循環(huán)流化床鍋爐講義

1、第一章 循環(huán)流化床鍋爐的概念、原理及特點(diǎn) 我國(guó)的電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)，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SO2、NOX的排放。SO2的排放是造成酸雨的主要原因，為了通過(guò)爐內(nèi)燃燒技術(shù)的改進(jìn)，降低SO2、NOX排放量，我國(guó)從60年代開始對(duì)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行研究，并在90年代以后和外國(guó)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(guó)廣泛應(yīng)用。流化床燃燒設(shè)備按流體動(dòng)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(jì)70年代的能源危機(jī)和越來(lái)越突出的環(huán)保問(wèn)

2、題使人們促進(jìn)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(guó)Lurgi公司為代表的魯奇型和以美國(guó)的Foster Wheeler 、芬蘭的Alstorm公司（兩者兼并）為代表的FWPyroflow型和德國(guó)Babcock公司的Circofluid型。我國(guó)東方鍋爐廠采用的是FW公司的Pyroflow型的改進(jìn)型循環(huán)流化床鍋爐。北京BW鍋爐廠采用的是德國(guó)Babcock公司的架構(gòu)和技術(shù)。哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司(HBC)與美國(guó)PPC(奧斯龍技術(shù))以及國(guó)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(jìn)美國(guó)技術(shù)、消化吸收自行設(shè)計(jì)制造了自己的循環(huán)流化床鍋。由于國(guó)內(nèi)

3、各大鍋爐廠商的參與，我國(guó)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(lái)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?？焖俅驳幕纠碚撘部梢杂糜谘h(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(zhǎng)時(shí)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湍流床快速床各種狀態(tài)下的動(dòng)力特性、燃燒特性以及傳熱特性。一 流態(tài)化：當(dāng)固體顆粒中有流體通過(guò)時(shí)，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開始運(yùn)動(dòng)，且固體顆粒之間

4、的摩擦力也越來(lái)越大，當(dāng)流速達(dá)到一定值時(shí)，固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等，每個(gè)顆粒可以自由運(yùn)動(dòng)，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(duì)于液固流態(tài)化的固體顆粒來(lái)說(shuō)，顆粒均勻地分布于床層中，稱為“散式”流態(tài)化。而對(duì)于氣固流態(tài)化的固體顆粒來(lái)說(shuō)，氣體并不均勻地流過(guò)床層，固體顆粒分成群體作紊流運(yùn)動(dòng)，床層中的空隙率隨位置和時(shí)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(fēng)）以及完成流態(tài)化過(guò)程的設(shè)備稱為流化床。二 臨界流化速度1.對(duì)于由均勻粒度的顆粒組成的床層中，在固定床通過(guò)的氣體流速很低時(shí)，隨著風(fēng)速的增加，床層壓降成正

5、比例增加，并且當(dāng)風(fēng)速達(dá)到一定值時(shí)，床層壓降達(dá)到最大值，該值略大于床層靜壓，如果繼續(xù)增加風(fēng)速，固定床會(huì)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(yùn)動(dòng)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(huì)出現(xiàn)分層流化的現(xiàn)象。顆粒床層從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)化進(jìn)所需的最低速度，稱為臨界流化速度。隨著風(fēng)速的進(jìn)一步增大，床層壓降幾乎不變。循環(huán)流化床鍋爐一般的流化風(fēng)速是23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(duì)臨界流速影響不大。（2）料層的當(dāng)量平均料徑增大則臨界流速增加。（3）固體顆粒密度增加時(shí)臨界流速增加。（3

6、）流體的運(yùn)動(dòng)粘度增大時(shí)臨界流速減?。喝绱矞卦龈邥r(shí)，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(guò)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(dòng)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(guò)，所有固體顆粒呈靜止?fàn)顟B(tài)。鼓泡流化床：當(dāng)氣流速度達(dá)到一定值時(shí)，靜止的床層開始松動(dòng)，當(dāng)氣流速度超過(guò)臨界流化風(fēng)速時(shí)，料層內(nèi)會(huì)出現(xiàn)氣泡，并不斷上升，而且還聚集成更大的氣泡穿過(guò)料層并破裂。整個(gè)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

7、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(dòng)，床層分界面逐漸消失，固體顆粒不斷被帶走，以顆粒團(tuán)的形式上下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生高度的返混。此時(shí)的氣流速度為床料終端速度?？焖倭骰玻寒?dāng)氣流速度進(jìn)一步增大，固體顆粒被氣流均勻帶出床層。此時(shí)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(duì)于前者，床內(nèi)顆粒濃度變稀，

8、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(duì)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(diǎn)：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(shí)進(jìn)行脫硫反應(yīng)，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)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，

9、從而貼壁下流。氣固混合物離開爐膛后進(jìn)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(lái)回送爐膛，進(jìn)行循環(huán)燃燒。未被分離出來(lái)的細(xì)粒子隨煙氣進(jìn)入尾部煙道，以加熱過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，經(jīng)除塵器排至大氣。1、低溫的動(dòng)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850900之間，其燃燒反應(yīng)控制在動(dòng)力燃燒區(qū)內(nèi)，并有大量固體顆粒的強(qiáng)烈混合，這種情況下的燃燒速度主要取決于化學(xué)反應(yīng)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(dǎo)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(dá)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(guò)程：循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的物料參與了

