循環(huán)流化床鍋爐動態(tài)特性研究.pdf

1、循環(huán)流化床鍋爐(CFBB)以其燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、污染物排放量低等優(yōu)點得到越來越廣泛的應(yīng)用，分析和研究其動態(tài)特性，對鍋爐的設(shè)計改進、參數(shù)優(yōu)化等具有十分重要的現(xiàn)實意義。利用數(shù)學模型既可以對鍋爐的動態(tài)特性進行很好的研究又可以克服實物試驗所帶來的代價昂貴等缺點，因此，循環(huán)流化床鍋爐的建模和仿真研究就顯得十分重要。 本文以濟南某鍋爐廠220t·h—1工業(yè)鍋爐為研究對象，對其進行建模和仿真研究。所建模型包括兩大部分：鍋爐正常運行工況

2、下的數(shù)學模型和鍋爐啟動(開車)過程的數(shù)學模型。首先，鍋爐正常運行工況下的數(shù)學模型分為燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)模型，其中燃燒系統(tǒng)又分為密相區(qū)和稀相區(qū)。密相區(qū)處于全混流狀態(tài)，采用集中參數(shù)的建模方法建立了關(guān)于氧氣濃度、床料、殘?zhí)己拖鄥^(qū)總能量平衡的方程；稀相區(qū)近似看作平推流，氣體和固體顆粒沿爐膛高度方向呈活塞流運動狀態(tài)，采用分布參數(shù)的建模方法對氧氣濃度、床料、殘?zhí)技跋鄥^(qū)總能量進行衡算，分別建立了密稀相區(qū)的數(shù)學模型。對燃燒系統(tǒng)進行階躍仿真和實時仿真，階

3、躍仿真的輸入變量包括給煤、一二次風，結(jié)果可以很好的反映輸入變量發(fā)生階躍變化時系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)情況；實時仿真的結(jié)果與現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)能很好的吻合。汽水系統(tǒng)包括有蒸發(fā)區(qū)和過熱器，蒸發(fā)區(qū)模型采用分環(huán)節(jié)集中化方法建模，汽包和上升管作為一個集中環(huán)節(jié)，下降管單獨作為一個集中環(huán)節(jié)。對兩部分進行質(zhì)量和能量的衡算從而得到關(guān)于汽包壓力和水位的動態(tài)方程。過熱器則直接采用集中參數(shù)法建立模型。通過對過熱器內(nèi)工質(zhì)進行質(zhì)量和能量的衡算得到關(guān)于過熱蒸汽的壓力和溫度的動態(tài)

4、方程。然后對汽水系統(tǒng)做階躍仿真驗證，結(jié)果表明模型可以很好的反映汽水系統(tǒng)輸出變量隨輸入變量的變化趨勢。接下來，通過水冷壁及過熱器傳熱公式將循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)進行結(jié)合，形成了循環(huán)流化床鍋爐整體動態(tài)模型，然后對模型進行了仿真研究。鍋爐的啟動過程模型分為兩個階段，第一個階段是投煤前(由預(yù)燃室過來的)熱煙氣對惰性床料的純加熱階段，第二個階段是投煤以后的反應(yīng)階段。對前一個階段從全床的熱平衡角度考慮建立床溫的動態(tài)模型，第二個階段采用集中