熱能與動力工程畢業(yè)論文--循環(huán)流化床鍋爐運行控制與事故分析

1、<p>　　設(shè)計（論文）題目：循環(huán)流化床鍋爐運行控制與事故分析</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐運行控制與事故分析</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文介紹電廠循環(huán)流化

2、床鍋爐設(shè)備和基本工作原理、特點。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)是安全可靠、經(jīng)濟有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，進而將熱能傳遞給水，生產(chǎn)出滿足需要的蒸汽或熱水。 </p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個部分：第一部分由爐膛（快速流化床）、氣固物料分離器、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固體物料循環(huán)回路。第二部分為對

3、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。 </p><p>　　并分析了循環(huán)流化床鍋爐的運行狀態(tài)要靠相應(yīng)的措施來維持其運行的相對穩(wěn)定。在運行過程中，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行穩(wěn)定，并注意排污，這樣才能提高鍋爐運行的安全性和可靠性。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 循環(huán)流化床

4、汽溫 DCS操作 燃燒系統(tǒng) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper introduces the power plant circulating fluidized bed boiler equipment and basic working principle, characteris

5、tics. There are circulating fluidized bed structure. Industrial boiler is heating system core equipment, its main task is safe and reliable, economic and effective fuel chemical energy into heat, so as to transfer heat e

6、nergy to the water, and production to meet the needs of the steam or hot water.</p><p>　　Circulating fluid bed boilers consists of two parts . The first part is made up of the hearth , gas-fluid material sep

7、arator , solid 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 supe

8、rheater , reheater , economizer and preheater , which are similar to other common boilers .</p><p>　　And analysis of the circulating fluidized bed boiler operation condition on the corresponding measures to

9、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 operation of boiler, and attenti

10、on to sewage, so as to improve the safety and reliability of boiler operation.</p><p>　　Key words： recirculating fluidized bed steam temperature DSC operating combustion system</p><p>

11、<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　第二章 循環(huán)流化床鍋爐的概況</p><p>　　2.1 流化床鍋爐的研究與應(yīng)用</p><p>　　2.2 循環(huán)流化床鍋爐的特點</p><p>　　2.

12、3 循環(huán)流化床鍋爐主要優(yōu)缺點</p><p>　　第三章 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理</p><p>　　3.1 循環(huán)流化床鍋爐工藝流程圖</p><p>　　3.2 循環(huán)流化床鍋的系統(tǒng)組成</p><p>　　3.3 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理</p><p>　　第四章 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)&l

13、t;/p><p>　　4.1 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)</p><p>　　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</p><p>　　4.2.1 爐膛</p><p>　　4.2.2 布風(fēng)裝置</p><p>　　4.2.3 飛灰分離器</p><p>　　4.2.4

14、 飛灰回送裝置</p><p>　　4.2.5 排渣裝置</p><p>　　4.2.6 尾部受熱面</p><p>　　4.2.7 汽水流程</p><p>　　4.2.8 煙風(fēng)系統(tǒng)</p><p>　　第五章 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒</p><p>　　5.1 循環(huán)流

15、化床鍋爐燃燒控制的方案設(shè)計</p><p>　　5.1.1 總體方案</p><p>　　5.1.2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制方案</p><p>　　5.2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)</p><p>　　5.3 煤在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒過程</p><p>　　5.3.1 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)

16、的燃燒</p><p>　　5.3.2 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃料要求</p><p>　　5.3.3 循環(huán)流化床鍋爐燃料的特性</p><p>　　5.3.4 循環(huán)流化床鍋爐的脫硫與氮氧化物的排放控制</p><p>　　第六章 循環(huán)流化床鍋爐的DCS系統(tǒng)</p><p>　　6.1 循環(huán)流化床鍋爐燃

17、燒的DCS控制系統(tǒng)</p><p>　　6.1.1 DCS燃料反饋的燃燒系統(tǒng)</p><p>　　6.1.2 DCS給粉機轉(zhuǎn)速反饋的燃料控制系統(tǒng)</p><p>　　6.1.3 DCS送風(fēng)控制系統(tǒng)</p><p>　　6.1.4 DCS引風(fēng)控制系統(tǒng)</p><p>　　第七章 鍋爐的正常運行<

18、;/p><p>　　7.1 鍋爐正常運行中的檢查工作</p><p>　　7.2 鍋爐運行指標(biāo)</p><p>　　7.3 鍋爐運行中的監(jiān)視目的</p><p>　　第八章 鍋爐運行中調(diào)整</p><p>　　8.1 鍋爐調(diào)整的任務(wù)</p><p>　　8.2 主要運行規(guī)范&

19、lt;/p><p>　　8.3 鍋爐運行中的調(diào)節(jié)</p><p>　　8.3.1 鍋爐燃燒的調(diào)整</p><p>　　8.3.2 鍋爐汽包水位的調(diào)整：</p><p>　　8.3.3 鍋爐出力的調(diào)整：</p><p>　　8.3.4 蒸汽溫度的調(diào)整：</p><p>　　8.3.

