流化床鍋爐控制講座課件

流化床鍋爐控制技術(shù)Telmail:lxz_8177757@太原電力高等?？茖W(xué)校山西大學(xué)工程學(xué)院張麗香主要內(nèi)容

流化床鍋爐生產(chǎn)流程及設(shè)備簡(jiǎn)介流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)流化床鍋爐再熱汽溫控制系統(tǒng)

流化床鍋爐自動(dòng)控制內(nèi)容流化床鍋爐控制技術(shù)簡(jiǎn)介結(jié)束語(yǔ)流化床鍋爐生產(chǎn)流程及設(shè)備示意圖

1-爐膛；2-分離器；3-尾部受熱面；4-外置式換熱器；5－二次風(fēng)；6-一次風(fēng)；7-水冷錐形閥；8-石灰石；9-燃料1070T/h流化床鍋爐設(shè)備配置4臺(tái)旋風(fēng)分離器4臺(tái)回料器4臺(tái)外置式換熱器4臺(tái)冷渣器1臺(tái)4分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器2級(jí)破碎制煤系統(tǒng)；4個(gè)煤倉(cāng)；4臺(tái)稱重式給煤機(jī)4臺(tái)皮帶給煤機(jī)3臺(tái)變速給水泵等循環(huán)流化床鍋爐—高效低污染燃煤設(shè)備循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行溫度通常在800～900℃之間，這是一個(gè)理想的脫硫溫度區(qū)間，采用爐內(nèi)脫硫技術(shù)，向床內(nèi)加入石灰石和脫硫劑，燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)，可以使脫硫效率達(dá)到90%左右，SO2的排放量大大降低。同時(shí)循環(huán)流化床采用低溫分級(jí)送風(fēng)燃燒，使燃燒始終在低過(guò)量空氣下進(jìn)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的燃燒效率、可以燃用劣質(zhì)燃料、鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)性好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，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(yán)格，普遍認(rèn)為，循環(huán)流化床鍋爐是目前最實(shí)用和可行的高效低污染燃煤設(shè)備之一。

發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程控制總體結(jié)構(gòu)流化床鍋爐自動(dòng)控制內(nèi)容1、燃料控制系統(tǒng)

燃油量控制系統(tǒng)；燃煤量控制系統(tǒng)；二次風(fēng)母管壓力、風(fēng)量控制系統(tǒng)；爐膛壓力控制系統(tǒng)；一次風(fēng)母管壓力、流量控制系統(tǒng)；流化風(fēng)母管壓力、流量(外置床,回料器,冷渣器)控制系統(tǒng)鍋爐床溫控制系統(tǒng)；鍋爐床壓控制系統(tǒng)2、給水控制系統(tǒng)給水啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)；給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)3、汽溫控制系統(tǒng)過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)；再熱汽溫控制系統(tǒng)4、輔助控制系統(tǒng)石灰石給料調(diào)節(jié)系統(tǒng)；除氧器水位控制系統(tǒng)；低壓加熱器水位控制系統(tǒng)；高壓加熱器水位控制系統(tǒng)控制任務(wù)維持汽壓的穩(wěn)定保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性維持鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)助燃燃燒器：鍋爐配有總出力為15%B-MCR輸入熱量的八只床上助燃燃燒器分別布置在爐膛褲衩管的內(nèi)側(cè)墻（每側(cè)四支），床面上高度1150處。其設(shè)置的目的是在鍋爐啟動(dòng)階段加熱床料，以便盡快達(dá)到投煤溫度。床下點(diǎn)火燃燒器：設(shè)置有兩個(gè)床下點(diǎn)火風(fēng)道，每個(gè)床下點(diǎn)火風(fēng)道配有兩個(gè)油燃燒器，用來(lái)高效地加熱一次流化風(fēng)（約為900℃），達(dá)到加熱床料的目的。燃燒過(guò)程-燃料系統(tǒng)給煤系統(tǒng)：1、將儲(chǔ)存在煤倉(cāng)中的破碎好的煤送入爐膛燃燒，并根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化對(duì)給煤量進(jìn)行調(diào)節(jié)；2、防止?fàn)t膛高壓煙氣的反竄；回料器給煤方式有利于粒子的混合和預(yù)熱，同時(shí)利于著火和燃燼。煤倉(cāng)出口采用四條獨(dú)立的輸煤線路，每條輸煤線路均由稱重式皮帶給煤機(jī)、耐壓埋刮板輸煤機(jī)、卸料裝置組成。卸料裝置最后接入布置在回料器至爐膛連接灰道上的空氣吹掃防堵的給煤裝置。燃燒過(guò)程-風(fēng)系統(tǒng)