10、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(gè)燃燒過(guò)程以及脫硫過(guò)程都是在這兩種循環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中逐步完成的。3、高強(qiáng)度的熱量、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞過(guò)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(yīng)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(shí)現(xiàn)整個(gè)爐膛內(nèi)的控制燃燒過(guò)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(diǎn)，因?yàn)楣呐萘骰插仩t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(gè)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(dāng)?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

11、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(guò)?？諝庀禂?shù)1.2-1.31.2-1.251.1-1.21.15-1.3燃燒區(qū)域風(fēng)速(m/s)1-30.5-33-1215-30床層與受熱面間的傳熱系數(shù)W/(m2K)50-150200-500100-25050-100磨損小中中較小燃燒效率(%)9799.98590909699燃燒中心溫度()12008509508509501600煤的粒度(mm)6326以下9以下0.1以下截面熱

12、負(fù)荷(MW/ m2)0.51.50.51.53.05.04.06.0脫硫效率80908090低氣體混合接近塞柱流復(fù)雜二相流彌散塞柱流接近塞柱流固體運(yùn)動(dòng)靜止上下運(yùn)動(dòng)大部分向上、部分向下向上空隙率0.40.50.50.850.850.990.980.998溫度梯度大很小小顯著NOX排放(mg/m3)40060030040050200400600三、顆粒的夾帶、揚(yáng)析當(dāng)床層流動(dòng)轉(zhuǎn)到紊流流化床時(shí)，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(dāng)氣流通過(guò)顆粒層時(shí)，一些終端速度小于床層表觀氣速的細(xì)顆粒將被上升氣流帶走，這一過(guò)程稱為揚(yáng)析。，由于揚(yáng)析過(guò)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

13、觀氣速的顆粒經(jīng)過(guò)一定的分離高度后會(huì)陸續(xù)返回床層，因此存在著輸送分離高度TDH。此過(guò)程就是我們通常所說(shuō)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(shí)存在著夾帶和揚(yáng)析現(xiàn)象。發(fā)生揚(yáng)析現(xiàn)象的顆粒的來(lái)源有三個(gè)：給煤中的細(xì)顆粒；煤在揮發(fā)份析出階段破碎形成的細(xì)顆粒；在煤燃燒的同時(shí)，由于磨損造成的細(xì)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(dòng)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)

14、律，利用此規(guī)律來(lái)研究?jī)上嗔鲃?dòng)和燃燒，或者把分散相顆粒直徑示平均值，以平均直徑來(lái)代表分散相顆粒群的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，粒徑的分布規(guī)律是一個(gè)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(kuò)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(duì)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(xì)，一般都小于20m，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(xì)。一

15、般為2090m，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90650m，具有良好的流化性能。它在流體速度達(dá)到臨界流化速度后就會(huì)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(shí)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(shí)的動(dòng)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(huì)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?；旌狭己?，加熱床層時(shí)所有床料溫度基本均勻。（5）床內(nèi)固體顆?？梢韵罅黧w一樣從底部或側(cè)面的孔中

16、排出。（6）幾個(gè)流化床底部聯(lián)通后，床層高度自動(dòng)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(guò)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(gè)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）傳熱面方位傳熱系數(shù)W/(m²K)可能出現(xiàn)的問(wèn)題二次風(fēng)下部水平或豎直300500腐蝕、剝蝕、磨損、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能差，阻礙顆粒間橫向混合。二次風(fēng)上部豎直150250傳熱較好的受熱面二次風(fēng)上部懸吊受熱面豎直150250輕微剝蝕、磨損、減少顆粒間橫向混合。五、影響循環(huán)流化床傳熱的各種因素：

17、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(duì)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)減小；氣體導(dǎo)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(duì)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(duì)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(dǎo)熱系數(shù)的影響：影響較小。（5）固體顆粒粒度分布的影響：對(duì)于小顆粒床，粒徑越小，傳熱系數(shù)越大；對(duì)于大顆粒床，粒徑越大，傳熱系數(shù)越大。3、

18、化風(fēng)速的影響：對(duì)于循環(huán)流化床的密相區(qū)，傳熱系數(shù)隨流化風(fēng)速的增大而減小。對(duì)于循環(huán)流化床的稀相區(qū)，傳熱系數(shù)隨流化風(fēng)速的增大而增大。4、床溫對(duì)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囊蛩刂?。傳熱系?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(guò)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

19、損，而且揮發(fā)份析出燃燒過(guò)程與焦炭燃燒過(guò)程都有一定的重疊。煤粒在流化床中的燃燒過(guò)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(yùn)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(guò)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。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(diǎn)表面溫度起著關(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，也可以是經(jīng)分離后的高溫灰?；蛘呤遣硷L(fēng)板上的床料。當(dāng)固體質(zhì)點(diǎn)