20、5 蒸汽壓力的調(diào)整：</p><p>　　8.3.6 床溫的調(diào)整：</p><p>　　8.3.7 料層差壓的調(diào)整：</p><p>　　8.3.8 鍋爐排污</p><p>　　8.3.9 NOx、SO2排放濃度調(diào)節(jié)</p><p>　　第九章 鍋爐事故分析與處理</p><

21、;p>　　9.1 鍋爐燃燒異常</p><p>　　9.1.1 鍋爐結(jié)焦</p><p>　　9.1.2 鍋爐熄火</p><p>　　9.1.3 返料器堵塞</p><p>　　9.1.4 排渣管堵塞</p><p>　　9.1.5 給煤機故障</p><p>　

22、　9.1.6 煙道內(nèi)可燃物二次燃燒</p><p>　　9.2 鍋爐水位異常</p><p>　　9.2.1 鍋爐滿水</p><p>　　9.2.2 鍋爐缺水</p><p>　　9.2.3 水位不明</p><p>　　9.2.4 汽水共騰</p><p>　　9.3

23、 鍋爐承壓部位損壞</p><p>　　9.3.1 水冷壁損壞</p><p>　　9.3.2 省煤器管損壞</p><p>　　9.3.3 過熱器管損壞</p><p>　　9.3.4 減溫器損壞</p><p>　　9.3.5 蒸汽及給水管道損壞</p><p>　　9

24、.3.6 鍋爐管道水沖擊</p><p>　　9.4 電氣系統(tǒng)故障</p><p>　　9.4.1 驟減負(fù)荷</p><p>　　9.4.2 鍋爐廠用電中斷</p><p>　　9.5 輔助設(shè)備的故障</p><p>　　9.5.1 風(fēng)機故障</p><p>　　9.6

25、 緊急情況下的事故處理</p><p>　　9.6.1 故障停爐</p><p>　　9.6.2 汽包水位計損壞</p><p>　　9.6.3 立即停止風(fēng)機運行的突發(fā)情況</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p><b>　　致謝辭</b>

26、;</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　鍋爐是電廠重要的機組之一。鍋爐是將煤炭、石油或天然氣等所儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水或蒸汽的熱能的重要動力設(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

27、 ,也可以轉(zhuǎn)化為其他形勢的能 ,如電能、機械能等。隨著水和蒸汽的熱能應(yīng)用范圍日益擴大 ,隨著市場經(jīng)濟體制不斷發(fā)展和完善, 節(jié)能的經(jīng)濟效益越來越被人們重視。向鍋爐要經(jīng)濟效益和社會效益是全社會一個重要工作。鍋爐又是具有爆炸危險的特種設(shè)備，鍋爐設(shè)備能否安全，經(jīng)濟運行直接關(guān)系著整個機組的安全性和經(jīng)濟性；鍋爐的安全運行對保障人民生命財產(chǎn)安全，維護社會穩(wěn)定，具有重要意義；因此調(diào)節(jié)好鍋爐運行是重中之重的事情。</p><p>

28、　　但是隨著鍋爐大量的投產(chǎn)與長時間的應(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)濟損失，研究與分析鍋爐事故刻不容緩。同時，鍋爐事故分析與處理也是電廠熱能動力工程個一個重要的研究課題，對鍋爐事故的分析與對策的探索、對鍋爐事故的預(yù)防和鍋爐改進有著重要意義。</p><p>　　第二章 循環(huán)流化床鍋爐的概況</p><p>　　2.1 流化床鍋爐的研究與應(yīng)用</p>

29、<p>　　流化床燃燒技術(shù)的研究最早可追溯到1921年，當(dāng)時Fritz Winkler建立了一個小型流化床燃燒試驗臺，用于流態(tài)化技術(shù)的試驗研究；60年代第一臺常規(guī)流化床鍋爐投入運行，由于常規(guī)流化床鍋爐飛灰大未完全燃燒損失較大，燃燒效率不高，于是能夠收集飛灰進行再循環(huán)燃燒的循環(huán)流化床技術(shù)便應(yīng)運而生。 </p><p>　　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（Ah

30、lsltrom）公司開發(fā)的世界首臺20t/h商用循環(huán)流化床鍋爐投入運行，隨后，1982年，德國魯奇（Lurgi）公司開發(fā)的世界上首臺用于產(chǎn)汽與供熱的循環(huán)流化床（84MWth）建成投運。至此，循環(huán)流化床技術(shù)開始迅速發(fā)展。2009年，即發(fā)展到460MW超臨界參數(shù)鍋爐。可見這種技術(shù)的巨大經(jīng)濟效益、環(huán)保效益，以及各國政府對此項技術(shù)的重視。 我國對循環(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，發(fā)展非常迅速。1987年，中科

31、院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，該臺鍋爐還在穩(wěn)定運行，對該企業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。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

