循環(huán)流化床鍋爐的概念

第一章

循環(huán)流化床鍋爐的概念、原理及特點

我國的電力工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在我國，電力生產(chǎn)主要以燃煤火力發(fā)電為

主，由于燃煤發(fā)電的直接污染較大，特別是SOz、NOx的排放。SOz的排放是造成酸雨的主要原

因，為了通過爐內(nèi)燃燒技術(shù)的改進，降低SO?、NOx排放量，我國從60年代開始對循環(huán)流化床

鍋爐進行研究，并在90年代以后和外國公司聯(lián)合研究并取得了較大有發(fā)展，現(xiàn)在循環(huán)流化床

鍋爐已發(fā)展成熟并在全國廣泛應用。流化床燃燒設(shè)備按流體動力特性分為鼓泡流化床和循環(huán)

流化床，按工作條件分為常壓和增壓式流化床。循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是一種新型的高效低污

染清潔的燃燒技術(shù)，上世紀70年代的能源危機和越來越突出的環(huán)保問題使人們促進了這種燃

燒技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在大型循環(huán)流化床鍋爐的主要爐型有三大流派，分別為：以德國Lurgi公

司為代表的魯奇型和以美國的FosterWheeler、芬蘭的Alstorm公司（兩者兼并）為代表

的FWPyroflow型和德國Babcock公司的Circofluid型。我國東方鍋爐廠采用的是FW公司

的Pyroflow型的改進型循環(huán)流化床鍋爐。北京B&W鍋爐廠采用的是德國Babcock公司的架

構(gòu)和技術(shù)。哈爾濱鍋爐廠有限責任公司（HBC）與美國PPC（奧斯龍技術(shù)）以及國內(nèi)的科研單位合

作也開發(fā)了自己的大型循環(huán)流化床鍋爐。上海鍋爐廠引進美國ALSTOM技術(shù)、消化吸收

自行設(shè)計制造了自己的循環(huán)流化床鍋。由于國內(nèi)各大鍋爐廠商的參與，我國的大型循環(huán)流化

床技術(shù)已趨于成熟

第一節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的概念

循環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡床鍋爐（沸騰爐）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此鼓泡床的一些理

論和概念可以用于循環(huán)流化床鍋爐。但是又有很大的差別。早期的循環(huán)流化床鍋爐流化速度

比較高，因此稱作快速循環(huán)循環(huán)床鍋爐。快速床的基本理論也可以用于循環(huán)流化床鍋爐。鼓

泡床和快速床的基本理論已經(jīng)研究了很長時間，形成了一定的理論。要了解循環(huán)流化床鍋爐

的原理，必須要了解鼓泡床和快速床的理論以及物料從鼓泡床一湍流床一快速床各種狀態(tài)下

的動力特性、燃燒特性以及傳熱特性。

一.流態(tài)化：

當固體顆粒中有流體通過時，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開始運動，且固體顆粒

之間的摩擦力也越來越大，當流速達到一定值時，固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等,

每個顆?？梢宰杂蛇\動，所有固體顆粒表現(xiàn)出類似流體狀態(tài)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為流態(tài)化。

對于液固流態(tài)化的固體顆粒來說，顆粒均勻地分布于床層中，稱為‘'散式"流態(tài)化。而

對于氣固流態(tài)化的固體顆粒來說，氣體并不均勻地流過床層，固體顆粒分成群體作紊流運動,

床層中的空隙率隨位置和時間的不同而變化，這種流態(tài)化稱為“聚式”流態(tài)化。循環(huán)流化床

鍋爐屬于“聚式”流態(tài)化。

固體顆粒（床料）、流體（流化風）以及完成流態(tài)化過程的設(shè)備稱為流化床。

二.臨界流化速度

1.對于由均勻粒度的顆粒組成的床層中，在固定床通過的氣體流速很低時，隨著風速

的增加，床層壓降成正比例增加，并且當風速達到一定值時，床層壓降達到最大值，該值略

大于床層靜壓，如果繼續(xù)增加風速，固定床會突然解鎖，床層壓降降至床層的靜壓。如果床

層是由寬篩分顆粒組成的話，其特性為：在大顆粒尚未運動前，床內(nèi)的小顆粒已經(jīng)部分流化,

床層從固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰驳慕怄i現(xiàn)象并不明顯，而往往會出現(xiàn)分層流化的現(xiàn)象。顆粒床層

從靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)化進所需的最低速度，稱為臨界流化速度。隨著風速的進一步增大，

床層壓降兒乎不變。循環(huán)流化床鍋爐?般的流化風速是2—3倍的臨界流化速度。

2.影響臨界流化速度的因素：

（1）料層厚度對臨界流速影響不大。

（2）料層的當量平均料徑增大則臨界流速增加。

（3）固體顆粒密度增加時臨界流速增加。

（3）流體的運動粘度增大時臨界流速減?。喝绱矞卦龈邥r，臨界流速減小。床溫與臨界

流速的關(guān)系如圖所示。

第二節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的工作原理

一、流化過程

如圖所示，固體顆粒隨著氣流速度的增大分別呈現(xiàn)五種不同的流動狀態(tài)：固定床、、紊（湍）

流流化床、快速流化床、氣力輸送。循環(huán)流化床處于紊（湍）流流化床與快速流化床階段。

固定床：此種狀態(tài)下，氣流在顆粒的縫隙是流過，所有固體顆粒呈靜止狀態(tài)。

鼓泡流化床：當氣流速度達到一定值時，靜止的床層開始松動，當氣流速度超過臨界流

化風速時，料層內(nèi)會出現(xiàn)氣泡，并不斷上升，而且還聚集成更大的氣泡穿過料層并破裂。整

個料層呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)。鼓泡流化床存在明顯的分界面，其上部為稀相區(qū)，包括床層表面至流

化床出口間的區(qū)域，也稱為自由空間或懸浮段。下部為密相區(qū)，也稱為沸騰段。

紊（湍）流流化床：隨著氣流速度繼續(xù)上升到一定數(shù)值，固體顆粒開始流動，床層分界

面逐漸消失，固體顆粒不斷被帶走，以顆粒團的形式上下運動，產(chǎn)生高度的返混。此時的氣

流速度為床料終端速度。

快速流化床：當氣流速度進一步增大，固體顆粒被氣流均勻帶出床層。此時氣流速度大

于固體顆粒的終端速度，床內(nèi)顆粒濃度基本相等。床內(nèi)顆粒濃度呈上稀下濃狀態(tài)。循環(huán)流化

床的上升段屬于快速流化床?？焖倭鲬B(tài)化的主要特征為床層壓降用于懸浮和輸送顆粒并使顆

粒加速，單位高度床層壓降沿床層高度不變。

氣力輸送：分為密相氣力輸送和稀相氣力輸送。對于前者，床內(nèi)顆粒濃度變稀，并呈上

下均勻分布狀態(tài)，其單位高度床層壓降沿床層高度不變。增大氣流速度，床層壓降減小。對

于后者，增大氣流速度，床層壓降上升。密相氣力輸送的典型特征為：床層壓降用于輸送顆

粒并克服氣、固與壁面的摩擦。稀相氣力輸送的床層壓降主要受摩擦壓降支配。

由上述燃燒分類可知，鏈條爐排爐采用的是固定床燃燒方式，而煤粉爐則采用了最稀相

的懸浮燃燒方式。

二、循環(huán)流化床的特點：

典型循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)如圖所示，其基本流程為：煤和脫硫劑送入爐膛后，迅速被大