20、表面溫度上升時(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)一定反應(yīng)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(gè)顆粒直徑，因?yàn)樯釗p失過(guò)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(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表面的結(jié)構(gòu)特性、機(jī)械強(qiáng)度以及外部操作條件等。磨損的作用貫穿于整個(gè)燃燒過(guò)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)煤粒溫度達(dá)到熱解溫度時(shí)，煤粒發(fā)生脫揮發(fā)份反應(yīng)，對(duì)于高揮發(fā)份的煤

21、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，一旦壓力超過(guò)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)都能從煤粒中逸出，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。煤粒破碎后會(huì)形成大量的細(xì)小粒子，特別是一些可揚(yáng)析粒子會(huì)影響鍋爐的燃燒效率。細(xì)煤粒一般會(huì)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(jí)破碎和二級(jí)破碎，一級(jí)破碎是由于揮發(fā)份逸出產(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

22、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。一般破碎和膨脹受下列因素的影響：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。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與水蒸汽進(jìn)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(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，

23、然后逐漸氧化為SO2。其化學(xué)反方程式為FeS2 + 2H2 2H2S + FeH2S + O2 H2 + SO2對(duì)SO2形成影響最大的因素是床溫和過(guò)量空氣系數(shù)，床溫升高、過(guò)量空氣系數(shù)降低則SO2越高。循環(huán)流床燃燒過(guò)程中最常用的脫硫劑就石灰石，當(dāng)床溫超過(guò)其煅燒溫度時(shí)，發(fā)生煅燒分解反應(yīng)：CaCO3 CaO + CO2 183KJ/mol脫硫反應(yīng)方程式為：CaO + SO2+1/2 O2 CaSO4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

24、運(yùn)行時(shí)Ca/S摩爾比一般在1.52.5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(yīng)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(dá)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(shí)，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(guò)量空氣系數(shù)時(shí)脫硫效率總是提高的。（5）床內(nèi)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。（6）循環(huán)倍率的影響循環(huán)倍率越高，脫硫效率越高。（7）SO2在爐膛停留時(shí)間的影響脫硫時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)效率來(lái)說(shuō)越不利，應(yīng)該保證SO2在床內(nèi)停留時(shí)間不少于24秒。（8）負(fù)荷變化的影響當(dāng)循環(huán)流化床負(fù)荷變化在相

25、當(dāng)大的范圍內(nèi)時(shí)，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(yīng)速度。煤種的影響：灰份對(duì)脫硫效率并無(wú)不利影響。（10）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)，但在床溫達(dá)到850，即脫硫效率最高的溫度時(shí)，NOX的生成量卻最大，對(duì)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850900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。（七）循環(huán)流化床的優(yōu)點(diǎn)1、燃料適應(yīng)性強(qiáng)由于循環(huán)流化床中的燃料僅占床料的1%3%，不需要輔助燃料而燃用任何燃料，可以燃用各種劣質(zhì)煤

26、及其它可燃物，特別包括煤矸石、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(wèn)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(dāng)。3、脫硫率高循環(huán)流化床的脫硫方式是最經(jīng)濟(jì)的方式之一，其脫硫率可以達(dá)到90%。4、氮氧化物排放低這是循環(huán)流化床另外一個(gè)非常吸引人的特點(diǎn)。其主要原因是：一低溫燃燒，燃燒溫度一般控制在850900之間，空氣中的氮氮一般不會(huì)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(qiáng)度高，爐膛截面積小這是循環(huán)流化床的主要優(yōu)點(diǎn)之一。其截面熱負(fù)荷約為36MW/m2，接近或高于煤粉爐。6、負(fù)

27、荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)速度快這主要上相對(duì)于煤粉爐來(lái)說(shuō)的。其原因是循環(huán)流床內(nèi)床料的蓄熱能力非常大，不會(huì)象煤粉爐那樣低負(fù)荷時(shí)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(dòng)，比煤粉爐有更好的調(diào)峰能力。循環(huán)流化床的負(fù)荷調(diào)節(jié)比可達(dá)（34）：1，其調(diào)節(jié)速率可達(dá)4%5%。7、易于實(shí)現(xiàn)灰渣綜合利用由于其灰渣含炭量較低，屬于低溫?zé)福兄蟮睦脙r(jià)值。8、燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單其燃料的粒度一般小于12mm,破碎系統(tǒng)比煤粉爐更為簡(jiǎn)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(fēng)分離器為中溫分離，其工質(zhì)溫度在425與450之間

28、。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(dòng)時(shí)間，在保溫相同的條件下，減小散熱損失，分離器內(nèi)部不會(huì)發(fā)生二次燃燒，也不會(huì)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(guò)熱器的磨損。后者旋風(fēng)分離器為高溫汽冷式，其床溫與床溫相差不大，旋風(fēng)分離器布置有膜式結(jié)構(gòu)過(guò)熱器。外殼由汽冷彎制、焊裝而成，取消了絕熱旋風(fēng)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(huì)略有下降，不會(huì)造成結(jié)焦。而且具有相當(dāng)好的分離性能。但該分離器的問(wèn)題容易造成飛灰可燃物升高，制造工藝復(fù)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)

