專利名稱：生物質能電廠黃色秸稈的上料系統及其協調控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種上料系統及其控制方法，具體地說是一種生物質能電廠黃色 秸稈的上料系統及其協調控制方法。
背景技術：
秸稈電廠統稱生物質能電廠，鍋爐燃燒所需燃料為稻稈、麥稈、棉花稈、玉 米稈、油菜稈、花生殼、樹皮、樹枝、玉米芯、木屑等多種植物廢料，其中稻稈、 麥稈稱為黃色秸稈，其余稱為灰色秸稈。
生物質能電廠上料系統的控制是一種對秸稈包料上料、破碎、散料輸送、提 升、喂料的綜合連續(xù)監(jiān)控方法，用于保證電廠的穩(wěn)定發(fā)電。
在生物質能電廠內，由物料儲存庫(包料或散料)至鍋爐爐膛進口的物料輸 送系統，稱為上料系統。上料系統基本分為包料輸送、散料輸送及包料破碎后輸 送三種。其中包料破碎上料系統具體過程如下
各秸稈收集點將秸稈打包后送入電廠秸稈倉庫，在秸稈倉庫內由秸稈包抓斗 起重機將秸稈包抓到輸送設備上，輸送設備將秸稈包輸送至破碎機，秸稈經破碎 機破碎后，由皮帶輸送機等設備，將物料送進鍋爐爐膛。
目前，國內已投運的生物質能發(fā)電廠還較少.，能正常運行的更少。國內已投 運的生物質能發(fā)電廠正常投運困難，問題主要出在上料系統，包括對上料系統的 控制。由于上料系統環(huán)節(jié)多、滯后大，加上秸稈燃料發(fā)熱量低，并且容易燃燒， 因此，上料系統的穩(wěn)定運行，直接影響鍋爐的正常運行。鍋爐負荷增加，上料系 統輸送物料要多；鍋爐負荷減少，上料系統輸送物料就少，上料系統輸送物料的 多少要隨鍋爐負荷的變化而波動，十分敏感。因此，當系統中任一設備故障時， 整個上料系統需要立即作出連鎖保護反應，如切換成備用設備投入，或整個系統 緊急停止，并使鍋爐跳閘。目前對于燃燒純黃色秸稈的生物質能發(fā)電廠的正常投 運在國內外還都沒有成功的先例。

發(fā)明內容
為了保證燃燒純黃色秸稈的生物質能發(fā)電廠上料系統的穩(wěn)定運行，本發(fā)明的 目的是提供一種生物質能電廠黃色秸稈的上料系統及其協調控制方法。本發(fā)明的 上料系統中每臺鍋爐設置兩套互為備用的系統?？刂品椒ㄖ袑θ加眉凕S色秸稈生 物質能電廠秸稈包料破碎上料系統配置一套具有順序啟停、自動調節(jié)、連鎖及保 護功能的一體化控制系統，保證生物質能電廠鍋爐的穩(wěn)定運行并適應電負荷變化
的需要。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的
一種生物質能電廠黃色秸稈的上料系統，其特征在于它包括秸稈包抓斗起 重機、分包平臺、分包平臺側鏈板輸送機、破碎機側鏈板輸送機、秸稈破碎機、 大傾角波狀擋邊帶式輸送機、爐前料倉分配器和鍋爐給料螺旋輸送機，分包平臺 通過分包平臺側鏈板輸送機和破碎機側鏈板輸送機與秸稈破碎機的進口連接；秸 稈破碎機的出口通過大傾角波狀擋邊帶式輸送機與爐前料倉分配器連接；與爐膛 相通的鍋爐給料螺旋輸送機與爐前料倉分配器連接；其中，所述分包平臺、分包 平臺側鏈板輸送機、破碎機側鏈板輸送機、秸稈破碎機、爐前料倉分配器和鍋爐 給料螺旋輸送機均為兩套，且每套配合連接后均與一套大傾角波狀擋邊帶式輸送 機連接。
本發(fā)明中，每臺鍋爐將設置兩套分包平臺，每套分包平臺再對應兩套分包平 臺側鏈板輸送機、破碎機側鏈板輸送機、秸稈破碎機設備，組成互為備用的兩套 系統。但大傾角波狀擋邊帶式輸送機只配置一套，其后部設備爐前料倉分配器和 鍋爐給料螺旋輸送機又配置成兩套。