CFB鍋爐的燃燒需要相對(duì)較高的空氣壓頭使顆粒在床內(nèi)能得到流化。經(jīng)過(guò)一二次風(fēng)機(jī)出來(lái)的一二次風(fēng)通過(guò)空預(yù)器后被送入爐膛。其它用風(fēng)包括外置式換熱器、回料器、冷渣器的流化風(fēng)，均取自高壓流化風(fēng)機(jī)。

一次風(fēng)：

熱一次風(fēng)：1、作為一次燃燒用風(fēng)和流化風(fēng)進(jìn)入爐膛底部的水冷風(fēng)室，通過(guò)布置在布風(fēng)板上的風(fēng)帽使床料流化，并形成向上通過(guò)爐膛的氣固兩相流，該回路上布置有床下風(fēng)道點(diǎn)火器；2、作為FBHE至爐膛灰道的輸送風(fēng)。冷一次風(fēng)：用于快速冷卻爐膛。

燃燒過(guò)程-風(fēng)系統(tǒng)二次風(fēng)：熱二次風(fēng)：1、分兩層進(jìn)入爐膛下部?jī)?nèi)側(cè)和外側(cè)，作為燃燒及燃燒調(diào)整用風(fēng)；2、作為給煤點(diǎn)吹掃風(fēng)，防止給煤堵塞。3、間斷風(fēng)—作為石灰石給入點(diǎn)密封風(fēng)，防止石灰石系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)爐膛煙氣反竄；作為爐膛至分離器入口煙道吹掃風(fēng)，清理該煙道可能發(fā)生的嚴(yán)重積灰。冷二次風(fēng)：作為回料閥上給煤機(jī)密封用風(fēng)。高壓風(fēng)：通過(guò)高壓硫化風(fēng)機(jī)提供給回料器、外置床、冷渣器、部分灰道及分離器底部用的流化風(fēng)以及錐形閥、油槍用風(fēng)。1#給煤機(jī)—1#回料腿左前

2#給煤機(jī)—2#回料腿左后

3#給煤機(jī)—3#回料腿右后

4#給煤機(jī)—4#回料腿右前原煤采用兩級(jí)破碎，末級(jí)破碎機(jī)出口的最終粒度合格的燃煤進(jìn)入爐前大煤斗，經(jīng)帶式（刮板或皮帶）給煤機(jī)將煤粒送至落煤管上方。煤粒依靠重力到達(dá)給煤口，給煤口布置播煤風(fēng)，形成氣墊，使給煤順暢流動(dòng)，且使煤粒具有一定的動(dòng)能，有利于煤在爐膛床面上均勻分布，防止給煤在局部堆積

給煤系統(tǒng)燃油系統(tǒng)調(diào)整燃燒風(fēng)量和燃料量以使床溫達(dá)到要求的溫度,氧量滿足要求床溫達(dá)到約870℃時(shí),

將外置式換熱器錐形閥開(kāi)度處于自動(dòng)控制狀態(tài)燃油系統(tǒng)旋風(fēng)分離器、回料器及外置式換熱器旋風(fēng)分離器保證爐內(nèi)高的循環(huán)灰濃度和高的傳熱以及高的碳粒子燃盡程度提供了保證；同時(shí)減小了尾部飛灰量，并有效地將飛灰粒徑控制在適當(dāng)范圍之內(nèi)，為降低尾部對(duì)流受熱面的磨損創(chuàng)造了條件。本鍋爐配有4臺(tái)鋼板式旋風(fēng)分離器，對(duì)稱布置于鍋爐的兩側(cè)墻?；亓掀骰亓掀髂軌蚴乖傺h(huán)物料從旋風(fēng)分離器連續(xù)穩(wěn)定地回到爐膛；提供旋風(fēng)分離器的負(fù)壓和下燃燒室正壓之間的密封。回料器用風(fēng)由高壓風(fēng)機(jī)提供，通過(guò)風(fēng)箱和風(fēng)帽供風(fēng)，流化循環(huán)灰，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定回料。外置式換熱器外置式換熱器內(nèi)布置有受熱面，靠爐后外置式換熱器(2#,3#)內(nèi)設(shè)置有中溫過(guò)熱器，可以通過(guò)控制其間的固體粒子流量來(lái)控制爐膛溫度；靠爐前的外置式換熱器(1#,4#)內(nèi)設(shè)置有低溫過(guò)熱器和高溫再熱器，可以通過(guò)控制其間的固體粒子流量來(lái)控制再熱蒸汽溫度。燃料主控制系統(tǒng)PLC專用控制系統(tǒng)床溫(或爐膛溫度)控制床溫是流化床鍋爐的重要控制參數(shù)1.