29、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(fēng)煤配比和一次風(fēng)風(fēng)量，一旦正常運(yùn)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(guò)熱吸熱量比較大，在爐膛內(nèi)布置屏式過(guò)熱器和屏式再熱器用來(lái)吸收爐膛的輻射熱；另外由于后者熱負(fù)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(jī)，給煤機(jī)分為皮帶式給煤機(jī)和埋刮式給煤機(jī)兩種，給煤時(shí)先啟動(dòng)后置式給煤機(jī)，正常后再啟動(dòng)前置式給煤機(jī)。始終控制后置式給煤轉(zhuǎn)速大于前置式給煤機(jī)。后者全部采用皮帶式給煤機(jī)，而且給煤點(diǎn)全部布置在前墻。前者的后墻給煤時(shí)采用回料閥給煤系統(tǒng)，這樣煤

30、在爐膛內(nèi)能夠充分混合并可以對(duì)煤進(jìn)行預(yù)先加熱，但當(dāng)煤種水分太少時(shí)會(huì)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(guò)，爐渣進(jìn)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(dòng)的冷卻水冷卻。這種冷渣器的主要問(wèn)題在于葉片容易變形，造成卡住或機(jī)械故障；在絞籠進(jìn)口和外壁處易磨損，導(dǎo)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(jìn)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(fēng)，灰渣發(fā)生燃燒的可能性很小。后者采用多倉(cāng)風(fēng)水冷選擇流化床式冷渣器，這種冷渣器的優(yōu)點(diǎn)是：可以實(shí)現(xiàn)選擇性排放

31、灰渣，是補(bǔ)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(jìn)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(diǎn)是：冷渣器內(nèi)埋管易磨損，所以必須采取嚴(yán)格的防磨措施；灰渣易再次燃燒，造成結(jié)渣；風(fēng)系統(tǒng)與一次風(fēng)共用時(shí)容易影響一次風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。（二）循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)煤粉鍋爐在結(jié)構(gòu)與運(yùn)行方面的區(qū)別：1、燃燒室底部布風(fēng)板，其主要作用是流化風(fēng)均勻地流入料層，并使床料流化。對(duì)布風(fēng)板的要求是：在保證布風(fēng)均勻地條件下在，豐風(fēng)板壓降越低越好。2、床料循環(huán)系統(tǒng)：是由高溫旋風(fēng)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(duì)鍋爐運(yùn)行的

32、影響：循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，其單位時(shí)間內(nèi)的循環(huán)灰量可高達(dá)同單位時(shí)間內(nèi)燃煤量2040倍。由于灰的熱容大得多，因此循環(huán)灰對(duì)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(fù)荷變化，運(yùn)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(gè)方面來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)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(guò)程較煤粉爐復(fù)雜，加

33、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(wèn)題1、爐膛、分離器和回送裝置及其之間的膨脹和密封問(wèn)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(gè)部位受熱時(shí)間和程度不完全一致，所以會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力而造成膨脹不均，導(dǎo)致出現(xiàn)顆粒外漏現(xiàn)象。2、由于設(shè)計(jì)和施工工藝不當(dāng)造成的磨損問(wèn)題。鍋爐部件的磨損主要與風(fēng)速、顆粒濃度以及流場(chǎng)的不均勻性有關(guān)，研究表明：磨損與風(fēng)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(dòng)，一些局部位置，如煙所改變方向的地方會(huì)開始磨損，然后逐漸擴(kuò)大到整個(gè)爐膛。3、飛灰含炭量高的問(wèn)題。對(duì)于循環(huán)流化床來(lái)說(shuō)，其底

34、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(fēng)板、分離器結(jié)構(gòu)和爐料層的存在煙風(fēng)阻力比煤粉爐大得多，相應(yīng)的通風(fēng)電耗也較高。目前我國(guó)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(jī)組是35 t/h 和75t/h鍋爐，220t/h類型鍋爐和440t/h也陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)。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(jí)發(fā)電機(jī)組的大型循環(huán)流床鍋爐正趨

35、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(dòng)工建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)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(wèn)題也變得越來(lái)越突出，國(guó)外研究表明：循環(huán)流化床的單機(jī)容量以400MW為宜。循環(huán)流化床鍋爐另外一個(gè)發(fā)展方向是增壓循環(huán)流化流床燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)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(diǎn)是：（1）系統(tǒng)壓力（1.21.5MPa）增加，氣固兩相的接觸和反應(yīng)明顯改善，增加了氣體和細(xì)粒子在床內(nèi)的停留時(shí)間，提高了燃燒效率和脫硫率，其他煙氣污染的排放也達(dá)到了很低的水平。（2）可與燃?xì)廨啓C(jī)配

