循環(huán)流化床控制設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文講解

1、畢業(yè)論文中文摘要隨著人們對能源需求量的日益擴大以及對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，作為近 年來國際上發(fā)展起來的新一代高效、低污染的清潔燃燒鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐得 到了迅速地推廣。其主要特點是鍋爐爐膛內(nèi)含有大量的物料，在燃燒過程中大量 的物料被煙氣攜帶到爐膛上部，經(jīng)過布置在爐膛出口的分離器，將物料與煙氣分 開，并經(jīng)過非機械式回送閥將物料會送至床內(nèi)，多次循環(huán)燃燒。由于物料濃度高， 具有很大的熱容量和良好的物料混合，一般每公斤煙氣可攜帶若干公斤的物料， 這些循環(huán)物料帶來了高傳熱系數(shù)， 使鍋爐熱負荷調(diào)節(jié)范圍廣，對燃料的適應(yīng)性強 循環(huán)流化床鍋爐采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一樣有一個明顯的 界面，由

2、于床內(nèi)強烈的湍流和物料循環(huán)，增加了燃料在爐膛內(nèi)的停留時間，因此 比鼓泡床具有更高的燃燒效率，在低負荷下能穩(wěn)定運行，而無需增加輔助燃料。 其主要特點是鍋爐爐膛內(nèi)含有大量的物料，在燃燒過程中大量的物料被煙氣攜帶 到爐膛上部，經(jīng)過布置在爐膛出口的分離器，將物料與煙氣分開，并經(jīng)過非機械 式回送閥將物料會送至床內(nèi)，多次循環(huán)燃燒。由于物料濃度高，具有很大的熱容 量和良好的物料混合，一般每公斤煙氣可攜帶若干公斤的物料，這些循環(huán)物料帶 來了高傳熱系數(shù)，使鍋爐熱負荷調(diào)節(jié)范圍廣，對燃料的適應(yīng)性強。循環(huán)流化床鍋 爐采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一樣有一個明顯的界面，由于床 內(nèi)強烈的湍流和物料循環(huán)，增加了燃

3、料在爐膛內(nèi)的停留時間，因此比鼓泡床具有 更高的燃燒效率，在低負荷下能穩(wěn)定運行，而無需增加輔助燃料。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)關(guān)鍵詞循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐用油鍋爐主控系統(tǒng)燃料/風(fēng)量指令給煤機控制石灰石控制緒論51第一章循環(huán)流化床鍋爐的工作原理及其特點 61.1第一節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的工作原理 6 1.2第二節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的特點 162第二章循環(huán)流化床鍋爐燃燒412.1 第一節(jié)煤在循環(huán)硫化床內(nèi)的燃燒過程 66666666666 466613第三章循環(huán)流化床鍋爐的 DCS系統(tǒng)713.1 第一節(jié)循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 66666666666 766613.2第二節(jié)循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)66666

4、66696613.3第三節(jié)燃燒系統(tǒng)的總體控制方案設(shè)計 666666666.26066664. 第四章循環(huán)流化床鍋爐點火節(jié)油 66 . 66666666666261 666664.1 第一節(jié)點火耗油問題 66666666666666666662166666 4.2第二節(jié)正常點火啟爐投油控制 66666666666666262666. 4.3第三節(jié)節(jié)油的措施 666666666666666666664 66666 4.4第四節(jié)效果分析 66666666666666666666666666665. 結(jié)束語666666666666666666666666666267666666. 致謝66666666

5、66666666666666666666628666667. 參考文獻 666666666666666666666666666966666緒論循環(huán)流化床鍋爐運行溫度通常在 850900C之間，是一個理想的脫硫溫度區(qū) 間，采用爐內(nèi)脫硫技術(shù)， 向床內(nèi)加入石灰石作為脫硫劑， 燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)， 反復(fù)進行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)，加之爐內(nèi)湍流運動劇烈，Ca/S摩爾比約為2時，可以使脫硫效率達到90%左右，SO2的排放量大大降低。同時循環(huán)流化床采用分級送風(fēng) 燃燒，使燃燒始終在低過量空氣下進行，從而大大降低了NOX的生成和排放。循環(huán)流化床鍋爐還具有高燃燒效率、可以燃用劣質(zhì)燃料、鍋爐負荷調(diào)節(jié)性好、灰渣易于

