浅谈秸秆发电的工艺流程和控制要点

浅谈秸秆发电的工艺流程和控制要点
【摘要】本文简要介绍了在电厂中用秸秆作为燃料发电的工艺流程和电气控制主要要点。

【关键词】罗茨风机;旋转卸料阀;螺旋输送机;布袋除尘器
0.引言
在当前大力提倡节约环保的大环境下，秸秆的废物利用也一直是人们精心研究的课题，秸秆发电，就是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式。

秸秆是一种很好的清洁可再生能源，每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤。

秸秆发电是秸秆优化利用的最主要形式之一。

随着《可再生能源法》和《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等的出台，秸秆发电备受关注，目前秸秆发电呈快速增长趋势。

1.主要工艺流程
秸秆发电一般分为燃料准备阶段和燃料输送阶段。

进入燃料仓之前的秸秆处理生产线为燃料准备阶段，从燃料仓到炉前这个阶段为燃料输送阶段。

1.1 燃料准备阶段的工艺流程
秸秆通过皮带输送线（上料）→切碎机（粗加工）→锤磨机（细加工）→旋风分离器（分离切碎的秸秆和粉尘，秸秆进入料仓）→布袋除尘器（粉尘回收、气体排放）
燃料准备阶段：秸秆成捆运送至燃料准备车间，经过探测仪进行秸秆含水量检测，任何一包秸杆的含水量超过25%，则为不合格，合格后的秸秆通过输送线运送至切碎机进行粗加工。

切碎机的工作原理是切碎机有一个旋转的进料斗，内含电机（分别驱动几十把切刀），把秸秆切成小于100cm的小段，经过底部出料螺旋输送器向外输送。

进入连接管道。

经过气力输送，在输送过程中经过石块分离去除石头和固体废物后，秸秆进入到锤磨机进行细加工。

经过锤磨机处理后的秸秆长度小于15cm。

从锤磨机出来的秸秆碎片通过气力作用传输进入旋风分离器，旋风分离器的工作原理是：当含杂质物料沿轴向进入旋风分离管后，气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的秸秆在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落至设备底部，从设备底部进入到专门储存秸秆的燃料仓。

旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管流至进入布袋除尘器。

旋转卸料阀在使用中的主要用途：(1)旋转卸料阀常用在气力输出系统中,对于压力输出系统或负压输出系统,旋转卸料阀可以均匀,连续地向输料管供料.以保证气力输出管内的气、固体比较稳定, 从而使气力输送能正常工作, 同时,又能将卸料阀的上、下部气压隔断而起到锁气作用。

因此，旋转卸料阀是气力输送系统中常用的重要部件。

(2)当上部料仓的物料靠自重落下充填在叶片之间的空隙中,随叶片的旋转而在下部卸出.因此，旋转卸料阀可以定量而连续地卸料。

(3)旋转卸料阀可以用在收集物料系统中,作为料仓的卸料器。

布袋除尘器的工作原理是：气体由进气口进入滤袋室，含尘气体透过滤袋为净气进入净气室，在经净气室排气口由风机排走。

粉尘积附在滤袋的外表面，且不断增加，使布袋除尘器的阻力不断上升，为了使布袋除尘器能继续工作，需定期清除滤袋上的粉尘，清灰是由程序控制器定时顺序启动脉冲阀，使气包内压缩
空气由喷吹管孔喷出，通过文氏管诱导数倍于一次风的周围空气进入滤袋，在瞬间急剧膨胀，并伴随着气流的反方向作用抖落粉尘，达到清灰的目的。

