內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)2013年熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)論文

1、學(xué)校代碼: 學(xué)號(hào)：10128成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行控制與事故分析學(xué) 院 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)專 業(yè) 熱能與動(dòng)力工程班 級(jí)姓 名 樊旭指導(dǎo)教師 宋長忠2021 年 4 月內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院制設(shè)計(jì)論文題目：循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行控制與事故分析畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書設(shè)計(jì)論文題目：循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行控制與事故分析 設(shè)計(jì)論文時(shí)間： 設(shè)計(jì)論文進(jìn)行地點(diǎn)： 設(shè)計(jì)論文內(nèi)容：循環(huán)流化床鍋爐的工作原理 2、 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu) 3、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒 4、循環(huán)流化床鍋爐的DCS系統(tǒng) 5、循環(huán)流化床鍋爐的正常運(yùn)行與調(diào)整 6、循環(huán)流化床鍋爐的事故分析與處理 設(shè)計(jì)論文的主要技術(shù)指標(biāo) 循環(huán)流化床鍋

2、爐啟停爐的參數(shù) 循環(huán)流化床鍋爐的正常運(yùn)行指標(biāo) 熱電廠其他工段汽機(jī)、化水、電氣正常運(yùn)行的指標(biāo) 循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行與異常狀態(tài)的了解 循環(huán)流化床鍋爐的事故分析與處理 設(shè)計(jì)論文的根本要求1、對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握 2、對(duì)循環(huán)硫化鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的了解 3、對(duì)循環(huán)硫化床鍋爐DCS系統(tǒng)的學(xué)習(xí) 4、對(duì)鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì) 5、對(duì)其他工段汽機(jī)、化水、電氣的了解 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書4、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 路春美，程世慶等編著，循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行，北京：中國電力出版社，20212山西省電力工業(yè)局編，鍋爐設(shè)備運(yùn)行，北京：中國電力出版社，19973劉煥彩，流化床鍋爐原理與設(shè)計(jì)，武漢：華中理工大學(xué)出版社，198

3、84林宗虎，魏敦崧等編著，循環(huán)流化床鍋爐，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20045俞靜濤著，直流調(diào)速傳動(dòng)：整流和調(diào)節(jié)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。北京：煤炭工業(yè)出版社，19806拉希德，陳建業(yè)，楊德剛編著，電力電子技術(shù)手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.67王兆安，黃俊主編，電力電子技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20218柳目.譚云松 480 t/h CFB鍋爐的運(yùn)行調(diào)節(jié)及常見事故處理 期刊論文 -電站系統(tǒng)工程2004(4) 9王昕.郭慶杰.楊海瑞.呂俊復(fù).岳光溪.劉志宏.須田俊之.左藤順一 高溫流化床中IHI灰樣的臨界流化速度研究 期刊論文 -煤炭轉(zhuǎn)化2003(1) 10楊建華.屈衛(wèi)東.楊義波 循環(huán)流化床鍋爐的臨

4、界流化風(fēng)量的測(cè)定技術(shù)分析 期刊論文 -華中電力2001(11劉強(qiáng).劉繼民.劉林 循環(huán)流化床鍋爐物料循環(huán)系統(tǒng)常見問題及防止措施 期刊論文 -山東科學(xué)2003(1) 12楊義波.魏兆龍.楊建華.屈衛(wèi)東 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀況分析與完善 期刊論文 -華中電力2001進(jìn)度安排及完成情況序號(hào)設(shè)計(jì)論文各階段任務(wù)日 期完成情況1收集材料寫提綱 月 日 月 日2完成第一稿 月 日 月 日3完成第二稿 月 日 月 日4完成定稿 月 日 月 日5 月 日 月 日6 月 日 月 日學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 系主任簽名： 年 月 日 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行控制與事故分析摘要本文介紹電廠循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備和根本工作原理、

5、特點(diǎn)。還有循環(huán)流化床的構(gòu)造。工業(yè)鍋爐是采暖供熱系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的主要任務(wù)是平安可靠、經(jīng)濟(jì)有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，生產(chǎn)出滿足需要的蒸汽或熱水。 循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個(gè)局部：第一局部由爐膛快速流化床、氣固物料別離器、固體物料再循環(huán)設(shè)備和外置熱交換器有些循環(huán)流化床鍋爐沒有該設(shè)備等組成，上述部件形成了一個(gè)固體物料循環(huán)回路。第二局部為對(duì)流煙道，布置有過熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等，與其它常規(guī)鍋爐相近。 并分析了循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)要靠相應(yīng)的措施來維持其運(yùn)行的相對(duì)穩(wěn)定。在運(yùn)行過程中，要綜合控制水位、汽溫、汽壓、床溫、床壓、燃燒等等來保持鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定，并注意排污，

6、這樣才能提高鍋爐運(yùn)行的平安性和可靠性。關(guān)鍵詞： 循環(huán)流化床 汽溫 DCS操作 燃燒系統(tǒng) AbstractThis paper introduces the power plant circulating fluidized bed boiler equipment and basic working principle, characteristics. There are circulating fluidized bed structure. Industrial boiler is heating system core equipment, its main task is safe

7、and reliable, economic and effective fuel chemical energy into heat, so as to transfer heat energy to the water, and production to meet the needs of the steam or hot water.Circulating fluid bed boilers consists of two parts . The first part is made up of the hearth , gas-fluid material separator , s

8、olid material recycling device , as well as outlaid heatexchanger (absent in some boilers ) , all of which compose a solid material circulation loop . The second part is the convecton pass , equipped with superheater , reheater , economizer and preheater , which are similar to other common boilers .

9、And analysis of the circulating fluidized bed boiler operation condition on the corresponding measures to maintain the relative stability. In the process of operation, to control the water level, temperature, pressure, bed temperature, bed pressure, combustion and so on to maintain the stable operat

10、ion of boiler, and attention to sewage, so as to improve the safety and reliability of boiler operation.Key words： recirculating fluidized bed steam temperature DSC operating combustion system目 錄第一章 緒論第二章 循環(huán)流化床鍋爐的概況 2.1 流化床鍋爐的研究與應(yīng)用 2.2 循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn) 2.3 循環(huán)流化床鍋爐主要優(yōu)缺點(diǎn)第三章 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理 3.1 循環(huán)流化床鍋爐工藝流程圖 3.2

11、 循環(huán)流化床鍋的系統(tǒng)組成 3.3 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理第四章 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu) 4.1 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)4.2 循環(huán)流化床鍋爐本體、風(fēng)煙系統(tǒng)及汽水流程的介紹4.2.1 爐膛 4.2.2 布風(fēng)裝置 4.2.3 飛灰別離器 4.2.4 飛灰回送裝置 4.2.5 排渣裝置 4.2.6 尾部受熱面 4.2.7 汽水流程 4.2.8 煙風(fēng)系統(tǒng)第五章 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒5.1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制的方案設(shè)計(jì)5.1.1 總體方案5.1.2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制方案5.2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)5.3 煤在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒過程5.3.1 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒5.3.2 循環(huán)

12、流化床鍋爐內(nèi)的燃料要求5.3.3 循環(huán)流化床鍋爐燃料的特性5.3.4 循環(huán)流化床鍋爐的脫硫與氮氧化物的排放控制第六章 循環(huán)流化床鍋爐的DCS系統(tǒng) 6.1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒的DCS控制系統(tǒng)6.1.1 DCS燃料反響的燃燒系統(tǒng)6.1.2 DCS給粉機(jī)轉(zhuǎn)速反響的燃料控制系統(tǒng)6.1.3 DCS送風(fēng)控制系統(tǒng)6.1.4 DCS引風(fēng)控制系統(tǒng)第七章 鍋爐的正常運(yùn)行7.1 鍋爐正常運(yùn)行中的檢查工作7.2 鍋爐運(yùn)行指標(biāo)7.3 鍋爐運(yùn)行中的監(jiān)視目的第八章 鍋爐運(yùn)行中調(diào)整 8.1 鍋爐調(diào)整的任務(wù) 8.2 主要運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn) 8.3 鍋爐運(yùn)行中的調(diào)節(jié) 8.3.1 鍋爐燃燒的調(diào)整 8.3.2 鍋爐汽包水位的調(diào)整： 8.3.3

