CN103776046A - 螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法 - Google Patents

Abstract

螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法：本发明是利用螺杆旋转和直线运动及延时等待间歇交替进行工作，为生物质锅炉稳定连续输送原料的一种方法，即在原料仓底部设置一组锥形螺杆，螺杆与原料仓外部的移动小车连接，移动小车带动锥形螺杆做前进直线运动，将原料推出原料仓送入锅炉，液压旋转马达驱动螺杆做旋转运动，螺杆旋转时将螺杆退后复位，为送料时前进做准备，锥形螺杆安置在原料仓底部的螺杆运行导槽上，可承受重载荷，本发明完全实现了原料仓的储存功能，彻底保证了原料稳定连续地向锅炉输送，使原料可以完好的将锅炉入料口密封，结构简单紧凑，受力设计合理，节能省电显著。

Description

螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法

技术领域：

本发明是利用螺杆前推后旋方式为生物质锅炉炉前储料及定量输送燃料的方法。本发明可广泛应用于以各类生物质为原料的生物质锅炉，通过螺杆前推与后退时旋转的方式，使炉前原料仓真正实现了可靠地连续可控地储存原料，同时它能承受满仓位原料重量，稳定的向锅炉输送原料，并可随意控制原料输送量，实现炉前原料仓的原料储存与定量输送功能。为生物质锅炉的稳定、安全运行解决了炉前原料控制进料的一大难题，也为生物质锅炉的全自动运行打下了重要基础。

背景技术：

我国生物质锅炉的应用是近几年为减少环境污染、替代化石燃料等环境及能源需求而发展起来的新兴装备，特别是在生物质直燃发电领域，生物质锅炉被广泛应用。生物质锅炉燃烧的原料是农业废弃物，农业废弃物主要是秸秆类纤维状的极有韧性的物质，它不像燃煤，原料是颗粒状并具有一定的流动性，在物料输送过程中很流畅，由输送设备控制其方向与状态，很容易将煤从很远的煤库连续送入炉前煤仓，再由炉前煤仓完全可控地送入锅炉，保证锅炉在任意工况下连续燃烧的需要。而生物质锅炉使用的秸秆类农业废弃物，它柔软的纤维状特性具有强烈的缠绕性，尤其是稻秸秆，在输送过程中极易与所有输料设备缠绕并聚团堆积，造成严重的堵塞并损坏设备。目前这一状况在生物质发电行业普遍存在，严重地影响生物质锅炉的正常运行。在炉前原料仓，生物质原料不仅无法按照锅炉需要定量连续地被送入锅炉，而且对锅炉的炉前原料仓及进料输送装置造成严重的破坏。为保证锅炉连续运行，现在运行的生物质锅炉只能大幅减少秸秆类原料而掺烧大量其它颗粒状燃料。

目前国内已投产的生物质锅炉炉前原料仓没有成熟的方法，特别是对稻草类秸秆原料，无论现行的螺旋、链板、皮带、柱塞、往复、滚轮、整包输送等各种方式均不能可靠地向锅炉连续可控的输送原料。由于炉前原料仓没有合适的输送机械装置，不能承受原料重量，致使秸秆锅炉炉前原料仓均不能正常装料，更不能满仓，因此无法实现炉前原料仓的原料储存功能和定量输送功能，不能对锅炉的燃烧工况做调节，造成锅炉燃烧极不稳定，甚至断火，汽压经常出现大幅波动。

发明内容：

本发明是通过在原料仓底部并排设置一组螺杆，螺杆采用前部大直径，中部锥形，后部光杆的结构，螺杆前部无固定轴，每根螺杆后部固定在一个可前后移动的小车上，因螺杆直接放置在原料仓底部的螺杆运行导槽上，可承受满仓状况下全部原料重载，螺杆长度无限制，可满足生物质锅炉炉前大料仓应用。

移动小车推动螺杆向前做直线运动，此时螺杆相当于一个柱塞，将螺杆前部和螺杆中的原料平行推出原料仓送入锅炉，完成送料；移动小车带动螺杆向后运动，同时螺杆按退出螺旋方向旋转，边旋边退，直至螺杆退后复位，为下一次送料做准备；复位后进入延时，由延时时间长短控制总进料量，延时时间由操作人员任意设定，操作十分方便，控制延时时间就灵活、稳定地控制了总进料量。