6、綜合利用等優(yōu)點，因此在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。隨著環(huán)保要求日益嚴格，普 遍認為，循環(huán)流化床是目前最實用和可行的高效低污染燃煤設(shè)備之一。第一章 循環(huán)硫化床鍋爐的工作原理及特點第一節(jié) 循環(huán)硫化床鍋爐的工作原理一、流化過程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(fēng)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

7、。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?？焖倭骰玻寒敋饬魉俣冗M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

8、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、顆粒的夾帶、揚析層流動轉(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

9、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：給煤中的細顆 粒；煤在揮發(fā)份析出階段破碎形成的細顆粒；在煤燃燒的同時，由于磨損造成 的細顆粒。三、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

10、） 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。AB

11、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20卩m,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 2090卩m,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90650卩m,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D類顆粒粒混合性能較差。大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的床料和燃料均屬于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

12、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?？梢韵罅黧w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)硫化床鍋爐的工作過程1 一次鳳室2給煤機3曬燒室4主蒸汽出口集箱5過加器6蒸發(fā)管束7龍鳳分離器&省煤器g上部對流煙道io v®回料岡 H ，二次風(fēng)口 坨空氣預(yù)熱器典型循環(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(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)布置的其他受熱

13、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)除塵器排至大氣。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(yīng)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(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 可達到 98% 99

14、%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(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

15、粒度處于適當?shù)摹⑹勾矊釉诳焖倭鲄^(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。第二節(jié) 循環(huán)流化床的特點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 均勻進入流化床，在流化床中氣流上升速度約25m/s,氣流將大部分粒子托起，成沸騰狀，粒子上下運動，摻混非常強烈，這種現(xiàn)象被稱為流化。煤由給煤機送入 爐膛，剛進入爐膛的煤粒很快就與高溫床料混合， 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。由于流化床熱容量大， 摻混強烈，粒子停留時間長等因素，流化床鍋爐不但能燒高熱之煤，而且其它爐型 （如鏈條

16、爐、煤粉爐等）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、煤矸石、油頁巖、造汽爐渣等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，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、高效地解決了高硫煤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 工業(yè)鍋爐。流化床鍋爐燃燒溫度 9001000C，較鏈條鍋爐、煤粉鍋爐都低，抑制 了 NOX 的生成，煙氣中 NOX 含量少，有利于保護環(huán)境。我國用于燒劣質(zhì)煤的沸騰鍋爐已有上千臺，但他們都是屬于鼓泡床技術(shù)，對于 這種鼓泡床鍋爐，由于較大的上

17、升煙氣速度將相當多的未燃盡細小煤粒帶出爐膛， 造成燃燒效率的下，煙氣含塵量大，特別是燃燒高灰份的劣質(zhì)燃料是更為嚴重。因 為絕大多數(shù)的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嚴重， 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 矸石、爐渣等劣質(zhì)燃料的場合。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 具有鼓泡流化床燃燒的技術(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 特有的技術(shù)特點，受到國內(nèi)有關(guān)部門和專家的關(guān)注，被認為是鍋爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域的 一次革

18、命，其顯著特點有：1、燃料適應(yīng)性廣在外循環(huán)流化床鍋爐中按重量計，燃料進展床料的1%3%,其余的是不可燃的固體顆粒，如脫硫劑、灰渣或啥。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，燃料被迅速加 熱之高于著火溫度，而同時床層溫度沒有明顯降低。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、煤矸石、煤泥、以及油頁巖。2、燃燒效率高 循環(huán)流化