36、合構(gòu)成蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)系統(tǒng)，使發(fā)電效率提高幾個(gè)百分點(diǎn)（3）燃燒室截面熱負(fù)荷可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在在大型火電機(jī)組中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。現(xiàn)在在火電廠中應(yīng)用最廣泛的是DCS即Disytributed Control System的簡(jiǎn)稱，即微機(jī)分散控制系統(tǒng)。這是一種基于控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)的控制系統(tǒng)。用來(lái)對(duì)火電生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)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(xiǎn)性分散、可靠性高、投資減小、維護(hù)方便。實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作和管理。使得管理與現(xiàn)場(chǎng)分離，管理更能綜合

37、化和系統(tǒng)化，采用網(wǎng)絡(luò)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(shí)時(shí)性，并能隨時(shí)解決系統(tǒng)的擴(kuò)充與升級(jí)問(wèn)題。這種控制技術(shù)在煤粉鍋爐中取得了很好的應(yīng)用效果。近年來(lái)，隨著大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展，DCS也不無(wú)例外的應(yīng)用在了這種燃燒方式中來(lái)。循環(huán)流化床鍋爐和煤粉鍋爐一樣，在燃燒過(guò)程中，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都要求限定在一定范圍內(nèi)。為了保證燃燒過(guò)程的穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在應(yīng)用中不僅采用了先進(jìn)的變頻調(diào)整技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，各DCS廠商還應(yīng)用了人工智能控制技術(shù)。國(guó)內(nèi)比較成熟的廠商有新華、和利時(shí)等。國(guó)外有ABB、HONEYWELL、SIMENSE等。DCS自動(dòng)化主要有以下四個(gè)方面組成：熱工檢測(cè)、模擬量控制、順序

38、控制和熱工保護(hù)。DCS能否穩(wěn)定運(yùn)行不僅和所采用的硬件有關(guān)，還和設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想有關(guān)。鍋爐的燃燒控制循環(huán)流化床鍋爐的燃燒過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程，對(duì)于自動(dòng)控制來(lái)說(shuō)是一個(gè)復(fù)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(fù)荷與出力之間的及時(shí)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(duì)燃燒工況的影響等。一個(gè)典型的循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制應(yīng)包括以下功能：負(fù)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(fēng)量調(diào)節(jié)；二次風(fēng)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(fēng)量調(diào)節(jié)

39、；啟動(dòng)燃燒器燃油流量調(diào)節(jié)；啟動(dòng)燃燒器風(fēng)量調(diào)節(jié)；播煤風(fēng)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(guò)蒸汽母管的壓力（經(jīng)過(guò)蒸汽母管壓力調(diào)節(jié)器處理后）和蒸汽實(shí)際流量（經(jīng)過(guò)溫度修正）得出鍋爐的負(fù)荷指令，作為一個(gè)燃料、氧量控制、床溫、一次風(fēng)量的遠(yuǎn)方給定值進(jìn)行控制。在控制燃料量的同時(shí)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(diǎn)，其燃燒控制系統(tǒng)又分為：1、燃料控制系統(tǒng)；2、送風(fēng)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)剂现噶睿ㄟ^(guò)與總風(fēng)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(shí)風(fēng)量始終大于燃料量，也同時(shí)保證了先加風(fēng)后加燃料、先減燃

40、料后減風(fēng)。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希瑔?dòng)燃燒器和風(fēng)道燃燒器燃油流量之合經(jīng)折算成相應(yīng)煤量后，加上總煤量作為總?cè)剂狭?。這樣才能保證燃燒的安全和輸入、輸出量的平衡。2、送風(fēng)及爐膛壓力控制系統(tǒng)鍋爐主控系統(tǒng)發(fā)出的風(fēng)量指令即為總風(fēng)量指令?？傦L(fēng)量中一、二次風(fēng)所占比例最大，同時(shí)一次風(fēng)和二次風(fēng)直接影響鍋爐的運(yùn)行及燃燒工況。所以，總風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)改變一、二次風(fēng)量的調(diào)節(jié)指令來(lái)保證鍋爐所需配風(fēng)（其中一次風(fēng)量應(yīng)是經(jīng)過(guò)床溫調(diào)節(jié)補(bǔ)償過(guò)的）。鍋爐主控系統(tǒng)得到的總風(fēng)量指令與燃料量測(cè)量值進(jìn)行交叉限制后（取大值）作為總風(fēng)量控制系統(tǒng)的給定值，以保證負(fù)荷增加時(shí)先加風(fēng)后加燃料、負(fù)荷減小時(shí)先減燃料后減風(fēng)

41、的要求，從而保證一定的過(guò)剩空氣系數(shù)。在爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，爐膛出口壓力測(cè)量值與給定值一起送入PID中進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果動(dòng)作引風(fēng)機(jī)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(jī)組運(yùn)行要求。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒的特殊性，一次風(fēng)量和二次風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)，需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間爐膛出口壓力才發(fā)生變化，因此必須把總風(fēng)量（一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量和二次風(fēng)總風(fēng)量之和）的微分量作為前饋信號(hào)送入PID控制輸出中，以提高一、二次風(fēng)量變化時(shí)控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。3、床溫控制系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐的最佳運(yùn)行床溫為850900。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(gè)溫度時(shí)具有最佳脫硫效果，并且NOX生成量也很少。

