柏楊 呂冬清
摘要:生物質(zhì)燃料作為原料進(jìn)入發(fā)電生產(chǎn)之前需進(jìn)行破碎處理,但同一破碎設(shè)備無法同時滿足軟質(zhì)燃料、硬質(zhì)燃料破碎要求,所以在生物質(zhì)電廠內(nèi)一般分散安裝多臺分別適合軟質(zhì)、硬質(zhì)料破碎的破碎設(shè)備。某廠上馬實(shí)施了一套集破碎、摻配、上料、輸送為一體的多功能破碎系統(tǒng),節(jié)約了運(yùn)營成本,增加了運(yùn)營效益。
關(guān)鍵詞:生物質(zhì)電廠;多功能破碎系統(tǒng);生物質(zhì)燃料;發(fā)電生產(chǎn);破碎設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TM619 文章編號:1009-2374(2016)28-0050-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.025
生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)主要采用農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)廢棄物作為發(fā)電燃料,但生物質(zhì)燃料具有的品種雜、柔韌性強(qiáng)、形態(tài)不一等特點(diǎn),給生物質(zhì)電廠燃料的破碎、摻配、上料、輸送等各個環(huán)節(jié)帶來一定的不利因素,本文結(jié)合某廠對上述相對獨(dú)立的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行整合上馬的多功能破碎系統(tǒng)進(jìn)行工藝分析,以供從事生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的同行參考。某企業(yè)作為國內(nèi)首批核準(zhǔn)的生物發(fā)電示范項(xiàng)目,于2008年7月1日起正式投入商業(yè)運(yùn)行,建設(shè)規(guī)模1*25MW,年發(fā)電量1.6億度,年消耗量20多萬噸燃料,其中約15萬噸左右整料需要進(jìn)行廠內(nèi)破碎。由于不同品種之間的燃料特性差異大、品種雜、形態(tài)不一,項(xiàng)目投運(yùn)以來,針對燃料破碎設(shè)備的選用經(jīng)歷了從試驗(yàn)到成熟再到改進(jìn)的不同過程。
1 生物質(zhì)電廠破碎設(shè)備的選用歷程
生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目投運(yùn)初期,針對生物質(zhì)燃料的破碎沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒,在破碎設(shè)備的選用過程中走過了不少彎路。
1.1 小型破碎設(shè)備作為破碎主力使用
企業(yè)發(fā)展初期,在國內(nèi)針對發(fā)電企業(yè)的大型破碎設(shè)備基本沒有,但針對家庭作坊式的小型切草機(jī)、木材切片機(jī)相對成熟,產(chǎn)能較低,一般在幾百公斤左右,很多企業(yè)為了增加破碎產(chǎn)能同時選用很多臺小型切草機(jī)、木材切片機(jī)。在當(dāng)時,小型的破碎設(shè)備的應(yīng)用在一定程度上緩解了企業(yè)的燃料破碎困難,但也爆發(fā)了一些問題,主要表現(xiàn)在以下四個方面:(1)小型破碎設(shè)備的自動化程度較低,基本靠人工操作,加之現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境較差,從事該工作的人員年齡較大、安全防護(hù)意識不足,給運(yùn)行的安全管理帶來很大風(fēng)險;(2)小型設(shè)備安全防護(hù)性能較低,設(shè)備工作過程容易發(fā)生飛刀等傷人等不安全事件;(3)多臺小型設(shè)備需要占很大的安裝場地及作業(yè)空間,造成儲料場地減少;(4)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)的工作量很大,增加了運(yùn)營成本。
1.2 破碎設(shè)備由小改大的轉(zhuǎn)變
隨著生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,以破碎軟質(zhì)秸稈為主的大型切草機(jī)、破碎園林木材為主的大型硬質(zhì)破碎設(shè)備相繼研發(fā)(單臺額定出力每小時15噸以上)。但目前,國內(nèi)的破碎設(shè)備還無法適應(yīng)所有燃料品種的破碎要求,軟質(zhì)破碎的設(shè)備不能進(jìn)行硬質(zhì)料的破碎,否則會造成刀片、刀棍大軸等部件的永久性損傷;硬質(zhì)破碎的設(shè)備不能用于軟質(zhì)料的破碎,否則會造成設(shè)備堵轉(zhuǎn)、設(shè)備損傷,所以當(dāng)前的發(fā)電企業(yè)一般存在適用軟質(zhì)和硬質(zhì)粉碎的兩種設(shè)備。軟質(zhì)和硬質(zhì)燃料粉碎成碎料后,再進(jìn)行清場、轉(zhuǎn)運(yùn)、摻配、上料、輸送至鍋爐,完成燃料破碎到發(fā)電的全過程。