13、 鍋爐出力的調(diào)整： 8.3.4 蒸汽溫度的調(diào)整： 8.3.5 蒸汽壓力的調(diào)整：8.3.6 床溫的調(diào)整： 8.3.7 料層差壓的調(diào)整： 8.3.8 鍋爐排污8.3.9 NOx、SO2排放濃度調(diào)節(jié)第九章 鍋爐事故分析與處理9.1 鍋爐燃燒異常 鍋爐結(jié)焦 鍋爐熄火 返料器堵塞 排渣管堵塞 給煤機(jī)故障 煙道內(nèi)可燃物二次燃燒9.2 鍋爐水位異常 鍋爐滿水 鍋爐缺水 水位不明 汽水共騰9.3 鍋爐承壓部位損壞9.3.1 水冷壁損壞 省煤器管損壞 過熱器管損壞 減溫器損壞 蒸汽及給水管道損壞 鍋爐管道水沖擊9.4 電氣系統(tǒng)故障 驟減負(fù)荷 鍋爐廠用電中斷9.5 輔助設(shè)備的故障 風(fēng)機(jī)故障9.6 緊急情況下的事故

14、處理 故障停爐 汽包水位計(jì)損壞 立即停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行的突發(fā)情況結(jié)束語致謝辭參考文獻(xiàn)第一章 緒論鍋爐是電廠重要的機(jī)組之一。鍋爐是將煤炭、石油或天然氣等所儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水或蒸汽的熱能的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。高溫水或蒸汽的熱能可以直接應(yīng)用在生活和生產(chǎn)中 ,為房屋采暖、空氣調(diào)節(jié)、紡織、化工、造紙等工業(yè)應(yīng)用 ,也可以轉(zhuǎn)化為其他形勢(shì)的能 ,如電能、機(jī)械能等。隨著水和蒸汽的熱能應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大 ,隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制不斷開展和完善, 節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益越來越被人們重視。向鍋爐要經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是全社會(huì)一個(gè)重要工作。鍋爐又是具有爆炸危險(xiǎn)的特種設(shè)備，鍋爐設(shè)備能否平安，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行直接關(guān)系著整個(gè)機(jī)組的平安性和經(jīng)濟(jì)性；鍋爐的平安運(yùn)行

15、對(duì)保障人民生命財(cái)產(chǎn)平安，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，具有重要意義；因此調(diào)節(jié)好鍋爐運(yùn)行是重中之重的事情。但是隨著鍋爐大量的投產(chǎn)與長時(shí)間的應(yīng)用，許多電廠發(fā)生了嚴(yán)重的鍋爐事故。為了減少人生傷害及經(jīng)濟(jì)損失，研究與分析鍋爐事故刻不容緩。同時(shí)，鍋爐事故分析與處理也是電廠熱能動(dòng)力工程個(gè)一個(gè)重要的研究課題，對(duì)鍋爐事故的分析與對(duì)策的探索、對(duì)鍋爐事故的預(yù)防和鍋爐改良有著重要意義。第二章 循環(huán)流化床鍋爐的概況2.1 流化床鍋爐的研究與應(yīng)用流化床燃燒技術(shù)的研究最早可追溯到1921年，當(dāng)時(shí)Fritz Winkler建立了一個(gè)小型流化床燃燒試驗(yàn)臺(tái)，用于流態(tài)化技術(shù)的試驗(yàn)研究；60年代第一臺(tái)常規(guī)流化床鍋爐投入運(yùn)行，由于常規(guī)流化床鍋爐飛灰大

16、未完全燃燒損失較大，燃燒效率不高，于是能夠收集飛灰進(jìn)行再循環(huán)燃燒的循環(huán)流化床技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。 新一代的循環(huán)流化床真正得到應(yīng)用始于七十年代末八十年代初。1979年，芬蘭奧斯龍Ahlsltrom公司開發(fā)的世界首臺(tái)20t/h商用循環(huán)流化床鍋爐投入運(yùn)行，隨后，1982年，德國魯奇Lurgi公司開發(fā)的世界上首臺(tái)用于產(chǎn)汽與供熱的循環(huán)流化床84MWth建成投運(yùn)。至此，循環(huán)流化床技術(shù)開始迅速開展。2021年，即開展到460MW超臨界參數(shù)鍋爐?？梢娺@種技術(shù)的巨大經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益，以及各國政府對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的重視。 我國對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的研究方面，雖然起步較晚，但政府高度重視，所以，開展非常迅速。1987年，中科院

17、工程熱物理所與原開封鍋爐廠聯(lián)合，生產(chǎn)出中國第一臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐，并在原開封中藥廠現(xiàn)在的天地藥業(yè)投入運(yùn)行，取得了循環(huán)流化床鍋爐在中國零的突破。20多年后的今天，該臺(tái)鍋爐還在穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)該企業(yè)的開展起到了巨大的推動(dòng)作用。1987年之后，幾乎所有與熱工程有關(guān)的科研院校，如清華大學(xué)、浙江大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和西安熱工研究院等，都投入到循環(huán)流化床鍋爐額研發(fā)當(dāng)中，各鍋爐制造廠先后開發(fā)出20t/h、35t/h、65t/h、75t/h、130t/h及220t/h等中、小型循環(huán)流化床鍋爐，通過多年的開展，我國在中、小型循環(huán)流化床技術(shù)方面已經(jīng)相當(dāng)成熟。并相繼開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的100MW、135M

18、W、150MW及200MW等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐，并在全國范圍內(nèi)大量投運(yùn)。從中可以看出，循環(huán)流化床鍋爐，是中國鍋爐行業(yè)的循環(huán)流化床趨勢(shì)，其他類型的鍋爐，必將被循環(huán)流化床鍋爐所取代。2.2 流化床鍋爐的特點(diǎn) 爐膛底部是大量的熾熱灰粒和煤粒混合物，燃燒所需空氣經(jīng)爐膛底部的布風(fēng)板均勻進(jìn)入流化床，在流化床中氣流上升速度約為25m/s,氣流將大局部粒子托起，成沸騰狀，粒子上下運(yùn)動(dòng)，摻混非常強(qiáng)烈，這種現(xiàn)象被稱流化。煤由給媒機(jī)送入爐膛，剛進(jìn)入爐膛的煤粒很快就與床溫床料混合，是煤粒迅速加熱，枯燥著火燃燒。在流化床內(nèi)平均停留十幾幾十分鐘后有放渣口排出爐膛。由于流化床容量大，摻混強(qiáng)烈，粒子停留時(shí)間長等因素，流化床鍋

19、爐不但能燃高熱之煤，而且其他爐型如鏈條爐、煤粉爐不能燃燒的低熱值、低揮發(fā)分、高灰分的劣質(zhì)燃料。如劣質(zhì)煙煤、無煙煤、煤石、油頁石、造汽爐渣也能在流化床鍋爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒。流化床鍋爐還有環(huán)保方面的優(yōu)點(diǎn)，通過向爐內(nèi)添加石灰石或白云石能大大降低煙氣中的二氧化硫，方法簡便、經(jīng)濟(jì)、高效地解決了高硫造成的大氣污染問題。而一般的鏈條鍋爐、煤粉爐的尾氣脫硫技術(shù)費(fèi)用昂貴，難于推廣，幾乎不可能用于中小型的工業(yè)鍋爐。流化床鍋爐的燃燒溫度9001000，較鏈條鍋爐、煤粉爐都低，抑制了NOX的生成，煙氣中NOX含量少，有利于保護(hù)環(huán)境。我國用于燒劣質(zhì)煤的沸騰爐以有上千臺(tái)，但他們都是屬于鼓泡床技術(shù)，對(duì)于這種鼓泡床鍋爐，由于較大的