42、床溫調(diào)節(jié)的目的是優(yōu)化和減少煙氣中SO2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(fēng)量、二次風(fēng)量、返料風(fēng)量等。給煤量主要用來(lái)調(diào)節(jié)主汽壓力，床溫對(duì)給煤調(diào)節(jié)的影響要求并不高，因此給煤量?jī)H為調(diào)節(jié)床溫的手段之一。石灰石供給量對(duì)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(shí)不考慮石灰石的影響。排渣量主要用來(lái)控制床層厚度，若床層厚度基本恒定則排渣量對(duì)床溫的影響也可不予考慮。控制床溫的最好手段是通過(guò)再分配燃燒室不同燃燒風(fēng)風(fēng)量而總風(fēng)量不變保持最佳的床溫。 床溫測(cè)量值來(lái)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)，

43、料層過(guò)厚時(shí)，床料的流化狀態(tài)就會(huì)變差或不能流化影響爐內(nèi)的燃燒工況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(shí)須加大流化風(fēng)量，從而增大了輔機(jī)的電耗。料層薄時(shí)，會(huì)對(duì)布風(fēng)板上的設(shè)備如風(fēng)帽、床溫測(cè)點(diǎn)等磨損加大或使其過(guò)熱損壞。并且，料層薄時(shí)，爐內(nèi)的傳熱會(huì)惡化不能維持正常的負(fù)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(jì)運(yùn)行，料層厚度與床壓具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，料層厚度調(diào)節(jié)可以通過(guò)調(diào)節(jié)床壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。下圖是床料厚度與床壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系：床壓在爐膛密相區(qū)通過(guò)差壓進(jìn)行測(cè)量，大型循環(huán)流化床鍋爐一般分左、右兩側(cè)，該測(cè)量平均值作為床壓的測(cè)量值，此信號(hào)與由運(yùn)行人員設(shè)置的床壓給定值相比較后，通過(guò)調(diào)節(jié)器

44、控制投用的冷渣器進(jìn)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(shí)，且各參數(shù)是在實(shí)時(shí)變化的，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。因此，必須加入大量的補(bǔ)償和修正，使其達(dá)到自適應(yīng)控制。以保證鍋爐運(yùn)行的機(jī)動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)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(jì)也大同小異。大型循環(huán)流化床鍋爐多是單元制機(jī)組，給水、蒸汽系統(tǒng)的自動(dòng)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(guò)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

45、心線以下100200mm處，允許波動(dòng)范圍為±50mm。汽包水位的高低直接影響鍋爐的安全運(yùn)行和蒸汽品質(zhì)。水位過(guò)高，汽包的汽空間就會(huì)減小，破壞了汽水分離裝置的正常工作，使蒸汽帶水過(guò)多，會(huì)使汽輪機(jī)的噴嘴、葉片結(jié)垢，嚴(yán)重時(shí)可能使汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊而損壞設(shè)備。水位過(guò)低，鍋爐的水循環(huán)會(huì)被破壞或部分受熱面干燒而過(guò)熱損壞。對(duì)于大型鍋爐來(lái)講，汽包的汽、水空間相對(duì)較小，保持汽包水位在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)對(duì)整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行有著重要的意義。（2）為了保持汽包水位的穩(wěn)定，必須對(duì)給水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)保持給水流量小范圍的波動(dòng)，給水流量的劇烈波動(dòng)不但會(huì)影響給水管道和省煤器的安全運(yùn)行還會(huì)加重給水泵的負(fù)荷。給設(shè)備造

46、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(jìn)入汽包。并經(jīng)過(guò)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(jìn)行汽水分離產(chǎn)生飽和蒸汽，再經(jīng)過(guò)熱器加熱后生成合格的蒸汽到汽輪機(jī)中做功。上圖說(shuō)明：1調(diào)速水泵或調(diào)節(jié)閥；2省煤器；3汽包；4水循環(huán)管；5過(guò)熱器；Q給水流量；D蒸汽流量水位控制系統(tǒng)的目的就是調(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(dòng)，從而滿足鍋爐負(fù)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(duì)給水流量的影響。為了防止外擾對(duì)水位及給水流量的影響，在實(shí)際應(yīng)用中還加入了較多的溫度及壓力修正。其控制流程如下：給水控制

47、系統(tǒng)通過(guò)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(jī)組負(fù)荷要求。汽包水位信號(hào)（一般三選后）經(jīng)汽包壓力信號(hào)進(jìn)行校正，校正后的信號(hào)作為汽包水位實(shí)際值；主給水流量經(jīng)給水操作臺(tái)前溫度修正后作為主給水流量值，一級(jí)減溫水流量、二級(jí)減溫水流量相加后作為總減溫水流量?？倻p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D。三沖量方式可在手動(dòng)、自動(dòng)、串級(jí)狀態(tài)下運(yùn)行。二、過(guò)熱、再熱蒸汽的調(diào)節(jié)過(guò)熱（再熱）蒸汽溫度是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，保證過(guò)熱（再熱）汽溫蒸汽溫度穩(wěn)定對(duì)經(jīng)濟(jì)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