量惰性高溫物料包圍，著火燃燒，同時進行脫硫反應，并在上升煙氣流的作用下向爐膛上部

運動，對水冷壁和爐內(nèi)布置的其他受熱面放熱。粗大粒子進入懸浮區(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入高溫旋風分離器，大量固體顆粒

（煤粒、脫硫劑）被分離出來回送爐膛，進行循環(huán)燃燒。未被分離出來的細粒子隨煙氣進入

尾部煙道，以加熱過熱器、省煤器和空氣預熱器，經(jīng)除塵器排至大氣。

典型的循環(huán)流化床鍋爐原理圖

1、低溫的動力控制燃燒：由于循環(huán)流化床燃燒溫度水平比較低，一?般在850—900C之

間，其燃燒反應控制在動力燃燒區(qū)內(nèi)，并有大量固體顆粒的強烈混合，這種情況下的燃燒速

度主要取決于化學反應速度，也就是決定于溫度水平，而物理因素不再是控制燃燒速度的主

導因素。循環(huán)流化床燃燒的燃燼度很高，其燃燒效率往往可達到98%—99%以上。

2、高速度、高濃度、高通量的固體物料流態(tài)化循環(huán)過程：循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的物料參與

了爐膛內(nèi)部的內(nèi)循環(huán)和由爐膛、分離器和返料裝置所組成的外循環(huán)兩種循環(huán)，整個燃燒過程

以及脫硫過程都是在這兩種循環(huán)運動過程中逐步完成的。

3、高強度的熱量、質(zhì)量和動量傳遞過程：在循環(huán)流化床鍋爐中可以人為改變爐內(nèi)物料循

環(huán)量，以適應不同的燃燒工況。

物料分離系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特征，大量物料參與循環(huán)實現(xiàn)整個爐膛內(nèi)的控制

燃燒過程，是循環(huán)流床鍋爐區(qū)別于鼓泡流化床鍋爐的根本特點，因為鼓泡流化床鍋爐的燃燒

主要發(fā)生在床內(nèi)。所以循環(huán)流床鍋爐燃燒必須具備的三個條件是：(1)要保證一定的流體速

度，而且還要保證物料粒度處于適當?shù)?、使床層在快速流區(qū)域的粒度。(2)要有足夠的物料

分離。(3)要有物料回送，要有充分的措施以維持物料的平衡。

各種燃燒方式的主要特性比較如下表:

燃燒方式固定床鼓泡流化床循環(huán)流化床'懸浮燃燒

顆粒平均直徑(mm)<3000.03-3<<80.02-0.08

燃料燃燒區(qū)高度(m)0.21-215-4027-45

過?？諝庀禂?shù)1.2-1.31.2-1.251.1-1.21.15-1.3

燃燒區(qū)域風速(m/s)1-30.5-3,3-1215-30

(

床層與受熱面間的傳50-150200-5001H00X-25050-100

熱系數(shù)

[W/(m2.K)]仁

磨損小中'中較小

燃燒效率(％)97-99.9\85—90"0—9699

燃燒中心溫度(℃)1200850-950850-9501600

煤的粒度(mm)(6—326以下9以下0.1以下

截面熱負荷(MW/m2)0.5-1.50.5-1.53.0—5.04.0—6.0

脫硫效率80-9080-90低

氣體混合接近塞柱流復雜二相流彌散塞柱流接近塞柱流

固體運動,止上下運動大部分向向k

上、部分向

空隙率0.4~0.50.5-0.850.85-0.990.98-0.998

溫度梯度大很小小顯著

NOx排放(mg/n?)400-600300-40050-200400-600

三、顆粒的夾帶、揚析

當床層流動轉(zhuǎn)到紊流流化床時，密相床層和稀相床層的界面開始模糊，顆粒夾帶量明顯

增加。當氣流通過顆粒層時，一些終端速度小于床層表觀氣速的細顆粒將被上升氣流帶走，

這一過程稱為揚析。，由于揚析過程中更多顆粒被夾帶著離開床層，其中終端速度大于床層表

觀氣速的顆粒經(jīng)過一定的分離高度后會陸續(xù)返回床層，因此存在著輸送分離高度TDH。此過

程就是我們通常所說的循環(huán)流化床的內(nèi)循環(huán)。在分離高度TDH以上的空間，顆粒濃度不再降

低，床層表面至TDH之間的空間稱為自由空間，燃用寬篩分的燃煤流化床鍋爐，其爐膛出口

高度通常低TDH,因此同時存在著夾帶和揚析現(xiàn)象。發(fā)生揚析現(xiàn)象的顆粒的來源有三個：①

給煤中的細顆粒；②煤在揮發(fā)份析出階段破碎形成的細顆粒；③在煤燃燒的同時，由于磨損

造成的細顆粒。

四、寬篩分顆粒特性

1、寬篩分顆粒定義：循環(huán)流化床(氣固流化床)床料中的顆粒通常是料徑由小到大的

寬篩分布，由于顆粒的直徑不同，其流動工況和規(guī)律也各不相同。這樣就需要示出顆粒大小

的分布規(guī)律，利用此規(guī)律來研究兩相流動和燃燒，或者把分散相顆粒直徑示平均值，以平均

直徑來代表分散相顆粒群的運動規(guī)律，粒徑的分布規(guī)律是一個重要特性。除了要知道顆粒尺

寸的分布規(guī)律外，還要了解各顆粒所占表面積的分布規(guī)律擴各顆粒重量的分布規(guī)律。

2、寬篩分顆粒分類：

Geldart根據(jù)在常溫常壓下對于一些典型固體顆粒的氣固流態(tài)特性的分析，提出了一種顆

粒分類法，即根據(jù)顆粒平均粒徑和顆粒與氣體的密度差的關(guān)系分類。依照這種分類法，所有

的固體顆粒均可被分為A、B、C、D四類。

如上圖所示，為Geldart的顆粒分類圖。

C類顆粒

這類顆粒粒度很細，-一般都小于20um,顆粒間相互作用力很大，很難流態(tài)化。

A類顆粒

這類顆粒粒度比較細。一般為20?90um,通常很易流化。

B類顆粒

這類顆粒具有中等粒度，粒度范圍為90?650um,具有良好的流化性能。它在流體速度

達到臨界流化速度后就會發(fā)生鼓泡現(xiàn)象。

D類顆粒

這類顆粒粒度通常具有較大在粒度和密度，并且在流化狀態(tài)時顆?；旌闲阅茌^差。大多

數(shù)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的床料和燃料均屬于D類顆粒。

3、寬篩分顆粒流化時的動力特性

(1)密度小于流體密度的物體浮在床層表面，密度大于流體密度的物體會下沉。

(2)床表面保持水平，形狀保持容器的形狀。

(3)在任一高度的靜壓近似等于在此高度上單位床截面內(nèi)固體顆粒的重量。

(4)床內(nèi)顆粒混合良好，加熱床層時所有床料溫度基本均勻。

（5）床內(nèi)固體顆粒可以象流體一樣從底部或側(cè)面的孔中排出。

（6）幾個流化床底部聯(lián)通后，床層高度自動保持同一水平高度。

四、循環(huán)流化床內(nèi)的傳熱

一、在循環(huán)流化床中存在著各種不同的傳熱過程：

（1）顆粒與氣流之間的傳熱。

（2）顆粒與顆粒之間的傳熱。

（3）整個氣固多相流與受熱面之間的傳熱。

（4）氣固多相流與入床氣流間的傳熱。

以下為循環(huán)流化床各部位的傳熱系數(shù)表:

位置（部位）傳熱面方傳熱系數(shù)可能出現(xiàn)的問題i

位[W/(m2?