19、床鍋爐的燃燒效率要比鼓泡（內(nèi)循環(huán)）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 寬的運行范圍內(nèi)保持較高的燃燒效率， 甚至燃用細分含量高的燃料時也是如此 ,而鼓 泡（內(nèi)循環(huán)）流化床鍋爐、鏈條鍋爐則不可能有此優(yōu)點。3、有效脫硫 循環(huán)流化床鍋爐的脫硫比鼓泡（內(nèi)循環(huán)）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)當量比為 1 .5 2.5 ，鼓泡（內(nèi)循環(huán)） 流化床鍋爐達到90%脫硫效率時則需要脫硫劑化學(xué)當量比為 2.53,甚至更高。有 時即使鈣硫比在高，也不能達到 90%的脫硫效率。因此，無論是脫硫劑

20、的利用率還 是二氧化硫的脫除率,循環(huán)流化床鍋爐比鼓泡（內(nèi)循環(huán)）流化床鍋爐優(yōu)越,鏈條鍋 爐不可能在爐內(nèi)進行脫硫。4、氧化物排放低 氮氧化物排放低是外循環(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 50150PPM。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。5、燃燒強度高，爐膛截面小 爐膛單位截面積的熱負荷高是外循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點之一，循環(huán)流化床鍋爐的截面熱負荷約為3.54.5MW

21、/m2，接近或高于煤粉爐，同樣熱負荷下鼓泡（內(nèi) 循環(huán)）流化床鍋爐需要的爐膛截面積要比外循環(huán)流化床鍋爐達23倍。6、給煤點少 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（內(nèi)循環(huán)）流化床鍋爐則需 2030個給煤點。7、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 12m m,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)流化床鍋爐能直接燃用高水分煤（水分的達30%以上），當燃用高水分煤時也不需要專門的處理系統(tǒng)。8、易于實現(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

22、，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，可做水泥摻合料和建筑材 料。9、負荷調(diào)解范圍大 當負荷變化時，只需調(diào)節(jié)給煤量、空氣量和物料循環(huán)量，不必像鼓泡（內(nèi)循環(huán)）流化床鍋爐那樣采用分床壓火技術(shù)。一般而言，外循環(huán)流化床鍋爐的負荷調(diào)解比可達 1:4 ，而鏈條鍋爐、鼓泡（內(nèi)循環(huán)）流化床鍋爐的負荷調(diào)解僅為70%。此外，由于截面風(fēng)速和吸熱控制容易，循環(huán)流化床鍋爐的負荷調(diào)解速度也快，一般可達每分 鐘 5% 。10、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（內(nèi)循環(huán)）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、

23、停爐、結(jié)焦 處理時間短，同時可長時間壓火。11、故障率低、運行周期長 循環(huán)流化床鍋爐本體范圍內(nèi)設(shè)有兩臺螺旋給煤機，避免了鏈條鍋爐因傳動設(shè)備 故障而經(jīng)常造成停爐的缺陷。因此，外循環(huán)流化床鍋爐具有故障率低、運行周期長 的特點。12、司爐工勞動強度大 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行控 制，調(diào)解。而鏈條鍋爐則需要不斷通過觀火門觀察燃燒狀況，并且還要不時的用火 鉤、火耙摟火，因此，司爐工的勞動強度較大、工作環(huán)境惡劣。第二章循環(huán)硫化床的燃燒第一節(jié)煤在循環(huán)硫化床內(nèi)的燃燒過程循環(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

24、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

25、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(fēng) 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(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

26、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(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(yīng)力,這種熱應(yīng)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(fēng)分離器,成為不完全燃燒損失

27、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(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SO2 是一種嚴重危害大氣環(huán)境的污染物， SO2 與水蒸汽進行化學(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、

