摘要：本文主要叙述了某生物质发电厂炉前给料系统存在的一些问题，通过对给料控制系统的改进，基本满足了生物质发电厂给料的要求。为生物质发电厂给料系统的控制提供了一些思路。
关键词：生物质发电；螺旋给料；液压推料
引言
近年来中国能源、电力供求趋势紧，国内外发电行业对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源的开发利用给予了极大的关注。于是利用生物质能的发电行业应运而生。生物质发电主要是以农业、林业和工业废弃物为原料，也可以城市垃圾未原料，采取直接燃烧或气化的发电方式。
1、某生物质发电厂概况
内蒙古某生物质发电厂装机容量2X12MW，厂址位于毛乌素沙漠腹地，发电所用燃料采用沙漠中生长的沙柳。沙柳是当地治沙的主要植物，每3年左右须平茬一次，越砍伐长势越旺盛，否则会萎缩枯死。生物质发电厂的投产每年可消耗大量被砍伐、平茬的沙柳，不仅清除了生物垃圾，促进治沙，又为恢复和保护当地的生态环境做出了贡献。
该生物质发电厂采用单汽包横梁式角管链条锅炉，配置正转链条炉排。此锅炉为锅炉厂首次设计生产的以沙柳为单一燃料的具有试验性的锅炉，为满足节能、减排环保要求未设计炉前燃油系统。
2、给料系统存在的问题
进入锅炉前的沙柳燃料破碎成粒径≤50mm的沙柳块，自然堆积容量为250kg/m3，其可燃性很好，锅炉低负荷也能稳定燃烧，但燃料的流动性极差。
该生物质发电厂炉前给料系统设计有一个料仓、10台螺旋给料机、10台叶轮给料阀、5台下部液压推料装置和5台上部一次风进料装置。其中5台螺旋给料机和5台叶轮给料阀分别向下部5台液压推料装置供给燃料，组成5套下部给料系统。另外5台螺旋给料机和5台叶轮给料阀分别向上部5台一次风进料装置供给燃料，组成5套上部给料系统。锅炉设计满负荷运行时每小时消耗沙柳燃料12吨，给料系统进料比例为上部70%，下部30%。
每个螺旋给料机和每个叶轮给料阀的最大进料量均是3t/h，螺旋给料机和叶轮给料阀由变频控制。上部5套和下部5套给料系统可手动单套运行，也可程控自动同步运行。同步运行时，下部5台液压推料装置推进和退出时间均为10秒，往复周期可以在50秒至150秒之间调整，其进料量由叶轮给料阀决定，用来控制下部进料的多少。
通过试运行的几次点火情况分析，该厂锅炉给料系统在给料方面主要存在三个问题。其一，沙柳燃料不能连续平稳进入锅炉，严重影响锅炉燃烧的稳定性，其二，锅炉厂设计的上部和下部给料系统进料比例只是在锅炉满负荷时的设计参数，不满足实际运行中各阶段的燃料需求。其三，在需要增减进入锅炉的燃料量时滞后严重，加之受燃料不能连续平稳进入锅炉的影响，锅炉燃烧自动系统无法投入。
3、锅炉给料系统控制的改进
为了确保沙柳燃料能连续输入锅炉，以及进入锅炉的燃料量跟随负荷变化，针对锅炉给料系统存在的上述前两个问题，在不能改变给料系统传动机构的前提下，采取的主要措施为：在锅炉点火及运行的不同阶段上部和下部给料系统采用不同的进料比例；同时，必须控制好炉前进料系统，尤其是下部进料系统，即下部螺旋给料机、叶轮给料阀和下部液压推料装置运行速度的协调匹配问题，否则将会出现严重的堵料现象。
根据液压推料装置特性和图2所示的螺旋给料机、叶轮给料阀的特性曲线，以及实际运行中摸索的经验，将给料系统的运行方式改为如下三种进料模式，可手控、可程控。程控时，给料系统三种进料模式的的热工程控系统的控制逻辑设计如下功能：
（1）点炉升温模式：在点炉和升温阶段为点炉升温模式。此时，锅炉进料量很少，在这个阶段进入锅炉的燃料量小于3t/h。因此，下部5套给料系统就可以满足锅炉燃烧燃料量的需求。
该模式以3t/h为锅炉最大燃料量，由五台螺旋给料机和对应的叶轮给料阀将沙柳燃料送入下部液压推料装置推入锅炉，分担在每个螺旋给料机和叶轮给料阀的燃料量为0.6t/h。根据螺旋给料机和叶轮给料阀的特性曲线，螺旋给料机的变频指令为5%，叶轮给料阀的变频指令为22%。液压推料装置一次进退时间设置为100秒。
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当运行人员在点炉升温阶段按下点炉升温模式按钮时，程控系统自动在同一时刻向下部螺旋给料机和叶轮给料阀分别发出5%、22%的指令。液压推料程控的周期为100秒。