K)]

二次風下部水平或豎300-500腐蝕、剝蝕、磨損、負荷調(diào)節(jié)性能差，阻礙

直顆粒間橫向混合。

二次風上部豎直150-250傳熱較好的受熱面

二次風上部懸豎直150-250輕微剝蝕、磨損、減少顆粒間橫向混合。

吊受熱面▼▼_______________

五、影響循環(huán)流化床傳熱的各種因素：

1、氣體物理性質(zhì)的影響：氣膜厚度及顆粒與表面的接觸熱阻對傳熱起到主要作用。另外,

氣體密度增加，傳熱系數(shù)增大；氣體粘度增大，傳熱系數(shù)減??；氣體導熱系數(shù)增大，傳熱系

數(shù)增大。

2、固體顆粒物理特性的影響

（1）固體顆粒尺寸的影響：

對于小顆粒床，傳熱系數(shù)隨固體顆粒平均直徑增大而減小；

對于大顆粒床，傳熱系數(shù)隨固體顆粒平均直徑增大而增大。

（2）固體顆粒密度的影響：傳熱系數(shù)隨固體顆粒密度增大而增大。

（3）球形度及表面狀態(tài)的影響：球形和較光滑的顆粒，傳熱系數(shù)較高。

（4）固體顆粒導熱系數(shù)的影響：影響較小。

（5）固體顆粒粒度分布的影響：對于小顆粒床，粒徑越小，傳熱系數(shù)越大；對于大顆粒

床，粒徑越大，傳熱系數(shù)越大。

3、化風速的影響：

對于循環(huán)流化床的密相區(qū)，傳熱系數(shù)隨流化風速的增大而減小。

對于循環(huán)流化床的稀相區(qū)，傳熱系數(shù)隨流化風速的增大而增大。

4、床溫對傳熱系數(shù)的影響：

床與傳熱面間的傳熱系數(shù)隨床溫的升高而升高。

5、管壁溫度的影響：傳熱系數(shù)隨壁溫的升高成線性規(guī)律地增大。

6、固體顆粒濃度的影響：床層顆粒濃度是影響循環(huán)流化床床層與床壁面?zhèn)鳠嶙钪饕囊?/p>

素之一。傳熱系數(shù)隨床層顆粒濃度的增加而顯著增加。

7、床層壓力的影響：床層壓力增大，傳熱系數(shù)增加。

六、循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過程

1、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，首先水分蒸發(fā)，然

后煤粒中的揮發(fā)份析出并燃燒、最后是焦炭的燃燒。其間伴隨著煤粒的破碎、磨損，而且揮

發(fā)份析出燃燒過程與焦炭燃燒過程都有一定的重疊。煤粒在流化床中的燃燒過程如圖所示。

循環(huán)流化床內(nèi)沿高度方向可以分為密相床層和稀相空間，密相床層運行在鼓泡床和紊流

床狀態(tài)。循環(huán)流化床內(nèi)絕大部分是惰性的灼熱床料，其中的可燃物只占很小的一部分。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

兒，而煤粒在10秒鐘左右就可以燃燒（顆粒平均直徑在0?8mm）,所以對床溫的影響很小。

2、循環(huán)流化床內(nèi)煤的燃料著火

流化床內(nèi)燃料著火的方式，固體質(zhì)點表面溫度起著關(guān)鍵作用，是產(chǎn)生著火的點灶熱源，

這類固體近質(zhì)點可以是細煤粒，也可以是經(jīng)分離后的高溫灰?；蛘呤遣硷L板上的床料。當固

體質(zhì)點表面溫度上升時，煤顆粒會出現(xiàn)迅猛著火。另外，顆粒直徑大小對著火也有很大的影

響，對一定反應能力的煤種，在一定的溫度水平之下，有一臨界的著火粒徑，小于這個顆粒

直徑，因為散熱損失過大，燃料顆粒就不能著火，逸出爐膛。

3.循環(huán)流化床內(nèi)煤的破碎特性

煤在流化床內(nèi)的破碎特性是指煤粒在進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動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表面的結(jié)構(gòu)特性、機械強度以及外部操作條件等。磨損的作用貫穿于整

個燃燒過程。

煤粒進入流化床內(nèi)時，受到熾熱床料的加熱，水份蒸發(fā)，當煤粒溫度達到熱解溫度時，

煤粒發(fā)生脫揮發(fā)份反應，對于高揮發(fā)份的煤種，熱解期間將伴隨一個短時發(fā)生的擬塑性階段,

顆粒內(nèi)部產(chǎn)生明顯的壓力梯度，一旦壓力超過一定值，已經(jīng)固化的顆粒表層可能會崩裂而形

成破碎；對低揮發(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)都能從煤粒中逸出，因此顆粒內(nèi)部也會產(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力，這種熱應力都會引起煤顆粒破碎。

煤粒破碎后會形成大量的細小粒子，特別是一些可揚析粒子會影響鍋爐的燃燒效率。細

煤粒一般會逃離旋風分離器，成為不完全燃燒損失的主要部分。破碎分為一級破碎和二級破

碎，一級破碎是由于揮發(fā)份逸出產(chǎn)生的壓力和孔隙網(wǎng)絡中揮發(fā)份壓力增加而引起的。二級破

碎是由于作為顆粒的聯(lián)結(jié)體形狀不規(guī)則的聯(lián)結(jié)“骨架”（類似于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)）被燒斷而引

起的破碎。

煤的破碎發(fā)生的同時也會發(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

脹受下列因素的影響：揮發(fā)份析出量；在揮發(fā)份析出時，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。

4、循環(huán)流化床的脫硫與氮氧化物的排放控制

S02是一種嚴重危害大氣環(huán)境的污染物，S02與水蒸汽進行化學反應形成硫酸，和雨水

一起降至地面即為酸雨。NOX包括NO、NO2、NO3三種，其中NO也是導致酸雨的主要原

因之一，同時它還參加光化學作用，形成光化學煙霧，還造成了臭氧層的破壞。

煤加熱至400℃時開始首先分解為H2S,然后逐漸氧化為S02。其化學反方程式為

FeS2+2H2-*2H2S+Fe

H2S+02-*H2+S02

對S02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)降低則S02

越高。

循環(huán)流床燃燒過程中最常用的脫硫劑就石灰石，當床溫超過其燃燒溫度時，發(fā)生燃燒分

解反應：

CaC03fCaO+C02—183KJ/mol

脫硫反應方程式為：

CaO+S02+1/202-CaS04

影響循環(huán)流化床脫硫效率的各種因素：

(1)Ca/S摩爾比的影響

Ca/S摩爾比是影響脫硫效率的首要因素，脫硫效率在Ca/S低于25時增加很快，而繼續(xù)

增大Ca/S比或脫硫劑量時，脫硫效率增加得較少。循環(huán)流化床運行時Ca/S摩爾比一般在1.5

—2.5之間。

(2)床溫的影響

床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反應速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性，從而影