20、上升煙氣速度將相當(dāng)多的未燃盡細(xì)小煤粒帶出爐膛，造成燃燒效率下，煙氣含量大，特別是燃燒高灰分的劣質(zhì)燃料是更為嚴(yán)重。因?yàn)榻^大多數(shù)的煤粒是在煤粒是在流化床中燃燒放熱，在流化床中設(shè)置了大量的埋管受熱面，物料的強(qiáng)烈沖刷使埋管磨損相當(dāng)嚴(yán)重，一般只能使用六個(gè)月左右，爐子的可靠性差。另外，風(fēng)機(jī)的電耗高，向大型化開展困難，脫硫劑利用率低等使得它被局限于燒煤石、爐渣等劣質(zhì)燃料的場(chǎng)合。外循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是國際上八十年代初開展起來的鍋爐燃燒技術(shù)，它不僅具有鼓泡床流化燃燒的技術(shù)特點(diǎn)，而且具有更新的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)一出現(xiàn)就以其特有的特點(diǎn)，受到國內(nèi)有關(guān)部門和專家的關(guān)注，被認(rèn)為是鍋爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，其顯著特點(diǎn)有：燃

21、料適應(yīng)性廣在外循環(huán)流化床鍋爐中按重量計(jì)，燃料進(jìn)展床料的13，其余的是不可燃的固體顆粒，如脫硫劑、灰渣，循環(huán)流化床鍋爐的特殊流體動(dòng)力特性，使得氣固和固固混合非常好，因此燃料進(jìn)入爐膛后很快與大量床料混合，燃料被迅加熱之高于著火溫度，而同時(shí)床溫沒有明顯降低。只要燃料的熱值大于加熱燃料本身和燃料所需的空氣至著火溫度所需的熱量，上述優(yōu)點(diǎn)就可以使得外循環(huán)流化床鍋爐不許輔助燃料而燃用任何燃料。外循環(huán)流化床鍋爐即可以燃用優(yōu)質(zhì)煤，也可以燃用鏈條鍋爐不能燃燒的各種劣質(zhì)燃料，如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥、以及油頁石。燃燒效率高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率要比鼓泡流化床鍋爐、鏈條鍋爐高，燃燒效率通

22、常在97.599.5范圍內(nèi)，可與煤粉爐相比媲美，循環(huán)流化床鍋爐能在較寬范圍內(nèi)保持較高的燃燒效率，甚至燃用細(xì)分含量高的燃料時(shí)也是如此，而鼓泡流化鍋爐、鏈條鍋爐那么不可能有此優(yōu)點(diǎn)。有效脫硫循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效率比鼓泡床流化床鍋爐更加有效，典型的循環(huán)流化床鍋爐到達(dá)90脫硫效率時(shí)所需的脫硫劑化學(xué)當(dāng)量比為1.52.5，鼓泡流化床鍋爐到達(dá)90脫硫效率時(shí)那么需要脫硫劑化學(xué)當(dāng)量比為2.53，甚至更高。有時(shí)即使鈣硫比再高，也不能到達(dá)90的脫硫效率。因此，無論是脫硫劑的利用率還是二氧化硫的脫除率，循環(huán)流化床鍋爐流化床鍋爐優(yōu)越，鏈條鍋爐不可能在爐內(nèi)進(jìn)行脫硫。氧化物排放低氮氧化物排放是外循環(huán)流化鍋爐另一個(gè)非常吸引人

23、的特點(diǎn)。實(shí)踐說明，外循環(huán)流化床鍋爐的氮氧化物排放在50150PPM。外循環(huán)流化床鍋爐NOX排放低是由于以下兩個(gè)原因：一是低溫燃燒，此時(shí)空氣中的氮一般不會(huì)生成NOX,二是分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為NOX，并使已生成的NOX得到復(fù)原，鼓泡內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐、鏈條鍋爐無此特點(diǎn)。燃燒強(qiáng)度高，爐膛截面小爐膛單位截面積的熱負(fù)荷高是外循環(huán)流化床鍋爐的主要特點(diǎn)之一，循環(huán)流化床鍋爐的截面熱負(fù)荷約為3.54.5MW/m2 ,接近或高于煤粉爐，同樣熱負(fù)荷下鼓泡流化床鍋爐需要的爐膛截面積要比外循環(huán)流化鍋爐達(dá)23倍。給煤點(diǎn)少循環(huán)流化床鍋爐的截面積小，同時(shí)良好的混合和燃燒區(qū)域的擴(kuò)展使所需的給煤點(diǎn)數(shù)大大減少，如熱功率為1

24、00MW的循環(huán)流化床鍋爐只需一個(gè)給煤點(diǎn)，而相同容量的鼓泡流化床鍋爐那么需2030給煤點(diǎn)。燃料與處理系統(tǒng)簡單循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度一般小于12mm，因此與煤粉爐相比，燃料的制備系統(tǒng)大為簡單。此外，循環(huán)流化床鍋爐能直接用高水分煤水分的達(dá)30以上，當(dāng)燃用高水分煤時(shí)也不需要專門的處理系統(tǒng)。易于實(shí)現(xiàn)灰渣的綜合利用循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程屬于低溫燃燒，同時(shí)爐內(nèi)優(yōu)良的燃盡條件使得鍋爐的灰渣燃燒充分，因此含碳量極低，易于灰渣的綜合利用，可做水泥攙合料和建筑材料。負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，只需調(diào)節(jié)給煤量、空氣量和物料循環(huán)量，不必像鼓泡流化床爐那樣采用分床壓火技術(shù)。一般而言，外循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)比可達(dá)1：

25、4，而鏈條鍋爐、鼓泡流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)僅為70，此外，由于截面風(fēng)速和吸熱控制容易，循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)速度也快，一般可達(dá)每分鐘5。床內(nèi)不布置埋管受熱面 循環(huán)流化床的床內(nèi)不布置埋管受熱面，因而不存在鼓泡流化床鍋爐的埋管受熱面易磨損的問題。此外，由于床內(nèi)沒有埋管受熱面，啟動(dòng)、停爐、結(jié)焦處理時(shí)間短，同時(shí)可長時(shí)間壓火。故障率低、運(yùn)行周期長 循環(huán)流化床鍋爐本體范圍內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)螺旋給煤機(jī)，防止了鏈條鍋爐設(shè)備故障而經(jīng)常造成停爐的缺陷。此外，外循環(huán)流化床鍋爐具有故障率低、運(yùn)行周期長的特點(diǎn)。司爐工勞動(dòng)強(qiáng)度大 由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式為循環(huán)流化燃燒，司爐工僅看儀表就可進(jìn)行控制，調(diào)解。而鏈條鍋爐那么需不斷通

26、過關(guān)火門觀察燃燒狀況，并且還要不時(shí)的用火鉤、火耙摟火，因此司爐工的勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣。2.3 流化床鍋爐主要優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)燃料的適應(yīng)性好 只要所用燃料的熱值足以把燃料和空氣升溫到穩(wěn)定燃燒所需溫度，該燃料就能在CFBB中穩(wěn)定燃燒。當(dāng)燃料熱值大于CFBB所需最低熱值時(shí)，可以通過改變一、二次風(fēng)量分配和返料量來控制爐床的吸熱份額，從而到達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。CFBB既能燒高揮發(fā)份及高熱值的優(yōu)質(zhì)煤，也能燒高灰份、低熱值的劣質(zhì)煤，甚至還可以燒煤矸石及垃圾。燃燒效率高 常規(guī)工業(yè)鍋爐和普通流化床鍋爐燃燒效率不高，僅為8590。循環(huán)流化床鍋爐由于采用飛灰再循環(huán)燃燒，其鍋爐燃燒效率可達(dá)9599。燃燒劣質(zhì)煤時(shí)，燃燒效率