一種上述生物質能電廠黃色秸稈的上料系統的協調控制方法，其特征在于 上料系統中各設備按順序啟動或停止；正常連續(xù)運行時根據鍋爐負荷自動調節(jié)相 應的上料系統中各設備輸送量；在正常穩(wěn)定運作時自動進行各設備間的配合和動 作；當上料系統中任一設備故障時立即作出連鎖保護反應；具體包括以下步驟
1) 系統啟動自動順序控制
上料系統啟動時，從上料系統的末端設備，即鍋爐給料螺旋輸送機首先開始 啟動，然后由爐前料倉分配器、大傾角波狀擋邊帶式輸送機、秸稈破碎機、破碎 機側鏈板輸送機、分包平臺側鏈板輸送機、分包平臺到秸稈包抓斗起重機逐級向 前，直至全部都啟動完畢；
2) 正常運行時的設備間聯動
由秸稈包抓斗起重機將料送到分包平臺，經過分包平臺側鏈板輸送機、破碎 機側鏈板輸送機、秸稈破碎機、大傾角波狀擋邊帶式輸送機、爐前料倉分配器和 鍋爐給料螺旋輸送機送入爐膛；
3) 系統自動調節(jié)
當鍋爐負荷變化時，由鍋爐燃燒調節(jié)器輸出調節(jié)指令立即調整鍋爐給料螺旋 輸送機的轉速，使進入鍋爐燃燒的秸稈量適應鍋爐負荷變化的需要；同時將鍋爐
負荷作為前饋信號，分別送至料倉分料螺旋輸送機轉速調節(jié)器、大傾角波狀擋邊 帶式輸送機轉速調節(jié)器和鏈板輸送機轉速調節(jié)器，使整個上料系統的轉速與鍋爐 燃燒調節(jié)需求相協調。
4) 設備故障連鎖保護反應
上料系統正常運行時，除大傾角波狀擋邊帶式輸送機外其他某一設備發(fā)生故 障跳閘，則立即停止與該設備相配套的相應設備的運行；上料系統另外一套設備 運行；若大傾角波狀擋邊帶式輸送機故障跳閘，則全部系統跳閘；
5) 系統停止自動順序控制
上料系統停止時，與啟動順序剛好相反，即從系統最前端秸稈包抓斗起重機 開始停，由分包平臺、分包平臺側鏈板輸送機、破碎機側鏈板輸送機、秸稈破碎 機、大傾角波狀擋邊帶式輸送機、爐前料倉分配器到鍋爐給料螺旋輸送機逐臺向 后，直至全部設備都停止下來。
本發(fā)明在步驟1)中，上料系統中兩套設備可以同時啟動或啟動其中的一套， 另一套作備用。
在步驟l)中，啟動過程中每一步都由反饋信號予以確認，只有被確認實際 啟動后才執(zhí)行下一步；若某一步啟動失敗，則上料系統停止運行。
本發(fā)明采用以微處理器為基礎的分散控制系統(DCS)來實現，和主廠房^ 爐控制組成一體化控制系統，整體性強，運行維護方便；采用數字控制，精度高: 系統可利用率高；控制器、通訊網絡等采用冗余配置，可靠性高。本發(fā)明保證了 系統正常運轉并滿足鍋爐穩(wěn)定燃燒要求。
本發(fā)明的上料系統中每臺鍋爐設置兩套互為備用的系統，保證了上料系統的 可靠運行。對燃用純黃色秸稈生物質能電廠秸稈包料破碎上料系統配置一套具有 順序啟停、自動調節(jié)、連鎖及保護功能的一體化控制系統，保證生物質能電廠鍋 爐的穩(wěn)定運行并適應電負荷變化的需要。


圖1是上料系統工藝流程示意簡圖； 圖2是系統啟動順序控制邏輯圖； 圖3是系統停止順序控制邏輯圖； 圖4是系統自動調節(jié)邏輯框圖。
具體實施例方式
一種生物質能電廠黃色秸稈的上料系統，包括秸稈包抓斗起重機l、分包平臺2、分包平臺側鏈板輸送機3、破碎機側鏈板輸送機4、秸稈破碎機5、大傾角 波狀擋邊帶式輸送機6、爐前料倉分配器7和鍋爐給料螺旋輸送機8，分包平臺 2通過分包平臺側鏈板輸送機3和破碎機側鏈板輸送機4與秸稈破碎機5的進口 連接；秸稈破碎機5的出口通過大傾角波狀擋邊帶式輸送機6與爐前料倉分配器 7連接；與爐膛9相通的鍋爐給料螺旋輸送機8與爐前料倉分配器7連接；其中， 分包平臺2、分包平臺側鏈板輸送機3、破碎機側鏈板輸送機4、秸稈破碎機5、 爐前料倉分配器7和鍋爐給料螺旋輸送機8均為兩套，且每套配合連接后均與一 套大傾角波狀擋邊帶式輸送機6連接。秸稈包抓斗起重機1可以是一套共用。