床溫必須保持在870℃左右，以得到最佳燃燒和脫硫溫度通過(guò)含中過(guò)的外置式換熱器的錐形閥開(kāi)度調(diào)節(jié)。錐形閥的開(kāi)度位置與鍋爐負(fù)荷成一定函數(shù)關(guān)系,以便提高系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，減輕其它因素的影響。影響床溫的主要因素有：一次風(fēng)率；上二次風(fēng)與總二次風(fēng)量的比值；循環(huán)物料量(爐膛全壓降)；過(guò)量空氣系數(shù)等。這些因素改變了爐膛煙氣速度和固氣比，對(duì)爐膛上部的循環(huán)粒子量有著直接的影響。2.

分離器出口煙溫應(yīng)低于1030℃保證兩側(cè)分離器出口煙氣溫度應(yīng)相等，否則應(yīng)對(duì)給煤量進(jìn)行修正，使兩個(gè)支腿的熱平衡狀態(tài)一致，即：床溫一致；錐形閥開(kāi)度一致；過(guò)熱器減溫器噴水量一致。爐膛溫度控制系統(tǒng)爐膛差壓控制在正常運(yùn)行時(shí)(50％～100％BMCR)，爐膛全壓差的變化范圍為21.95KPa～17KPa。在各種負(fù)荷水平下維持爐膛全壓降和上部爐膛壓差是為了保證床溫水平和蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定性。實(shí)際上，在煙氣流量一定的情況下，上部爐膛壓差同樣代表了循環(huán)物料量，影響著外置式換熱器和爐膛的換熱，爐膛上部和下部的溫度差以及后燃現(xiàn)象。在正常運(yùn)行時(shí)，上部爐膛壓差不需要控制，其與總的循環(huán)粒子量、煙氣流速、床溫、粒子的尺寸有關(guān)，作為判定分離器效率和換熱效率的參考依據(jù)。爐膛壓差（全壓降）是通過(guò)開(kāi)啟爐膛及布置有中過(guò)外置床到冷渣器灰道閘板門向冷渣器排渣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。排除細(xì)灰，減少了返回爐膛的細(xì)粒子量，可以降低爐膛上部的固體粒子濃度和壓差。相反的，停止從外置式換熱器向冷渣器排灰，則可以維持盡可能高的上部爐膛壓差。爐膛全壓降和上部爐膛壓差和鍋爐負(fù)荷的關(guān)系床壓平衡控制

在正常運(yùn)行時(shí)，左右側(cè)爐膛全壓差差值應(yīng)小于1.25KPa。當(dāng)該差值大于2.5KPa時(shí)，應(yīng)檢查左右側(cè)爐膛溫度和一次流化風(fēng)量是否相等。如果左右側(cè)爐膛溫度差別較大，可以通過(guò)對(duì)兩側(cè)給煤量和外置式換熱器錐形閥開(kāi)度的控制來(lái)調(diào)整。如果左右側(cè)爐膛溫度和一次流化風(fēng)量相等時(shí)，可加大全壓差較大側(cè)爐膛的排渣量來(lái)使兩側(cè)壓差重新達(dá)到平衡。物料量平衡

在各種負(fù)荷下，主循環(huán)回路中的物料量應(yīng)保持不變?cè)谡＿\(yùn)行過(guò)程中，物料量的補(bǔ)充是通過(guò)燃料中的灰分（包括未燃盡的碳）和脫硫反應(yīng)產(chǎn)物（包括石灰石中的惰性物料），物料量的消耗則是通過(guò)煙氣帶走飛灰細(xì)粒子和必要的排渣，即爐膛和外置式換熱器（中溫一級(jí)過(guò)熱器）通過(guò)冷渣器的排渣。通過(guò)排渣可以保持在不同負(fù)荷下的爐膛全壓差并避免大渣在爐膛內(nèi)的堆積。物料循環(huán)