27、比煤粉爐高5%。燃燒熱強(qiáng)度高 采用飛灰再循環(huán)燃燒，提高了鍋爐的爐膛截面熱強(qiáng)度和容積熱負(fù)荷。常規(guī)流化床鍋爐的截面熱強(qiáng)度和爐膛容積熱強(qiáng)度分別為13MW/m2和0.10.2MW/m3，而CFBB的截面熱強(qiáng)度和爐膛容積熱強(qiáng)度分別為38MW/m2和0.160.32MW/m3，大約是煤粉爐的10倍。脫硫效果好 由于石灰石脫硫的最正確反響溫度在850左右，而CFBB爐床溫度一般控制在850900之間，加上飛灰再循環(huán)可進(jìn)一步提高脫硫效率，故當(dāng)Ca/S為1.52.0時(shí)，CFBB脫硫率可到達(dá)85%90%。NOX排放量低 由于CFBB采取分段低溫燃燒方式，爐膛溫度一般控制在800900之間，NOX生成量明顯減少，排

28、放濃度一般為100200ppm，遠(yuǎn)低于常規(guī)煤粉爐排放量500600ppm。(6)負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好 鍋爐需要改變負(fù)荷時(shí)，可通過調(diào)節(jié)給煤量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、流化風(fēng)速及返料量來實(shí)現(xiàn)。一般情況下，CFBB熱負(fù)荷變化范圍為25100，其變化速率可到達(dá)510/min；同樣，CFBB也存在一些缺點(diǎn)，主要有：風(fēng)機(jī)電耗大 返料所需高壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓大，電耗高。熱慣性大 高溫旋風(fēng)別離器和返料裝置具有笨重的耐火材料內(nèi)砌體，冷熱慣性大，給機(jī)組快速啟停帶來困難。漏灰嚴(yán)重由于CFBB爐內(nèi)采用微正壓燃燒，高溫旋風(fēng)別離器也采用局部正壓，因此漏灰嚴(yán)重。第三章 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理3.1 循環(huán)流化床鍋爐工藝流程圖圖3-1循環(huán)流

29、化床鍋爐工藝流程圖典型循環(huán)流化床鍋爐流程如圖3-1所示，其根本流程為：煤和脫硫劑進(jìn)入爐膛后，迅速被大量惰性高溫物料包圍，著火燃燒，同時(shí)進(jìn)行脫硫反響，并在上升煙氣流的作用下向爐膛上部運(yùn)動(dòng)，對(duì)水冷壁和爐內(nèi)的布置的其他受熱面放熱。粗大粒子進(jìn)入懸浮區(qū)域后在重力及外力作用下偏離主氣流，從而貼壁下流。氣固混合物離開爐膛后進(jìn)入高溫旋風(fēng)別離器，大量固體顆粒煤粒、脫硫劑被別離出來回送爐膛，進(jìn)行循環(huán)燃燒。未被別離出來的細(xì)粒子隨煙氣進(jìn)入尾部煙道，以加熱過熱器、省煤器、和空氣預(yù)熱器，經(jīng)除塵器排至大氣。3.2 循環(huán)流化床鍋的系統(tǒng)組成盡管循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但其系統(tǒng)組成也根本相同，圖3-1和圖3-3為典型的循

30、環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)圖。循環(huán)流化床鍋爐由布風(fēng)裝置、密相區(qū)、稀相區(qū)、爐內(nèi)受熱面、氣固物料別離裝置、固體物料再循環(huán)裝置(返料裝置)、尾部受熱面及床外熱交換器等局部組成。煤和石灰石通過給料裝置送入爐膛內(nèi)，與從布風(fēng)板下部送入的一次空氣和從爐膛中上部送入的二次空氣進(jìn)行燃燒反響。燃燒產(chǎn)物及顆粒較小的未燃物質(zhì)隨氣流攜帶進(jìn)入氣固別離裝置，顆粒較大的未燃物質(zhì)那么在床層上面上、下運(yùn)動(dòng)，與床料一起成沸騰狀態(tài)，構(gòu)成循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)。密相區(qū)上面的爐膛空間即為稀相區(qū)。爐膛排出的氣固混合物經(jīng)上部煙道進(jìn)入氣固別離裝置，經(jīng)別離裝置別離后的氣體進(jìn)入尾部煙道。別離器出來的固體物質(zhì)有的經(jīng)返料裝置直接進(jìn)入爐膛再次燃燒，有的還要經(jīng)過床

31、外換熱器冷卻后再進(jìn)入爐膛進(jìn)行燃燒，以到達(dá)調(diào)節(jié)床溫的目的。循環(huán)流化床鍋爐爐堂內(nèi)一般都布置爐內(nèi)受熱面，以吸收燃料燃燒所釋放的熱量。為了進(jìn)一步吸收煙氣熱量及降低排煙溫度，與煤粉爐一樣，循環(huán)流化床鍋爐尾部布置有過熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器等尾部受熱面。另外，有的循環(huán)流化床鍋爐還設(shè)置有床外熱交換器。3.3 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理 圖3-3循環(huán)硫化床鍋爐工作原理圖循環(huán)流化床燃煤鍋爐基于循環(huán)流態(tài)化的原理組織煤的燃燒過程，以攜帶燃料的大量高溫固體顆粒物料的循環(huán)燃燒為重要特征。爐膛內(nèi)的顆粒物料處于攜帶速度和氣力輸送狀態(tài)之間的流化區(qū)間，煙氣速度大大高于鼓泡流化床，沒有鼓泡流化床那樣清晰的床層上外表，氣泡不再存在，

32、同時(shí)具有湍流流化和快速流化的特征，固體顆粒充滿整個(gè)爐膛，處于懸浮并強(qiáng)烈摻混的燃燒方式。但與常規(guī)煤粉爐中發(fā)生的單純懸浮燃燒過程比擬，顆粒在循環(huán)流化床爐膛內(nèi)的濃度遠(yuǎn)大于煤粉爐，但小于鼓泡流化床，并且存在顯著的顆粒成團(tuán)和床料的顆?；鼗?，顆粒與氣體間的相對(duì)速度大，這一點(diǎn)顯然與基于氣力輸送方式的煤粉懸浮燃燒過程完全不同。經(jīng)過預(yù)熱的一次風(fēng)流化風(fēng)通過風(fēng)室由爐膛底部穿過布風(fēng)板送入爐膛，爐膛內(nèi)的固體處于快速流化狀態(tài)，燃料在充滿整個(gè)爐膛的惰性床料中燃燒；爐膛下部為顆粒濃度較大的密相區(qū)，上部為顆粒濃度較小的稀相區(qū)；較細(xì)小的顆粒被氣流夾帶飛出爐膛，并由飛灰別離裝置收集，經(jīng)回料管和反料器送回爐膛循環(huán)燃燒；燃料在燃燒系統(tǒng)

33、內(nèi)完成燃燒和高溫?zé)煔庀蚬軆?nèi)工質(zhì)的熱量傳遞過程。煙氣和未被別離器捕集的細(xì)顆粒排入尾部煙道，繼續(xù)與受熱面進(jìn)行對(duì)流換熱，最后排出鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)高速流動(dòng)的煙氣與其攜帶的湍流擾動(dòng)極強(qiáng)的固體顆粒密切接觸，燃料的燃燒過程發(fā)生在整個(gè)固體循環(huán)通道內(nèi)。在這種燃燒方式下，燃燒室內(nèi)，尤其是密相區(qū)的溫度水平受到燃煤過程中的高溫結(jié)渣和最正確脫硫溫度的限制，必須維持在850左右。盡管溫度較低，但由于爐內(nèi)顆粒的濃度較大，爐內(nèi)受熱面的傳熱條件優(yōu)于常規(guī)的煤粉鍋爐。由于采用高溫固體顆粒物料的循環(huán)燃燒方式，爐內(nèi)溫度分布十分均勻，爐內(nèi)的熱容量很大，因此循環(huán)流化床鍋爐對(duì)燃料的適應(yīng)性優(yōu)于常規(guī)煤粉鍋爐，燃燒效率也根本相當(dāng)。第四章

