的生成。 （６） 锅炉中后部设置膜式壁包墙结构空置
年 ５月生物质 （糠醛渣） 锅炉运行正常。 ２１ 新型生物质 （糠醛渣） 锅炉设备参数
烟道，使未燃烬的物料在烟道内沉降，以解决糠 醛渣的后燃问题。
结合生 产 实 际，在 保 证 生 物 质 （糠 醛 渣） 燃料及时干燥和有效燃烧的同时，新开发的专用 循环流化床锅炉主要需具备以下特点。
（１） 给料系统采用螺旋给料机，保证系统 密封性良好，避免糠醛渣逸出而造成二次污染。
（２） 改变燃煤锅炉的给料方式，将燃料入 炉位置 抬 高，布 置 在 炉 膛 稀 相 区； 增 高 炉 膛 高 度，以保证物料在炉膛内的停留时间。
（３） 旋风分离器锥段加长、角度加大，避 免堵塞。
生物质发电工程给料系统优化设计
生物质发电工程给料系统优化设计摘要：本文主要叙述了燃煤循环流化床锅炉与生物质发电厂锅炉给料系统的设备构成及两种系统的区别，与以往生物质电厂给料系统的设备构成及布置形式相比，平邑生物质发电厂给料系统的设备构成及布置形式进行了优化设计，并总结了其设计优点。
关键词：生物质、给料系统、料仓、螺旋给料机0引言农作物秸秆作为燃料已有很久远的历史，直至1973年第一次石油危机，丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料。
在秸秆发电领域，丹麦BWE公司是世界领先者，第一家秸秆燃烧发电厂与1998年投入运行。
近几年，世界各国开始高度重视秸秆发电项目的发展，是21世界发展可再生能源的战略重点和具备发展潜力的战略性产业[1]。
直接燃烧发电的锅炉主要根据燃烧方式分成固定床和流化床：固定床燃烧方式多采用往复式炉排、振动式炉排、链条式炉排、马丁炉（多见于垃圾炉）等炉型；流化床燃烧方式多采用流化床、循环流化床、二级流化床等炉型。
在生物质直燃的锅炉中，固定床锅炉采用较多，技术水平较高，流化床锅炉在国内正处于工业化方面的试用及推广阶段。
本文就循环流化床锅炉给料系统的布置形式及特点进行分析，讨论给料系统的存在的问题，并结合实际工程对给料系统进行优化。
1 循环流化床给料系统某生物质发电工程应用的秸秆直燃锅炉是江联重工股份有限公司设计制造的130t/h循环流化床锅炉。
该锅炉于2014年5月开工建设，现已投产。
锅炉的炉前给料系统由张家港市鑫港机械制造有限公司制造，给料系统已投入运行，运行过程的问题已经体现出来，本文就相似工程采用的不同给料系统进行对比，对给料系统的构成及布置进行优化，使给料系统能更好的应用于实际运行中。
1.1燃煤给料系统常规燃煤循环硫化床锅炉的给煤系统的布置形式原煤经输煤皮带进入炉前原煤。
原煤从原煤仓经落料管落至称重式皮带给煤机，送至锅炉给煤口。
每个原煤仓对应1条给煤机，任意1台给煤机的给煤量都可以满足锅炉满负荷运行，正常情况下每台给煤机各带33.3%负荷运行。
生物质电厂炉前给料方案的分析与改进
生物质电厂炉前给料方案的分析与改进摘要】：随着生物质发电厂项目逐渐增多,在设计过程中出现的问题也在施工和调试运行中反应了出来，主要集中在炉前给料系统的堵料、压料等问题上，这些问题导致机组运行不稳定。
本文结合工程实例和生物质燃料特点，给出了3种生物质电厂炉前给料系统方案，并分析了各自优缺点，可以为同类型的生物质发电厂的锅炉设计、给料设备选择及机组长期稳定运行提供参考。
【关键词】：生物质给料输送0.引言生物质能源一直被称作“绿色能源”，世界各国特别是农业发展程度较高的国家都在鼓励发展生物质能源。
主要生物质资源包括以下几方面：人工林的木质生物，农业废弃物（稻壳、甘蔗渣、玉米芯等），木材和家具行业的木材残渣（树皮、木屑等），用于糖和乙醇生产生物质（木薯、甘蔗等）。
相比较传统能源电厂的设计，生物质燃料的上料和喂料系统有较大区别。
我公司设计的泰国Ekaluck 项目和Esaan项目均是燃烧蔗渣的生物质热电厂，在设计和安装当中均出现了一些难点和问题，本文就生物质电厂炉前给料系统结合实际工程，分析和总结3种生物质电厂的炉前给料方案，可为生物质电厂选择给料方案提供参考。