28、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400C時開始首先分解為H2S,然后逐漸氧化為S02。 其化學(xué)反方程式為FeS2 + 2H2 2H2S + FeH2S + 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,當床溫超過其煅燒溫度時,發(fā)生煅燒分解反應(yīng)：CaC03 CaO + C02 183KJ/mol 脫硫反應(yīng)方程式為： Ca0+ S02 + 1/202 CaS04影響循環(huán)流化床脫硫效率的

29、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(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 r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(fēng)速的影響 對一定的顆粒粒度，增

30、加風(fēng)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）SO2 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(yīng)該保證 SO2 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(yīng)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°C，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

31、破壞。這是我們所不愿看到的。所以一定要把床溫控制在850-900C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。第三章循環(huán)流化床鍋爐的DCS系統(tǒng)第一節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)一、燃料反饋的燃燒系統(tǒng)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 燃料控制系統(tǒng)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。在這里引入燃料量的負反饋，并送到副調(diào)節(jié)器構(gòu)成串級控制系統(tǒng)。 采用這個方案，如果燃料量能直接準確的測量，可以消除燃料的自發(fā)

32、性 擾動，使該燃料控制系統(tǒng)還具有帶固定負荷和變動負荷的功能。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?。二、給粉機轉(zhuǎn)速反饋的燃料控制系統(tǒng)用給粉機轉(zhuǎn)速之和作為總?cè)剂狭糠答佇盘枺⑦M入副調(diào)機器與燃料 量的給定值既鍋爐負荷要求指令進行比較，對其偏差值進行運算，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)時鍋爐負荷要求指令與 給粉機轉(zhuǎn)速反饋信號平衡。給粉機轉(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)乘法器修正燃料反饋信號，以消除煤種變化對系

33、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。當發(fā)生燃料量 內(nèi)饒時，汽包壓力能較快地反映燃料量內(nèi)擾，汽包壓力的微分信號有超 前和加強調(diào)節(jié)的作用，所以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。三、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)濟性，具體的說，就是要保證在 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)量成比例關(guān)系的送風(fēng)控制系統(tǒng)。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

34、荷、不同燃料品種而變化的。因此，可以選用隨負荷、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。根據(jù)負荷、燃料品種的變化去修正最佳風(fēng)煤比例系數(shù)K,此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、整定投運方便，但負荷和燃料品種的修正系數(shù)在實際的應(yīng)用中 較難確定。四、引鳳控制系統(tǒng)對于負壓燃燒鍋爐，如果爐膛壓力接近于大氣壓力，則爐煙往外冒 出，影像設(shè)備與工作人員的安全；反之，如果爐膛壓力太低，又會使大 量的冷空氣漏入爐膛內(nèi)，降低了爐膛的溫度，增大了引風(fēng)機負荷和排煙 帶走的熱量損失。一般爐膛壓力維持在比大氣壓力低 2050pa左右。引

35、鳳控制的任務(wù)是保持爐膛的負壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。由于引鳳調(diào)節(jié) 對象的動態(tài)響應(yīng)快，測量也容易，所以引鳳控制系統(tǒng)一般只需要采取爐 膛負壓作為被調(diào)量的單回路控制系統(tǒng)。由于送風(fēng)量的變化時引起負壓波 動的主要原因， 為了能使引風(fēng)量快速的跟蹤送風(fēng)量， 以保持二者的比例， 可將送風(fēng)量作為前饋引入引鳳調(diào)節(jié)器。這樣當送風(fēng)控制系統(tǒng)動作時，引 鳳控制系統(tǒng)立即跟著動作。而不是爐膛負壓偏離給定值后再動作，從而 能使爐膛負壓基本不變。所以引鳳控制系統(tǒng)引入送風(fēng)前饋信號以后，將 有利于提高引鳳控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和減小爐膛負壓的動態(tài)偏差。第二節(jié)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，使得對它的控制比對其他

36、 鍋爐要復(fù)雜，尤其是在燃燒系統(tǒng)的控制上；它不僅要對負荷及爐膛負壓 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° C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°C），易引起物料結(jié)焦，如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。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)塊，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)負荷變化；但是，在調(diào)節(jié)負荷時，改變給