48、超高壓參數(shù)，過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度是全機(jī)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(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度上限一般不能超過(guò)額定值的5；如果汽溫偏低就會(huì)影響機(jī)組的熱效率和汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。所以在運(yùn)行中，過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度應(yīng)維持在規(guī)定范圍內(nèi)。影響過(guò)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(fù)荷、煙氣溫度、煙氣所含物料的濃度、煙氣的流速、過(guò)熱蒸汽側(cè)與再熱蒸汽側(cè)的煙氣分配、減溫水量等都會(huì)影響過(guò)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(xì)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

49、汽溫調(diào)節(jié)基本相同。一般取調(diào)速級(jí)前汽溫變化作為前饋，通過(guò)修正后和設(shè)定值進(jìn)行比較。其控制流程如下：如果鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)中有煙氣擋板，還應(yīng)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(guò)熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)控制邏輯基本相同。三、FSSS保護(hù)系統(tǒng)FSSS系統(tǒng)是Furnace Safeguard Supervisory System簡(jiǎn)稱，即爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)。是專用于火力發(fā)電機(jī)組鍋爐的安全保護(hù)和燃燒器管理，它在鍋爐啟動(dòng)、運(yùn)行、停止的各個(gè)階段連續(xù)地監(jiān)測(cè)鍋爐的有關(guān)運(yùn)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(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，并經(jīng)過(guò)邏輯判斷、合理地發(fā)出動(dòng)作指令，同時(shí)與有關(guān)主輔機(jī)信號(hào)合理地聯(lián)鎖，以保證整個(gè)機(jī)

50、組的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。對(duì)于DCS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它已經(jīng)是不可或缺的組成部分。是鍋爐熱工保護(hù)的一個(gè)組成模塊。循環(huán)流化床鍋爐的安全保護(hù)側(cè)重于燃料投運(yùn)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(xí)慣仍將有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐的保護(hù)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(hù)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(dòng)油系統(tǒng)泄漏試驗(yàn)；循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)（建立流化風(fēng)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(dòng)；風(fēng)道油燃燒器控制；啟動(dòng)油燃燒器控制；油燃燒器火焰檢測(cè)；（10）煤及石灰石系統(tǒng)控制；（11）

51、一次、二次風(fēng)機(jī)、高壓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、播煤風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖控制；（12）鍋爐水系統(tǒng)的保護(hù)；（13）機(jī)爐協(xié)調(diào)保護(hù)；一、循環(huán)流化床鍋爐的MFT大型循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)一般采用床下點(diǎn)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(diǎn)火燃燒器無(wú)故障（經(jīng)過(guò)油泄漏試驗(yàn)）的情況下才可以投運(yùn)床下點(diǎn)火燃燒器。在達(dá)到燃料安全著火溫度時(shí)（根據(jù)燃料試驗(yàn)得到）才可以投煤。如只靠床下點(diǎn)火燃燒器不能作到時(shí)，可考慮投運(yùn)床上點(diǎn)火燃燒器。直到達(dá)到必須的溫度時(shí)才可以逐步投煤，以保證鍋爐的安全運(yùn)行。由此看來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐的FSSS保護(hù)主要體現(xiàn)在MFT（）主燃料切除保護(hù)上，循環(huán)流化床鍋爐的MFT主要有以下內(nèi)容組成：1、引

52、發(fā)MFT動(dòng)作的條件；2、對(duì)燃油系統(tǒng)的控制；3、MFT動(dòng)作后復(fù)歸的條件；4、熱態(tài)啟動(dòng)的條件；5、首出記憶。（一）以下任何條件滿足都將觸發(fā)MFT動(dòng)作：手動(dòng)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(shí)5s）；爐膛壓力低（一般取-2489Pa延時(shí)5s）；所有引風(fēng)機(jī)跳閘；所有一次風(fēng)機(jī)跳閘；所有高壓流化風(fēng)機(jī)跳閘；所有播煤風(fēng)機(jī)跳閘且旁路門未開（加一定時(shí)間延時(shí)）；汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉；所有一次風(fēng)機(jī)出口總風(fēng)量小于25%額定風(fēng)量延時(shí)5s；床溫低于650且無(wú)啟動(dòng)燃燒器投入；超過(guò)啟動(dòng)時(shí)間3600s（指啟動(dòng)燃燒器的啟動(dòng)時(shí)間：在3600s內(nèi)沒(méi)有著火）；DCS電源消失；