32、、130t/h及220t/h等中、小</p><p>　　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，其他類型的鍋爐，必將被循環(huán)流化床鍋爐所取代。</p><p>　　2.2 流化床鍋爐的特點</p><p>　　爐膛底部是大量的熾熱灰粒和煤?；旌衔铮紵杩諝饨?jīng)爐膛底部的布風(fēng)板均勻進入流化床，在流化床中氣流上升速度約為2～5m/s,氣流將大部分

33、粒子托起，成沸騰狀，粒子上下運動，摻混非常強烈，這種現(xiàn)象被稱流化。煤由給媒機送入爐膛，剛進入爐膛的煤粒很快就與床溫床料混合，是煤粒迅速加熱，干燥著火燃燒。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，摻混強烈，粒子停留時間長等因素，流化床鍋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

34、爐還有環(huán)保方面的優(yōu)點，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、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900～1000℃，較鏈條鍋爐、煤粉爐都低，抑制了NOX的生成，煙氣中NOX含量少，有利于保護環(huán)境。</p><p>　　我國用于燒劣質(zhì)煤的沸騰爐以有上千臺，但他們都是屬于鼓泡

35、床技術(shù)，對于這種鼓泡床鍋爐，由于較大的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。因為絕大多數(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，物料的強烈沖刷使埋管磨損相當(dāng)嚴(yán)重，一般只能使用六個月左右，爐子的可靠性差。另外，風(fēng)機的電耗高，向大型化發(fā)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)燃料的場合。</p><p&

36、gt;　　外循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是國際上八十年代初發(fā)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，而且具有更新的技術(shù)優(yōu)勢，該技術(shù)一出現(xiàn)就以其特有的特點，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，其顯著特點有：</p><p><b>　　燃料適應(yīng)性廣</b></p><p>　　在外循環(huán)流化床鍋爐中按重量計，燃料進展床料的1％～3％，

37、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力特性，使得氣～固和固～固混合非常好，因此燃料進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

38、、煤矸石、煤泥、以及油頁石。</p><p><b>　　燃燒效率高</b></p><p>　　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，燃燒效率通常在97.5％～99.5％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)分含量高的燃料時也是如此，而鼓泡流化鍋爐、鏈條鍋爐則不可能有此優(yōu)點。</p>&

39、lt;p><b>　　有效脫硫</b></p><p>　　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)流化床鍋爐達到90％脫硫效率時所需的脫硫劑化學(xué)當(dāng)量比為1.5～2.5，鼓泡流化床鍋爐達到90％脫硫效率時則需要脫硫劑化學(xué)當(dāng)量比為2.5～3，甚至更高。有時即使鈣硫比再高，也不能達到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

40、鍋爐優(yōu)越，鏈條鍋爐不可能在爐內(nèi)進行脫硫。</p><p><b>　　氧化物排放低</b></p><p>　　氮氧化物排放是外循環(huán)流化鍋爐另一個非常吸引人的特點。實踐表明，外循環(huán)流化床鍋爐的氮氧化物排放在50～150PPM。外循環(huán)流化床鍋爐NOX排放低是由于以下兩個原因：一是低溫燃燒，此時空氣中的氮一般不會生成NOX,二是分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為NOX，并使已

41、生成的NOX得到還原，鼓泡（內(nèi)循環(huán)）流化床鍋爐、鏈條鍋爐無此特點。</p><p>　　燃燒強度高，爐膛截面小</p><p>　　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之一，循環(huán)流化床鍋爐的截面熱負(fù)荷約為3.5～4.5MW/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2～3倍。</p><p><b&

42、gt;　　給煤點少</b></p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐的截面積小，同時良好的混合和燃燒區(qū)域的擴展使所需的給煤點數(shù)大大減少，如熱功率為100MW的循環(huán)流化床鍋爐只需一個給煤點，而相同容量的鼓泡流化床鍋爐則需20～30給煤點。</p><p><b>　　燃料與處理系統(tǒng)簡單</b></p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度一

43、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30％以上），當(dāng)燃用高水分煤時也不需要專門的處理系統(tǒng)。</p><p>　　易于實現(xiàn)灰渣的綜合利用</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程屬于低溫燃燒，同時爐內(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。</p>

44、<p><b>　　負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大</b></p><p>　　當(dāng)負(fù)荷變化時，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1：4，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，一般可達每分鐘5％。</p><p>　

45、　床內(nèi)不布置埋管受熱面</p><p>　　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、停爐、結(jié)焦處理時間短，同時可長時間壓火。</p><p>　　故障率低、運行周期長</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐本體范圍內(nèi)設(shè)有兩臺螺旋給煤機，避免了鏈條鍋爐設(shè)備故障而經(jīng)常造成停爐的缺陷。此外，外循環(huán)

46、流化床鍋爐具有故障率低、運行周期長的特點。</p><p><b>　　司爐工勞動強度大</b></p><p>　　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行控制，調(diào)解。而鏈條鍋爐則需不斷通過關(guān)火門觀察燃燒狀況，并且還要不時的用火鉤、火耙摟火，因此司爐工的勞動強度大、工作環(huán)境惡劣。</p><p>　　2.3 流化床鍋