每臺鍋爐將設置兩套分包平臺，每套分包平臺再對應兩套分包平臺側鏈板輸 送機、破碎機側鏈板輸送機、秸稈破碎機設備，組成互為備用的兩套系統。大傾 角波狀擋邊帶式輸送機只配置一套，其后部設備爐前料倉分配器和鍋爐給料螺旋 輸送機又配置成兩套。
一種上述生物質能電廠黃色秸稈的上料系統的協調控制方法，包括上料系統 中各設備按順序啟動或停止；正常連續(xù)運行時根據鍋爐負荷自動調節(jié)相應的上料 系統中各設備輸送量；在正常穩(wěn)定運作時自動進行各設備間的配合和動作；當上 料系統中任一設備故障時立即作出連鎖保護反應；具體包括以下步驟
1) 系統啟動自動順序控制
上料系統啟動時，如附圖2所示，從上料系統的末端設備，即鍋爐給料螺旋輸送
機8首先開始啟動，然后由爐前料倉分配器7、大傾角波狀擋邊帶式輸送機6、
秸稈破碎機5、破碎機側鏈板輸送機4、分包平臺側鏈板輸送機3到分包平臺2
逐級向前，直至全部都啟動完畢；上料系統中兩套設備可以同時啟動或啟動其中 的一套，另一套作備用。
啟動過程中每一步都由反饋信號予以確認，只有被確認實際啟動后才執(zhí)行下 一步；若某一步啟動失敗，則上料系統停止運行。
2) 正常運行時的設備間聯動
由秸稈包抓斗起重機1將料送到分包平臺2，經過分包平臺側鏈板輸送機3、 破碎機側鏈板輸送機4、秸稈破碎機5、大傾角波狀擋邊帶式輸送機6、爐前料 倉分配器7和鍋爐給料螺旋輸送機8送入爐膛。
秸稈包抓斗起重機1為獨立設備，由本系統將控制信息傳輸給抓斗起重機1， 由其裝卸秸稈包， 一,般每次抓取二排，每排4 6包，抓到分包平臺2。由于秸稈破碎機采用單包破碎，分包平臺由二臺鏈板輸送機并行設置合并而 成，秸稈包抓斗起重機抓取二排秸稈包，將秸稈包對準分包平臺的二臺鏈板輸送 機放好后，二臺鏈板輸送機橫向移動，使每排秸稈包的中心線，對準下一級輸送 設備的中心線，啟動鏈板輸送機，將秸稈包輸送到下一級輸送設備分包平臺側鏈 板輸送機3中。
分包平臺側鏈板輸送機3采用變頻可調速運行，當分包平臺的鏈板輸送機將 秸稈包輸送到本級鏈板輸送機后，本級鏈板輸送機快速將秸稈包輸送至下一級破 碎機側鏈板輸送機上，當分包平臺側鏈板輸送機上的秸稈包接近破碎機側鏈板輸 送機上的秸稈包時，分包平臺側鏈板輸送機的運行速度減至第二鏈板輸送機的運 行速度，此時，二條鏈板輸送機運行速度一致，平穩(wěn)向秸稈破碎機輸送秸稈包。
破碎機側鏈板輸送機4為秸稈破碎機的喂料設備，其運行速度與破碎機的破 碎速度相一致，連續(xù)向破碎機勻速供料。
秸稈破碎機采用整包進料的破碎方式，秸稈包沿中心線，由秸稈破碎機的側 面進入，破碎后由破碎機的下方排至大傾角波狀擋邊帶式輸送機，破碎后的秸稈 長度為3 5cm。
大傾角波狀擋邊帶式輸送機6為輸送、提升秸稈破碎后的主要設備，采用變 頻可調速運行，為防止頭部卸料卸不凈，在皮帶機頭部水平段的下方，設置了一 條水平的余料返回皮帶機，將卸不凈的余料返回系統內。
爐前料倉分配器7為物料的分流設備，采用變頻可調速運行，由大傾角波狀 擋邊帶式輸送機將秸稈散料輸送至爐前料倉分配器的進口，經分配器分流后，分 二路進入鍋爐給料螺旋輸送機。
鍋爐給料螺旋輸送機8為上料系統的末端設備，也采用變頻可調速運行以快 速適應鍋爐燃燒需求，物料經給料螺旋輸送機進入爐膛9燃燒。 3)系統自動調節(jié)