53、MFT動(dòng)作后將引發(fā)以下動(dòng)作：1、跳閘所有給煤機(jī)；2、跳閘燃油來(lái)油速斷閥；3、跳閘石灰石給料系統(tǒng)；4、關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門；5、關(guān)閉減溫水總門且閉鎖開指令；6、如沒(méi)有“熱態(tài)啟動(dòng)”的條件存在，則發(fā)出“鍋爐吹掃”邏輯。二、對(duì)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(jiǎn)單，它主要的作用是在鍋爐啟動(dòng)初期對(duì)鍋爐內(nèi)的固體物料進(jìn)行加熱，使固體物料的溫度能達(dá)到煤的安全燃用溫度。如果油系統(tǒng)存在泄漏或啟動(dòng)燃燒器事故熄滅后不能正確及時(shí)的關(guān)閉相應(yīng)的油閥門，則有可能造成點(diǎn)火風(fēng)道或爐膛爆炸。因此對(duì)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(yàn)、燃燒器熄火保護(hù)及鍋爐的點(diǎn)火功能。1、油系統(tǒng)泄漏試

54、驗(yàn)主要是對(duì)鍋爐的燃用油管道、閥門、管道上的流量計(jì)和一些附帶承壓部件的壓力試驗(yàn)。以檢驗(yàn)其承壓性能和嚴(yán)密性。2、燃燒器的熄火保護(hù)是為了如果油燃燒器熄滅（火檢檢不到火）后能及時(shí)的關(guān)閉該油燃燒器的進(jìn)、回油速斷閥并開啟其蒸汽吹掃閥，進(jìn)行油管道的程控吹掃，這個(gè)吹掃稱為后吹掃。在后吹掃時(shí)應(yīng)進(jìn)行高壓打火，以便管道中的積油在吹出管道時(shí)著火，避免燃油在管道中長(zhǎng)時(shí)間積存或油吹出管道后在點(diǎn)火風(fēng)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(yīng)對(duì)該油燃燒器進(jìn)行程控吹掃，這個(gè)吹掃稱為前吹掃。在前吹掃時(shí)可以不進(jìn)行高壓打火,主要是對(duì)管道中的雜質(zhì)進(jìn)行吹掃，以保證管道的暢通。在這個(gè)過(guò)程還可以對(duì)油燃燒器進(jìn)行預(yù)熱使燃燒器

55、能更順利的著火。3、在燃油壓力（適用于機(jī)械霧化）低于霧化壓力時(shí)，燃油控制系統(tǒng)應(yīng)關(guān)閉該油系統(tǒng)的來(lái)油速斷總閥。4、點(diǎn)火助燃風(fēng)喪失（低于一定值）時(shí)，燃油控制系統(tǒng)應(yīng)關(guān)閉該油系統(tǒng)的來(lái)油速斷總閥。5、在鍋爐MFT信號(hào)發(fā)出時(shí)，燃油控制系統(tǒng)應(yīng)關(guān)閉該油系統(tǒng)的來(lái)油速斷總閥。6、在來(lái)油速斷總閥關(guān)閉時(shí)，燃油控制系統(tǒng)應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉各油燃燒器（油槍）的各進(jìn)、回油速斷閥及各進(jìn)、回油管道的吹掃蒸汽閥。7、鍋爐的點(diǎn)火功能是在鍋爐滿足點(diǎn)火條件后能進(jìn)行程控點(diǎn)火。在鍋爐點(diǎn)火前，應(yīng)具備點(diǎn)火條件，這些條件有：（1）油壓正常；（2）油系統(tǒng)泄漏試驗(yàn)成功；（3）風(fēng)量滿足要求；（4）MFT復(fù)歸（5）火檢器冷卻風(fēng)正常當(dāng)點(diǎn)火條件滿足后，可以通過(guò)自動(dòng)或手

56、動(dòng)點(diǎn)火。自動(dòng)方式：可按事先選擇的程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火。在控制顯示畫面上單擊油槍編號(hào)，啟動(dòng)點(diǎn)火鍵，點(diǎn)火將按如下順序自動(dòng)進(jìn)行，即進(jìn)油槍（如為固定式油槍則無(wú)此步）開吹掃閥吹掃延時(shí)關(guān)吹掃閥開進(jìn)油閥同時(shí)啟動(dòng)點(diǎn)火器打火打火延時(shí)如果油槍點(diǎn)燃，測(cè)為點(diǎn)火成功，否則為點(diǎn)火失敗，點(diǎn)火失敗后自動(dòng)按照關(guān)油閥開吹掃閥啟動(dòng)點(diǎn)火器打火吹掃延時(shí)關(guān)吹掃閥退出油槍（如為固定式油槍則無(wú)此步）。點(diǎn)火成功后則自動(dòng)退出點(diǎn)火器。手動(dòng)點(diǎn)火方式即將上述步驟遠(yuǎn)方手動(dòng)進(jìn)行或就地手動(dòng)進(jìn)行，為保證點(diǎn)火安全，其步驟不可省略。三、必須滿足以下條件才能使MFT復(fù)歸：1、完成鍋爐吹掃。鍋爐的吹掃目的是在點(diǎn)火前要吹去爐膛、點(diǎn)火風(fēng)道和煙道內(nèi)可燃混合物，以防止點(diǎn)火時(shí)引起爆燃，在啟動(dòng)吹掃前，應(yīng)滿足爐膛吹掃許可條件，這