響脫硫率和脫硫劑利用率。床溫在900℃左右達到最高的脫硫效率。

(3)粒度的影響

采用較小的脫硫劑粒度時，循環(huán)流化床脫硫效果較好。

(4)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)時脫硫效率總是提高的。

(5)床內(nèi)風速的影響

對一定的顆粒粒度，增加風速會使脫硫效率降低。

(6)循環(huán)倍率的影響

循環(huán)倍率越高，脫硫效率越高。

(7)S02在爐膛停留時間的影響

脫硫時間越長對效率來說越不利，應該保證S02在床內(nèi)停留時間不少于2—4秒。

(8)負荷變化的影響

當循環(huán)流化床負荷變化在相當大的范圍內(nèi)時，脫硫效率基本恒定或略有升降。

(9)其它因素的影響

床壓的影響：增加壓力可以改善脫硫效率，并且能夠提高硫酸鹽化反應速度。

煤種的影響：灰份對脫硫效率并無不利影響。

（10）給料方式的影響

石灰石與煤同點給入時脫硫效率最高。

雖然循環(huán)流化床的脫硫作用很強，但在床溫達到850℃,即脫硫效率最高的溫度時，NOX

的生成量卻最大，對環(huán)境造成極大的破壞。這是我們所不愿看到的。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，實施分段燃燒也是非常好的措施。

（七）循環(huán)流化床的優(yōu)點

1、燃料適應性強

由于循環(huán)流化床中的燃料僅占床料的不需要輔助燃料而燃用任何燃料，可以燃

用各種劣質(zhì)煤及其它可燃物，特別包括煤研石、高硫煤、高灰煤、高水分煤、煤泥、垃圾等，

可以解決令人頭疼的環(huán)境污染問題。

2、燃燒效率高

循環(huán)流化床比鼓泡床流化床燃燒效率高，燃燒效率通常在97%以上，基本與煤粉相當。

3、脫硫率高

循環(huán)流化床的脫硫方式是最經(jīng)濟的方式之一，其脫硫率可以達到90%o

4、氮氧化物排放低

這是循環(huán)流化床另外一個非常吸引人的特點。其主要原因是：一低溫燃燒，燃燒溫度一

般控制在850—900℃之間，空氣中的氮氮一般不會生成NOX；二分段燃燒，抑制氮轉(zhuǎn)化為

NOX,并使部分已生成的NOX得到還原。

5、燃燒強度高，爐膛截面積小

這是循環(huán)流化床的主要優(yōu)點之一。其截面熱負荷約為3—6MW/m2,接近或高于煤粉爐。

6、負荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)速度快

這主要上相對于煤粉爐來說的。其原因是循環(huán)流床內(nèi)床料的蓄熱能力非常大，不會象煤

粉爐那樣低負荷時需投油槍助燃，最大的好處在于可以壓火熱備用，熄火后可以馬上熱態(tài)啟

動，比煤粉爐有更好的調(diào)峰能力。循環(huán)流化床的負荷調(diào)節(jié)比可達（3-4）：1,其調(diào)節(jié)速率可

達4%—5%。

7、易于實現(xiàn)灰渣綜合利用

由于其灰渣含炭量較低，屬于低溫燒透，有著更大的利用價值。

8、燃料預處理系統(tǒng)簡單

其燃料的粒度一般小于12mm，破碎系統(tǒng)比煤粉爐更為簡化。

八、（一）以北京鍋爐廠為代表的75t/h循環(huán)流化床鍋爐與以東方鍋爐廠為代表的440t/h循環(huán)流

化床鍋爐的比較

1、前者旋風分離器為中溫分離，其工質(zhì)溫度在425c與450c之間。由于分離器溫度低,

可以采用較薄的保溫層，大縮短鍋爐啟動時間，在保溫相同的條件下，減小散熱損失，分離

器內(nèi)部不會發(fā)生二次燃燒，也不會超溫結(jié)焦。但分離器處的煙所含物料量較大，固體顆粒也

較粗，增加了過熱器的磨損。后者旋風分離器為高溫汽冷式，其床溫與床溫相差不大，旋風

分離器布置有膜式結(jié)構(gòu)過熱器。外殼由汽冷彎制、焊裝而成，取消了絕熱旋風分離器的高溫

絕熱層，受熱面管子內(nèi)側(cè)布滿銷釘并涂一層較薄的高溫耐磨澆注料?，可以吸收一部分熱量，

這樣分離器內(nèi)物料溫度會略有下降，不會造成結(jié)焦。而且具有相當好的分離性能。但該分離

器的問題容易造成飛灰可燃物升高，制造工藝復雜，生產(chǎn)成本高。

2、調(diào)整循環(huán)灰量是前者燃燒調(diào)整的關(guān)鍵和調(diào)節(jié)床溫的重要手段；而后者調(diào)整床溫的主要

手段是調(diào)整風煤配比和一次風風量，一旦正常運行，循環(huán)灰量是恒定的。

3、由于容量的差異，前者的蒸發(fā)吸熱量比重比較大，所以在爐膛內(nèi)布置了部分蒸發(fā)管束。

后者過熱吸熱量比較大，在爐膛內(nèi)布置屏式過熱器和屏式再熱器用來吸收爐膛的輻射熱；另

外由于后者熱負荷太大，在爐膛設(shè)置了中間隔墻，以增加蒸發(fā)吸熱量。

4、給煤方式不同。前者設(shè)置了前置式和后置式給煤機，給煤機分為皮帶式給煤機和埋刮

式給煤機兩種，給煤時先啟動后置式給煤機，正常后再啟動前置式給煤機。始終控制后置式

給煤轉(zhuǎn)速大于前置式給煤機。后者全部采用皮帶式給煤機，而且給煤點全部布置在前墻。前

者的后墻給煤時采用回料閥給煤系統(tǒng)，這樣煤在爐膛內(nèi)能夠充分混合并可以對煤進行預先加

熱，但當煤種水分太少時會出現(xiàn)煤提前燃燒造成燒烘壞輸煤管。

5、冷渣器種類不同。前者往往采用螺旋輸送式冷渣器，其螺旋葉片軸為空心軸，內(nèi)部通

冷卻水，外殼也是雙層結(jié)構(gòu)，中間有水通過，爐渣進入冷渣器后，一邊被螺旋攪拌輸送，一

邊被軸內(nèi)和外殼層內(nèi)流動的冷卻水冷卻。這種冷渣器的主要問題在于葉片容易變形，造成卡

住或機械故障；在絞籠進口和外壁處易磨損，導致水夾套磨穿漏水，冷渣器內(nèi)的灰易結(jié)塊，

增加了灰處理的難度，不可以進行選擇性排渣。這種冷渣器的好處是：由于不往冷渣器內(nèi)送

風，灰渣發(fā)生燃燒的可能性很小。后者采用多倉風水冷選擇流化床式冷渣器，這種冷渣器的

優(yōu)點是：可以實現(xiàn)選擇性排放灰渣，是補充循環(huán)物料的技術(shù)措施之一；灰渣的冷卻效果較好;

提高了進入爐膛內(nèi)的二次內(nèi)溫度，加熱了給水溫度，提高了鍋爐熱效率；缺點是：冷渣器內(nèi)

埋管易磨損，所以必須采取嚴格的防磨措施；灰渣易再次燃燒，造成結(jié)渣；風系統(tǒng)與一次風

共用時容易影響一次風系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。

(-)循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)煤粉鍋爐在結(jié)構(gòu)與運行方面的區(qū)別：

