秸稈發(fā)電廠輸料系統(tǒng)通風(fēng)除塵的設(shè)計(jì)

趙 枚，牛高云

（1.國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100094；2.中國(guó)大唐集團(tuán)科技工程有限公司，北京 100097）

生物質(zhì)能的利用是我國(guó)發(fā)展清潔能源和可再生能源戰(zhàn)略的重要組成之一，秸稈發(fā)電是我國(guó)農(nóng)村實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和資源綜合利用的一種重要手段，發(fā)展秸稈發(fā)電對(duì)于建設(shè)我國(guó)和諧新農(nóng)村具有重要意義。

與常規(guī)燃煤電廠相比，秸稈發(fā)電廠的燃料理化特性不同，燃料的輸送系統(tǒng)及形式也有較大區(qū)別，為了實(shí)現(xiàn)電廠文明生產(chǎn)、滿足電廠環(huán)境要求，秸稈發(fā)電廠的通風(fēng)除塵應(yīng)針對(duì)秸稈粉塵及秸稈輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文將結(jié)合工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，介紹秸稈電廠燃料輸送系統(tǒng)的通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)的一些做法。

1 秸稈的特性

秸稈主要由木質(zhì)素、纖維素和半纖維素組成。在破碎前秸稈所含的粉塵主要是收購時(shí)混進(jìn)的泥土，破碎后的秸稈含有泥土和大量細(xì)纖維狀生物質(zhì)的粉塵，燃點(diǎn)低，點(diǎn)燃后陰燃，不易撲滅。根據(jù)外形、硬度、燃燒特性等不同，秸稈可以分為灰色和黃色兩種：灰色秸稈主要是指棉花秸稈、樹枝、荊條等木質(zhì)秸稈等；黃色秸稈主要是指玉米秸稈、小麥秸稈、稻草、樹葉等［1］。

表1為我國(guó)某生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目混合燃料的元素分析，表2是組成燃料的發(fā)熱量。發(fā)電廠的混合燃料是由樹皮、水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈四種燃料按照40.1∶23.7∶23.6∶12.6的質(zhì)量比例混合而成。其中作為灰色秸稈的樹皮堆積比重為0.20～0.35t／m3，粒度10～20mm；作為黃色秸稈的玉米秸稈、小麥秸稈、稻草，堆積比重為0.06～0.07t／m3，粒度30mm。

表1 燃料的元素分析質(zhì)量分?jǐn)?shù)%

表2 組成燃料的發(fā)熱量MJ／kg

2 輸料系統(tǒng)

該項(xiàng)目電廠的燃料，在收購站經(jīng)破碎機(jī)破碎后直接打包成型由汽車運(yùn)輸至電廠直接倒入露天儲(chǔ)料場(chǎng)的地下料斗，或通過橋式抓斗起重機(jī)的秸稈專用裝載機(jī)將燃料卸至地下料斗，地下料斗內(nèi)設(shè)螺旋給料機(jī)，螺旋給料機(jī)下部設(shè)有1號(hào)帶式輸送機(jī)，單路布置，燃料經(jīng)1號(hào)帶式輸送機(jī)運(yùn)至主廠房爐前料倉。目前，廠內(nèi)燃料輸送系統(tǒng)包括露天料場(chǎng)（干料棚）、地下料斗、輸料棧橋、爐前轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 燃料輸送系統(tǒng)布置圖

輸送機(jī)輸送燃料，當(dāng)輸送距離較長(zhǎng)或需改變輸送方向時(shí)必須增設(shè)轉(zhuǎn)運(yùn)站。因此，為了節(jié)約投資成本，地下料斗一般都設(shè)在距鍋爐轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)直線方向較近的地方。燃料從地下料斗直接由帶式輸送機(jī)送至爐前料倉內(nèi)。

3 通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)