（2）低负荷模式：在锅炉负荷小于60%时，认为是低负荷模式，此时由上部和下部给料系统进入锅炉的给料量分别占40%和60%。在这个阶段进入锅炉的燃料量小于7.2 t/h。
该模式以6 t/h为锅炉最大燃料量，上部给料系统进料量为2.4 t/h，由五台螺旋给料机和对应的叶轮给料阀，以及上部一次风送入锅炉，分担在每个螺旋给料机和叶轮给料阀的燃料量为0.48 t/h。根据螺旋给料机和叶轮给料阀的特性曲线，螺旋给料机的变频指令为4.5%。叶轮给料阀的变频指令为16%。
下部给料系统进料量为3.6t/h，由五台螺旋给料机和对应的叶轮给料阀，以及下部液压推料装置送入锅炉，分担在每个螺旋给料机和叶轮给料阀的燃料量为0.72t/h。根据螺旋给料机和叶轮给料阀的特性曲线，螺旋给料机的变频指令为10%，叶轮给料阀的变频指令为24%。液压推料装置一次进退时间设置为90秒。
当运行人员在低负荷阶段按下低负荷模式按钮时，程控系统自动在同一时刻向上部给料系统的螺旋给料机和叶轮给料阀分别发出4.5%、16%的指令；向下部给料系统的螺旋给料机和叶轮给料阀分别发出4.5%、16%的指令，液压推料程控的周期为90秒。
（3）高负荷模式：在锅炉负荷大于60%时认为是高负荷模式，此时由上部和下部给料系统进入锅炉的燃料量分别占70%和30%。在这个阶段进入锅炉的燃料量大于7.2t/h。
该模式以11 t/h为锅炉最大燃料量，上部给料系统进料量为7.7 t/h，由五台螺旋给料机和对应的叶轮给料阀，以及上部一次风送入锅炉，分担在每个螺旋给料机和叶轮给料阀的燃料量为1.54 t/h。根据螺旋给料机和叶轮给料阀的特性曲线，螺旋给料机的变频指令为28%。叶轮给料阀的变频指令为51%。
下部给料系统进料量为3.3t/h，由五台螺旋给料机和对应的叶轮给料阀，以及下部液压推料装置送入锅炉，分担在每个螺旋给料机和叶轮给料阀的燃料量为0.66t/h。根据螺旋给料机和叶轮给料阀的特性曲线，螺旋给料机的变频指令为8%，叶轮给料阀的变频指令为22%。液压推料装置一次进退时间设置为50秒。
当运行人员在低负荷阶段按下低负荷模式按钮时，程控系统自动在同一时刻向上部给料系统的螺旋给料机和叶轮给料阀分别发出28%、51%的指令；向下部给料系统的螺旋给料机和叶轮给料阀分别发出8%、22%的指令，液压推料程控的周期为50秒。
4、改进后的效果
在锅炉给料系统运行及控制方式改进后的试运行过程中，遵循“薄铺料，勤下料”的原则，改进后的给料系统基本满足了运行的需要，为锅炉燃烧自动系统的投入创造了一定的条件。但就此案例中锅炉给料系统料仓方面存在的下料不畅，建议增加可靠的料仓疏松振打设备，保证料仓下料的均匀性和连续性。同时，还应继续总结经验，探索更好的，适合于沙柳燃料输送的给料系统的运行和控制方式。
结束语
根据国家“十二五”规划纲要提出的发展目标，未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量，已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。通过本文的分析，希望能给生物质发电厂的经济运行一点点借鉴。
参考文献
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作者简介：姓名：曹宏伟，出生年月：1984年8月5日，籍贯：陕西省清涧县，学历：大学本科，职称：电气工程师，研究方向:锅炉给料系统料仓方面存在的下料不畅，建议增加可靠的料仓疏松振打设备，保证料仓下料的均匀性和连续性。同时，还应继续总结经验，探索更好的，适合于沙柳燃料输送的给料系统的运行和控制方式。
论文作者:曹宏伟,康刚
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/19
标签：叶轮论文; 锅炉论文; 螺旋论文; 系统论文; 燃料论文; 给料机论文; 进料论文; 《基层建设》2017年4期论文;