一种生物质锅炉给料系统

技术领域

本发明涉及一种生物质锅炉给料系统，属于生物质锅炉领域。

背景技术

2019年底，我国生物质发电装机容量达到2254万KWH，同比增长26.6％；生物质发电量11111亿KWH，同比增长20.4％。截止2019年底在各类生物质能中，垃圾焚烧发电装机容量占生物质发电装机总容量的53％，排名第一；农林废弃物发电装机容量占比为43％；沼气发电装机容量占比为4％。如果2254万KWH中43％的生物质装机容量平均按3万一台炉计算，约323台农林废弃物生物质锅炉。

然而现有生物质锅炉炉前给料机的布局存在以下问题：

1.炉前给料系统工艺流程

生物质秸秆燃料中：稻草、玉米秸秆、麦秆、大豆杆在燃料场经过破碎成20MM以下的长度之后，通过地面给料系统分流进入皮带，再通过皮带输送至炉前一级给料仓，以30MW或40MW机组为例，炉前给料系统由8台长度7-9米的一级螺旋给料机分别组成4组两套为一组，将料仓内的燃料对应4个给料口，输送至炉前4台长度为4-6米的二级无轴螺旋给料机或双螺旋给料机，输送至炉膛燃烧。

2.给料机材质

一级螺旋给料机大轴材质：由厚度10MM的不锈钢板卷制而成；

二级无轴给料机材质：无轴给料机由普通碳钢制造；螺旋给料机由10MM不锈钢板卷制而成。

3.给料机运行中调节的方式

130MW或40MW机组一及给料机通常采用电压380V,功率12-15KW的电机，4-6级变频调节模式；

230MW或40MW机组二级给料机通常采用电压380V，功率15-22KW的电机，工频调节模式。

4.存在的问题

1国内生物质电厂锅炉炉前二级给料系统频繁堵料、断裂，导致机组无法长周期运行，这是当前生物质电厂锅炉面临的主要问题之一。

2给料系统给料机厂家二级给料一般采用无轴螺旋、单轴螺旋、双轴螺旋，但不管采用哪种螺旋给料，都会产生堵料、断裂的现象，只是运行时间的长短而已，尤其是无轴螺旋给料机，在掺烧50％以上秸秆的情况运行一半个月、一个月，最多一个半月就出现断裂现象，然后出现反复断裂的趋势，最后不得已只有更换新的螺旋，大大增加了建设单位的投资成本、维修成本和厂用电率；而有轴螺旋，不管是单螺旋还是双螺旋，其体积庞大，电机功率大，一般是15-22KW的电机4台或8台，运行寿命一般在半年或一年，也会出现不同部位、不同程度的断裂，投资成本会更大，一般厂家都采用双螺旋，厂用电率会更高；不管是无轴螺旋还是有轴螺旋，导致设备维修费用高、厂用电增加这是它们的一个共同点。

3由于给料系统频繁堵料、断裂，导致机组运行中带不上满负荷，也无法实现长周期运行，这种不良现象还增加了运行人员的劳动强度，增加了建设单位的投资成本、维修费用，最坏的结果是导致企业年盈利微薄，甚至出现亏损状态。

炉前二级给料机堵料及断裂的原因：

1、我国生物质电厂炉前给料系统几乎都是采用一二级给料模式，在南方的生物质电厂大多以农林废弃物综合性燃料为主，秸秆比例只占了30-40％，二级给料系统相对堵料、断裂的频率较低，但二级给料机堵料、断裂的现象依然存在；但在我国的北方生物质电厂主燃料以稻草、玉米秸秆、大豆秆为主，秸秆比例占比在50-90％；这就导致炉前二级给料堵料、断裂的频率大大增加。

2、因为生物质燃料水份都比较大，入炉水份基本上都在30％以上，稻草、玉米秸秆、树皮水份大就大大增加了它们的韧度、强度、以及摩擦度；虽然企业对燃料设有破碎机，但破碎粒度15MM以下，增加了破碎耗电、破碎时间、破碎机维护时间、备件耗损大等问题，如果是破碎量出力达不到，就无法满足锅炉的满负荷消耗量，所以通常企业只好将生物质燃料粒度调整到10-20MM的范围，这就增加了燃料的输送阻力，故南方的给料系统堵料、磨损、断裂的频率较低，但在北方这种现象就比较频繁了。

3、燃料中的杂物多，如：石头、砖块、铁器件、布料、秸秆打包绳索等，这些东西主要来源于燃料供应商田间捡包、打包、灰杆或木质燃料堆放点没有硬化，杂物多，还有人为等原因。