47、爐主要優(yōu)缺點</p><p><b>　　對燃料的適應(yīng)性好</b></p><p>　　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，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，從而達到穩(wěn)定運行的要求。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

48、至還可以燒煤矸石及垃圾。</p><p><b>　　燃燒效率高</b></p><p>　　常規(guī)工業(yè)鍋爐和普通流化床鍋爐燃燒效率不高，僅為85％－90％。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95％－99％。燃燒劣質(zhì)煤時，燃燒效率比煤粉爐高5%。</p><p><b>　　燃燒熱強度高</b><

49、/p><p>　　采用飛灰再循環(huán)燃燒，提高了鍋爐的爐膛截面熱強度和容積熱負(fù)荷。常規(guī)流化床鍋爐的截面熱強度和爐膛容積熱強度分別為1－3MW/m2和0.1－0.2MW/m3，而CFBB的截面熱強度和爐膛容積熱強度分別為3－8MW/m2和0.16－0.32MW/m3，大約是煤粉爐的10倍。</p><p><b>　　脫硫效果好</b></p><p>

50、　　由于石灰石脫硫的最佳反應(yīng)溫度在850℃左右，而CFBB爐床溫度一般控制在850℃－900℃之間，加上飛灰再循環(huán)可進一步提高脫硫效率，故當(dāng)Ca/S為1.5－2.0時，CFBB脫硫率可達到85%－90%。</p><p><b>　　NOX排放量低</b></p><p>　　由于CFBB采取分段低溫燃燒方式，爐膛溫度一般控制在800℃－900℃之間，NOX生成量明顯

51、減少，排放濃度一般為100－200ppm，遠低于常規(guī)煤粉爐排放量500－600ppm。</p><p>　　(6)負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好</p><p>　　鍋爐需要改變負(fù)荷時，可通過調(diào)節(jié)給煤量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、流化風(fēng)速及返料量來實現(xiàn)。一般情況下，CFBB熱負(fù)荷變化范圍為25％－100％，其變化速率可達到5％－10％/min；同樣，CFBB也存在一些缺點，主要有：</p><

52、;p><b>　　風(fēng)機電耗大</b></p><p>　　返料所需高壓風(fēng)機的風(fēng)壓大，電耗高。</p><p><b>　　熱慣性大</b></p><p>　　高溫旋風(fēng)分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，給機組快速啟停帶來困難。</p><p><b>　　漏灰嚴(yán)重

53、</b></p><p>　　由于CFBB爐內(nèi)采用微正壓燃燒，高溫旋風(fēng)分離器也采用局部正壓，因此漏灰嚴(yán)重。</p><p>　　第三章 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理</p><p>　　3.1 循環(huán)流化床鍋爐工藝流程圖</p><p>　　圖3-1循環(huán)流化床鍋爐工藝流程圖</p><p>　　典型循環(huán)流化床鍋

54、爐流程如圖3-1所示，其基本流程為：煤和脫硫劑進入爐膛后，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(yīng)，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)的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(fēng)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(xì)粒子隨煙氣進入尾部煙道，以加熱過熱器、省煤器、和空氣預(yù)熱器，經(jīng)除塵

55、器排至大氣。</p><p>　　3.2 循環(huán)流化床鍋的系統(tǒng)組成</p><p>　　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)組成也基本相同，圖3-1和圖3-3為典型的循環(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、氣固物料分離裝置、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部分組成。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

56、空氣和從爐膛中上部送入的二次空氣進行燃燒反應(yīng)。燃燒產(chǎn)物及顆粒較小的未燃物質(zhì)隨氣流攜帶進入氣固分離裝置，顆粒較大的未燃物質(zhì)則在床層上面上、下運動，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)上部煙道進入氣固分離裝置，經(jīng)分離裝置分離后的氣體進入尾部煙道。分離器出來的固體物質(zhì)有的經(jīng)返料裝置直接進入爐膛再次燃燒，有的還要經(jīng)過床外換熱器冷卻后再進入爐膛進行燃燒，以達到調(diào)節(jié)床溫的目的。循環(huán)

57、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。</p><p>　　3.3 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理 </p><p>　　圖3-3循環(huán)硫化床鍋爐工作原理圖</p><p>　　循環(huán)流化

58、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。</p><p>　　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表面，氣泡不再存在，同時具有湍流流化和快速流化的特征，固體顆粒充滿整個爐膛，處于懸浮并強烈摻混的燃燒方式。但與常規(guī)煤粉爐中發(fā)生的單純懸浮燃燒過程比較，顆粒在循環(huán)流化床爐膛內(nèi)的濃

59、度遠大于煤粉爐，但小于鼓泡流化床，并且存在顯著的顆粒成團和床料的顆粒回混，顆粒與氣體間的相對速度大，這一點顯然與基于氣力輸送方式的煤粉懸浮燃燒過程完全不同。</p><p>　　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，并由飛灰分離裝置