1、燃燒室底部布風板，其主要作用是流化風均勻地流入料層，并使床料流化。對布風板

的要求是：在保證布風均勻地條件下在，豐風板壓降越低越好。

2、床料循環(huán)系統(tǒng)：是由高溫旋風分離器和飛灰回送裝置組成，其作用是把飛灰中粒徑較

大、含炭量高的顆?；厥罩匦滤腿霠t內(nèi)燃燒。

3、入爐煤粒大。

4、循環(huán)灰參數(shù)對鍋爐運行的影響：循環(huán)流化床鍋爐運行時，其單位時間內(nèi)的循環(huán)灰量可

高達同單位時間內(nèi)燃煤量20—40倍。由于灰的熱容大得多，因此循環(huán)灰對燃燒室下部的溫度

平衡有很大影響，循環(huán)流化床鍋爐燃燒室下部一般衛(wèi)燃帶或根本不布置受熱面，煤粒燃燒

產(chǎn)生的熱量則由煙氣和循環(huán)灰共同帶走。而在煤粉爐中，煤粉的燃燒產(chǎn)生的熱量是由煙氣和

工質(zhì)帶走的。在煤粉爐中，蒸發(fā)受熱面的出力主要取決于爐膛溫度，而在循環(huán)流化床鍋爐中，

溫度基本不隨負荷變化，運行中煙氣攜帶的飛灰顆粒量成為影響蒸發(fā)受熱面的重要因素。因

此，循環(huán)流化床鍋爐可以從熱量平衡和飛灰循環(huán)倍率兩個方面來調(diào)節(jié)鍋爐負荷。

5、控制系統(tǒng)要求高。由于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)流態(tài)化工況、燃燒過程較煤粉爐復雜，加之

有飛灰循環(huán)，因此其控制系統(tǒng)較同等容量的煤粉爐要求高。

九、循環(huán)流化床鍋爐目前存在的主要問題

1、爐膛、分離器和回送裝置及其之間的膨脹和密封問題。由于流化床其表面附著一層厚

厚的耐磨材料與保溫材料并且各個部位受熱時間和程度不完全一致，所以會產(chǎn)生熱應力而造

成膨脹不均，導致出現(xiàn)顆粒外漏現(xiàn)象。

2、由于設(shè)計和施工工藝不當造成的磨損問題。鍋爐部件的磨損主要與風速、顆粒濃度以

及流場的不均勻性有關(guān)，研究表明：磨損與風速的3.6次方和濃度成正比。爐膛、分離器和

回送裝置內(nèi)由于大量高濃度物料的循環(huán)流動，一些局部位置，如煙所改變方向的地方會開始

磨損，然后逐漸擴大到整個爐膛。

3、飛灰含炭量高的問題。對于循環(huán)流化床來說，其底渣含炭量較低，但其最佳脫硫溫度

的限制，飛灰含炭量卻比較高。

4、N2O排放較高。流化床燃燒技術(shù)可有效抑制NOX、SO2的排放，但流化床低溫燃燒

是產(chǎn)生N2O最主要的原因。

5、廠用電率高。由于循環(huán)流化床鍋爐具有布風板、分離器結(jié)構(gòu)和爐料層的存在煙風阻力

比煤粉爐大得多，相應的通風電耗也較高。

目前我國采用不同的分離器及循環(huán)模式，形成了20、35、65、75t/h系列循環(huán)流化床鍋爐

產(chǎn)品，現(xiàn)在的主力機組是35t/h和75t/h鍋爐，220t/h類型鍋爐和440t/h也陸續(xù)投入運營。其

中尤其是哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠和上海鍋爐廠三大制造廠家為代表的產(chǎn)品已經(jīng)開始制造

配135MW級發(fā)電機組的大型循環(huán)流床鍋爐正趨于成熟。日前，在四川白馬電廠的300MW循

環(huán)流化床示范工程已經(jīng)正式動工建設(shè)，標志著我國循環(huán)流化床鍋爐朝大型化發(fā)展。但大型循

環(huán)流化床鍋爐在保證鍋爐的吸熱量的前提下如何布置受熱面、各部件的防磨、脫硫率的提高

等問題也變得越來越突出，國外研究表明：循環(huán)流化床的單機容量以400MW為宜。循環(huán)流

化床鍋爐另外一個發(fā)展方向是增壓循環(huán)流化流床燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的應用，它具

有優(yōu)良的環(huán)保性和高循環(huán)效率性。其主要技術(shù)特點是：（1）系統(tǒng)壓力（1.2-1.5MPa）增加，

氣固兩相的接觸和反應明顯改善，增加了氣體和細粒子在床內(nèi)的停留時間，提高了燃燒效率

和脫硫率，其他煙氣污染的排放也達到了很低的水平。（2）可與燃氣輪機配合構(gòu)成蒸汽一燃

氣聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，使發(fā)電效率提高兒個百分點（3）燃燒室截面熱負荷可提高一個數(shù)量級，爐

內(nèi)受熱面的傳熱系數(shù)也大為提高，鋼材消耗量明顯降低。

循環(huán)流化床鍋爐的計算機控制系統(tǒng)

隨著計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在在大型火電機組中的應用越來越廣泛?，F(xiàn)在在火

電廠中應用最廣泛的是DCS即DisytributedControlSystem的簡稱，即微機分散控制系統(tǒng)。

這是一種基于控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)的控制系統(tǒng)。用來對火電生

產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。它使得系統(tǒng)控制危險性分散、可靠性高、投

資減小、維護方便。實現(xiàn)集中監(jiān)視、操作和管理。使得管理與現(xiàn)場分離，管理更能綜合化和

系統(tǒng)化，采用網(wǎng)絡通信技術(shù)，這是DCS的關(guān)鍵技術(shù)，它使得控制與管理都具實時性，并能隨

時解決系統(tǒng)的擴充與升級問題。

這種控制技術(shù)在煤粉鍋爐中取得了很好的應用效果。近年來，隨著大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)

展，DCS也不無例外的應用在了這種燃燒方式中來。

循環(huán)流化床鍋爐和煤粉鍋爐一樣，在燃燒過程中，各項技術(shù)指標都要求限定在一定范圍內(nèi)。

為了保證燃燒過程的穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行，在應用中不僅采用了先進的變頻調(diào)整技術(shù)與計

算機技術(shù)，各DCS廠商還應用了人工智能控制技術(shù)。國內(nèi)比較成熟的廠商有新華、和利時等。

國外有ABB、HONEYWELL.SIMENSE等。DCS自動化主要有以下四個方面組成：熱工檢測、模

擬量控制、順序控制和熱工保護。DCS能否穩(wěn)定運行不僅和所采用的硬件有關(guān)，還和設(shè)計者

的設(shè)計思想有關(guān)。

鍋爐的燃燒控制

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒過程是一個復雜的物理過程，對于自動控制來說是一個復雜的多

變耦合系統(tǒng)。

循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制的主要目的就是解決鍋爐熱負荷與出力之間的及時匹配。由于

循環(huán)流化床鍋爐的特殊的燃燒方式，不僅要考慮其熱遲滯性，還要考慮其床層溫度、床層差

壓和回料量的變化，以及為控制二氧化硫的排放加入石灰石后對燃燒工況的影響等。一個典

型的循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制應包括以下功能：

負荷指令；

主汽壓調(diào)節(jié)；

床層溫度調(diào)節(jié)；

床層差壓調(diào)節(jié)；

給煤量調(diào)節(jié)；

一次風量調(diào)節(jié)；

二次風量調(diào)節(jié)；

爐膛壓力調(diào)節(jié)；

石灰石量調(diào)節(jié)；

高壓流化風量調(diào)節(jié)；

啟動燃燒器燃油流量調(diào)節(jié);