37、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)，從而影響到負荷；因而，給煤與送風(fēng)是兩個耦合非常緊密的回 路，在控制中必須協(xié)調(diào)好?？梢钥闯觯淙紵到y(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 1所示。第三節(jié)燃燒系統(tǒng)的總體控制方案設(shè)計一、總體方案設(shè)計 圖二就是所設(shè)計的循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)場運行中我們發(fā)現(xiàn)，爐膛負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)計為以爐膛負壓為主控 參數(shù)、帶送風(fēng)前饋的單回路控制系統(tǒng)。根據(jù)對燃燒系統(tǒng)的運行分析，在負荷變化時，應(yīng)及時調(diào)節(jié)給煤量保證

38、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)焦或者滅火。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，還必須使爐膛內(nèi)氧量的變化緊 跟煤量的變化。這樣，設(shè)計的一次風(fēng)控制回路應(yīng)包含兩個方面，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時產(chǎn)生調(diào)節(jié)，使爐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)的作出調(diào)整，保證鍋爐 安全運行?？偟膩碚f設(shè)

39、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。第四章 循環(huán)流化床鍋爐點火節(jié)油一、點火耗油問題的提出吉林化纖集團有限公司， 自備三期電站 1#、2#鍋爐系濟南鍋爐廠制 造的 YG-240/9.8 型循環(huán)流化床鍋爐，分別于 2006年11月和 2006年12 月相繼投產(chǎn)運行。 2006年 5月我去山東?；詡潆娬緦嵙?xí)，同年 10月 份參加兩臺爐的調(diào)試、試運及交接工作。我公司的 240 噸循環(huán)流化鍋爐為床上、床下聯(lián)合啟動方式，其床下 二只油槍每只出力為 500kg/h ，床上三只油槍每只出力為 400公斤/ 小時， 一般在鍋爐點火時，床下點火油槍運行時間為 8 小時左右，床上

40、油槍運 行時間為 5 小時左右，由于每次點火啟爐油壓是逐漸升高的，所以根據(jù) 油罐油位及油量表得出平均耗燃油 1012 噸左右。二、正常點火啟爐投油控制 床下油點火是流化態(tài)點火，整個啟動點火過程均在流態(tài)化下進行， 它的基本原理是燃油霧化后在欲燃室（水冷風(fēng)室）內(nèi)完全燃燒產(chǎn)生較高 的煙氣及火焰與鼓風(fēng)機（一次風(fēng)機）供給的冷風(fēng)混合后成為750 C左右的熱煙氣，通過風(fēng)室、風(fēng)帽進入床內(nèi)，加熱床料。1、床上鋪有一定粒徑和厚度的底料。2、將油泵啟動調(diào)整好油壓控制在點火正常值。3、將油槍在欲燃室內(nèi)抽出，插入一個容器內(nèi)，開啟油槍門觀察油槍霧化情況，并記錄。4、啟動引風(fēng)機、鼓風(fēng)機 （一次風(fēng)機）調(diào)整送風(fēng)量，是底料處于臨

41、界流化 狀態(tài)，將油槍點燃。調(diào)節(jié)油槍油壓改變油量和改變調(diào)節(jié)通風(fēng)量來控制煙 氣量和溫度，從而控制床溫升溫的速度。床上油槍點火和床下點火并不一樣，整個啟動過程也是在流化態(tài)下 進行的，其操作比床下點火容易，也不像床下點火那樣危險性較大。主 要缺點是點火耗油量較大，升溫較慢，燃油燃燒熱利用率低。同時由于 油槍加熱的不均性，使床料在點火期間溫度不均，控制不當容易出現(xiàn)局 部超溫現(xiàn)象。5、第一支油燃燒器燃燒穩(wěn)定后，投入第二支油燃燒器。控制燃燒器混 合風(fēng)量，調(diào)整燃燒使水冷風(fēng)室煙溫小于 850C。床溫升速率最大為150C /h （取決于耐火材料制造商的要求） 。注意汽包、集箱等啟動時的膨脹 情況，定期觀察膨脹指示