60、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)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。煙氣和未被分離器捕集的細(xì)顆粒排入尾部煙道，繼續(xù)與受熱面進行對流換熱，最后排出鍋爐。</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)高速流動的煙氣與其攜帶的湍流擾動極強的固體顆粒密切接觸，燃料的燃燒過程發(fā)生在整個固體循環(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)渣和最佳脫硫溫度的限制，必

61、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)流化床鍋爐對燃料的適應(yīng)性優(yōu)于常規(guī)煤粉鍋爐，燃燒效率也基本相當(dāng)。</p><p>　　第四章 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.1 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)</p><p&

62、gt;　　圖4-1 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　風(fēng)室 2-給煤機 3-燃燒室 4-主蒸汽出口集箱 5-過熱器 6-蒸發(fā)管束 </p><p>　　7-旋風(fēng)分離器 8-省煤器 9-上部對流管束煙道 10- U型回料閥 </p><p>　　11- 一、二次風(fēng)口 12-空氣預(yù)熱器</p><p>　　4.2 循環(huán)流化床鍋爐本體、

63、風(fēng)煙系統(tǒng)及汽水流程的介紹</p><p>　　4.2.1 爐膛 </p><p>　　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)域為密相區(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，通常在爐膛上部空間布置屏式過熱器，爐膛

64、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。爐膛出口布置飛灰分離器，煙氣中90％以上的飛灰被分離下來，然后煙氣進入尾部對流受熱面。</p><p>　　給煤經(jīng)過機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。</p><p>　　4.2.2 布風(fēng)裝置&l

65、t;/p><p>　　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)熱器加熱后進入一次風(fēng)室，然后通過布風(fēng)板上的小孔和風(fēng)帽進入爐床上面，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)板對床料、燃料及石灰石產(chǎn)生向上的推動力，建立流化狀態(tài)，使床料、燃料、石灰石在床層上強烈摻混，進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。</p><p>　　布風(fēng)裝置是循環(huán)

66、流化床鍋爐的重要組成部分。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。</p><p>　　4.2.3 飛灰分離器</p><p>　　飛灰分離器是保證循環(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應(yīng)的脫硫吸收劑顆粒等）中的90％以上分離下來，再經(jīng)過返料器送回爐膛進行

67、循環(huán)燃燒，分離器性能的好壞直接影響燃燒與脫硫效率。</p><p>　　分離器主要包括：旋風(fēng)分離器、U型槽（槽型鋼）分離器、百葉窗分離器、方形分離器等。其中旋風(fēng)分離器應(yīng)用最廣、性能也最可靠。</p><p>　　4.2.4 飛灰回送裝置 </p><p>　　通常稱返料器，主要作用是將分離下來的灰由壓力較低的分離器出口輸送到壓力較高的爐膛，并防止?fàn)t膛的煙氣反竄進入

68、分離器。目前均采用基于氣－固兩相輸送原理的返料裝置，相當(dāng)于一個小型鼓泡流化床。固體顆粒由分離器料腿進入返料器，返料風(fēng)將固體顆粒流化并經(jīng)返料管溢流進入爐膛。比較成熟的返料閥有H型閥、V型閥和J型閥。</p><p>　　4.2.5 排渣裝置 </p><p>　　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正常運行時要求維持一定的床層厚度。床層太厚不利于燃料進入流

69、化狀態(tài)，同時也加大了送風(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，床層減薄則減少排渣量。</p><p>　　4.2.6 尾部受熱面</p><p>　　CFB正常運行時要求維持一定的床層厚度。床層太厚不利于燃料進入流化狀態(tài)，同時也加大了送風(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

70、裝置來控制床層厚度的，床層增厚加大排渣，床層減薄則減少排渣量。</p><p>　　4.2.7 汽水流程</p><p>　　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)分離器進口煙道、汽冷式旋風(fēng)分離器、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:</p><p>　　鍋爐給水→給水操作臺→省煤器→鍋筒→下降管→水冷壁(

71、水冷屏) →鍋筒→汽冷式旋風(fēng)分離器煙道的上集箱→汽冷式旋風(fēng)分離器煙道的下集箱→汽冷式旋風(fēng)分離器下集箱→汽冷式旋風(fēng)分離器上集箱→尾部豎井前包墻上集箱→兩側(cè)包墻集箱→后包墻集箱→低過進口集箱→低過出口集箱→一級減溫器→屏式過熱器進口集箱→屏式過熱器出口集箱→二級減溫器→高溫過熱器進口集箱→高溫過熱器出口集箱→汽機</p><p>　　4.2.8 煙風(fēng)系統(tǒng)</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐物

72、料的循環(huán)是依靠送風(fēng)機和引風(fēng)機提供的動能來啟動和維持的。</p><p>　　從一次風(fēng)機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，一部分未經(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)機鼓出的二次風(fēng)經(jīng)預(yù)熱后直接經(jīng)爐膛上部的二次風(fēng)箱分級送入爐膛。</p>