1.方案1:伯利兹31.5MW综合发电厂项目采用的90t/h的锅炉，设有5个个料口，采用的是滚筒式喂料器+溜槽的设计，燃料通过皮带输送机输送至炉前，通过拨料装置落入喂料器前溜槽，通过变频电机驱动的三滚筒式喂料器，溜槽有一定的储料能力，并设置料位计。
喂料器后溜槽设置密封风和播料风将燃料送入炉内。
这个方案中，蔗渣喂料器除了达到密封防止漏入冷风的作用以外，由于喂料器上端储存着一段蔗渣，所以还能像煤粉炉的给煤机一样根据需要均匀的输送蔗渣。
当压榨故障或其它原因使蔗渣带过渣不均匀时，储槽的储料尚能给喂料器维持均匀入料一定的时间。
此方案的优点如下：(1)无料仓的设计，减少输料环节，避开了料仓搭桥和堵料的情况发生(2)蔗渣喂料器除了达到密封防止漏入冷风的作用以外，由于喂料器上端储存着一段蔗渣，所以还能像煤粉炉的给煤机一样根据需要均匀的输送蔗渣。
生物质锅炉
生物质锅炉生物质锅炉概述生物质锅炉是锅炉的一个种类就是以生物质能源做为燃料的锅炉叫生物质锅炉,分为生物质蒸汽锅炉、生物质热水锅炉、生物质热风炉、生物质导热油炉等。
生物质锅炉特点1) BMF锅炉的特点锅炉采用最适合生物质燃料燃烧的燃烧设备----往复炉排。
锅炉在结构设计上，相对传统锅炉炉膛空间较大，同时布置非常合理的二次风，有利于生物质燃料燃烧时瞬间析出的大量挥发分充分燃烧。
控制系统采用高亮度、全中文显示，以名牌PLC控制系统为中央控制单元；以人机对话方式与锅炉用户交换信息，实现生物质颗粒锅炉全自动安全可靠运行。
锅炉可配有燃油（燃气）点火燃烧器，实现点火自动化。
锅炉的给料、燃烧、除渣、给水、点火都可采用自动控制，操作非常方便。
锅炉配有自动清灰装置，能及时清除锅炉受热面的积灰，保证锅炉高效稳定运行。
锅炉尾部布置有省煤器、也可根据用户需要布置空气预热器。
相对传统的锅炉，锅炉效率更高，排烟温度低。
采用高效保温材料，锅炉表面温度低，散热损失可以忽略不计。
严格按中国国家规范和标准生产，所有受压部件均采用优质锅炉钢材。
每台锅炉出厂前都要经过严格的检验和测试，包括水压试验和X射线检测。
设置有人孔、检查门、观火孔等，维护保养十分方便。
生物质锅炉的最大特点是：节能、环保，且安装使用方便。
2) 燃料供应锅炉的燃料是BMF燃料，燃料由输料机送入炉顶料仓，然后由螺旋给料机送入炉膛，均匀散落在炉排上。
3) 燃烧过程燃料被螺旋给料机送入炉膛，在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热，干燥、着火、燃烧，此过程中析出大量挥发分，燃烧剧烈。
产生的高温烟气冲刷锅炉的主要受热面后，进入锅炉尾部受热面省煤器和空气预热器，再进除尘器，最后经烟囱排入大气。
未气化的燃料边向炉排后部运动，直至燃尽，最后剩下的少量灰渣落入炉排后面的除渣口。
4) BMF锅炉的环保排放BMF燃烧产生的灰份约占燃料的1.5%左右，为方便排灰，锅炉的后部布置有螺旋出渣机，实现连续清灰。
生物质锅炉的工作原理
生物质锅炉的工作原理
生物质锅炉是一种利用生物质燃料进行供热或发电的设备。
其工作原理如下：
1. 加料系统：将生物质燃料（如木屑、秸秆等）通过输送带或螺旋送料器送入锅炉燃烧室。
2. 燃烧系统：生物质燃料在炉膛内被点火燃烧。
燃料在高温下分解，释放出可燃气体和灰分。
3. 燃烧控制系统：通过设定燃烧过程中的风量、燃料投入量和燃烧温度等参数，实现燃烧过程的控制和调节，以确保燃烧效率和安全性。
4. 热交换系统：燃烧产生的高温烟气通过锅炉管道与水进行热交换，转化为热能，使水得以加热。
5. 蒸汽或热水系统：经过热交换后，水转化为蒸汽或热水，用于供应热能或驱动汽轮机等发电设备。
6. 烟气处理系统：燃烧产生的烟气经过除尘、脱硫、脱硝等处理，以减少对环境的污染。
整个工作过程中，生物质锅炉通过控制燃烧过程和热交换过程，将生物质燃料的化学能转化为热能，实现供热或发电的目的。
同时，生物质锅炉具有可再生能源的特性，对环境影响较小，且生物质燃料的来源广泛，具有较好的可持续性。