啟動燃燒器風量調(diào)節(jié)；

播煤風量調(diào)節(jié)；

底灰排放量、溫度調(diào)節(jié)。

其控制流程如下：

通過蒸汽母管的壓力（經(jīng)過蒸汽母管壓力調(diào)節(jié)器處理后）和蒸汽實際流量（經(jīng)過溫度修正）

得出鍋爐的負荷指令，作為一個燃料、氧量控制、床溫、一次風量的遠方給定值進行控制。

在控制燃料量的同時也引入了床溫的控制。

根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特點，其燃燒控制系統(tǒng)又分為：1、燃料控制系統(tǒng)；2、送風及爐

膛壓力控制系統(tǒng)；3、床溫控制系統(tǒng)；4、床壓控制系統(tǒng)。

燃料控制系統(tǒng)

鍋爐主控系統(tǒng)發(fā)出的燃料指令即是總?cè)剂现噶?，通過與總風量比較后取小值作為調(diào)節(jié)器

的設(shè)定值，保證鍋爐指令增加時風量始終大于燃料量，也同時保證了先加風后加燃料、先減

燃料后減風。調(diào)節(jié)器輸出煤、石灰石給定值指令?？偯毫咳∷新涿汗苊毫恐?，啟動燃燒

器和風道燃燒器燃油流量之合經(jīng)折算成相應煤量后，加上總煤量作為總?cè)剂狭俊＿@樣才能保

證燃燒的安全和輸入、輸出量的平衡。

2、送風及爐膛壓力控制系統(tǒng)

鍋爐主控系統(tǒng)發(fā)出的風量指令即為總風量指令?？傦L量中一、二次風所占比例最大，同

時一次風和二次風直接影響鍋爐的運行及燃燒工況。所以，總風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過改變一、二

次風量的調(diào)節(jié)指令來保證鍋爐所需配風（其中一次風量應是經(jīng)過床溫調(diào)節(jié)補償過的）。鍋爐主

控系統(tǒng)得到的總風量指令與燃料量測量值進行交叉限制后（取大值）作為總風量控制系統(tǒng)的

給定值，以保證負荷增加時先加風后加燃料、負荷減小時先減燃料后減風的要求，從而保證

一定的過?？諝庀禂?shù)。在爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，爐膛出口壓力測量值與給定值一起送入PID

中進行運算，運算結(jié)果動作引風機耦合器（或調(diào)節(jié)擋板）執(zhí)行器，從而控制爐膛出口壓力滿

足機組運行要求。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒的特殊性，一次風量和二次風量發(fā)生變化時，需

經(jīng)過一段時間爐膛出口壓力才發(fā)生變化，因此必須把總風量（一次風機出口風量和二次風總

風量之和）的微分量作為前饋信號送入PID控制輸出中，以提高一、二次風量變化時控制系

統(tǒng)響應的快速性。

3、床溫控制系統(tǒng)

循環(huán)流化床鍋爐的最佳運行床溫為850℃—900C。在這一溫度范圍內(nèi)，大多數(shù)煤都不易

結(jié)焦。石灰石脫硫劑在這個溫度時具有最佳脫硫效果，并且NO,生成量也很少。

床溫調(diào)節(jié)的目的是優(yōu)化和減少煙氣中S02的含量,影響循環(huán)流化床床溫的因素很多，如給煤量、

石灰石供給量、排渣量、一次風量、二次風量、返料風量等。給煤量主要用來調(diào)節(jié)主汽壓力,

床溫對給煤調(diào)節(jié)的影響要求并不高，因此給煤量僅為調(diào)節(jié)床溫的手段之一。石灰石供給量對

床溫的影響比較小，且其影響也可間接體現(xiàn)在給煤量上，故在構(gòu)造床溫控制系統(tǒng)時不考慮石

灰石的影響。排渣量主要用來控制床層厚度，若床層厚度基本恒定則排渣量對床溫的影響也

可不予考慮?？刂拼矞氐淖詈檬侄问峭ㄟ^再分配燃燒室不同燃燒風風量而總風量不變保持最

佳的床溫。床溫測量值來自于爐膛密相區(qū)下部床溫的平均值。

4、床壓控制系統(tǒng)

床壓是燃燒室內(nèi)密相區(qū)床料厚度的具體表現(xiàn)，料層過厚時，床料的流化狀態(tài)就會變差或

不能流化影響爐內(nèi)的燃燒工況，嚴重時會造成燃燒室內(nèi)局部結(jié)焦。為保證床料的正常流化，

在床料高時須加大流化風量，從而增大了輔機的電耗。料層薄時，會對布風板上的設(shè)備如風

帽、床溫測點等磨損加大或使其過熱損壞。并且，料層薄時，爐內(nèi)的傳熱會惡化不能維持正

常的負荷需求。因此床料厚度的變化直接影響到鍋爐的安全及經(jīng)濟運行，料層厚度與床壓具

有一一對應關(guān)系。因此，料層厚度調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)床壓來實現(xiàn)。

下圖是床料厚度與床壓的對應關(guān)系：

床壓在爐膛密相區(qū)通過差壓進行測量，大型循環(huán)流化床鍋爐一般分左、右兩側(cè)，該測量

平均值作為床壓的測量值，此信號與由運行人員設(shè)置的床壓給定值相比較后，通過調(diào)節(jié)器控

制投用的冷渣器進渣調(diào)門的開度，改變?nèi)紵覡t床排渣量，從而維持床壓在給定值。

鍋爐的各輸入、輸出參數(shù)具有很大的延時，且各參數(shù)是在實時變化的，難以建立精確的數(shù)學

模型。因此，必須加入大量的補償和修正，使其達到自適應控制。以保證鍋爐運行的機動性、

經(jīng)濟性和安全性。

給水、蒸汽系統(tǒng)的控制

循環(huán)流化床鍋爐的汽水系統(tǒng)與常規(guī)的煤粉鍋爐差異不大，其控制系統(tǒng)的設(shè)計也大同小異。

大型循環(huán)流化床鍋爐多是單元制機組，給水、蒸汽系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)也比較成熟。和常規(guī)

的煤粉鍋爐一樣，也分為汽包水位的調(diào)節(jié)和過熱、再熱蒸汽的調(diào)節(jié)。

汽包水位的調(diào)節(jié)

(1)汽包水位的穩(wěn)定程度反映了給水流量與蒸汽流量之間的平衡關(guān)系。鍋爐汽包的水位一般

規(guī)定在汽包中心線以下100~200mm處，允許波動范圍為±50mm。汽包水位的高低直接影響鍋

爐的安全運行和蒸汽品質(zhì)。水位過高，汽包的汽空間就會減小，破壞了汽水分離裝置的正常

工作，使蒸汽帶水過多，會使汽輪機的噴嘴、葉片結(jié)垢，嚴重時可能使汽輪機發(fā)生水沖擊而

損壞設(shè)備。水位過低，鍋爐的水循環(huán)會被破壞或部分受熱面干燒而過熱損壞。對于大型鍋爐

來講，汽包的汽、水空間相對較小，保持汽包水位在允許的范圍內(nèi)波動對整個機組的安全運

行有著重要的意義。

(2)為了保持汽包水位的穩(wěn)定，必須對給水流量進行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)時應保持給水流量小范圍

的波動，給水流量的劇烈波動不但會影響給水管道和省煤器的安全運行還會加重給水泵的負

荷。給設(shè)備造成不必要的損壞。

汽包鍋爐的汽水流程如下圖：

鍋爐用水經(jīng)給水泵加壓后，在省煤器中吸熱后進入汽包。并經(jīng)過水循環(huán)管吸收爐膛中產(chǎn)