73、;<p>　　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分離器進口煙道進入旋風(fēng)分離器，在分離器里絕大部分物料顆粒從煙氣流中分離出來，另一部分煙氣流則通過旋風(fēng)分離器中心筒引出，由分離器出口煙道引至尾部豎井煙道，從前包墻上部的煙氣進入并向下流動，沖刷布置其中的水平對流受熱面管組，將熱量傳遞給受熱面，而后煙氣流經(jīng)管式空氣預(yù)熱器進入除塵器，最后，由引風(fēng)機抽進煙囪，排入大氣。</p><p>　

74、　“J”閥回料器共配備有三臺高壓頭的羅茨風(fēng)機，每臺風(fēng)機出力為50%，正常運行時，其中兩臺運行﹑一臺備用。風(fēng)機為定容式，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。鍋爐采用平衡通風(fēng)，壓力平衡點位于爐膛出口。</p><p>　　第五章 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒</p><p>　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對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

75、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。</p><p>　　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，若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。</p><p>　　同時隨著煤量的大量利用、煤質(zhì)越來越差，對高灰分煤、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。<

76、;/p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐(Circulating Fluidized Bed Boiler, CFBB)采用低溫分段燃燒，可以有效降低NOX的生成量；同時，通過向CFBB床內(nèi)加入脫硫劑，CFBB煙氣中SO2的含量也大大降低；再有，CFBB的物料分離設(shè)備及返料設(shè)備使固體物料返回爐膛，從而加強了燃燒對燃料的適應(yīng)性等特點。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CFBB非常重視并大力

77、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。</p><p>　　循環(huán)流化床燃燒方式由流化床燃燒方式發(fā)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，保留了它們的優(yōu)點，是一種潔凈高效的燃燒方式。</p><p>　　5.1循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制的方案設(shè)計</p&g

78、t;<p>　　5.1.1 總體方案</p><p>　　圖1-2就是所設(shè)計的循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)。</p><p>　　在現(xiàn)場運行中我們發(fā)現(xiàn)，爐膛負(fù)壓主要受引鳳和一次風(fēng)的影響，而其它量對它的影響都比較小，因此可以把引鳳回路設(shè)計為以爐膛負(fù)壓為主控參數(shù)、帶風(fēng)前饋的單回路控制系統(tǒng)。</p><p>　　根據(jù)對燃燒系統(tǒng)的運行分析，在負(fù)荷變化時，應(yīng)

79、及時調(diào)節(jié)給煤量保證蒸汽壓力的穩(wěn)定，對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)氣固兩相良好地運行，保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟性，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)計的一次風(fēng)控制回路應(yīng)包括兩個方面，一方面維持爐膛內(nèi)最佳風(fēng)煤比；另一方面以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)計給煤回

80、路時也必須考慮兩個方面，一方面以蒸汽壓力作為主控參數(shù)進行調(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相應(yīng)的做出調(diào)整，保證鍋爐安全運行。總的來說設(shè)計燃料系統(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。</p><p>　　5.1.2 循環(huán)流化床燃燒控制方案</p><p><b>　?。?）床溫控制</b></p><p&

81、gt;　　從燃燒反應(yīng)動力學(xué)的角度看，CFB鍋爐內(nèi)燃燒反應(yīng)控制在動力燃燒區(qū)或者過渡區(qū)內(nèi)相對來說溫度不高，并有大量的固體顆粒的強烈混合，因而其燃燒速率主要取決于化學(xué)反應(yīng)速度，也就是取決于溫度水平，換言之，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)。</p><p>　　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典型的多變量控制回路。如果床溫偏移差大且

82、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。</p><p>　　爐膛內(nèi)要有效抑制NOx的生成和達到最佳脫硫效果，就必須將床溫控制在一定的低溫范圍內(nèi)(根據(jù)煤種和主機廠推薦值確定)。研究指出，脫硫的最佳溫度是850～950℃。同時，由于采用了分級送風(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，一般運行溫度控制以安全運行范圍內(nèi)略高為宜。</p><p>　　根據(jù)清華大

83、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，床溫高，傳熱增強；氣流表觀速度對CFB鍋爐的傳熱無明顯作用，但是作為吸熱介質(zhì)，風(fēng)量對床溫有明顯影響。雖然給煤量、循環(huán)灰量也影響床溫，但是其作用不獨立；風(fēng)量是一個獨立調(diào)節(jié)床溫特別密相區(qū)溫度的變量。</p><p>　　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：</p><p>　　調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)控制爐膛內(nèi)氧

84、的濃度，使?fàn)t膛燃燒穩(wěn)定在一定的溫度范圍內(nèi)。</p><p>　　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。</p><p>　　床溫控制也可通過床料的粒徑分布的調(diào)整而實現(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，是通過改變進入爐膛的煤、床料、石灰石的粒徑來實現(xiàn)的，有冷灰器的CFB鍋爐也可通過冷灰器的運行來調(diào)整床料粒徑分布。具有煙氣再循環(huán)系統(tǒng)的CFB鍋爐中，通過改變再循環(huán)煙氣量