大型破碎設(shè)備的使用初步解決了生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)破碎難的問題,但燃料破碎、清場、轉(zhuǎn)運(yùn)、摻配、上料、輸送等作業(yè)過程的安全防范以及對粉塵、噪音控制一直是企業(yè)經(jīng)營管理工作的重點(diǎn),增加了企業(yè)的運(yùn)營管理成本,給企業(yè)的長期、穩(wěn)定經(jīng)營帶來了一定的不利因素。
2 多功能破碎系統(tǒng)
2.1 系統(tǒng)介紹
多功能在線破碎系統(tǒng)是某企業(yè)引進(jìn)威猛破碎設(shè)備的基礎(chǔ)上,為減少上料中轉(zhuǎn)成本,結(jié)合生物質(zhì)電廠燃料均勻摻配的輸送特點(diǎn),設(shè)計安裝的燃料在線破碎輸送一體化系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由破碎機(jī)、落料斗、皮帶輸送機(jī)、移料器以及噴霧降塵設(shè)備等部分組成(如圖1所示)。
2.1.1 多功能粉碎機(jī)。某生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)針對軟質(zhì)破碎、硬質(zhì)破碎的不同要求,將威猛TG5000E破碎機(jī)應(yīng)用于破碎生產(chǎn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)同一臺破碎設(shè)備對不同特性燃料的破碎。(1)利用變頻器,將電源的頻率提高到60Hz,提高破碎機(jī)研磨錘切削線速度,解決了硬質(zhì)破碎機(jī)無法應(yīng)用于軟質(zhì)秸稈破碎的難題;(2)喂料采用旋轉(zhuǎn)鍋體固定式上部喂料,有利于樹根等異形燃料的破碎,通過對破碎設(shè)備沉降式安裝,降低了設(shè)備喂料的喂料高度,移動式抓機(jī)一次性完成移料喂料作業(yè)過程,減少了裝載機(jī)的協(xié)同移料作業(yè),降低了破碎作業(yè)成本。
2.1.2 噴霧降塵設(shè)備。在破碎機(jī)的作業(yè)過程中,粉塵較大時打開設(shè)備,能有效沉降破碎機(jī)出口處的粉塵。
2.1.3 皮帶輸送機(jī)。皮帶輸送機(jī)及時將威猛出料移出破碎區(qū),送入輸送系統(tǒng),減少了出料中轉(zhuǎn)運(yùn)輸費(fèi)用,提高了破碎機(jī)的運(yùn)行效率。
2.1.4 犁式卸料設(shè)備。犁式卸料器具有自動撥料和輪流切換功能,通過集控室的遠(yuǎn)程設(shè)定,自動實(shí)現(xiàn)犁式卸料器啟停和兩側(cè)入爐輸送皮帶的均勻給料。
2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)
2.2.1 提高了料場作業(yè)的安全性。多功能破碎系統(tǒng)投入后,減少了料場作業(yè)過程中對人員、車輛的依賴,破碎機(jī)作業(yè)過程中無需將打包草解包抽繩,繩子和草可同時破碎,可以避免由于繩子進(jìn)入料倉內(nèi)帶來的安全隱患,提高了料場作業(yè)的安全性。
2.2.2 符合環(huán)保要求,減輕環(huán)保壓力。破碎系統(tǒng)投入后將減少料場作業(yè)過程中對人員、車輛的依賴,將現(xiàn)有的料場作業(yè)模式由“破碎→清場→轉(zhuǎn)運(yùn)→摻配→上料”簡化為“破碎→上料”,省去了中間環(huán)節(jié),減少了中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生的粉塵、噪音的排放等環(huán)保投訴案件。
2.2.3 節(jié)約了運(yùn)營成本,提高了摻配質(zhì)量。(1)多功能破碎系統(tǒng)投運(yùn)后,破碎后的出料可以不經(jīng)過中轉(zhuǎn)直接上料入爐,實(shí)現(xiàn)燃料在線上料、在線破碎且可按照鍋爐燃料需求進(jìn)行調(diào)整;(2)改變了原有料場運(yùn)營模式,減少料口上料壓力,裝載車輛磨損費(fèi)用、上料耗油費(fèi)用、燃料的場地中轉(zhuǎn)費(fèi)用等各項(xiàng)費(fèi)用都隨之下降,節(jié)省了運(yùn)行成本。