生的熱量而變成汽水混合物在汽包中進行汽水分離產(chǎn)生飽和蒸汽，再經(jīng)過熱器加熱后生成合

格的蒸汽到汽輪機中做功。

上圖說明：1一調(diào)速水泵或調(diào)節(jié)閥；2一省煤器；3一汽包；4一水循環(huán)管；5一過熱器；

Q_給水流量.D_蒸汽流量

‘水位控制系統(tǒng)前目的就是調(diào)整調(diào)速水泵或調(diào)節(jié)閥1使汽包3中的水位在允許的范圍內(nèi)波

動，從而滿足鍋爐負荷的需要。并保持給水流量Q與蒸汽流量D偏差不大。這樣能更好的防

止虛假水位對給水流量的影響。為了防止外擾對水位及給水流量的影響，在實際應用中還加

入了較多的溫度及壓力修正。

其控制流程如下：

一

修正〔

修正

汽

包

設(shè)定

生

主

處

處

理

理

牝

器

i單.沖戰(zhàn)在界

—

副

處

理

器

給水控制系統(tǒng)通過調(diào)整給水旁路調(diào)節(jié)閥或給水泵耦合器執(zhí)行器使汽包水位保持穩(wěn)定，從

而滿足機組負荷要求。汽包水位信號（一般三選后）經(jīng)汽包壓力信號進行校正，校正后的信

號作為汽包水位實際值；主給水流量經(jīng)給水操作臺前溫度修正后作為主給水流量值，一級減

溫水流量、二級減溫水流量相加后作為總減溫水流量。總減溫水流量和主給水流量值相加后

作為總給水流量Q；主汽流量經(jīng)溫度修正后作為主蒸汽流量Do三沖量方式可在手動、自動、

串級狀態(tài)下運行。

二、過熱、再熱蒸汽的調(diào)節(jié)

過熱（再熱）蒸汽溫度是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的一個重要參數(shù)，保證過熱（再熱）汽

溫蒸汽溫度穩(wěn)定對經(jīng)濟生產(chǎn)和安全生產(chǎn)有著重要的意義。大型循環(huán)流化床鍋爐的蒸汽系統(tǒng)大

多為高溫高壓或超高壓參數(shù)，過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度是全機組汽水工質(zhì)的最高溫度。它

們的溫度一般接近金屬材料的允許最高溫度。因此，過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度上限一般不

能超過額定值的5℃；如果汽溫偏低就會影響機組的熱效率和汽輪機的安全運行。所以在運

行中，過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度應維持在規(guī)定范圍內(nèi)。

影響過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度的因素很多，例如，蒸汽流量、爐膛熱負荷、煙氣溫度、煙

氣所含物料的濃度、煙氣的流速、過熱蒸汽側(cè)與再熱蒸汽側(cè)的煙氣分配、減溫水量等都會影

響過熱（再熱）汽溫的變化。

在汽溫調(diào)節(jié)中，可用改變煙氣側(cè)或減溫水側(cè)工況的方法。一般采用煙氣側(cè)作為粗調(diào)而減

溫水側(cè)作為細調(diào)的方法。

循環(huán)流化床鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)和常規(guī)的煤粉鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)基本相同。一般取調(diào)速級前汽

溫變化作為前饋，通過修正后和設(shè)定值進行比較。

其控制流程如下：

過熱器

_______________八c「

1----------

設(shè)定的溫度

主一而饋(取自調(diào)速級

處前汽溫)

理

器

經(jīng)過修正的風量及熱量

副

處

理

器

注：其中1為減溫后溫度：

2為過熱器出口溫度：

如果鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)中有煙氣擋板，還應加入煙氣擋板的調(diào)節(jié)控制邏輯。其中再熱蒸汽

溫度的調(diào)節(jié)與過熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)控制邏輯基本相同。

三、FSSS保護系統(tǒng)

FSSS系統(tǒng)是FurnaceSafeguardSupervisorySystem簡稱，即爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)。是

專用于火力發(fā)電機組鍋爐的安全保護和燃燒器管理，它在鍋爐啟動、運行、停止的各個階段

連續(xù)地監(jiān)測鍋爐的有關(guān)運行參數(shù)，根據(jù)鍋爐防爆規(guī)程規(guī)定的安全條件，不斷的進行邏輯判斷

和運算，并經(jīng)過邏輯判斷、合理地發(fā)出動作指令，同時與有關(guān)主輔機信號合理地聯(lián)鎖，以保

證整個機組的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、可靠的運行。對于DCS系統(tǒng)來說，它已經(jīng)是不可或缺的組

成部分。是鍋爐熱工保護的一個組成模塊。

循環(huán)流化床鍋爐的安全保護側(cè)重于燃料投運操作的正確順序和聯(lián)鎖關(guān)系，以保證循環(huán)流

化床鍋爐穩(wěn)定燃燒。按照煤粉鍋爐的習慣仍將有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐的保護功能稱作爐膛安全

監(jiān)控系統(tǒng)FSSS。

循環(huán)流化床鍋爐的FSSS保護系統(tǒng)和常規(guī)的煤粉鍋爐相似，有以下主要功能：

主燃料跳閘MFT；

循環(huán)流化床鍋爐吹掃；

啟動油系統(tǒng)泄漏試驗；

循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(建立流化風和初始床料)；

循環(huán)流化床鍋爐升溫控制；

循環(huán)流化床鍋爐熱態(tài)啟動；

風道油燃燒器控制；

啟動油燃燒器控制；

油燃燒器火焰檢測；

(10)煤及石灰石系統(tǒng)控制；

(11)一次、二次風機、高壓風機、弓I風機、播煤風機聯(lián)鎖控制；

(12)鍋爐水系統(tǒng)的保護；

(13)機爐協(xié)調(diào)保護；

一、循環(huán)流化床鍋爐的MFT

大型循環(huán)流化床鍋爐的啟動一般采用床下點火方式，利用熱煙氣加熱床料使冷床料流化

并循環(huán)的狀態(tài)下加熱升溫。在保證床下點火燃燒器無故障（經(jīng)過油泄漏試驗）的情況下才可

以投運床下點火燃燒器。在達到燃料安全著火溫度時（根據(jù)燃料試驗得到）才可以投煤。如

只靠床下點火燃燒器不能作到時，可考慮投運床上點火燃燒器。直到達到必須的溫度時才可

以逐步投煤，以保證鍋爐的安全運行。由此看來，循環(huán)流化床鍋爐的FSSS保護主要體現(xiàn)在

MFT（）主燃料切除保護上，循環(huán)流化床鍋爐的MFT主要有以下內(nèi)容組成：1、引發(fā)MFT動作

的條件；2、對燃油系統(tǒng)的控制；3、MFT動作后復歸的條件；4、熱態(tài)啟動的條件；5、首出

記憶。

（-）以下任何條件滿足都將觸發(fā)MFT動作：

手動MFT；

床溫高于990℃（平均值）；

水位異常（水位高高或水位低低）；

爐膛壓力高（一般取+2489Pa延時5s）；

爐膛壓力低（一般取-2489Pa延時5s）；

所有引風機跳閘；

所有一次風機跳閘；

所有高壓流化風機跳閘；

所有播煤風機跳閘且旁路門未開（加一定時間延時）；

汽輪機主汽門關(guān)閉；

所有一次風機出口總風量小于25%額定風量延時5s；

床溫低于650℃且無啟動燃燒器投入；

超過啟動時間3600s（指啟動燃燒器的啟動時間：在3600s內(nèi)沒有著火）；

DCS電源消失；

MFT動作后將引發(fā)以下動作：1、跳閘所有給煤機；2、跳閘燃油來油速斷閥；3、跳閘石

灰石給料系統(tǒng)；4、關(guān)閉汽輪機主汽門；5、關(guān)閉減溫水總門且閉鎖開指令；6、如沒有“熱態(tài)