85、 （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)荷較低時作用更加明顯。</p><p>　　在不同的負(fù)荷水平下床溫控制亦有不同的特點。在低負(fù)荷時，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，由于一、二次風(fēng)調(diào)節(jié)裕量變小，煤對床溫調(diào)節(jié)作用增加，實際運行中表現(xiàn)為，燃用高熱值、低揮發(fā)份煤時，床溫水平較高，排渣量明顯減少；燃用低熱值煤時，床溫水平低，排渣量明顯增加。一般情況下，當(dāng)床溫高時可

86、適當(dāng)?shù)販p少給煤量，經(jīng)過一段時間的延遲后，床溫將下降；當(dāng)床溫低時適當(dāng)?shù)卦黾咏o煤量。用給煤量調(diào)整床溫，必須注意此時系統(tǒng)的動態(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CFB鍋爐安全穩(wěn)定運行中的重要性，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)，以增強控制系統(tǒng)的魯棒性和實用性。</p><p>　　其中一些主要規(guī)則描述如下：</p><p>　　當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定，床溫偏差較

87、小時，通過調(diào)整一、二次風(fēng)比例控制床溫；</p><p>　　當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定，床溫偏差較大時，通過調(diào)整返料量控制床溫；</p><p>　　當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定，床溫偏差更大時，通過調(diào)整給煤量控制床溫；</p><p>　　低負(fù)荷時，主要依靠調(diào)整一、二次風(fēng)比例控制床溫；</p><p>　　高負(fù)荷時，主要依靠調(diào)整給煤量和返料量控制床溫，此時風(fēng)量的調(diào)

88、 節(jié)裕量較小；</p><p>　　變負(fù)荷時，主要依靠調(diào)整返料量控制床溫，此時風(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。</p><p>　　在實際運行中，將根據(jù)實際運行狀況對上述控制策略進行調(diào)整。根據(jù)CFB鍋爐的實際運行情況，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行需要的溫度范圍內(nèi)。</p><

89、;p>　　5.2 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)</p><p>　　由于循環(huán)流化床鍋爐工作過程的特殊性，使得對它的控制比對其他鍋爐要復(fù)雜，尤其是在燃燒系統(tǒng)的控制上，它不僅對負(fù)荷劑爐膛負(fù)壓進行控制，而且還要對爐膛溫度進行控制。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

90、過低則因其爐膛滅火，所以，對爐膛溫度的控制是非常重要的。</p><p>　　在具體的操作上，燃燒控制系統(tǒng)可分為三個回路：給煤、送風(fēng)和引鳳。由于在調(diào)解過程中，送風(fēng)對爐膛溫度的調(diào)節(jié)要比給煤調(diào)節(jié)快，因此對爐膛溫度這個大滯后對象主要采用送風(fēng)來進行控制，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，改變給煤量也將直接影響爐膛溫度，而在調(diào)節(jié)床溫時，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

91、煤與送風(fēng)是兩個耦合非常緊密的回路，在控制中必須協(xié)調(diào)好。</p><p>　　可看出，其燃燒系統(tǒng)是一個復(fù)雜的三輸入三輸出對象，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。</p><p>　　圖5-2 各控制量之間的關(guān)系</p><p>　　5.3 煤在循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過程</p><p>　　5.3.1 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒 &

92、lt;/p><p>　　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。</p><p>　　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，其中的燃燒只占很

93、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幾，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。</p><p>　　5.3.2 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃料要求</p><p>　　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(xì)煤粒，也可以是經(jīng)分離后的高溫灰

94、?；蛘呤遣硷L(fēng)板上的床料。當(dāng)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(yīng)能力的煤種，在一定的溫度水平之下，在臨界的著火粒徑，小于這個粒徑直徑，因為散熱損失過大，燃料顆粒就不能著火，溢出爐膛。</p><p>　　5.3.3 循環(huán)流化床鍋爐燃料的特性</p><p>　　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)。

95、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(dāng)煤粒溫度達到熱解溫度時，煤粒發(fā)生脫揮發(fā)份反應(yīng)，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，一但壓力超過一定值，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

96、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)力都會引起煤顆粒破碎。煤粒破碎一般會逃離旋風(fēng)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，一級破碎時由于揮發(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(luò)結(jié)構(gòu)）被燒

97、斷而引起的破碎。</p><p>　　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。</p><p>　　5.3.4 循環(huán)流化床的脫硫與氮氧化物的排放控制</p><p>　　SO2是一種嚴(yán)重危害大氣環(huán)

98、境的污染物，SO2與水蒸氣進行化學(xué)反應(yīng)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℃時開始首先分解為H2S，然后逐漸氧化為SO2。</p><p><b>　　其化學(xué)方程式為</b></p><p>　　Fes2+2H2--