原料仓与输料装置一体化，输料装置安装在原料仓底部，并直接与锅炉进料口对接。送料时螺杆向前直线移动，相当于柱塞将原料推出原料仓径直送入锅炉炉膛。螺旋叶片的前部承受极大的正压力，原料被压缩，后退时螺旋叶片上的压力全部释放，同时螺旋叶片开始按螺旋后退方向旋转，原料由于重力压住原地不动，螺杆在原料形成的螺旋形缝隙中边旋边退，螺杆所需动力很小，此时残留在螺杆上的原料被静止的原料清理干净，本发明的螺杆后退旋转时不仅不会缠料，还有自动清理作用。

螺杆的向前直线移动与螺杆旋转向后移动及延时等待间歇交替进行，循环往复。实现了各类生物质原料的炉前储存及定量送入锅炉全过程的稳定运行，在储存、送料全过程中原料不旋转，不漏料，因此不会出现原料缠料打结、漏料堵塞现象。生物质原料由原料仓的上部平稳的下移，进入原料仓底部，由一组螺杆平行的向前推动，将原料从原料仓底部一层一层的向前推出并稳定地送入锅炉，由于原料入炉稳定可控，使得锅炉燃烧十分稳定，保证了锅炉汽压稳定。本方法特别适合长草形原料或长纤维状物料，如稻秸秆等。

本发明中的小车运动及螺杆旋转动力可采用液压式，也可采用机械式，液压式更适合，控制更简单。液压式控制调节采用电液联调，小车前进为油缸直线推动，小车后退由油缸回程直线推动和液压马达驱动螺杆旋转同时完成。无论螺杆前进和后退，原料都不会发生转动，仅被螺杆组一步一步的推向前部，彻底避免了因原料旋转发生的缠绕现象，保证了原料稳定地向锅炉炉膛输送。

在原料仓前端，螺杆上方设有一个料仓前活动挡板，活动挡板根据不同的原料向后倾斜一定的角度，防止出料口堵料，保证原料稳定适量的向前输送。

螺杆组工作方式可分成同步式与异步式两种：同步式为螺杆组中的每个螺杆前进或后退都要统一进行，以保证储料仓内的原料基本上同步运动。螺杆组可采用各自独立的动力系统统一控制，整体联动。也可采用将螺杆组整体固定在一个移动车上，由一个总的动力系统驱动，以保证各螺杆的同步性。异步式为将螺杆组再分为二或三个小组，工作时每小组间错开一定的时间间隔，小组之间轮流工作，保持每一时刻都有原料出仓进入锅炉，保证锅炉进料的连续性。同步式优点是控制简单，工作能耗低，缺点是进料为间歇式，送料不均衡；异步式优点是进料连续、稳定均衡，缺点是控制程序略复杂，能耗偏高一些。

原料输料量有两个控制方法，一是采用液压系统流速控制前进和旋转后退的速度，二是在后退复位后进入延时等待，调节延时等待时间控制循环周期，从而控制原料总输料量，将液压调速设为粗调，延时调速做微调。将螺杆组中的每个螺杆的速度调统一，速度比实际需求速度快一倍，再用循环周期的延时做微调，满足锅炉实际燃烧需求，延时采用电控，可实现远程控制。锅炉入料口得到彻底的密封隔离。由于螺杆送料时的推力作用，将送入锅炉的原料适度压缩致密，较为密实的原料将锅炉入料口填充满并完全密封。在锅炉入料口与原料仓之间设有防火间隔，防火间隔上设有消防水喷淋头，在入料口装有温度传感器，传感器与喷淋头联动，当入料口温度超过设定值时，喷淋头自动喷水，将可能发生的火情阻断在防火间隔内，防止原料仓失火。

本发明创造的优点：

本发明使原料在储存、送料全过程中秸秆原料不旋转，不漏料，因此不会出现秸秆等原料缠料打结、漏料堵塞，彻底避免了因秸秆旋转发生的缠绕现象，保证了秸秆等生物质原料稳定连续可控地向锅炉炉膛输送。本发明也可不与锅炉配套独立作为长草类原料或长纤维物料的原料仓使用。

原料适应性广，各类生物质原料均能实现稳定可靠的定量输送，最难输送的稻草类秸秆等长纤维、易缠绕的生物质原料，也不会发生缠绕堵料状况，仍能平稳输送。

螺杆在每一送料周期的后退过程中带有螺杆自清理作用，确保了螺杆始终处于不被原料缠绕的工作状态。

螺杆组安置在原料仓底部的螺杆运行导槽上，可承受重载荷，在原料满仓时不影响正常运转。

采用机械式或液压式动力，结构简单，控制容易。

节能省电，动力能耗低，电耗仅相当于原生物质输料系统耗电的20％，节能80％以上。

原料仓与螺杆输料装置一体化，螺杆组设置在原料仓底部，与锅炉进料口直接对接，将原料从原料仓径直送入炉膛，整体结构简单紧凑，运行可靠，维护方便。

进入锅炉入料口的原料受螺杆前进的推力而被压缩致密，较为密实的原料将锅炉入料口很好的密封，将炉膛与外部完全隔离，彻底解决了入料口漏风造成的燃烧空气过剩系数超高导致锅炉热效率下降问题，同时防止了炉内火焰外泄引燃原料仓，有效地防止炉前原料仓失火事故。

