CN101958669B - 生物质电站燃料输送系统 - Google Patents

Abstract

目前，燃烧黄色秸秆的生物质电站在秸秆田间收集环节上，由于特定条件影响如：收集稻草时水田作业中形成的畦田、田埂，便于运输倒运和降低运输成本等等。而采取的小方捆(如：0.46X0.36X1.0米)田间打捆方式，为适应现有的大方包厂内上料系统，必须将小方捆打成大方包(如：1.2X0.9X2.4米)，而由此会增加处理成本约50元/吨，为节省小方捆改成大方包的二次处理费，特研发并应用本输送系统。主要包括适应此模式的工艺路线及草包自动整理排队和给进装置、快速小包燃料皮带输送机、犁料器等系统及设备。

Description

生物质电站燃料输送系统

1.所属技术领域

本发明涉及生物质电站生物质燃料的厂内倒运、卸车、输送、入炉等一整套工艺及设备的能力计算、合理选用，秸秆电厂的燃料输送系统不同于常规电厂的输煤系统，也与造纸行业的上料系统不同。

2.背景技术

目前，燃烧黄色秸秆的生物质电站在秸秆田间收集环节上，由于特定条件影响如：收集稻草时水田作业中形成的畦田、田埂，便于运输倒运和降低运输成本等等。而采取的小方捆(如：0.46×0.36×1.0米)田间打捆方式，为适应现有的大方包厂内上料系统，必须将小方捆打成大方包(如：1.2×0.9×2.4米)，而由此会增加处理成本约50元/吨，为节省小方捆改成大方包的二次处理费，特研发并应用本输送系统。

3.发明内容

黄色秸秆有玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、稻壳等。

 玉米秸秆和小麦秸秆的收集采用大型行走式打包机在田间直接达成标准大包，而水稻秸秆有部分打成大包，部分打成小包。大包和小包的基本几何形状为长方体。由于打包的捆绳位置及数量长方体的棱、角不十分规整，也不想几何长方体那样尖锐。大小包的打包几何尺寸和小包单重如下：

1)大包2400×1200×900mm

2)小包360×460×1000mm

单包重量15kg-20kg

3)由大米加工厂生产的稻壳呈散碎状

其中大包燃料由专用储存、运输及场内上料输送机输送，经专用解包机解碎后由螺旋给料机推到炉排上。

小包燃料由专用或通用运输车辆运到发电厂的辅助料厂，用倾斜货车箱斗的方法将整个装载的小燃料包方阵顺势倾滑到平地上，然后由人工使用抓抓草机逐次地将其装上草包自动整理、排队和给进装置，由此装置将逐次装入的散乱小草包进行整理和排队呈要求的速度和姿态并排好队送给下游的皮带输送机。经皮带输送机运到大包解包机附近的小包落料口上方，由输送机水平段的犁料器推下皮带机，整包进入大解包机下方。

3.1技术方案

存在两套上料系统，主上料系统和附属上料系统。主系统运料平台为钢筋混凝土框架结构，布置于燃料储料棚内；上料栈桥为钢筋混凝土框架结构，布置于上料栈桥与主厂房之间；主厂房内上料钢平台为全钢结构。

辅助上料系统由高速草包输送皮带机前草包自动整理、排队和给进装置、高速草包输送皮带机、犁式卸料机及稻壳给料站构成。高速草包输送机布置在辅助上料栈桥内，草包自动整理、排队和给进装置布置在高速草包输送机入口上游的料场0米地面。运输车辆卸车作业地面为水泥硬化地面。草包自动整理、排队和给进装置上方设有简单的防雨棚。

3.1.1燃料输送系统工艺路线

设计的小包燃料运输为使用专用或通用农用运输拖车(向左右搭架扩宽)以小包1米长度方向与车轴平行并装宽3米，依次垒成方阵。车到现场后采用车箱向后扬起自卸或人工逐包搬卸。人工逐包搬卸时，人工在排队装置入口侧边缘抛向草包自动整理、排队和给进装置入口辊子输送机，或在受料平台附近地面指定地点垒成车上的方阵形状，以利抓草机再搬运至平台上。小包燃料由可自卸货专用或通用运输车辆运到发电厂的辅助料场，在指定地点，用倾斜货车箱斗的方法将整个装载的小燃料包方阵顺势倾滑到平地上。对于上述卸货中码在地面上的小包堆垛和自卸摊在地面上的草堆，由抓草机逐次地将其装上草包自动整理、排队和给进装置前的授料平台。从接受料包起，草包自动整理、排队和给进装置全自动的以规定姿态、排序的前后包间距离向下游快速小包皮带输送机输送小包燃料料包。快速小包燃料皮带输送机为由一条由零米开始的爬升典型的胶带输送机，在零米设有一段水平段与与稻壳给料站接口，该皮带机在起端与草包自动整理、排队和给进装置衔接。下游快速小包燃料皮带输送机为定速皮带机。