34、循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)4.1 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)圖4-1 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)圖風(fēng)室 2-給煤機(jī) 3-燃燒室 4-主蒸汽出口集箱 5-過熱器 6-蒸發(fā)管束 7-旋風(fēng)別離器 8-省煤器 9-上部對(duì)流管束煙道 10- U型回料閥 11- 一、二次風(fēng)口 12-空氣預(yù)熱器4.2 循環(huán)流化床鍋爐本體、風(fēng)煙系統(tǒng)及汽水流程的介紹4.2.1 爐膛 截面為矩形，其寬度一般為深度的2倍以上，下部為一倒錐型結(jié)構(gòu)，底部為布風(fēng)板。下部區(qū)域?yàn)槊芟鄥^(qū)，顆粒濃度較大，是燃料發(fā)生著火和燃燒的主要區(qū)域，此區(qū)域的壁面上敷設(shè)耐熱耐磨材料，并設(shè)置循環(huán)飛灰返料口、給煤口、排渣口等。上部為稀相區(qū)，顆粒濃度較小，壁面上主要布置水冷壁受熱面，

35、通常在爐膛上部空間布置屏式過熱器，爐膛內(nèi)維持微正壓。一次風(fēng)經(jīng)床底的布風(fēng)板送入床層內(nèi)，二次風(fēng)口布置在密相區(qū)和稀相區(qū)之間。爐膛出口布置飛灰別離器，煙氣中90以上的飛灰被別離下來，然后煙氣進(jìn)入尾部對(duì)流受熱面。 給煤經(jīng)過機(jī)械或氣力輸送的方式送入爐膛，脫硫用的石灰石顆粒經(jīng)單獨(dú)的給料管采用氣力輸送的方式，或與給煤一起送入爐內(nèi)，燃燒形成的灰渣經(jīng)過布風(fēng)板上的排渣口排出爐外。4.2.2 布風(fēng)裝置 布風(fēng)裝置由布風(fēng)板、一次風(fēng)室及風(fēng)帽組成。一次風(fēng)經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱后進(jìn)入一次風(fēng)室，然后通過布風(fēng)板上的小孔和風(fēng)帽進(jìn)入爐床上面，與給煤及返料混合、燃燒。床料以布風(fēng)板為支撐，一次風(fēng)通過布風(fēng)板對(duì)床料、燃料及石灰石產(chǎn)生向上的推動(dòng)力，

36、建立流化狀態(tài)，使床料、燃料、石灰石在床層上強(qiáng)烈摻混，進(jìn)行劇烈的燃燒及傳熱過程。另外，一次風(fēng)還提供燃料初期燃燒所需的空氣。布風(fēng)裝置是循環(huán)流化床鍋爐的重要組成局部。流化狀態(tài)的建立、流化質(zhì)量的好壞及燃燒工況穩(wěn)定與否都與布風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。4.2.3 飛灰別離器飛灰別離器是保證循環(huán)流化床鍋爐物料可靠循環(huán)的關(guān)鍵部件之一，布置在爐膛出口的煙氣通道上。它將爐膛出口煙氣攜帶的固體顆粒灰粒、未燃盡的焦炭顆粒和未完全反響的脫硫吸收劑顆粒等中的90以上別離下來，再經(jīng)過返料器送回爐膛進(jìn)行循環(huán)燃燒，別離器性能的好壞直接影響燃燒與脫硫效率。別離器主要包括：旋風(fēng)別離器、U型槽槽型鋼別離器、百葉窗別離器、方形別離器等。

37、其中旋風(fēng)別離器應(yīng)用最廣、性能也最可靠。4.2.4 飛灰回送裝置 通常稱返料器，主要作用是將別離下來的灰由壓力較低的別離器出口輸送到壓力較高的爐膛，并防止?fàn)t膛的煙氣反竄進(jìn)入別離器。目前均采用基于氣固兩相輸送原理的返料裝置，相當(dāng)于一個(gè)小型鼓泡流化床。固體顆粒由別離器料腿進(jìn)入返料器，返料風(fēng)將固體顆粒流化并經(jīng)返料管溢流進(jìn)入爐膛。比擬成熟的返料閥有H型閥、V型閥和J型閥。4.2.5 排渣裝置 經(jīng)冷渣器冷卻的灰渣溫度為150，回收了余熱，節(jié)約能量。CFBB正常運(yùn)行時(shí)要求維持一定的床層厚度。床層太厚不利于燃料進(jìn)入流化狀態(tài)，同時(shí)也加大了送風(fēng)電耗。相反，床層太薄又容易把床料及燃料吹跑，無法形成床層。CFBB是通

38、過排渣裝置來控制床層厚度的，床層增厚加大排渣，床層減薄那么減少排渣量。4.2.6 尾部受熱面 CFB正常運(yùn)行時(shí)要求維持一定的床層厚度。床層太厚不利于燃料進(jìn)入流化狀態(tài)，同時(shí)也加大了送風(fēng)電耗。相反，床層太薄又容易把床料及燃料吹跑，無法形成床層。CFB是通過排渣裝置來控制床層厚度的，床層增厚加大排渣，床層減薄那么減少排渣量。4.2.7 汽水流程鍋爐汽水系統(tǒng)回路包括尾部省煤器、鍋筒、水冷系統(tǒng)、汽冷式旋風(fēng)別離器進(jìn)口煙道、汽冷式旋風(fēng)別離器、包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器、高溫過熱器及連接管道。主要汽水流程為: 鍋爐給水給水操作臺(tái)省煤器鍋筒下降管水冷壁(水冷屏) 鍋筒汽冷式旋風(fēng)別離器煙道的上集箱汽冷式旋

39、風(fēng)別離器煙道的下集箱汽冷式旋風(fēng)別離器下集箱汽冷式旋風(fēng)別離器上集箱尾部豎井前包墻上集箱兩側(cè)包墻集箱后包墻集箱低過進(jìn)口集箱低過出口集箱一級(jí)減溫器屏式過熱器進(jìn)口集箱屏式過熱器出口集箱二級(jí)減溫器高溫過熱器進(jìn)口集箱高溫過熱器出口集箱汽機(jī)4.2.8 煙風(fēng)系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐物料的循環(huán)是依靠送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)提供的動(dòng)能來啟動(dòng)和維持的。從一次風(fēng)機(jī)出來的空氣分成三路送入爐膛：第一路，經(jīng)一次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱后的熱風(fēng)進(jìn)入爐膛底部的水冷風(fēng)室，通過布置在布風(fēng)板上的風(fēng)帽使床料流化，并形成向上通過爐膛的氣固兩相流；第二路，熱風(fēng)用于爐前氣力播煤；第三路，一局部未經(jīng)預(yù)熱的冷一次風(fēng)作為給煤皮帶的密封用風(fēng)。從二次風(fēng)機(jī)鼓出的二次風(fēng)經(jīng)預(yù)熱后

40、直接經(jīng)爐膛上部的二次風(fēng)箱分級(jí)送入爐膛。煙氣及其攜帶的固體顆粒離開爐膛，通過布置在水冷壁后墻上的別離器進(jìn)口煙道進(jìn)入旋風(fēng)別離器，在別離器里絕大局部物料顆粒從煙氣流中別離出來，另一局部煙氣流那么通過旋風(fēng)別離器中心筒引出，由別離器出口煙道引至尾部豎井煙道，從前包墻上部的煙氣進(jìn)入并向下流動(dòng)，沖刷布置其中的水平對(duì)流受熱面管組，將熱量傳遞給受熱面，而后煙氣流經(jīng)管式空氣預(yù)熱器進(jìn)入除塵器，最后，由引風(fēng)機(jī)抽進(jìn)煙囪，排入大氣?！癑閥回料器共配備有三臺(tái)高壓頭的羅茨風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)出力為50%，正常運(yùn)行時(shí)，其中兩臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。風(fēng)機(jī)為定容式，因此回料風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過旁路將多余的空氣送入一次風(fēng)第一路風(fēng)道內(nèi)而完成的。鍋爐采用