與燃煤電廠的地下煤炭輸送一樣，秸稈地下輸送系統(tǒng)通風(fēng)的目的，也是排出輸料系統(tǒng)的余濕、改善空氣品質(zhì)。因此，設(shè)計(jì)方案在輸送秸稈的地下料斗及棧橋上，采用上部棧橋門窗縫隙自然進(jìn)風(fēng)、經(jīng)通風(fēng)豎井由屋頂風(fēng)機(jī)排至室外的通風(fēng)形式，通風(fēng)量按夏季換氣次數(shù)不少于15次計(jì)算，冬季換氣次數(shù)不少于5次計(jì)算［2］。屋頂風(fēng)機(jī)的選型，要求風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量同時(shí)滿足冬夏兩季的需要。為了減少采暖時(shí)通風(fēng)熱補(bǔ)償負(fù)荷，冬季的運(yùn)行可以調(diào)整風(fēng)機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)。通風(fēng)系統(tǒng)采用直聯(lián)式具有耐腐蝕結(jié)構(gòu)的防爆型電動(dòng)機(jī)和通風(fēng)機(jī)［3］。

與燃煤電廠相比，秸稈電廠廠區(qū)內(nèi)的燃料輸送環(huán)節(jié)要簡(jiǎn)單一些。在轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)，由于物流下落，或因設(shè)備密封不嚴(yán)，下部導(dǎo)料槽往往成為局部揚(yáng)塵點(diǎn)，根據(jù)秸稈混合燃料的特點(diǎn)，除塵設(shè)計(jì)宜采用防爆袋式除塵器。

該除塵器應(yīng)設(shè)泄壓裝置（如防爆板、重錘式防爆閥），并應(yīng)布置在系統(tǒng)的負(fù)壓段上與輸料系統(tǒng)聯(lián)鎖，在輸送機(jī)啟動(dòng)前，先啟動(dòng)除塵器以防止主設(shè)備啟動(dòng)時(shí)粉塵飛揚(yáng)，輸送機(jī)關(guān)停后，除塵器還應(yīng)再運(yùn)行幾分鐘，以達(dá)到有效除塵的目的。設(shè)在輸送機(jī)導(dǎo)料槽上方的吸塵罩，風(fēng)速應(yīng)當(dāng)控制在0.6～2.0m／s，除塵器后風(fēng)管的最小風(fēng)速不宜小于8m／s［4］。

運(yùn)行中燃料輸送系統(tǒng)內(nèi)會(huì)有大量秸稈粉塵，由于秸稈粉塵較輕，很容易與空氣混合，室內(nèi)和除塵器設(shè)備內(nèi)的秸稈粉塵很可能達(dá)到爆炸濃度，如果沒有合適的措施，燃料的輸送系統(tǒng)就會(huì)面臨粉塵爆炸的危險(xiǎn)。

為了杜絕電廠內(nèi)因粉塵導(dǎo)致的爆炸事故的發(fā)生，設(shè)計(jì)方案要求在廠區(qū)內(nèi)安裝真空清掃系統(tǒng)，包括真空清掃車、吸塵管道及管嘴。真空清掃系統(tǒng)的管嘴沿地下料斗和1號(hào)帶輸料棧橋布置，運(yùn)行時(shí)可以同時(shí)開啟4個(gè)管嘴連續(xù)清除粉塵，避免粉塵的大量堆積，確保粉塵遠(yuǎn)低于爆炸濃度。清掃完畢，應(yīng)及時(shí)用防塵塞堵住吸口，防止漏風(fēng)及進(jìn)入異物。另外，還要求運(yùn)行人員及時(shí)清理灰斗中的粉塵，防止粉塵因熱量積累而發(fā)生自燃。燃料輸送系統(tǒng)必須采用嚴(yán)格的防爆、抑爆措施，例如：除塵器電機(jī)必須采用防爆電機(jī)，設(shè)備內(nèi)要設(shè)阻燃粉末，確保設(shè)備內(nèi)可燃物質(zhì)爆炸能夠在初始階段被撲滅，避免過高爆炸壓力。

4 結(jié)語

本文以國(guó)能某生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目為對(duì)象，結(jié)合秸稈發(fā)電廠所用燃料特性和工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，介紹了秸稈電廠的輸料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布置，及其通風(fēng)除塵的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及采用的防爆、抑爆措施，可供同類的秸稈電廠的安全設(shè)計(jì)提供參考。

［1］謝忠泉，宋小斌，等.生物發(fā)電黃色秸稈輸送系統(tǒng)的研究［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2009（12）：5－7.

［2］DL／T5035—2004，火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB50016—2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［4］GB50019—2003，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.