工艺路线如图1所示。

3.1.2系统设备

1)工程以1×130t/h秸秆锅炉为例，对应1台锅炉的一套辅助上料系统由两条并行的小包燃料快速皮带机及附属设备组成，上述皮带机及其草包自动整理、排队和给进装置由二套完全相同的独立系统组成。

2)两路皮带机的草包自动整理、排队和给进装置的受料平台按便于他们共同使用一台抓草机或便于兼顾另一条皮带输送机布置。

3)两路皮带机的草包自动整理、排队和给进装置及其受料平台在他们的检修及运行通道两侧对称布置。

4)两路皮带机的草包自动整理、排队和给进装置及其受料平台的电源分别供给，电气部分和控制系统各自独立。

草包自动整理、排队和给进装置由受料平台、行整理、高度整理、排队和调整间距等五部分组成。结构见图4。

3.1.2.1受料平台

受料平台由宽3米，长10米的链板输送机或辊子输送机构成，其承重按任一处每3米长，1.5米宽的台面至少承受30个料包计算并在牵引、运输和支撑结构上满足最低强度和刚度要求并耐受承受铲运机卸车时的瞬间冲击载荷设计。

受料平台接受抓草机抓到料包有序或顺序较差的一抓料包，图2是理想情况。抓草机将抓斗所抓物料先放在靠近抓草机的半边平台上，松开抓斗并上提抓抓斗，抓起上一层后，倒车，直至抓斗前缘在平台上投影仪离开下层草包的近抓草机一侧的边缘，下落抓斗至接近平台时，维持抓斗不动，用抓草机前进的方式将已放下之平台近抓草机一侧的草包向内推到另一半平台上，放下抓草机抓斗内的草包，使该次抓到平台上的草包形成一层十行三列的阵列。该作业要在受料平台停止运动后立即开始，并在重行开始再运动前的大约1分钟内完成。图3是抓草机每一抓应该放置的料包在平台上的要求。草包自动整理、排队和给进装置应在此基础上完成以后的。但装置也考虑由各种原因引起的料包局部不规整情况下的处理能力。

本装置受料平台应可接受上述作业方式的，结构坚固耐用。抓草机可能运来的排列不规则的成堆小方包，受料平台除应足够大外，平台远离抓草机一侧应设有强度足够的遮挡设施，防止卸车后成堆的料包溢出或抓草机向前推包时坠落平台。但遮挡设施应对运动的料包足够光滑，不对料包运动造成影响。

受料平台与下游的行整理机协同动作完成将1米宽3米长的各行料包从平台上的大方阵料包中分开，以整行的姿态送入高度整理与排队机。因此要求受料平台上的料包能整体往复运动。具体控制动作在控制部分详细顺序说明。对此可有三个分别控制的小平台合成一个大平台和一套驱动的一个大平台两种方案，应以造价和运行费最低优化比较后确定。

3.1.2.2行整理机

行整理机的任务是与受料平台配合，协同动作完成将1米宽3米长的各行料包从平台上的大方阵料包中分开，并将包与包间也前后分开0.7米以上的距离，送到高度整理与排队机。

实际，在结构上行整理机是高度整理与排队机的棍子输送带的起始部分，只是有自己的与下游速度不同的独立驱动而已。行整理机是间歇运行的，当位置传感器检测到一行物料已全部送出本范围后，行整理机停转，同时启动受料平台正传，使平台上升个料包向前移动，最前一行料包移出平台驱动范围后，采用后包推前包的方式将其推到两条滚到中间，由限位开关停止平台的向前运动并改为向后运动，直至使下一行料包退出行整理机辊道后停运。并由下一行草包位置信号和平台停运信号启动行整理机，直至草包全部被送出为止，重复以前的动作。

在机械结构上行整理机与下游的排队机是无缝连接的，但行整理的速度比排队机速度低。当每个包移出行整理机的过程中由于双方的速度差前后两包离开距离，该距离应控制在0.7米以上，为下游采用障碍倾倒方法调节料包姿态高度创造条件。