41、平衡通風(fēng)，壓力平衡點(diǎn)位于爐膛出口。第五章 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒隨著經(jīng)濟(jì)的開展，現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對(duì)能源的需求量大量增長，由此也導(dǎo)致了環(huán)境污染日益嚴(yán)重。如何解決能源、減少環(huán)境污染，是當(dāng)今世界各國人民面臨的難題。 燃煤是當(dāng)今人類獲得能源的主要手段之一，如發(fā)電、供熱。而燃煤設(shè)備排出的煙氣、粉塵是大氣污染的主要來源之一，假設(shè)能盡量減少煙氣中有害物質(zhì)的成分排放量，將有助于降低環(huán)境污染。 同時(shí)隨著煤量的大量利用、煤質(zhì)越來越差，對(duì)高灰分煤、高硫煤、高氮煤、低熱值煤的綜合利用，是目前解決能源問題的主要方面之一。 循環(huán)流化床鍋爐(Circulating Fluidized Bed Boiler, CFBB)采用低溫

42、分段燃燒，可以有效降低NOX的生成量；同時(shí)，通過向CFBB床內(nèi)參加脫硫劑，CFBB煙氣中SO2的含量也大大降低；再有，CFBB的物料別離設(shè)備及返料設(shè)備使固體物料返回爐膛，從而加強(qiáng)了燃燒對(duì)燃料的適應(yīng)性等特點(diǎn)。因此，CFBB是解決能源、污染問題的主要手段之一。自問世以來世界國家對(duì)CFBB非常重視并大力推廣，在工業(yè)鍋爐電站鍋爐、供熱鍋爐等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。循環(huán)流化床燃燒方式由流化床燃燒方式開展而來，流化床燃燒是介于層燃燃燒和煤粉燃燒之間的一種燃燒方式。層燃燃燒燃燒效率低，煤粉燃燒燃燒效率高，但排放物有害物質(zhì)含量高。流化床燃燒克服了二者的缺點(diǎn)，保存了它們的優(yōu)點(diǎn)，是一種潔凈高效的燃燒方式。5.1循環(huán)流

43、化床鍋爐燃燒控制的方案設(shè)計(jì)5.1.1 總體方案圖1-2就是所設(shè)計(jì)的循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，爐膛負(fù)壓主要受引鳳和一次風(fēng)的影響，而其它量對(duì)它的影響都比擬小，因此可以把引鳳回路設(shè)計(jì)為以爐膛負(fù)壓為主控參數(shù)、帶風(fēng)前饋的單回路控制系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行分析，在負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)給煤量保證蒸汽壓力的穩(wěn)定，對(duì)爐膛溫度主要采取調(diào)節(jié)送風(fēng)量來控制，利用一次風(fēng)調(diào)節(jié)溫度的快速性防止床內(nèi)結(jié)構(gòu)或者滅火。但是，為了保持爐膛內(nèi)氣固兩相良好地運(yùn)行，保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性，還必須使?fàn)t膛內(nèi)氧量的變化緊跟媒量的變化。這樣，設(shè)計(jì)的一次風(fēng)控制回路應(yīng)包括兩個(gè)方面，一方面維持爐膛內(nèi)最正確風(fēng)煤比；另一方面以

44、爐膛溫度作為校正量，在爐膛溫度偏差大于一定的范圍是產(chǎn)生調(diào)節(jié)，使?fàn)t膛溫度快速趨向給定值。給煤量的變化最終也將影響爐膛溫度變化，因此，設(shè)計(jì)給煤回路時(shí)也必須考慮兩個(gè)方面，一方面以蒸汽壓力作為主控參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證負(fù)荷穩(wěn)定；另一方面在爐膛溫度偏差超出允許的范圍時(shí)相應(yīng)的做出調(diào)整，保證鍋爐平安運(yùn)行?？偟膩碚f設(shè)計(jì)燃料系統(tǒng)的目的就是要在爐膛溫度允許的變化范圍內(nèi)保證蒸汽壓力的穩(wěn)定。5.1.2 循環(huán)流化床燃燒控制方案1床溫控制從燃燒反響動(dòng)力學(xué)的角度看，CFB鍋爐內(nèi)燃燒反響控制在動(dòng)力燃燒區(qū)或者過渡區(qū)內(nèi)相對(duì)來說溫度不高，并有大量的固體顆粒的強(qiáng)烈混合，因而其燃燒速率主要取決于化學(xué)反響速度，也就是取決于溫度水平，換言之，

45、床溫水平是控制燃燒速率的主導(dǎo)因素，這是床溫控制的重要性的理論依據(jù)。影響床溫的主要因素有：煤種、煤量、一、二次風(fēng)量、返料量和灰渣排放量等。因而床溫控制是一個(gè)典型的多變量控制回路。如果床溫偏移差大且經(jīng)調(diào)整無效，應(yīng)限制鍋爐負(fù)荷并處理床溫。床溫正常后再重新帶負(fù)荷。爐膛內(nèi)要有效抑制NOx的生成和到達(dá)最正確脫硫效果，就必須將床溫控制在一定的低溫范圍內(nèi)(根據(jù)煤種和主機(jī)廠推薦值確定)。研究指出，脫硫的最正確溫度是850950。同時(shí)，由于采用了分級(jí)送風(fēng)低溫燃燒方式，其生產(chǎn)量隨溫度的上升而急劇下降，因此，一般運(yùn)行溫度控制以平安運(yùn)行范圍內(nèi)略高為宜。根據(jù)清華大學(xué)和中國科學(xué)院的傳熱研究，CFB鍋爐中，粒子粒度小，濃度高

46、，床溫高，傳熱增強(qiáng)；氣流表觀速度對(duì)CFB鍋爐的傳熱無明顯作用，但是作為吸熱介質(zhì)，風(fēng)量對(duì)床溫有明顯影響。雖然給煤量、循環(huán)灰量也影響床溫，但是其作用不獨(dú)立；風(fēng)量是一個(gè)獨(dú)立調(diào)節(jié)床溫特別密相區(qū)溫度的變量。在循環(huán)倍率和煤種一定的情況下，主要調(diào)節(jié)風(fēng)量，控制床溫。一般情況采用：調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)控制爐膛內(nèi)氧的濃度，使?fàn)t膛燃燒穩(wěn)定在一定的溫度范圍內(nèi)。2調(diào)節(jié)返料量可以調(diào)節(jié)循環(huán)灰量大小以控制床溫。床溫控制也可通過床料的粒徑分布的調(diào)整而實(shí)現(xiàn)。調(diào)整床料的粒徑分布調(diào)整爐膛上部和下部的壓差比，是通過改變進(jìn)入爐膛的煤、床料、石灰石的粒徑來實(shí)現(xiàn)的，有冷灰器的CFB鍋爐也可通過冷灰器的運(yùn)行來調(diào)整床料粒徑分布。具有煙氣再循環(huán)系統(tǒng)的C

47、FB鍋爐中，通過改變?cè)傺h(huán)煙氣量 類似于調(diào)整一、二次風(fēng)比例可以調(diào)節(jié)床溫，這種影響在負(fù)荷較低時(shí)作用更加明顯。在不同的負(fù)荷水平下床溫控制亦有不同的特點(diǎn)。在低負(fù)荷時(shí)，風(fēng)量、煤量均小，床溫容易控制，可以長期保持在某一溫度線上；在高負(fù)荷時(shí)，由于一、二次風(fēng)調(diào)節(jié)裕量變小，煤對(duì)床溫調(diào)節(jié)作用增加，實(shí)際運(yùn)行中表現(xiàn)為，燃用高熱值、低揮發(fā)份煤時(shí)，床溫水平較高，排渣量明顯減少；燃用低熱值煤時(shí)，床溫水平低，排渣量明顯增加。一般情況下，當(dāng)床溫高時(shí)可適當(dāng)?shù)販p少給煤量，經(jīng)過一段時(shí)間的延遲后，床溫將下降；當(dāng)床溫低時(shí)適當(dāng)?shù)卦黾咏o煤量。用給煤量調(diào)整床溫，必須注意此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)具有較大的延遲。鑒于床溫控制的非線性特性以及床溫在CF