上料系統自動調節(jié)包括有對鍋爐燃燒調節(jié)、分料螺旋輸送機轉速調節(jié)、大傾 角波狀擋邊帶式輸送機轉速調節(jié)和鏈板輸送機轉速調節(jié)等調節(jié)內容，如附圖4 所示。當鍋爐負荷變化時，由鍋爐燃燒調節(jié)器輸出調節(jié)指令立即調整鍋爐給料螺 旋輸送機的轉速，使進入鍋爐燃燒的秸稈量適應鍋爐負荷變化的需要；同時將鍋 爐負荷作為前饋信號，分別送至料倉分料螺旋輸送機轉速調節(jié)器、大傾角波狀擋 邊帶式輸送機轉速調節(jié)器和鏈板輸送機轉速調節(jié)器，使整個上料系統的轉速與鍋 爐燃燒調節(jié)需求相協調。
這時，料倉分料螺旋輸送機轉速自動匹配鍋爐給料螺旋輸送機的轉速，大傾 角波狀擋邊帶式輸送機在不飛料的前提下自動跟隨分料螺旋輸送機的轉速，而鏈 板輸送機轉速由大傾角波狀擋邊帶式輸送機轉速和鍋爐負荷指令共同控制。
4) 設備故障連鎖保護反應
上料系統正常運行時，除大傾角波狀擋邊帶式輸送機6外其他某一設備發(fā)生 故障跳閘，則立即停止與該設備相配套的相應設備的運行；上料系統另外一套設 備運行；若大傾角波狀擋邊帶式輸送機6故障跳閘，則全部系統跳閘；
5) 系統停止自動順序控制
上料系統停止時，如附圖3所示，與啟動順序剛好相反，即從系統最前端分 包平臺2開始停，經由分包平臺側鏈板輸送機3、破碎機側鏈板輸送機4、秸稈 破碎機5、大傾角波狀擋邊帶式輸送機6、爐前料倉分配器7到鍋爐給料螺旋輸 送機8逐臺向后，直至全部設備都停止下來。停止邏輯是強制性的，不必設置每 一步的確認。
本發(fā)明中的硬件設備，采用微機分散控制系統(DCS)，納入整套生物質能 電廠一體化集中控制系統中作為一個遠程設置的子系統。主控制器模件冗余配 置，它內含Pentium CPU,字長32bit;它對模擬量信號的一般掃描時間小于200ms， 對開關量信號的一般掃描時間小于100ms，模擬量控制回路控制周期小于IOOMS， 開關量控制回路控制周期小于50ms。
過程控制級網絡也是冗余的(包括冗余通訊總線接口模件)，采用光纖作為傳 輸介質，通訊速率100Mbps，冗余的數據通訊總線在任何時候都應同時工作，可 確保通訊網絡安全。
整個控制系統可利用率達到99. 9%。
本發(fā)明中的軟件系統，配置一套完整的先進的程序軟件包，包括實時操作系 統程序、應用程序及性能計算程序。系統組態(tài)方式為采用全圖形化組態(tài)順序功能 表、邏輯圖及必要的性能計算等，在工程師工作站上應能對系統組態(tài)進行修改。 不論該系統是在線或離線均能對該系統的組態(tài)進行修改。
系統自診斷功能應能診斷至通道級(模件級)故障。報警功能應使運行人員 能方便地辨別和解決各種問題
本發(fā)明中，所有上述的順序控制和自動調節(jié)功能都由控制系統軟件實現，能 在主廠房集中控制室內的操作員站上集中監(jiān)控，協調上料系統各相關設備間的運 作。由于是融合在整套生物質能電廠一體化集中控制系統中，能密切配合鍋爐及 汽輪發(fā)電機組的運行，保證鍋爐的穩(wěn)定燃燒，適應電負荷變化的需求。
權利要求
1、一種生物質能電廠黃色秸稈的上料系統，其特征在于它包括秸稈包抓斗起重機(1)、分包平臺(2)、分包平臺側鏈板輸送機(3)、破碎機側鏈板輸送機(4)、秸稈破碎機(5)、大傾角波狀擋邊帶式輸送機(6)、爐前料倉分配器(7)和鍋爐給料螺旋輸送機(8)，分包平臺(2)通過分包平臺側鏈板輸送機(3)和破碎機側鏈板輸送機(4)與秸稈破碎機(5)的進口連接；秸稈破碎機(5)的出口通過大傾角波狀擋邊帶式輸送機(6)與爐前料倉分配器(7)連接；與爐膛相通的鍋爐給料螺旋輸送機(8)與爐前料倉分配器(7)連接；其中，所述分包平臺(2)、分包平臺側鏈板輸送機(3)、破碎機側鏈板輸送機(4)、秸稈破碎機(5)、爐前料倉分配器(7)和鍋爐給料螺旋輸送機(8)均為兩套，且每套配合連接后均與一套大傾角波狀擋邊帶式輸送機(6)連接。