排队机左右两侧滑道的速度也是不同的，以形成是料包转向的动力，但行整理机上的两部分滑道可采用等速，以简化驱动机构。

3.1.2.3高度整理与排队机

高度整理与排队机在行整理机的下游，二者机械结构相同，驱动各一，运行方式不同，高度整理与排队机是连续运行的。在排队机的前进方向左侧设有一面预料保最小高度相近的光滑围墙，接近排队机出口某处起，围墙的下半部分布置有垂直方向向前运动的皮带机。顺序进入得料包排队是靠两条相交并且使物料运动方向不但靠近左侧墙板，由于两条相接辊道的速度左慢右快，又使在两则辊道缝隙间的料包逆时针旋转，从而改变了料包的姿态。应控制两辊道速度差和料包行至靠墙的距离正好使料包转过90度。为不使已靠墙运动的料包继续向不希望的方向再旋转，墙面下部的皮带队靠墙运动的已整理好的料包施加向前方运动的力，并与辊道驱动力共同将其送出排队机。

皮带机与排队机衔接侧的滚筒直径较大，排队机出口最末辊筒应设计的紧接皮带机滚筒上部标高，以使料包平稳渡过。排队机输出料包俯视中心线应与皮带机的皮带长度方向的中心线重合，使料包在皮带上运动时居皮带中央。

为调整皮带上前后两包的间距，使皮带机末端的犁料器正常工作，排队机的主辊道(贯通者)的转速跟踪皮带机转速，并形成一定的差值，使料包到皮带机后前后两包距离1米左右。

3.2本发明的有益效果是：

采用本发明的设计思想、方法和原则，并应用上述设备和装置将使黄色秸秆小方捆不用打成大方包，减少中间二次处理环节，降低成本；以1×130t/h秸秆锅炉为例，年可节省近千万元燃料处理成本。

4.附图说明

图1中所示为燃料输送系统工艺路线，箭头所示为秸秆小包物流方向，内含运输倒运输送设备及工艺过程。

图2、3所示为抓草机向草包自动整理、排队和给进装置的受料平台抓料及调整过程。

图4所示为一台锅炉的燃料输送系统，由两路皮带机的草包自动整理、排队和给进装置及快速小包燃料皮带输送机(序号5)组成，草包自动整理、排队和给进装置由受料平台(序号1)、行整理机(序号2)、高度整理机(序号3)、排队和调整间距机(序号4)等部分组成。

5.具体实施方式

5.1技术参数：

1)接受物料：由行走时牧草打捆机在田间直接打成的水稻秸秆包，具体打包尺寸：360×460×1000mm

单包重量15kg-20kg

2)装置输送位置与能力：装置与下游皮带输送机起始端水平段接口，能力满足下游皮带输送机能力要求

3)与本装置接口的下游皮带输送机

皮带宽度：1.2米，运行时燃料包在皮带中心

能力：600包/小时，核8-12t/h

皮带爬升角度15°，

4)装置工作平台台面高度0.8米

5)草包自动整理、排队和给进装置送出的草包姿态按前进方向与1米长度方向相同，高度为0.36米，最大负荷时前后两个燃料包相间1米。

6)每条皮带机的受料平台存储料包最少400包。

5.2装置实现方式：

1)接受由抓草机专用抓斗依宽(3×1.0m)×深(0.9m)×高5×0.4m近似方阵形式编组料包3组；

2)从接受料包起，全自动的以规定姿态、排序的前后包间距离向下游快速小包皮带输送机输送小包燃料料包。并接受下游快速皮带机的速度指令，改变运行速度，以使皮带机满足锅炉给料机按要求的时间间隔、位置和姿态将料包停放在给料机内；

3)在料包输送过程中装置具有使料包在受料平台上有依次堆积储存功能。储存量应满足向装置授料作业暂停40分钟后，向下游皮带机给料不因暂停授料作业而间断。授料作业恢复后，系统在1小时内应能恢复原最大储备状态。

4)装置出力可以随着锅炉负荷进行调整，接受DCS锅炉给料装置发出的给料脉冲信号，向锅炉给料机输送料包，满足锅炉燃料量调节的需求。给料速度的调节通过改变装置出口速度与固定的高速料包输送皮带机速度差实现，即改变料包在高速料包输送皮带机上的前后料包间隔。这样在锅炉侧看，虽然燃料量指令执行要有滞后，但可少上一套调速驱动动力源，而此辅助上料系统的指令执行滞后效应可由助燃料通道补偿。