分離器堵塞的癥狀：1-回料器壓力測(cè)點(diǎn)值大于10KPa的時(shí)間超過(guò)1分鐘；2-在恒定負(fù)荷時(shí)爐膛全壓差值降低；3-回料器流化風(fēng)壓力快速下降。此時(shí)，有必要快速降低鍋爐負(fù)荷，并立即將分離器底部的流化風(fēng)切換到壓縮空氣，經(jīng)環(huán)形分配母管，通過(guò)6個(gè)充氣點(diǎn)送至分離器。同時(shí)，交替的開(kāi)關(guān)回料器進(jìn)口和出口風(fēng)箱的流化風(fēng)，直到回料器流化風(fēng)壓力明顯上升，意味著分離器的堵塞得到清除。如果采取該措施后，分離器堵塞的現(xiàn)象仍存在，應(yīng)盡快停爐。

外置式換熱器堵塞：當(dāng)外置式換熱器灰流量過(guò)低時(shí)，由于過(guò)度冷卻，入口灰溫將于回料器灰溫差別較大，可能外置式換熱器入口發(fā)生了堵塞。此時(shí)，操作員應(yīng)增加錐形閥的開(kāi)度(和設(shè)定值相比增加約20％～30％)，保持這一開(kāi)度約1分鐘后回到原位。同時(shí)，檢查外置式換熱器入口灰道流化風(fēng)是否正常，如流化風(fēng)管道堵塞，應(yīng)開(kāi)啟壓縮空氣吹掃。風(fēng)煙系統(tǒng)一次風(fēng)系統(tǒng)一次風(fēng)主要流過(guò)爐膛兩腿，保證物料的流化并作為一次燃燒用風(fēng)。通過(guò)調(diào)節(jié)兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉使一次風(fēng)母管壓力滿足設(shè)定要求。一次風(fēng)流量是通過(guò)CFB鍋爐爐膛兩條腿上的兩個(gè)調(diào)節(jié)擋板來(lái)保持兩腿之間的風(fēng)量平衡。一次風(fēng)壓、風(fēng)量控制一次風(fēng)壓控制由鍋爐負(fù)荷指令產(chǎn)生一次風(fēng)壓設(shè)定值曲線，調(diào)節(jié)兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使一次風(fēng)母管壓力滿足設(shè)定要求。一次風(fēng)量控制由左、右側(cè)給煤量形成一次風(fēng)量設(shè)定值曲線，分別調(diào)節(jié)鍋爐左、右兩條腿一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，使左、右一次風(fēng)量平衡，滿足設(shè)定要求。在額定負(fù)荷下，通過(guò)布風(fēng)板的一次風(fēng)量約總風(fēng)量的45％。在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，隨著負(fù)荷的降低，一次風(fēng)量呈線性減??；在50％BMCR負(fù)荷以下，一次風(fēng)量保持不變，為額定負(fù)荷工況下一次風(fēng)量的70％，即最低流化風(fēng)量。一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)二次風(fēng)系統(tǒng)

來(lái)自四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的左、右兩路二次熱風(fēng)，經(jīng)二次風(fēng)風(fēng)量測(cè)量裝置后，再分兩路分別進(jìn)入爐膛下部褲衩之間的夾弄及左（右）側(cè)墻的二次風(fēng)分風(fēng)道，最后經(jīng)過(guò)34個(gè)支管分上下兩層進(jìn)入爐膛，其中前后墻各布置4個(gè)、二側(cè)墻各布置4個(gè)、褲衩管內(nèi)側(cè)各布置9個(gè)。各支管的風(fēng)量調(diào)節(jié)由風(fēng)道上的調(diào)節(jié)風(fēng)門總量控制，因而支管上不設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，僅在上層二次風(fēng)各支管上設(shè)置關(guān)斷風(fēng)門，當(dāng)鍋爐低負(fù)荷時(shí)，視具體情況關(guān)閉上層二次風(fēng)，調(diào)節(jié)燃燒風(fēng)量。另外，從二次冷風(fēng)道引出一部分冷風(fēng)，作為8個(gè)回料腿落煤管的密封風(fēng)。二次風(fēng)系統(tǒng)二次風(fēng)系統(tǒng)二次風(fēng)控制二次風(fēng)壓控制系統(tǒng)