生物质锅炉设计思路与方法
生物质锅炉设计思路与方法摘要：近年来，我国的农业有了很大进展，玉米、水稻等农作物秸秆、农林产品加工废弃物等可再生资源非常丰富，这些原料经过回收进行集中资源化利用，一方面可以给企业创造利润，增加农民收入;另一方面，生物质成型燃料直接作为锅炉燃料供热取暖，对保护环境、降低大气污染物排放、改善生态、提高农民生活水平等都具有重要作用，是生物质燃料利用的一种有效途径。
我国生物质能利用尚属初级阶段，建立生物质燃料供热标准体系，发展壮大专业化供热企业，确保生物质能供热产业可持续健康发展任重而道远。
本文首先分析了生物质锅炉燃烧特性，其次探讨了生物质锅炉设计思路，然后就生物质锅炉设计方法进行研究，最后论述了生物质燃料供热的发展，以供参考。
关键词：能源;生物质;锅炉;供热引言随着我国目前对污染治理和环境保护工作的日益重视，以及城市环保政策的不断实施，在城市中心区和一些对环境要求比较严格的地区燃煤锅炉的数量正在不断减少，电加热锅炉的数量在不断提升，且上述几种锅炉还伴随有燃料运行成本高、设备投资较大等问题。
于是在此背景下，既满足环保排放，不对环境保护治理造成过大压力，运行成本又相对较低的燃生物质锅炉，在锅炉行业中所占的比重越来越大。
1生物质锅炉燃烧特性生物质锅炉对燃料的适用性强，能适用大部分燃料，但不适用于多种燃料混烧，特别是粒度、密度相差很大的燃料。
对燃料的适应性强，主要表现为不同品种的燃料可以掺烧，若掺烧燃料的特性较差，可能会影响锅炉带负荷，锅炉效率下降。
炉膛温度低，可有效防止高温腐蚀和积灰的形成；炉膛出口温度低，加入氧化钙等可有效抑制二氧化硫和氮氧化物的生成。
2生物质锅炉设计思路对生物质成型燃料，通常易着火且易燃尽，并不需要很高的燃烧温度来提高燃烧效率，过高的温度不仅会造成氮氧化物升高，还有结渣、腐蚀加剧等风险;另一方面，温度也不宜过低，否则会降低燃烧效率，并造成一氧化碳超标。
兼顾高效与低氮，燃烧温度不宜超过1000℃，也不宜低于700℃，可以针对具体的生物质原料通过实验及模拟，确定最佳温度区间。
生物质直燃锅炉给料机的设计及优化
模式 B
模式 B 的特点
丹麦较多秸秆直燃发电项目采用，国内未见 适合与以软秸杆为主要燃料，可以掺烧部分硬质 生物质 较大的草捆（500kg）提供一定的入炉燃料缓存 炉前在线破碎对于设备技术要求很高，目前国内 尚无经验 对于燃料包的品质要求较高，特别是捆扎形式和 杂质含量等需满足一定要求
模式 C
多种燃料 分散破碎 散料转运 配备料仓
构成类似 传统的燃煤电 厂模式，国外 生物质电厂 （非秸秆燃料） 和我国大多数 生物质直燃电 厂采用该模式。
C
模式 即完成破碎预处理的 燃料经过料仓入炉的模式，是 目前国内大多数生物质直燃锅 炉采用的模式。 讨论研究的主题
给料系统典型设计
全尺寸单料口料仓验证试验
针对不同特性物料的播料效果
对于破碎后棉花秸秆的实验数据
棉花杆的破碎质量 较好，基本在 50mm以下 针对该种原料，定 型规格拨料器设计 的出料能力为 0.12kg/每齿· 转 单对拨料轴在额定 转速5r/min时，出 料能力为0.37kg/ 秒· 米 （破碎均匀条件下）
国内生物质燃料的状况
生物质燃料品种杂 生物质质地柔软、有韧性、破碎难度大
生物质燃料密度小，大部分易缠绕、流动 性极差，这对于软质秸秆显得尤其突出 生物质燃料杂质多，水分不稳定，控制困 难
对给料机的期望性能
需要适应生物质燃料的各种特性，在各种 情况下具有足够的输送能力
需要有很高的可靠性，以及灵活响应锅炉 负荷变化需求的能力 确保一般设备故障条件下设备的可用性 燃料特性与设计要求存在一定程度差异情 况下尽可能满足锅炉运行 其它
综上所述
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1 公司概况 2 生产运行情况 3 给料系统设计及应用
1 公司概况Ⅰ燃料 PART ONE
桉树类
68.4%
甘蔗渣、叶
10.6%
橡胶树类
14.9%
其他工、林、农业
6.1%
1
公司概况Ⅰ环保效益