在锅炉进料口与原料仓之间还设有一米宽的防火间隔，防火间隔上部装有消防水喷淋头，进料口内有温度传感器，与喷淋头联动，当进料口温度超过设定标准时，喷淋头自动喷水，将可能的火情立刻阻断，保护原料仓的防火安全。

附图说明：

图1螺秆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法的示意图。

图中1、锅炉前墙；              10、固定支架；

    2、防火喷淋；              11、小车支撑定位轨道；

    3、前活动挡板推力油缸；    12、小车车轮；

    4、料仓前活动挡板；        13、螺杆径向轴承；

    5、锅炉入料口；            14、螺杆移动小车；

    6、温度传感器；            15、液压马达；

    7、锥形螺杆；              16、液压油缸；

    8、防火间隔；              17、料仓原料。

    9、料仓底部(带螺杆运行导槽)；

具体实施方式：

本发明是由液压油缸16与螺杆移动小车14连接，螺杆移动小车14在小车支撑定位轨道11上做前后直线运行，带动设置在料仓底部9上的锥形螺杆7作直线前后运动，将料仓原料17推出原料仓输送至锅炉；液压马达15在螺杆移动小车14上通过螺杆径向轴承13与锥形螺杆7连接，使螺杆做旋转运动，锥形螺杆7旋转时将螺杆退后复位，为送料时前进做准备，螺杆旋转与直线运动及等待延时间歇交替进行。

Claims (9)

1.螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：在生物质锅炉入料口前设一大型原料仓，在原料仓底部并排设置一组螺杆，螺杆采用前部大直径，中部锥形，后部光杆结构，螺杆前部无固定轴，螺杆后部固定在一个可前后移动的小车上，在输送原料时螺杆向前做直线运动，将原料推出料仓送入锅炉，后退时螺杆向后退方向旋转，边旋边退，直至螺杆退后复位，为送料时前进做准备。

2.根据权利要求1所述螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：动力可采用液压式，也可采用机械式，液压式更适合，液压式控制调节采用电液联调，前进与后退的直线运动由液压油缸推动，后退时螺杆向后退方向旋转由液压马达驱动。

3.根据权利要求1所述螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：螺杆的向前直线运动与螺杆旋转向后运动及延时等待间歇交替进行，循环往复。

4.根据权利要求1所述螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：输送原料时，输料量有两个控制方法，一是采用液压系统流速控制前进和旋转后退的速度；二是在后退复位后进入延时等待，调节延时等待时间控制循环周期，从而控制原料总输料量，将液压调速做粗调，延时调速做微调。

5.根据权利要求1所述螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：原料仓与输料装置一体化，输料装置安装在原料仓底部，并直接与锅炉进料口对接，送料时螺杆向前直线移动，相当于柱塞将原料推出原料仓径直送入锅炉炉膛。

6.根据权利要求1所述螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：螺杆组工作方式可分成同步式与异步式两种，同步式为螺杆组中的每个螺杆前进或后退都要统一进行，以保证储料仓内的原料同步运动，异步式为将螺杆组再分为二或三个小组，工作时每小组间错开一定的时间间隔，小组之间轮流工作。

7.根据权利要求1所述螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：在原料仓前端，螺杆上方设有一个料仓前活动挡板，活动挡板根据不同的原料向后倾斜一定的角度，防止出料口堵料，保证原料稳定适量的向前输送。

8.根据权利要求1所述螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：锅炉入料口得到彻底的密封隔离，由于螺杆送料时的推力作用，将送入锅炉的原料适度压缩致密，较为密实的原料将锅炉入料口填充满并完全密封。

9.根据权利要求1所述螺杆前推后旋式生物质锅炉储料及进料方法，其特征在于：在锅炉入料口与原料仓之间设有防火间隔，防火间隔上设有消防水喷淋头，在入料口装有温度传感器，传感器与喷淋头联动，当入料口温度超过设定值时，喷淋头自动喷水。

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