2、 一種權利要求1所述生物質能電廠黃色秸稈的上料系統的協調控制方法， 其特征在于上料系統中各設備按順序啟動或停止；正常連續(xù)運行時根據鍋爐負 荷自動調節(jié)相應的上料系統中各設備輸送量；在正常穩(wěn)定運作時自動進行各設備 間的配合和動作；當上料系統中任一設備故障時立即作出連鎖保護反應；具體包 括以下步驟1) 系統啟動自動順序控制上料系統啟動時，從上料系統的末端設備，即鍋爐給料螺旋輸送機(8)首 先開始啟動，然后由爐前料倉分配器(7)、大傾角波狀擋邊帶式輸送機(6)、秸 稈破碎機(5)、破碎機側鏈板輸送機(4)、分包平臺側鏈板輸送機(3)、分包平 臺(2)到秸稈包抓斗起重機(1)逐級向前，直至全部都啟動完畢；2) 正常運行時的設備間聯動由秸稈包抓斗起重機(1)將料送到分包平臺(2)，經過分包平臺側鏈板輸送 機(3)、破碎機側鏈板輸送機(4)、秸稈破碎機(5)、大傾角波狀擋邊帶式輸送 機(6)、爐前料倉分配器(7)和鍋爐給料螺旋輸送機(8)送入爐膛；3) 系統自動調節(jié)當鍋爐負荷變化時，由鍋爐燃燒調節(jié)器輸出調節(jié)指令立即調整鍋爐給料螺旋 輸送機的轉速，使進入鍋爐燃燒的秸稈量適應鍋爐負荷變化的需要；同時將鍋爐 負荷作為前饋信號，分別送至料倉分料螺旋輸送機轉速調節(jié)器、大傾角波狀擋邊 帶式輸送機轉速調節(jié)器和鏈板輸送機轉速調節(jié)器，使整個上料系統的轉速與鍋爐 燃燒調節(jié)需求相協調； 4) 設備故障連鎖保護反應上料系統正常運行時，除大傾角波狀擋邊帶式輸送機(6)外其他某一設備 發(fā)生故障跳閘，則立即停止與該設備相配套的相應設備的運行；上料系統另外一 套設備運行；若大傾角波狀擋邊帶式輸送機(6)故障跳閘，則全部系統跳閘；5) 系統停止自動順序控制上料系統停止時，與啟動順序剛好相反，即從系統最前端秸稈包抓斗起重機 (1)開始停，由分包平臺(2)、分包平臺側鏈板輸送機(3)、破碎機側鏈板輸 送機(4)、秸稈破碎機(5)、大傾角波狀擋邊帶式輸送機(6)、爐前料倉分配器 (7)到鍋爐給料螺旋輸送機(8)逐臺向后，直至全部設備都停止下來。
3、 根據權利要求2所述的生物質能電廠黃色秸稈的上料系統的協調控制方 法，其特征在于在步驟l)中，上料系統中兩套設備可以同時啟動或啟動其中 的一套，另一套作備用。
4、 根據權利要求2所述的生物質能電廠黃色秸稈的上料系統的協調控制方 法，其特征在于在步驟l)中，啟動過程中每一步都由反饋信號予以確認，只 有被確認實際啟動后才執(zhí)行下一步；若某一步啟動失敗，則上料系統停止運行。
全文摘要
本發(fā)明公開一種生物質能電廠黃色秸稈的上料系統及其協調控制方法，分包平臺通過分包平臺側鏈板輸送機和破碎機側鏈板輸送機與秸稈破碎機的進口連接；秸稈破碎機的出口通過大傾角波狀擋邊帶式輸送機與爐前料倉分配器連接；與爐膛相通的鍋爐給料螺旋輸送機與爐前料倉分配器連接；其中，分包平臺、分包平臺側鏈板輸送機、破碎機側鏈板輸送機、秸稈破碎機、爐前料倉分配器和鍋爐給料螺旋輸送機均為兩套，且每套配合連接后均與一套大傾角波狀擋邊帶式輸送機連接。本發(fā)明中設置兩套互為備用的系統，并對上料系統進行順序啟停、自動調節(jié)、連鎖及保護功能的協調控制，可以保證生物質能電廠鍋爐的穩(wěn)定運行并適應電負荷變化的需要。
文檔編號F23K3/00GK101354139SQ200810123060
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權日2008年7月16日
發(fā)明者劉國耀, 張勁松, 李林章, 兵 梁, 董志強 申請人:江蘇省電力設計院;南京科遠自動化集團股份有限公司