5)系统由专用PLC系统实现控制。并向锅炉DCS系统输出系统运行、系统故障、系统检修等各种相关信息。

6)装置的功能与装置的各部分速度关系密切，辊道运动角度和各部分速度设置正确和协调准确是装置正确实现功能的关键。各部速度应统一协调，相关速度关系确切的一采用机械手段控制与协调，以节省费用与提高可靠性。对不需变速的，应采用必须的最高可能速度，如受料平台速度。速度统一协调应根据锅炉负荷要求的给料速度，向上游推算，并考虑负荷变化时，调整装置的给料速度。

7)装置结构设计充分考虑秸秆包及秸秆的特点，避免各部减及与下游设备间较大的过渡和撕扯，以防止形成大量秸秆屑等；本装置各结构考虑设易于清理的承接落屑的设施。

5.3控制系统实现方式

1)草包自动整理、排队和给进装置布置在抓草机和快速草包输送皮带机之间，锅炉给料装置的出力抓草机的出力大多数时候不能匹配，快速草包输送皮带机为定速设备。因此，要求草包自动整理、排队和给进装置的出力能够根据锅炉给料装置的出力随时进行调整。

2)草包自动整理、排队和给进装置在其内各部分间检测秸秆包的位置信号，并能够根据该信号控制上游输送机的运行。保证不出现堵料或断料现象的发生。

3)抓草机设计每次供应两层各15个秸秆包，并由抓草机最终在受料平台上平铺成一层，但数量可能有减少或不均匀，受料平台应该能够根据秸秆包的位置，自动按行分配到对应的一台行整理机上。

6)草包自动整理、排队和给进装置的机械设备设置设备保护信号(如卡死、打滑、断料信号、事故停机开关等)。

7)草包自动整理、排队和给进装置的机械设备的启动能接受连锁或解除连锁进行，启动顺序为锅炉给料装置→犁料机→快速草包输送皮带机→排队机→行整理机→受料平台。

8)在送料输送机和给料输送机的行整理机应设置判断本段辊道上有无料包的状态信号。只有在受料段上没有秸秆包时，上料平台输送机才能够启动向行整理机按行送料，送上行整理机的以行料包到达指定位置后，反向，使第二行料包退出行整理机。行整理机辊道启动。

9)草包自动整理、排队和给进装置的电器设备设置设备保护信号(如过流、短路、断路保护等)。

Claims (1)

1.一种生物质电站燃料输送方法，包括以下步骤：

(1)小方包燃料由通用运输车辆运到发电厂的辅助料厂，用倾斜货车箱斗的方法将整个装载的所述小方包燃料方阵顺势倾滑到平地上，然后由人工使用抓草机逐次地将其装上草包自动整理、排队和给进装置，由此装置将逐次装入的散乱小草包进行整理和排队呈要求的速度和姿态并排好队送给下游快速小包皮带输送机；

(2)经所述皮带输送机运到大包解包机附近的小包落料口上方，由所述皮带输送机水平段的犁料器推下所述皮带输送机，整包进入DCS锅炉给料装置；使在田间打成小方捆的所述小方包燃料入炉不需二次处理成大方包入炉；

其中所述步骤（1）包括：从接受料包起，以规定姿态、排序的前后包间距离全自动的向所述皮带输送机输送所述小方包燃料料包；

所述步骤（2）包括：按照所述皮带输送机的速度指令，改变运行速度，以使所述皮带输送机满足锅炉给料机要求的时间间隔、位置和姿态将所述小方包燃料停放在所述给料机内；在所述小方包燃料输送过程中所述小方包燃料在草包自动整理、排队和给进装置的受料平台上能够依次堆积储存；储存量满足授料作业暂停40分钟后，向所述皮带输送机给料不因暂停授料作业而间断；授料作业恢复后，在1小时内能恢复原最大储备状态；所述给进装置出力随着锅炉负荷进行调整，接受DCS锅炉给料装置发出的给料脉冲信号，向锅炉给料机输送料包，满足锅炉燃料量调节的需求；给料速度的调节通过改变所述给进装置出口速度与固定的所述皮带输送机速度差实现，即改变料包在所述皮带输送机上的前后料包间隔。

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