48、B鍋爐平安穩(wěn)定運(yùn)行中的重要性，采用常規(guī)的控制策略難以奏效，為此考慮采用如圖1智能控制系統(tǒng)，以增強(qiáng)控制系統(tǒng)的魯棒性和實(shí)用性。其中一些主要規(guī)那么描述如下：當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定，床溫偏差較小時(shí)，通過調(diào)整一、二次風(fēng)比例控制床溫；當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定，床溫偏差較大時(shí)，通過調(diào)整返料量控制床溫；當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定，床溫偏差更大時(shí)，通過調(diào)整給煤量控制床溫；低負(fù)荷時(shí)，主要依靠調(diào)整一、二次風(fēng)比例控制床溫；高負(fù)荷時(shí)，主要依靠調(diào)整給煤量和返料量控制床溫，此時(shí)風(fēng)量的調(diào) 節(jié)裕量較??；變負(fù)荷時(shí)，主要依靠調(diào)整返料量控制床溫，此時(shí)風(fēng)量和給煤量主要隨負(fù)荷變化，只能在小范圍內(nèi)調(diào)整以適應(yīng)床溫。在實(shí)際運(yùn)行中，將根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況對(duì)上述控制策略進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)CFB鍋

49、爐的實(shí)際運(yùn)行情況，有可能并不需要三種控制方法，例如僅利用改變一、二次風(fēng)比例已將床溫控制在運(yùn)行需要的溫度范圍內(nèi)。5.2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)由于循環(huán)流化床鍋爐工作過程的特殊性，使得對(duì)它的控制比對(duì)其他鍋爐要復(fù)雜，尤其是在燃燒系統(tǒng)的控制上，它不僅對(duì)負(fù)荷劑爐膛負(fù)壓進(jìn)行控制，而且還要對(duì)爐膛溫度進(jìn)行控制。由于床溫是影響Ca/S、NOX以及CO排放量的最主要因素，因而要求其爐膛溫度必須保持在850左右，而且循環(huán)流化床鍋爐工作在沸騰狀態(tài)，如溫度過高超過1100，易引起物料結(jié)焦，如過低那么因其爐膛滅火，所以，對(duì)爐膛溫度的控制是非常重要的。在具體的操作上，燃燒控制系統(tǒng)可分為三個(gè)回路：給煤、送風(fēng)和引鳳。

50、由于在調(diào)解過程中，送風(fēng)對(duì)爐膛溫度的調(diào)節(jié)要比給煤調(diào)節(jié)快，因此對(duì)爐膛溫度這個(gè)大滯后對(duì)象主要采用送風(fēng)來進(jìn)行控制，而采用給煤控制來適應(yīng)負(fù)荷變化。但是，在調(diào)節(jié)負(fù)荷時(shí)，改變給煤量也將直接影響爐膛溫度，而在調(diào)節(jié)床溫時(shí)，改變送風(fēng)量也將改變氣流速度，改變爐內(nèi)的傳熱系數(shù)，從而影響到負(fù)荷。因而，給煤與送風(fēng)是兩個(gè)耦合非常緊密的回路，在控制中必須協(xié)調(diào)好。 可看出，其燃燒系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的三輸入三輸出對(duì)象，而且各控制量之間存在著緊密的耦合關(guān)系，如圖3-2所示。圖5-2 各控制量之間的關(guān)系5.3 煤在循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過程5.3.1 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒 煤粒送入循環(huán)流化床內(nèi)迅速受到高溫物料和煙氣的輻射而被加熱，首先水分蒸

51、發(fā)，然后煤粒中的揮發(fā)份析出并燃燒，最后是焦碳的燃燒。其間伴隨著煤粒的破碎、磨損，而且揮發(fā)分析出燃燒過程與焦炭燃燒過程與焦炭燃燒過程都有一定的重疊。 循環(huán)流化床內(nèi)沿高度方向可以分為密相床層和稀相區(qū)，密相床層運(yùn)行在鼓泡床和紊流床狀態(tài)。循環(huán)流化床內(nèi)絕大局部是惰性的灼熱床料，其中的燃燒只占很小的一局部。這些灼熱的床料成為煤顆粒的加熱源，在加熱過程中，所吸收的熱量只占床層總熱容量的千分之幾，而煤粒在10秒鐘左右就可以燃燒顆粒平均直徑在08mm，所以對(duì)床溫的影響很小。5.3.2 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃料要求流化床內(nèi)燃料著火的方式，固體質(zhì)點(diǎn)外表溫度起著關(guān)鍵作用，是產(chǎn)生著火的點(diǎn)灶熱源，這類固體近質(zhì)點(diǎn)可以是細(xì)煤粒

52、，也可以是經(jīng)別離后的高溫灰?；蛘呤遣硷L(fēng)板上的床料。當(dāng)固體質(zhì)點(diǎn)外表溫度上升時(shí)，煤顆粒會(huì)出現(xiàn)迅猛著火。另外，顆粒直徑大小對(duì)著火也有很大的影響，對(duì)一定反響能力的煤種，在一定的溫度水平之下，在臨界的著火粒徑，小于這個(gè)粒徑直徑，因?yàn)樯釗p失過大，燃料顆粒就不能著火，溢出爐膛。5.3.3 循環(huán)流化床鍋爐燃料的特性煤在流化床內(nèi)的破碎特性是指煤粒在進(jìn)入高溫流化床后粒度急劇減小的一種性質(zhì)。但引起粒度減小的因素還有顆粒與劇烈運(yùn)動(dòng)的床層間磨損以及埋管受熱面的碰撞等。影響顆粒磨損的主要因素是顆粒外表的結(jié)構(gòu)特性、機(jī)械強(qiáng)度以及外部操作條件等。磨損的作用貫穿整個(gè)燃燒過程。煤粒進(jìn)入流化床內(nèi)時(shí)，受到熾熱床料的加熱，水份蒸發(fā)，當(dāng)

53、煤粒溫度到達(dá)熱解溫度時(shí)，煤粒發(fā)生脫揮發(fā)份反響，對(duì)于高揮發(fā)份的煤種，熱解期間將伴隨一個(gè)短時(shí)發(fā)生的擬塑性階段，顆粒內(nèi)部產(chǎn)生明顯的壓力梯度，一但壓力超過一定值，已經(jīng)固化的顆粒表層可能會(huì)崩裂而形成破碎;對(duì)低揮發(fā)份煤種，塑性狀態(tài)雖不明顯，但顆粒內(nèi)部的熱解產(chǎn)物需克服致密的孔隙結(jié)構(gòu)都能從煤粒中溢出，因此顆粒內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生較高的壓力，另外，由于高溫顆粒群的擠壓，顆粒內(nèi)部溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力，這種熱應(yīng)力都會(huì)引起煤顆粒破碎。煤粒破碎一般會(huì)逃離旋風(fēng)別離器，成為不完全燃燒損失的主要局部。破碎分為一級(jí)破碎和二級(jí)破碎，一級(jí)破碎時(shí)由于揮發(fā)份溢出產(chǎn)生的壓力和孔隙網(wǎng)絡(luò)中揮發(fā)份壓力增加而引起的。二級(jí)破碎是由于作為顆粒的聯(lián)結(jié)體