4、厂家质量问题：生产过程中热处理不合格，未达到工艺要求、材质选用不当、设计不合理等。

5、安装问题：螺栓未紧固、轴不同心。

6、设计位置不合理：导致二级给料机距离锅炉本体太长，一般设计在4.5-7米，绞笼筒身过长，增加了螺旋的扭矩，秸秆燃料湿度大、阻力大，加上堵料，导致了螺旋断裂。

综上所述：上面各种原因都是导致生物质电厂给料系统二级螺旋给料机断裂的因素，各种原因综合加在一起，就加速了二级给料机螺旋的断裂。

因此，亟需提出一种新型的生物质锅炉给料系统，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明研发目的是为了解决当前生物质行业电厂炉前给料系统堵料、断轴及无轴螺旋断裂，导致机组无法实现长周期运行的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种生物质锅炉给料系统，包括料仓、二级螺旋给料机、进料管、落料管、风箱、气动快速关断阀、重锤式杠杆阀、金属膨胀节、流化风风箱和风机，料仓底部与二级螺旋给料机连通配合安装，二级螺旋给料机与进料管连通配合安装，进料管与落料管连通配合安装，落料管与炉膛连通配合安装，风箱分别与进料管和落料管连通配合安装，进料管从上至下依次配合安装有气动快速关断阀、重锤式杠杆阀和金属膨胀节，落料管底部配合安装有流化风风箱，流化风风箱与风箱连通配合安装，风箱与风机配合安装。

优选的：所述气动快速关断阀和重锤式杠杆阀之间的进料管上设置安装有压力传感器。

优选的：所述重锤式杠杆阀和金属膨胀节之间的进料管上设置安装有温度传感器。

优选的：所述落料管上设置安装有温度传感器。

优选的：所述风箱与进料管连通处设置安装有风道截止阀，风箱与进料管和落料管的连通处均设置安装有风道截止阀。

优选的：所述流化风风箱通过流化风喷嘴与落料管连通配合安装。

优选的：所述风机的进风口与烟气管道上的循环风机入口风门连通安装。

优选的：所述风机的出风口与烟气管道上的循环风机出口风门连通安装。

优选的：所述进料管竖直布置，落料管侧壁与炉膛侧壁呈60度夹角设置。

优选的：所述二级螺旋给料机由两个一级螺旋给料机竖直并列连通设置。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的一种生物质锅炉给料系统，不仅减轻了运行人员的劳动强度、节省了厂用电，还节省了建设单位的一次投资费用、重复投资费用、维修费用、同时实现了机组长周期运行的目标；

2.本发明的一种生物质锅炉给料系统，燃料输送、干燥、密封风，采用了排放的烟气，通过高压循环风机送入炉膛，减少了烟气排放量，同时烟气中有害气体部分循环回到炉膛二次低氮厌氧燃烧，降低了NOX的生成量，节省了环保化工辅料的投资成本；

3.本发明的一种生物质锅炉给料系统，无二级螺旋，去除二级传统给料机设置，节约设备投资成本，燃料输送性能简单、安全可靠、实用性强，确保了机组长周期运行，提高了全厂整体热效率；

4.本发明的一种生物质锅炉给料系统，规避了传统性给料系统设计上存在的各类问题，适用性较广，可适用于80MW以下机组，具有安全性、实用性、可操作性和可靠性，设计巧妙，适于推广使用。

附图说明

图1是一种生物质锅炉给料系统的结构示意图；

图中0-炉膛，1-料仓，2-二级螺旋给料机，3-进料管，4-落料管，5-风箱，6-气动快速关断阀，7-重锤式杠杆阀，8-金属膨胀节，9-流化风风箱，10-风机，11-压力传感器， 12-温度传感器，13-风道截止阀，14-烟气管道，15-循环风机入口风门，16-循环风机出口风门，17-分风压表，18-一级螺旋给料机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，包括料仓1、二级螺旋给料机2、进料管3、落料管4、风箱5、气动快速关断阀6、重锤式杠杆阀7、金属膨胀节8、流化风风箱9和风机10，料仓1底部与二级螺旋给料机2连通配合安装，二级螺旋给料机2与进料管3连通配合安装，进料管3与落料管4连通配合安装，落料管4与炉膛0连通配合安装，风箱5分别与进料管3和落料管4连通配合安装，进料管3从上至下依次配合安装有气动快速关断阀6、重锤式杠杆阀7和金属膨胀节8，落料管4底部配合安装有流化风风箱9，流化风风箱9与风箱5连通配合安装，风箱5与风机10配合安装；