气力输送由一台高压风机作为动力。

1.2燃料输送阶段的工艺流程
秸秆通过位于燃料仓下部平面布置的由变频电机驱动的横向排放螺旋输送机驱动进而送入一个纵向螺旋输送机。

从纵向螺旋输送机出来的燃料进入出料口的旋转气阀。

通过一次风机（罗茨风机），将从位于燃料仓的下部出料口出来的燃料以气动的形式分别送入燃烧器进行燃烧。

螺旋输送机的工作原理：螺旋输送机一般由输送机本体、进出料口及驱动装置三大部分组成。

螺旋输送机如同一根旋转的螺旋轴，带动物料沿其轴向移动，当螺旋体连续旋转时则物料也连续输送。

无轴螺旋体为较厚的带状叶片，叶片成螺旋状焊接在输送管上。

通过驱动端驱动，中间无轴。

通过旋转的螺旋叶片将物料推移前行。

使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。

螺旋输送机可中间多点装料。

在使用时必须注意的是，有数台输送机串联运行时，应从卸料端开始，顺序起动。

全部正常运转后，方可入料. 停车前必须先停止入料，等输送机上存料卸尽方可停车。

罗茨风机的工作原理：罗茨风机是一种恒转矩高压风机，其工作的主要参数是风量，输出的压力随管道和负载的变化而变化，风量变化很小。

它是利用一对相互啮合的齿轮进行空气的吸入和排出。

每转一周就排出一定体积的气体。

不受管道阻力的影响。

属于恒流量风机，也称定容式风机。

而普通的离心风机属于恒压风机，工作的主要参数是风压，输出的风量随管道和负载的变化而变化，风压变化不大。

故在需要恒流量的情况下选用罗茨风机作为燃料输送阶段气力输送的动力。

由于管道输送距离长，所以在输送管道上要均匀布置一些压力传感器，和相对应的加速器电磁阀。

其功能为当传感器显示为压力过大时，表明此点管路堵塞，应自动开启电磁阀往里吹气，用于疏通管路。

输送管道终点即燃烧器前应设置快关阀，用于紧急事故时的保护。

燃料仓底部的螺旋输送机采用变频器控制，便于调整速度，满足生产节拍，变频器输出一个反馈的电流信号给控制系统。

横向螺旋输送器的工作频率，由控制系统输出一个4~20mA信号给变频器作为整定。

螺旋输送机可正反转，反转只用于手动、维修时。

在燃料仓内相应位置布置料位传感器和温度传感器，料位传感器采取三取二的办法，即三个指示器有两个指示高点就可视为料仓料位高，两个指示低点就可视为料仓料位低。

料位指示高时，停上游燃料准备线。

料位低时报警。

温度传感器同样采取三取二，即两个高为高。

当温度高于70℃时报警，90℃时启动连锁保护，开启事故喷水阀。

快关阀前和输送管线入口处也各设置3个温度传感器，工作中如果发现有两个温度传感器超温，则开启报警，关闭上游进料阀，3分钟后关闭罗茨风机，再关闭炉前快关阀。

输送管线入口处如果检测到超温，则立即关闭上游进料阀。

由于这套设备电机功率大，安装分散，传送距离远。

所以在电气控制上要有相应的保护。

整套控制系统包括一台现场控制站及一台工程师站、程序控制采用PLC和电厂的DCS系统相结合。

以实现数据采集、顺序控制、回路控制、设备连锁保护。

工程师站完成系统组态，程序下装等功能，完成所有工艺点的数据采集处理
和生产过程的监视，功能包括：流程画面显示、工艺参数在线监视、报警打印、参数设定等。

在控制柜上有“ 就地/远控”选择旋钮，当选择就地时，可直接操作电器柜上按钮来控制电机启停。

当选择远控时，电器柜上按钮不起作用，可在显示屏上操作。

用显示屏操作可分“ 程控/手动”两种选择，程控为风机按逻辑顺序依次自行启停，手动为单独点动各电机启停。

燃料准备线设备的启动顺序是燃料仓料位不高→旋转卸料阀→布袋除尘器→高压风机→锤磨机→切碎机输送螺旋→切碎机主电机→切碎机旋转料斗→进料输送机
燃料输送线设备启动顺序应该是炉前快关阀→罗茨风机→进料阀→纵向螺旋输送机→横向螺旋输送机
其中罗茨风机的启动条件：(1)炉前快关阀开启；(2)快关阀附件3个温度传感器其中两个温度值在70℃以下；(3)罗茨风机运行1分钟后进料阀才能开启；
(4)进料阀停止运行3分钟后才能停罗茨风机；(5)如果工作中发现炉前有两个温度传感器超过70℃，则开启报警，关闭进料阀，3分钟后关闭罗茨风机，再关闭炉前快关阀；(6)如果罗茨风机故障停机，则开启报警，关闭进料阀，关闭炉前快关阀。

由于设备是在电厂运行，电网抗启动冲击能力较强，故电机功率小于100KW 的设备启动时可直接启动，大于100KW的设备采用软启动器启动。

有调速需要的可采用变频器。

当电机功率较大时，输出信号应采用中间继电器,为避免大功率电机同时启动对电网干扰太大,故电机依次启动时，15KW以上的间隔应大于30秒。

任意设备故障停机，其上游设备连锁停。

2.结论
秸秆属于生物质，秸秆发电是生物质能的一种利用方式，属于新能源。

作为可再生能源的开发和利用，秸秆发电在克服了当前存在的收集、运输、储存、季节性等问题后将会有一个很广阔的前途。