1北欧黄色秸秆直燃电站给料系统。
欧洲国家对可再生能源十分重视，欧盟规定，到2010年，可再生能源要占到全部能源消费量的12%，可再生能源发电要占到全部电力消费的23%，由于生物质能资源分布广泛，品种多样，因此欧洲国家都把生物质能作为优先发展的可再生能源予以高度重视。北欧的农业主要作物和我国不同，黄色秸秆作物主要是大麦和小麦，基本不种植我国常见的玉米和水稻，而且全部采用大型机械化作业，在籽实收获后，采用大型打捆机械以机械压缩方式将剩余秸秆压缩致密成型。打捆机由拖拉机牵引，可以一次完成秸秆物料的自动捡拾，切碎（选装），预压，喂入，压缩，自动捆扎等联合作业，见图1.打捆机的捆型非常规整，尺寸已经形成标准化，长宽高分别为118m×112m×019m，重量约400～500kg，密度较高，可以达到170～200kg/m3或以上。在打捆机将秸秆在农田里分散打捆后，再由方捆捡拾车将打好的方捆集中堆放，见图2.为了在秸秆直燃电站中将这些方捆高效地传输和燃烧，在北欧国家，以丹麦Bioener公司为首的生物质发电设备制造企业，针对方捆的尺寸，开发了黄色秸秆锅炉和与之配套的给料系统并且在欧洲获得了大规模的应用。
2国内已投运的黄色秸秆直燃电站给料系统。
对国内已投产的江苏如东，黑龙江望奎和河南鹿邑等地25～30MW黄色秸秆生物质发电进行调研后发现，给料系统基本是参考北欧项目的设计方式，炉前给料系统采用链板输送机和螺旋给料机结合的方式，给料系统主要可分为链板输送机（包括水平段和倾斜段），垂直螺旋破碎松料机，水平螺旋给料机3部分，见图3（a）。在储料车间，秸秆捆起重机将在电厂外已经加工好的每包重量约400～500kg，长×宽×高为118m×112m×019m的成型包放到两条链板输送机上，见图3（b）。
链板输送机分段设有防火，称重，密封功能，在输送机的末端设置有切割刀具，将秸秆成型包上的捆扎绳切断，进入4个垂直螺旋体构成的破碎送料机中，*后通过4个水平螺旋给料机进入锅炉。
水平螺旋给料机的结构比较特殊，内部是向炉膛方向旋转的螺旋体，为了有效防火，外部筒体由类似水冷膜式壁的水冷管圈组成，冷却水通过管圈降低温度，可以有效防止炉膛回火进入给料机。
77第4期晋宏师等：黄色秸秆直燃电站给料系统的优化研究3黄色秸秆大捆给料系统在国内应用的局限性。
经过对国内外秸秆发电产业的发展历史进行比较，就可发现，目前国内已经投产的黄色秸秆生物质发电项目，其设计原则与北欧完全不同，可以形象地比喻为"先有鸡还是先有蛋"，在北欧，由于农业发展的需要，在秸秆发电产业出现之前，首先产生了大型秸秆打捆机，但是打捆机*初的目的并不是为了发电，而是为了更有利于秸秆的综合利用（如制造生物质压缩颗粒等）。在后来秸秆发电产业出现之前，秸秆的打捆机械和捆型尺寸已经形成既有模式，所以秸秆发电的给料系统设计原则也就只能以已有的秸秆捆型为基础进行设计。而在国内，完全参照北欧模式引进了北欧的秸秆发电技术后，给料系统的设计原则就只能是被动地去适应这种系统，而这时国内大型打捆机械还没有批量出现，所以黄色秸秆大捆给料系统在国内应用便产生了如下缺陷。
311国内缺少大型打捆机械。
与国内不同，国外有许多着名的打捆机生产商，例如：凯斯纽荷兰（CNH）公司，克拉斯（CLAAS）公司，爱科（AGCO）集团，科罗纳（KroneGroup）公司，格利纳尼（GALLIGNANI）等，这些公司的产品无论在机械结构，动力配套，液压系统，还是控制系统设计方面都处理得很成功，一些新的科研成果在这些机械上都有体现，如自动控制，自动监视，自动报警和自动调节技术等都得到应用。
但是在国内，因为之前没有市场需求，所以国内目前还没有成熟的大型秸秆打捆机械可供销售，目前国内少量试制的高密度大方捆打捆机基本是液压打捆机，主要由纺织，造纸，垃圾液压打包机改造而成，采用人工喂料和捆扎，自动化程度低，生产效率低，劳动强度高，喂料不均匀，捆型尺寸也不符合要求，还难以适应国内秸秆发电市场的需求。
312液压打捆成型成本太高。
由于国内大打捆机械缺乏，所以目前投产的黄色秸秆发电项目进口了一批打捆设备，同时，部分农机厂家对国内现有的一些打捆设备进行了改造，电厂以进口设备和国内设备相配合的方式来满足发电需要。并且，这些机械对玉米秸秆的打捆都需要摸索，由于北欧基本不种植玉米，而玉米秸秆茎秆粗，弹性大，对玉米秸秆的打捆是一个世界难题，即使北欧进口的打捆机械，因为以前主要是对大麦和小麦秸秆打捆，所以在面对玉米秸秆时操作工艺也要适当调整。由于大打捆机价格很高，考虑到经济能力，只能在电厂和收购站少量配置。秸秆收购经纪人从农民收购秸秆后，在向收购站运输的过程中，为了节约运费，必须将秸秆先打成小捆运输，到收购站后为了满足电厂的要求，再用收购站的大型机械二次打捆成大方捆，经过这几道工序，经测算，光是打一个400～500kg的方捆，考虑到人工，电费，捆扎绳的成本，就需要加工费用50～60元，造成过高的成本，在经济上难以承受。