2.2.4 提高了破碎效率,保證了破碎質(zhì)量。(1)多功能破碎機(jī)采用機(jī)械喂料,對操作人員的依賴較小,可以緩解由于生物質(zhì)發(fā)電環(huán)境惡劣帶來的用工難問題;(2)威猛多功能破碎機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)左右,經(jīng)過對軟質(zhì)和硬質(zhì)材料的破碎測試,破碎出料尺寸在8cm以下,可以達(dá)到90%以上,對燃料在鍋爐內(nèi)的充分燃燒有一定的幫助。
2.2.5 擴(kuò)大了燃料的收購品種,改變?nèi)剂鲜召徑Y(jié)構(gòu)。(1)威猛多功能破碎機(jī)適應(yīng)軟硬秸稈,目前生物質(zhì)所有的秸稈可以破碎,從長遠(yuǎn)來看,能幫助企業(yè)擴(kuò)大燃料收購品種,降低燃料成本;(2)多功能投入運(yùn)行后,該企業(yè)硬質(zhì)料的破碎能力由目前的8000噸/月提高到15000噸/月左右,為該企業(yè)利用夏季模板價格較低的優(yōu)勢,推行整料碎貯、提高優(yōu)質(zhì)料的庫存、降底燃料收購成本提供了保證。
2.3 效益分析
投入440萬元,全年產(chǎn)生效益400萬元左右。
2.3.1 節(jié)省輸送設(shè)備檢修費(fèi)用1萬左右。破碎成品料顆粒度小于8cm占有比例在95%以上,該成品料的流動性較好,對設(shè)備的纏繞少傷害小,利于燃料輸送及鍋爐的燃燒調(diào)整,全年節(jié)省輸送設(shè)備檢修費(fèi)用1萬左右。
2.3.2 簡化上料過程,節(jié)約費(fèi)用約176萬元。該企業(yè)每年有近8萬噸燃料通過該系統(tǒng)破碎上料,省去了清場→轉(zhuǎn)運(yùn)→摻配等中間過程,每年可節(jié)省費(fèi)用:
2.3.3 在收購?fù)?,增加?yōu)質(zhì)燃料庫存,每年可節(jié)省燃料收購費(fèi)用約90萬元。多功能破碎系統(tǒng)投運(yùn)后該公司在收購?fù)驹黾映善匪槟0鍘齑?.5萬噸,按照淡旺季燃料收購差價60元/噸計算,增加的1.5萬噸庫存成品料可節(jié)省燃料收購成本90萬元。
2.3.4 節(jié)約人工費(fèi)用45萬元。該企業(yè)切草破碎時正常用工在12人左右,多功能破碎系統(tǒng)投運(yùn)用工3個,節(jié)省了9個用工,每個用工年均費(fèi)用5萬元,每年可節(jié)省用工費(fèi)用45萬元。
2.3.5 節(jié)省破碎支出費(fèi)用45萬元。多功能投入運(yùn)行后,減少該企業(yè)破碎工作上對外協(xié)位的依賴,合理壓縮外協(xié)單位利潤空間,減少破碎支出費(fèi)用。外協(xié)單位的利潤空間一般在9元/噸左右,全年減少外協(xié)單位5萬破碎量,節(jié)省費(fèi)用約45萬元。
2.3.6 每年節(jié)約料場費(fèi)用44萬元。每年該企業(yè)約有4萬噸左右的秸稈因不能及時破碎消耗轉(zhuǎn)入庫存,庫存損耗一般在3%左右,4萬噸秸稈年損耗約1200噸,費(fèi)用約30萬元;秸稈的再次搬運(yùn)費(fèi)用一般在3.5元/噸,4萬噸料的再次搬運(yùn)費(fèi)費(fèi)用約14萬元。
多功能破碎系統(tǒng)投運(yùn)后,將該企業(yè)軟質(zhì)秸稈的破碎能力擴(kuò)大了近10倍,基本上做到了當(dāng)天來的秸稈當(dāng)天破破消耗,減少了因破碎能力不足所產(chǎn)生的燃料存放損耗以及存放后的再次搬運(yùn)的等料場費(fèi)用。
2.4 不利因素分析
2.4.1 財務(wù)費(fèi)用增加26.4萬元。以銀行貸款利率6%計算,投入440萬元每年增加財務(wù)費(fèi)用26.4萬元。
2.4.2 運(yùn)行費(fèi)用會增加130萬元。其中廠用電費(fèi)增加85萬元、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用增加45萬元。
2.4.3 增加設(shè)備折舊44萬元,設(shè)備投入440萬元,取10年折舊。
2.5 多功能破碎系統(tǒng)投運(yùn)前后的效益差
多功能破碎系統(tǒng)投運(yùn)前后的效益差共計200.6萬元。
3 結(jié)語
該企業(yè)的多功能破碎系統(tǒng)將威猛破碎設(shè)備與發(fā)電生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)整合,克服了威猛喂料難、出料輸送難、移式卸料難等相關(guān)難題,提高破碎作業(yè)的安全性及破碎效率,減少粉塵、噪音對周邊環(huán)境的影響,在行業(yè)內(nèi),第一次實(shí)現(xiàn)了威猛破碎設(shè)備在發(fā)電生產(chǎn)企業(yè)的在線破碎功能。系統(tǒng)運(yùn)行近一年,在降底運(yùn)營管理成本,減少燃料中轉(zhuǎn)、摻配、提高發(fā)電燃料輸送質(zhì)量、減輕員工工作強(qiáng)度等各個環(huán)節(jié)效益明顯。
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