通過(guò)鍋爐負(fù)荷指令計(jì)算得到二次風(fēng)壓設(shè)定值曲線，調(diào)節(jié)兩臺(tái)二次風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使二次風(fēng)母管壓力滿足設(shè)定要求。二次風(fēng)量控制系統(tǒng)由鍋爐熱負(fù)荷計(jì)算得到煙氣中含氧量設(shè)定值曲線，根據(jù)氧量偏差經(jīng)氧量調(diào)節(jié)器改變左右內(nèi)外二次風(fēng)量的偏置，以達(dá)到調(diào)整左右內(nèi)外二次風(fēng)量的大小，維持氧量最佳。二次燃燒用風(fēng)從二次風(fēng)口送入爐膛，以保證提供給煤粒足夠的燃燒用空氣并參與燃燒調(diào)整，用于補(bǔ)充在各種負(fù)荷下需要的總風(fēng)量與一次流化風(fēng)、固定風(fēng)的差值，維持一定的過(guò)氧量。通過(guò)左右側(cè)煤量形成內(nèi)外二次風(fēng)量設(shè)定值曲線，計(jì)算出各側(cè)內(nèi)二次風(fēng)量和總二次風(fēng)量定值，分別控制左右四個(gè)內(nèi)外二次風(fēng)調(diào)門。不同負(fù)荷下的風(fēng)量分配煙氣體積氧量與負(fù)荷間的關(guān)系二次風(fēng)壓控制系統(tǒng)二次風(fēng)量控制系統(tǒng)流化風(fēng)系統(tǒng)流化風(fēng)系統(tǒng)流化風(fēng)壓力控制系統(tǒng)流化風(fēng)流量控制系統(tǒng)外置床流化風(fēng)流量控制系統(tǒng)共12套回料器流化風(fēng)流量控制系統(tǒng)共8套冷渣器流化風(fēng)流量控制系統(tǒng)共6套石灰石流量控制

石灰石的流量根據(jù)給煤量，通過(guò)兩個(gè)石灰石給料機(jī)旋轉(zhuǎn)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)。在給定負(fù)荷（設(shè)計(jì)煤種）下，石灰石量與給煤量的比值是確定的。石灰石的作用是脫硫并保持煙氣中的SO2含量低于195mg/Nm3（干煙氣，氧量6％）。因此，如有必要，系統(tǒng)測(cè)定了煙氣中SO2的實(shí)際排放后，將對(duì)石灰石流量進(jìn)行修正，以保證和運(yùn)行的設(shè)定值相符。石灰石流量控制系統(tǒng)引風(fēng)控制該機(jī)組引風(fēng)控制采用了常規(guī)控制方式，目的是維持一定的爐膛上部壓力。為了提高引風(fēng)控制在送風(fēng)動(dòng)作時(shí)的響應(yīng)速度，引風(fēng)控制中設(shè)有一總送風(fēng)量的前饋信號(hào)。CFB鍋爐引風(fēng)控制要求不高，只要能保證爐膛煙氣的正常排放，爐膛上部壓力允許有幾百Pa的變化，鍋爐燃燒不會(huì)受太大影響。

引風(fēng)控制系統(tǒng)過(guò)熱器噴水減溫系統(tǒng)流程控制任務(wù)維持主蒸汽溫度在額度溫度±5℃范圍內(nèi)波動(dòng)，同時(shí)對(duì)過(guò)熱器受熱面起保護(hù)作用。

過(guò)熱器一級(jí)減溫：用以控制進(jìn)入一級(jí)中溫過(guò)熱器的蒸汽溫度。并保證中過(guò)1進(jìn)口溫度接近設(shè)定的過(guò)熱度。過(guò)熱器二級(jí)減溫：減溫水流量隨流過(guò)中溫過(guò)熱器的灰量而定，維持中過(guò)2出口溫度為恒定。過(guò)熱器三級(jí)減溫：維持高過(guò)出口溫度為額定值。汽溫過(guò)高會(huì)使鍋爐受熱面及蒸汽管道金屬材料的蠕變速度加快,影響使用壽