313对捆型尺寸变化适应性差。
大方捆给料系统对捆型尺寸变化的适应性差，如图3（a）所示，链板输送机的宽度和安装在链板上的输送齿间距是固定的，如果秸秆方捆的尺寸不在设计范围内，则在输送过程中，就会发生偏斜甚至掉落的情况。而且，在方捆输送到图中所示的4条倾斜段输送机时，由于倾角较大，对方捆的尺寸，密度，均匀性要求更高，稍有误差，就会造成方捆打滑，下部被输送齿掏空而无法上料的情况。
4黄色秸秆直燃电站给料系统优化。
由于黄色秸秆大捆给料系统在国内应用的缺陷和局限性，经与锅炉制造厂和设计院等单位交流，本文提出了在国内设计黄色秸秆直燃电站给料系统时的如下优化措施。
411黄色秸秆任意捆型给料系统研究。
由于大捆给料系统对方捆的尺寸要求过于严格，所以设想，如果能设计一种不限捆型尺寸的燃料系统，既能输送大方捆，也能输送各种尺寸的小方捆，圆捆甚至不规则捆，那就可以使秸秆的加工打捆环节大大简化，燃料适应性得到极大的提高。
按照上述思路，借鉴了城市生活垃圾发电站的经验和思路，垃圾车间的瓣形垃圾抓，先将各种尺寸极不规则的木板，沙发，床架等各种垃圾扔到垃圾破碎机，将垃圾破碎后输送到锅炉。借鉴这一思路，通过秸秆破碎机和皮带输送机的引入，使问题得到解决，工艺流程示意图见图4.因为秸秆捆的密度和硬度与垃圾不同，为了适应秸秆捆，经与破碎机厂家协商，针对秸秆特性，专门开发了适合秸秆的破碎刀具，见图5所示。
对于一个12MW的电厂，满负荷时的燃料消耗量约为13～15t/h，对任意捆型给料系统的各设备选型，考虑到设计裕度，可将皮带宽度确定为114m，带速1125m/s，*大出力可达30t/h，经实验秸秆在皮带上顺利输送的倾角可超过22°。对破碎机的工作台和刀具进行适当设计，破碎机可以破碎的秸秆捆尺寸范围既可以包括典型尺寸为115m×113m×112m，重量460kg和210m×112m×019m，重量350～430kg的大捆，也可以破碎典型尺寸为110m×0136m×0146m，重量20kg左右的小捆，还可以破碎各种不规则捆，破碎后的粒度可以达到25～200mm，完全能够满足锅炉燃烧的需要。
412黄色秸秆小捆整捆给料及燃烧系统研究。
目前的黄色秸秆主流给料系统，都是先打捆，在入炉口之前经过破碎，*后以破碎散料的形式进入锅炉燃烧，在整个流程中，破碎环节耗能较大并且易发生堵塞，设想如果能够去掉破碎环节，实现秸秆捆直接入炉整捆燃烧，则既去掉了破碎环节故障多发的缺陷，也大大简化了系统，降低了破碎机的电耗。
在江苏东海县某生物质直燃发电企业，已经开始尝试采用黄色秸秆整捆入炉的方式，该公司采用的捆型尺寸是112m×1m×018m，重量为220～260kg/捆，不经过破碎，直接整捆入炉燃烧。但经过一段时间的运行后，发现整捆入炉存在"烧不透"的缺陷，造成灰渣未燃尽部分增加，降低了锅炉效率，经过分析，发现烧不透的主要原因是秸秆捆尺寸偏大和水分含量太高。因为方捆的尺寸较大，在炉内有限的停留时间内，方捆中心难以燃尽，同时，在设计计算时依据的秸秆水分是20%，但实际上由于南方潮湿多雨，秸秆水分高达40%，也是难以燃尽的原因之一。
考虑到该项目的教训，如果能将秸秆捆的尺寸缩小，相信可以大幅提高秸秆的燃尽率和锅炉效率，经对秸秆打捆市场调研，发现国内玉米和小麦小型秸秆捡拾打捆机非常成熟，打捆成型草捆的截面为0135×0147m，长度为013～1m，重量为16～30kg，打捆机的打捆效率可以达到240捆/h，并且价格较低，对于秸秆经济人完全能够承受。如果将小型打捆机进行推广，实现黄色秸秆的小捆整捆给料及燃烧，将能够大幅降低秸秆发电的成本。
5结论。
通过对国内已投产的黄色秸秆生物质直燃电站的调研，认真研究了国内引进的北欧大捆给料系统的设计特点，分析了国内外秸秆发电产业发展历史和技术路线的区别，由于国内大型打捆机械缺乏，打大捆成本太高和给料系统对捆型尺寸的要求苛刻，指出国外大捆给料系统在国内发展具有明显的局限性。针对国内秸秆打捆，加工和生物质发电产业的现状，提出了任意捆型给料和小捆整捆入炉燃烧两种优化给料方式，采用任意捆型给料系统的12MW生物质直燃电厂已经在辽宁投产，目前效果良好，同时，已有部分生物质发电投资商正在探讨采用小捆整捆入炉方式的可行性。通过对两种优化给料方式的采用和不断完善，将大幅减少发电成本和增加燃料给料的灵活性和可靠性，有望成为未来黄色秸秆直燃电站的主流给料方式，本文可以为设计，制造和业主单位在生物质直燃电站的设计，制造管理方面提供重要参考。
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