54、-形狀不規(guī)那么的聯(lián)結(jié)“骨架類似于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被燒斷而引起的破碎。煤的破碎發(fā)生的同時(shí)也會(huì)發(fā)生顆粒的膨脹，煤的結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大的變化。一般破碎和膨脹受以下因素的影響：揮發(fā)份析出量：在揮發(fā)份析出時(shí)，碳水化合物形成的平均質(zhì)量；顆粒直徑；床溫；在煤結(jié)構(gòu)中有效的孔隙數(shù)量；母粒的孔隙結(jié)構(gòu)等。5.3.4 循環(huán)流化床的脫硫與氮氧化物的排放控制 SO2是一種嚴(yán)重危害大氣環(huán)境的污染物，SO2與水蒸氣進(jìn)行化學(xué)反響形成硫酸，和雨水一起降至地面即為酸雨。NOx包括NO、NO2、NO3、三種，其中NO也是導(dǎo)致酸雨的主要原因之一，同時(shí)它還參加光化學(xué)作用，形成光化學(xué)煙霧，還造成了臭氧層的破壞。煤加熱至400時(shí)開始首先分解為H2S，然

55、后逐漸氧化為SO2。其化學(xué)方程式為Fes2+2H2-2H2S+FeH2S+O2-H2+SO2對(duì)SO2形成影響最大的因素是床溫和過量空氣系數(shù)，床溫升高、過量空氣系數(shù)降低那么SO2越高。 循環(huán)流化床燃燒過程中最常用的脫硫劑石灰石，當(dāng)床溫越過其煅燒溫度時(shí)，發(fā)生煅燒分解反響：Caco3-Cao+co2-183kj/mol脫硫反響方程式為：Cao+so2+1/2O2-caso4影響循環(huán)流化床脫硫效率的各種因素：ca/s摩爾比的影響ca/s摩爾比的影響脫硫效率的首要因素，脫硫效率在ca/s低于2.5時(shí)增加很快，而繼續(xù)增大ca/s比或脫硫劑量時(shí)，脫硫效率增加得較少。循環(huán)流化床運(yùn)行時(shí)ca/s摩爾比一般在1.5

56、2.5之間。床溫的影響床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反響速度、固體產(chǎn)物分布以及孔隙堵塞特性，從而影響脫硫率和脫硫劑利用率。床溫在900左右到達(dá)最高的脫硫效率。粒度影響采用較小的脫硫劑粒度時(shí)，循環(huán)流化床脫硫效果較好。氧濃度的影響脫硫與氧濃度關(guān)系不大，而提高過量空氣系數(shù)時(shí)脫硫效率總是提高的。床風(fēng)速的影響對(duì)一定的顆粒粒度，增加風(fēng)速會(huì)使脫硫效率降低 。循環(huán)倍率的影響循環(huán)倍率越高，脫硫效率越高。SO2在爐膛停留時(shí)間的影響脫硫時(shí)間越長對(duì)效率來說越不利，應(yīng)該保證SO2在床內(nèi)停留時(shí)間不少于24秒。負(fù)荷變化的影響當(dāng)循環(huán)流化床負(fù)荷變化在相當(dāng)大的范圍內(nèi)時(shí)，脫硫效率根本恒定或略有升降。其它因素的影響床壓的影響：增加

57、壓力可以改善脫硫效率，并且能夠提高硫酸鹽化反響速度。給料方式的影響石灰石與煤同點(diǎn)給入時(shí)脫硫效率最高。雖然循環(huán)流化床的脫硫作用很強(qiáng)，但在床溫到達(dá)850，即脫硫效率最高的溫度時(shí)，NOx的生成 量卻很大，對(duì)環(huán)境造成極大地破壞。這是我們不愿看到的。所以一定要把床溫控制在850-900之間，而且要采用較小的脫硫劑粒徑。另外，實(shí)施分段燃燒也是非常好的措施。第六章 循環(huán)流化床鍋爐的DCS系統(tǒng)6.1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒的DCS控制系統(tǒng) 燃料反響的燃燒系統(tǒng)由于氣壓被控對(duì)象在燃料量擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，所以燃料量調(diào)節(jié)原那么上可以采用以氣壓作為被調(diào)量的單回路控制系統(tǒng)。但對(duì)燃煤鍋爐來說，運(yùn)行中的煤量自發(fā)性擾動(dòng)是經(jīng)常容易

58、出現(xiàn)的，所以在設(shè)計(jì)燃煤鍋爐燃料控制時(shí)，必須考慮使系統(tǒng)具有快速消除燃料自發(fā)性擾動(dòng)的措施，在這里引入燃料量的負(fù)反響，并到達(dá)副調(diào)節(jié)器構(gòu)成串級(jí) 控制系統(tǒng)。采用這個(gè)方案，如果燃料能直接準(zhǔn)確的測(cè)量，可以消除燃料的自發(fā)性擾動(dòng)，使該燃料控制系統(tǒng)還具有帶固定負(fù)荷和變動(dòng)負(fù)荷的功能。但是由于燃料量的直接測(cè)量問題沒有解決，對(duì)于采用鋼球磨煤機(jī)中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的鍋爐均通過改變給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速的方法來改變?nèi)剂狭俊Ｑh(huán)流化床鍋爐操作界面 給粉機(jī)轉(zhuǎn)速反響的燃料控制系統(tǒng)用給粉機(jī)轉(zhuǎn)速之和作為總?cè)剂狭糠错懶盘?hào)，并進(jìn)入副調(diào)機(jī)器與燃料量的給定值既鍋爐負(fù)荷要求指令進(jìn)行比擬，對(duì)其偏差進(jìn)行運(yùn)算，副調(diào)節(jié)器根據(jù)偏差的大小去調(diào)節(jié)燃料量的數(shù)值。穩(wěn)態(tài)時(shí)鍋爐負(fù)

59、荷要求指令與給煤機(jī)轉(zhuǎn)速反響信號(hào)平衡。給煤機(jī)轉(zhuǎn)速只能反映燃料量的大小而不能反映燃料品質(zhì)的變化，為此，引入燃料品種校正信號(hào)。當(dāng)改換煤種時(shí)，相應(yīng)的調(diào)整校正系數(shù)的值，經(jīng)乘法器修整燃料反響信號(hào)，以消除煤種變化的系統(tǒng)的影響。為了消除燃料側(cè)的自發(fā)性擾動(dòng)，系統(tǒng)引入了汽包壓力的微分信號(hào)有助于盡快消除內(nèi)擾。穩(wěn)態(tài)時(shí)汽包壓力的微分信號(hào)消失不影響副調(diào)節(jié)器入口的平衡關(guān)系。 送風(fēng)控制系統(tǒng)送風(fēng)調(diào)節(jié)的任務(wù)在于保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性，具體說，就是保證在燃燒過程中有適宜的燃料與風(fēng)量比例，送風(fēng)調(diào)節(jié)對(duì)象近似比例環(huán)節(jié)。因此通常采用保持燃料量與送風(fēng)量成比例關(guān)系的送風(fēng)控制系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行中，送風(fēng)量和燃料量的最正確比例值K不是常數(shù)，K是隨不同的負(fù)荷

60、和燃料品種變化的。而送風(fēng)量V和燃料量B的最正確比例K是隨不同負(fù)荷、不同燃料品種而變化的。因此，可以選用隨負(fù)荷、燃料品種變化而修正送風(fēng)量的送風(fēng)控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是用乘法器構(gòu)成的單閉環(huán)比值送風(fēng)控制系統(tǒng)，燃料量的修正值作為送風(fēng)量的給定值，實(shí)現(xiàn)B與V的比例控制。根據(jù)負(fù)荷、燃料品種的變化去修正最正確風(fēng)煤比例系數(shù)K，此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、整定投運(yùn)方便，但負(fù)荷和燃料品種的修正系數(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中較難確定。 引風(fēng)控制系統(tǒng) 對(duì)于負(fù)壓燃燒鍋爐，如果爐膛壓力接近與大氣壓力，那么爐煙往外冒出，影響設(shè)備與工作人員的平安；反之，如果爐膛壓力太低，又會(huì)使大量的冷空氣漏入爐膛內(nèi)，降低了爐膛溫度，增加了引風(fēng)機(jī)負(fù)荷和排煙帶走的熱量損失。