99、-2H2S+Fe</p><p>　　H2S+O2---H2+SO2</p><p>　　對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)降低則SO2越高。</p><p>　　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，發(fā)生煅燒分解反應(yīng)：Caco3----Cao+co2---183kj/mol</p>&l

100、t;p>　　脫硫反應(yīng)方程式為：Cao+so2+1/2O2---caso4</p><p>　　影響循環(huán)流化床脫硫效率的各種因素：</p><p>　　ca/s摩爾比的影響</p><p>　　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

101、1.5—2.5之間。</p><p><b>　　床溫的影響</b></p><p>　　床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反應(yīng)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℃左右達到最高的脫硫效率。</p><p><b>　　粒度影響</b></p><p>　　采

102、用較小的脫硫劑粒度時，循環(huán)流化床脫硫效果較好。</p><p><b>　　氧濃度的影響</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　床風(fēng)速的影響</b></p><p>　　對一定的顆粒粒度，增加風(fēng)速會使脫硫效率降低 。&

103、lt;/p><p><b>　　循環(huán)倍率的影響</b></p><p>　　循環(huán)倍率越高，脫硫效率越高。</p><p>　　SO2在爐膛停留時間的影響</p><p>　　脫硫時間越長對效率來說越不利，應(yīng)該保證SO2在床內(nèi)停留時間不少于2—4秒。</p><p><b>　　負(fù)荷變化的影響

104、</b></p><p>　　當(dāng)循環(huán)流化床負(fù)荷變化在相當(dāng)大的范圍內(nèi)時，脫硫效率基本恒定或略有升降。</p><p><b>　　其它因素的影響</b></p><p>　　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(yīng)速度。</p><p><b>　　給料方式的影響</b&g

105、t;</p><p>　　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 量卻很大，對環(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，實施分段燃燒也是非常好的措施。</p><p>　　第六章 循環(huán)流化床鍋爐的DCS系統(tǒng)</p

106、><p>　　6.1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒的DCS控制系統(tǒng)</p><p>　　6.1.1 燃料反饋的燃燒系統(tǒng)</p><p>　　由于氣壓被控對象在燃料量擾動的動態(tài)響應(yīng)較快，所以燃料量調(diào)節(jié)原則上可以采用以氣壓作為被調(diào)量的單回路控制系統(tǒng)。但對燃煤鍋爐來說，運行中的煤量自發(fā)性擾動是經(jīng)常容易出現(xiàn)的，所以在設(shè)計燃煤鍋爐燃料控制時，必須考慮使系統(tǒng)具有快速消除燃料自發(fā)性擾動的措施，

107、在這里引入燃料量的負(fù)反饋，并達到副調(diào)節(jié)器構(gòu)成串級 控制系統(tǒng)。采用這個方案，如果燃料能直接準(zhǔn)確的測量，可以消除燃料的自發(fā)性擾動，使該燃料控制系統(tǒng)還具有帶固定負(fù)荷和變動負(fù)荷的功能。但是由于燃料量的直接測量問題沒有解決，對于采用鋼球磨煤機中儲式制粉系統(tǒng)的鍋爐均通過改變給粉機的轉(zhuǎn)速的方法來改變?nèi)剂狭俊?lt;/p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐操作界面</p><p>　　6.1.2 給粉機轉(zhuǎn)速反饋的燃料

108、控制系統(tǒng)</p><p>　　用給粉機轉(zhuǎn)速之和作為總?cè)剂狭糠答佇盘?，并進入副調(diào)機器與燃料量的給定值既鍋爐負(fù)荷要求指令進行比較，對其偏差進行運算，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)時鍋爐負(fù)荷要求指令與給煤機轉(zhuǎn)速反饋信號平衡。</p><p>　　給煤機轉(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。當(dāng)改換煤種時，相應(yīng)的調(diào)整校正系數(shù)的值，經(jīng)乘法器修整燃

109、料反饋信號，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，系統(tǒng)引入了汽包壓力的微分信號有助于盡快消除內(nèi)擾。穩(wěn)態(tài)時汽包壓力的微分信號消失不影響副調(diào)節(jié)器入口的平衡關(guān)系。</p><p>　　6.1.3 送風(fēng)控制系統(tǒng)</p><p>　　送風(fēng)調(diào)節(jié)的任務(wù)在于保證燃燒的經(jīng)濟性，具體說，就是保證在燃燒過程中有合適的燃料與風(fēng)量比例，送風(fēng)調(diào)節(jié)對象近似比例環(huán)節(jié)。因此通常采用保持燃料量與送風(fēng)量成比例

110、關(guān)系的送風(fēng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　在實際運行中，送風(fēng)量和燃料量的最佳比例值K不是常數(shù)，K是隨不同的負(fù)荷和燃料品種變化的。而送風(fēng)量V和燃料量B的最佳比例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，實現(xiàn)B與V的比例控制。</p><p>　　根據(jù)負(fù)荷