风箱5分别与进料管3和落料管4连通配合的设计起到干燥、密封和输送燃料的作用；

重锤式杠杆阀7在断料时如果出现炉膛烟气反窜，在正压的作用下，可起到自行关闭的作用；

进料管3上的气动快速关断阀6在接收到炉膛0烟气反窜的温度和一定压力，任一信号满足设计值时，气动快速关断阀6会迅速关闭，与重锤式杠杆阀7起到了双重防止烟气反窜的作用；

金属膨胀节8作用是起到进料管3随环境温差及炉膛自由膨胀，防止损坏的目的；

风箱5起到接收和分配风量的目的；

料仓1用于储存生物质燃料；

二级螺旋给料机2用于输送分配燃料量的大小。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述气动快速关断阀6和重锤式杠杆阀7之间的进料管3上设置安装有压力传感器11。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述气动快速关断阀6和重锤式杠杆阀7之间的进料管3上设置安装有压力传感器11。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述落料管4上设置安装有温度传感器12，压力传感器11和温度传感器12作用是在断料的情况下，如果炉膛0烟气反窜，温度或压力任一条件满足气动快速关断阀6动作时，设置在进料管3上的气动快速关断阀6接收到信号时可速度关闭，防止高温烟气反窜进入二级螺旋给料机2。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述风箱5与进料管3连通处设置安装有风道截止阀13，风箱5与进料管3和落料管4 的连通处均设置安装有风道截止阀13，风箱5上设置有分风压表17，风道截止阀13设计用途是调节风量的大小，使之匹配给料风量，另一个作用是在维修或处理设备异常时切断风源，方便在线维修。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述流化风风箱9通过流化风喷嘴10与落料管4连通配合安装，流化风喷嘴10设计作用是起到微流化落料管中燃料，减少阻力，防止堵料和密封炉膛烟气反窜的作用。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述风机10的进风口与烟气管道14上的循环风机入口风门15连通安装。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述风机10的出风口与烟气管道14上的循环风机出口风门16连通安装，循环风机入口风门15和循环风机出口风门16设计用途是调节风量的大小，使之匹配给料风量，另一个作用是在维修或处理设备异常时切断风源，方便在线维修；

从引风机出口引一路烟气，在锅炉零米设置烟气再循环风机10和控制系统，将控制系统设计为就地及远程启停操作。在炉前4根圆形落料管4上设置风箱5，分别接入对应的4根圆形落料管4的头部和流化风风箱9，分别设置风道截止阀13。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述进料管3竖直布置，落料管4侧壁与炉膛0侧壁呈60度夹角设置，与炉膛0连接的落料管4设置为圆管的目的是减少燃料的阻力，设计成60度倾斜角，加上输送风，确保了燃料下料正常，燃料中的大颗粒及杂物不会造成落料管堵塞。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物质锅炉给料系统，所述二级螺旋给料机2由两个一级螺旋给料机18竖直并列连通设置，去除给料系统整个二级给料机传动装置，保留给料系统一级螺旋给料机设计装置的完整性；

原给料系统是地面料场经过破碎后的燃料通过输料线输送至炉前料仓，料仓里的燃料由8台一级螺旋给料机分4组通过料仓出口对应的4根落料管落到炉前4台二级给料机，然后由二级螺旋给料机输送至炉膛燃烧。

二级螺旋给料机2是去除现有的二级给料机传动电机及各种形式的螺旋，也即是不设螺旋系统，保留由两个一级螺旋给料机并列组合而成的二级螺旋给料机2，进料管3设计成方形进料管3，并在方形进料管3上增设金属膨胀节8、密封风、重锤式杠杆阀7、温度传感器12、压力传感器11以及气动快速关断阀6，将落料管4设计成圆筒形落料管，直接与锅炉本体4个根据机组容量设计进料口个数进料口对接，锅炉本体进料口设计在炉膛0微负压区，圆筒形落料管4以锅炉水冷壁垂直度为平面，设计圆筒落料管4与炉膛进料口连接，形成60度的倾斜角度，并在圆管落料管4的底部增设流化风喷嘴110及风箱 5，圆筒落料管4头部增设风箱5及分风压表17；

当燃料从料仓出口处通过两个一级螺旋给料机18分别落入4个方形进料管3，进入到60度倾斜角的圆筒形落料管4，在炉膛负压和圆筒形落料管4布置的干燥风、流化风、密封风和输送风的作用下顺利进入炉膛0燃烧。布置足够的风压风量，不仅可以起到顺利输送、干燥燃料的作用，同时可以有效克服炉膛0烟气反窜，起到密封的作用。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。