42、器，做好位移記錄。如果床壓降至 3.5KPa 以 下，應(yīng)添加床料。汽包壓力達 0.1MPa 時，關(guān)閉汽包和過熱器空氣閥。 當汽壓升到0.150.2MPa時，沖洗壓力表，并與相鄰壓力表核對，保 證讀數(shù)準確。汽包壓力升到 0.5MPa 時，關(guān)閉除過熱器疏水外所有疏水 閥門。定期放水排污一次。適當開啟對空排汽閥， 控制升壓速率為 0.05 0.1MPa/min，升溫速率為 1.5 °C /min ,使汽包上下壁溫差小于50C。壓力達到I.OMPa時投連排，關(guān)閉過熱器疏水。當床溫達到投煤 條件時投煤。滑參數(shù)啟機時，當達到汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)時，向汽機送汽。6 投煤煤輸送系統(tǒng)運行正常。細煤倉煤位正常。

43、給煤機處于遠程。給煤斗閘板閥打開。去給煤機和隔離閘板閥的密封風(fēng)投運。 床溫450C,（此數(shù)據(jù)為推薦值，待調(diào)試中確定）即可向爐膛內(nèi)投煤p (MPa r(%)1-一襄-1.1-10-2X亠乳】4j. 丁10G-小一-0-D (T/H) T (c)DTbTsPR主汽流量 爐膛出口溫度 主汽溫度主汽壓力煤燃燒率PjfXk/qDfjI ITs/Tbf/ 1:k_亠一-T1-亠_ 4020冷態(tài)啟動曲線三、節(jié)油措施我們在點火過程中，合理配好流化風(fēng)，控制好料層厚度及燃煤的揮發(fā)份，并嚴格按照鍋爐升溫、生壓曲線要求操作，滿足鍋爐膨脹要求, 完全可以不用床上的三只油槍而把鍋爐點至正常。1料層厚度的選擇由于循環(huán)流化床

44、鍋爐在啟爐過程中容易出現(xiàn)局部結(jié)焦和漸進性結(jié)焦在此講述結(jié)焦的原因。當床層整體溫度低于灰渣變形溫度而由于局部超溫或低溫燒結(jié)而引起的結(jié)焦稱低溫結(jié)焦，低溫焦塊是疏松的帶有許多嵌入的未燒結(jié)顆粒。床溫、床壓和流化都正常情況下出現(xiàn)的緩慢長大的 焦塊稱漸進性結(jié)焦，低溫結(jié)焦、漸進性結(jié)焦和油煤混燃時間較長以及流 化不正常引起的結(jié)焦。循環(huán)流化床鍋爐點火要有一定的料層厚度，以前循環(huán)流化床鍋爐點 火料層全是控制在正常運行料層，料層一般在 800mm 左右，為了使床 上料層加熱到燃煤的著火溫度則消耗大量的燃油?？紤]到良好的流化質(zhì)量和點火油耗較小，我們現(xiàn)在一般料層厚度選 取為400500伽。粒度為010伽，因為料層太薄，流化質(zhì)量不好， 點火過程中易造成吹空和局部高溫結(jié)渣、漸進性結(jié)焦。料層太厚，流化 質(zhì)量好，點火過程中不易發(fā)生局部高溫結(jié)渣，但是點火啟動油耗太大。2、點火流化風(fēng)量的選擇油槍點火啟動均在床料流化狀態(tài)下加熱升溫，直至燃煤著火。流化 風(fēng)選擇太大，空氣帶走熱損失過大，點火啟動時間長，油耗量大，但好 的是不容易發(fā)生流化不好而產(chǎn)生局部高溫結(jié)渣。流