PART ONE
CO2零排放
年减排CO2约48万 吨
变废为宝
农林废弃物集中 收集发电
3 给料系统设计及应用Ⅰ设计理念 PART THERE
➢ 变间距的给料螺旋设计，避免下料口堵料
• 螺旋输送燃料过程同时伴随对燃料的逐渐压缩 • 一级给料螺旋沿燃料输送方向螺距由小变大 • 解决在螺旋出口处燃料突然膨胀造成下料口堵塞问题
3 给料系统设计及应用Ⅰ设计理念 PART THERE
➢ 增加承载螺旋，减少一级给料螺旋负载
农民经济增长点
通过收购农林废弃物为当地 农民增收约3.5亿元
吸纳剩余劳动力
围绕公司燃料收、储、运各 环节吸纳了约3000名农村剩 余劳动力
2
生产运行情况
PART TWO
上网电量（万KWh） 利用小时（h）
8
7
6.427 6.68 6.75
6
5
4
3
2 1 1.054
0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
➢ 料仓
• 400m³容量； • 满料状态约50吨，可供锅炉满负荷运行45分钟需
求；
➢ 给料量
• 0-70吨连续可调；
➢ 料仓内不发生搭桥、堵料
➢ 系统可实现无人值守
3 给料系统设计及应用Ⅰ系统简介 PART THERE
➢ 系统组成
• 料仓； • 承载螺旋； • 一级给料螺旋； • 二级输料螺旋； • 下料管及防火装置；
• 承载上方物料重力，减少一级螺旋负载 • 对称螺旋布置方式，可实现料仓横向布料、均料，保证
四个下料口给料均匀；
3 给料系统设计及应用Ⅰ设计理念 PART THERE
➢ 给料均匀性是考验给料系统性能的重要指 标
• 给料均匀是炉内稳定燃烧的前提条件 • 给料均匀也是NOx控制排放浓度的关键
NOx浓度（mg/m3）
350
300 O ＜ 1
2
250
200
150
100
O ＞ 1
2
50 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
左右氧量偏差（%）
3 给料系统设计及应用Ⅰ设计理念 PART THERE
➢ 配重式平衡门防止料仓回火
• 二级输送螺旋出口下料管上设计了配重式平衡防火门 • 炉内正压时，正压烟气进入防火门门板后腔室推动门板，
每年处理超过 100万吨农林废 弃物
改善环境
减少堆积腐烂造 成的地表水腐殖 质污染，改善农 村环境
减少对空焚烧造 成的大气污染， 减少雾霾
清洁能源
年节约标煤约28 万吨
平均每年向社会 贡献6.5亿KWh绿 色清洁电能
1
公司概况Ⅰ社会效益
PART ONE
精准扶贫
形成新的农村经济增长点、 吸纳农村剩余劳动力
破坏平衡，防火门关闭，避免高温烟气反窜至料仓
3 给料系统设计及应用Ⅰ设计理念 PART THERE
➢ 给料可视化监控
• 料仓、给料口均实现视频可视化监控，及时发现异常
3 给料系统设计及应用Ⅰ运行情况 PART THERE
➢ 实现自动给料，无需人工干预； ➢ 给料量连续、稳定、可调； ➢ 对燃料颗粒度适应性较强，颗粒度为
1000mm以下均可； ➢ 给料均匀性不理想；
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谢谢
➢ 给料方式
• 二级给料； • 一级螺旋通过变频控制给料量； • 二级螺旋全速运行输送燃料至炉内
炉前料仓 承载均料螺旋 一级输料螺旋
系统设计及应用Ⅰ设计理念 PART THERE
➢ 仓底扰动范围全覆盖
• 仓底无扰动死角是解决料仓搭桥、堵料的关键 • 仓底均匀布置一级给料螺旋； • 螺旋间距建议在150-250mm；
8000 7000
7065 7147
6000
5000
4000
3000
2000 1155
1000
0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
3 给料系统设计及应用Ⅰ设计性能 PART THERE
➢ 燃料粒径
• 150mm以下 • 部分树皮、甘蔗叶长度可达500-1000mm