啟動”的條件存在，則發(fā)出“鍋爐吹掃”邏輯。

二、對鍋爐燃用油的控制

循環(huán)流化床鍋爐的燃用油系統(tǒng)并不比煤粉鍋爐的簡單，它主要的作用是在鍋爐啟動初期

對鍋爐內(nèi)的固體物料進行加熱，使固體物料的溫度能達到煤的安全燃用溫度。如果油系統(tǒng)存

在泄漏或啟動燃燒器事故熄滅后不能正確及時的關(guān)閉相應的油閥門，則有可能造成點火風道

或爐膛爆炸。因此對燃用油的控制是必要的。

循環(huán)流化床鍋爐的燃用油控制包括油系統(tǒng)泄漏試驗、燃燒器熄火保護及鍋爐的點火功能。

1、油系統(tǒng)泄漏試驗主要是對鍋爐的燃用油管道、閥門、管道上的流量計和一些附帶承壓

部件的壓力試驗。以檢驗其承壓性能和嚴密性。

2、燃燒器的熄火保護是為了如果油燃燒器熄滅（火檢檢不到火）后能及時的關(guān)閉該油燃

燒器的進、回油速斷閥并開啟其蒸汽吹掃閥，進行油管道的程控吹掃，這個吹掃稱為后吹掃。

在后吹掃時應進行高壓打火，以便管道中的積油在吹出管道時著火，避免燃油在管道中長時

間積存或油吹出管道后在點火風道（爐膛）中積存，造成不必要的爆炸或爆燃。

在油燃燒器投用前也應對該油燃燒器進行程控吹掃，這個吹掃稱為前吹掃。在前吹掃時

可以不進行高壓打火，主要是對管道中的雜質(zhì)進行吹掃，以保證管道的暢通。在這個過程還可

以對油燃燒器進行預熱使燃燒器能更順利的著火。

3、在燃油壓力（適用于機械霧化）低于霧化壓力時，燃油控制系統(tǒng)應關(guān)閉該油系統(tǒng)的來

油速斷總閥。

4、點火助燃風喪失(低于一定值)時，燃油控制系統(tǒng)應關(guān)閉該油系統(tǒng)的來油速斷總閥。

5、在鍋爐MFT信號發(fā)出時，燃油控制系統(tǒng)應關(guān)閉該油系統(tǒng)的來油速斷總閥。

6、在來油速斷總閥關(guān)閉時，燃油控制系統(tǒng)應聯(lián)鎖關(guān)閉各油燃燒器(油槍)的各進、回油

速斷閥及各進、回油管道的吹掃蒸汽閥。

7、鍋爐的點火功能是在鍋爐滿足點火條件后能進行程控點火。在鍋爐點火前，應具備點

火條件，這些條件有：

(1)油壓正常；

(2)油系統(tǒng)泄漏試驗成功；

(3)風量滿足要求；

(4)MFT復歸

(5)火檢器冷卻風正常

當點火條件滿足后，可以通過自動或手動點火。

自動方式：可按事先選擇的程序?qū)崿F(xiàn)自動點火。在控制顯示畫面上單擊油槍編號，啟動

點火鍵，點火將按如下順序自動進行，即進油槍(如為固定式油槍則無此步)一開吹掃閥一

吹掃延時一關(guān)吹掃閥一開進油閥同時啟動點火器打火一打火延時如果油槍點燃，測為點火成

功，否則為點火失敗，點火失敗后自動按照關(guān)油閥一開吹掃閥一啟動點火器打火一吹掃延時

f關(guān)吹掃閥一退出油槍(如為固定式油槍則無此步)。點火成功后則自動退出點火器。

手動點火方式即將上述步驟遠方手動進行或就地手動進行，為保證點火安全，其步驟不可省

略。

三、必須滿足以下條件才能使MFT復歸：

1、完成鍋爐吹掃。鍋爐的吹掃目的是在點火前要吹去爐膛、點火風道和煙道內(nèi)可燃混合物，

以防止點火時引起爆燃，在啟動吹掃前，應滿足爐膛吹掃許可條件，這些條件有：

⑴、必須是MFT動作15s后進行；

(2)、鍋爐無任何MFT動作條件存在；

(3)、鍋爐無任何燃料進入爐膛或點火風道；

(4)、進入鍋爐的風量符合要求；

(5)、MFT未復歸;

2、鍋爐具備熱態(tài)啟動的條件；

3、鍋爐無任何MFT動作條件存在；

四、鍋爐的熱態(tài)啟動應滿足以下條件：

鍋爐無任何MFT動作條件存在；

床溫不低于650℃；

流化風量符合要求；

播煤風量符合要求；

五、MFT動作后，應在監(jiān)視器上顯示其動作觸發(fā)的原因稱為首出記憶，以便運行人員及時的

對事故作出判斷和進行事故處理。

電廠技術(shù)術(shù)語英文縮寫

簡寫全稱漢語

A/DAnalogue/Digital模/數(shù)

A/MAuto/Manual自動/手動

ACAlternatingCurrent交流電

ADSAutomaticDispatchingSystem自動調(diào)度系統(tǒng)

AGCAutomaticGeneratingControl自動發(fā)電系統(tǒng)

ASSAutomaticSynchronisingSystem自動同期系統(tǒng)

ATCAutomaticTurbineControl汽輪機自動控制

AVRAutomaticVoltageRegulator自動電壓控制

BMSBurnerManagementSystem燃燒器管理系統(tǒng)

BMCRBoilerMaximumContinueRating鍋爐最大連續(xù)出力

BPBypass旁路1

CCSCoordinatedControlSystem協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

CFBCirculatingFluidizeBed循環(huán)流化床

CIVCombinedIntermediateValve中聯(lián)門

CLDCentralLoadDispatcher負荷調(diào)度中心

CondCondenser凝結(jié)器

CPUCentralProcessingUnit中央處理單元

CRTCathode-RayTube1顯示器

CTCurrentTransformer電流互感器

CVCheckValve逆止門

DASDataAcquisitionSystem數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

DCDirectCurrent直流電

DCSDistributedControlSystem分散控制系統(tǒng)

DEHDigitalElectro-Hydraulic(Control)數(shù)字電液控制系統(tǒng)

DPUDistributedProcessingUnit分散處理單元

ECR,EconomicContinueRating經(jīng)濟連續(xù)出力

EBOPEmergencyBearingOilPump緊急潤滑油泵

EMS9EnergyManagementSystem電能管理系統(tǒng)

EOPEmergencyOilPump事故油泵

，EPROM'ElectricallyProgrammableReadOnlyMemory可編程只讀存儲器

\ES(EngineeringStation工程師站

ETSEmergencyTripSystem汽機緊急跳閘系統(tǒng)

EWS卜EngineeringWorkStation工程師工作站

FATT'

FractureAppearanceTransitionTemperature脆性轉(zhuǎn)變溫度

FCBFastCutBack快切

FD