循環(huán)流化床控制概念問題..ppt

1、循環(huán)流化床控制概念問題,清華大學(xué)煤燃燒工程研究中心,循環(huán)床控制問題的困難,循環(huán)床是發(fā)展中的技術(shù)，對其過程的演變和理解需要時(shí)間和實(shí)踐。 循環(huán)床控制需要建立在多變量控制的一維體系基礎(chǔ)上。 循環(huán)床存在大的物料熱慣性和殘?zhí)既紵龖T性 循環(huán)床可以在不同狀態(tài)下運(yùn)行。 循環(huán)床擾動(dòng)因素較多。,按照控制觀點(diǎn)分類循環(huán)床的類型,1 lurgi型帶有外置換熱床的循環(huán)床鍋爐 2 沒有外置換熱床的Alhstrom循環(huán)床,循環(huán)床的基本知識(shí)（控制工程師必備）,流態(tài)化的概念,0uumf 固定床（ fixed bed） umfuumb 散式流態(tài)化（particulate fluidization） umbuums 鼓泡床（bubb

2、ling bed） umsuuc 騰涌（slugging regime） ucuutr 湍動(dòng)床（turbulent bed） utru 快速床（fast bed） 氣力輸送（Pneumatic conveying）,鼓泡床的特征,A類顆粒的流化狀態(tài),Li and Kwauk 1990,平均空隙率,顆粒團(tuán)形成機(jī)理,顆粒團(tuán)平均尺度判斷,快速流化床基本特征,(1)固體顆粒粒度細(xì)，A類粒子 (2)操作氣速高，可高于顆粒自由沉降速度的515倍。 (3)氣速高，固體顆粒的夾帶量很大，但顆粒返回床層的量也很大，所以床層仍然保持了較高的顆粒濃度。 (4)快速流化床既不存在象鼓泡床那樣的氣泡；也不同于氣力輸送狀

3、態(tài)下近管壁濃中間稀的徑向顆粒濃度分布梯度，整個(gè)床截面顆粒濃度分布均勻。存在著以顆粒團(tuán)聚狀態(tài)為特征的密相懸浮夾帶。氣相是連續(xù)相,顆粒相是非連續(xù)相?？焖俅泊矊拥目障堵释ǔＴ?.750.95之間。,(1)固體顆粒粒度細(xì)，A類粒子 (2)操作氣速高，可高于顆粒自由沉降速度的515倍。 (3)氣速高，固體顆粒的夾帶量很大，但顆粒返回床層的量也很大，所以床層仍然保持了較高的顆粒濃度。 (4)快速流化床既不存在象鼓泡床那樣的氣泡；也不同于氣力輸送狀態(tài)下近管壁濃中間稀的徑向顆粒濃度分布梯度，整個(gè)床截面顆粒濃度分布均勻。存在著以顆粒團(tuán)聚狀態(tài)為特征的密相懸浮夾帶。氣相是連續(xù)相,顆粒相是非連續(xù)相?？焖俅泊矊拥目障堵?/p>

4、通常在0.750.95之間。,(1)固體顆粒粒度細(xì) (2)存在著以顆粒團(tuán)聚狀態(tài)為特征的密相懸浮夾帶。氣相是連續(xù)相,顆粒相是非連續(xù)相。 (3)存在高度方向的強(qiáng)烈的物料混合，固體顆粒的夾帶量很大，但顆粒返回床層的量也很大。這種混合起到了熱量傳遞拉均溫度的作用。 (4) 物料濃度的分布在風(fēng)速確定的條件下，完全取決于床存量的大小。,快速床流動(dòng)物理模型,物料濃度沿高度的分布為指數(shù)型分布，分布形狀與床存量存在一一對應(yīng)的關(guān)系 調(diào)整床存量可以改變物料濃度沿高度的分布。,循環(huán)流化床的流化狀態(tài),循環(huán)流化床是實(shí)現(xiàn)流化的一種裝置 循環(huán)流化床內(nèi)可以是不同的流化狀態(tài)。 現(xiàn)在主流技術(shù)循環(huán)流化床內(nèi)的流化狀態(tài)是： 下部為鼓泡床

5、上部為細(xì)粒子快速床的疊加,循環(huán)床物料平衡,循環(huán)床是一進(jìn)二出物料平衡系統(tǒng) 從啟動(dòng)到滿負(fù)荷，循環(huán)床內(nèi)物料經(jīng)歷了從鼓泡床揚(yáng)析夾帶逐步形成上部的快速床過程，也是床料平均粒度細(xì)化的過程 在確定風(fēng)速，確定床存量條件下，物料平衡趨于最細(xì)粒度和最大循環(huán)量 物料濃度分布為指數(shù)型。,定態(tài)設(shè)計(jì)，變工況運(yùn)行,任何流派的循環(huán)床均是按照在滿負(fù)荷為某一個(gè)確定的快速床流態(tài)設(shè)計(jì)的 一個(gè)快速床流態(tài)可以用兩個(gè)參數(shù)確定： 1 流化風(fēng)速 2 循環(huán)量或攜帶率 滿負(fù)荷運(yùn)行的循環(huán)床應(yīng)當(dāng)是在設(shè)計(jì)的狀態(tài)下有確定的流化風(fēng)速和確定的循環(huán)量，并達(dá)到上下均勻的設(shè)計(jì)溫度。部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，隨著流化風(fēng)速的降低，循環(huán)量降低。啟動(dòng)狀態(tài)的循環(huán)床循環(huán)環(huán)量小于形成快速

6、床的最低循環(huán)量，因此應(yīng)當(dāng)是鼓泡床狀態(tài)。,循環(huán)床燃燒份額概念,燃料沿高度熱量釋放分配稱為燃燒份額分布,循環(huán)床沿高度燃燒份額為指數(shù)型分布 流化狀態(tài)對燃燒份額分布有決定性影響 流化狀態(tài)確定后，燃燒份額分布取決于燃料粒度和揮發(fā)份含量 一二次鳳比由燃燒份額分布決定 揮發(fā)份快速燃燒，殘?zhí)悸偃紵⑹軠囟认拗?循環(huán)床內(nèi)傳熱系數(shù)分布,循環(huán)床內(nèi)受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)主要由輻射和顆粒對流兩項(xiàng)構(gòu)成 簡單疊加：h=hpc+hred,正常循環(huán)床平均傳熱系數(shù)輻射項(xiàng)占6065。 沿高度傳熱系數(shù)為指數(shù)分布 傳熱系數(shù)的變化規(guī)律取決于溫度和物料濃度分布,燃燒室沿高度的熱平衡,循環(huán)流化床燃燒側(cè)的主要測控點(diǎn)和操作點(diǎn),測量點(diǎn)： F1-一次風(fēng)量

7、* F2-二次風(fēng)量* F3-松動(dòng)風(fēng)量 F4-給煤量* F5-排渣量* P1-風(fēng)室風(fēng)壓 P2-過渡段壓力 P3-爐頂壓力 P4-松動(dòng)風(fēng)風(fēng)壓 T1-密相區(qū)溫度 T2-爐頂溫度 O1-爐膛出口含氧量 *-操作量,司爐的操作目標(biāo),按照用戶要求保障鍋爐負(fù)荷及蒸汽參數(shù) 監(jiān)視燃燒室溫度，防止超溫結(jié)焦和低溫滅火，盡可能保證燃燒室上下溫度一致性 優(yōu)化運(yùn)行，保證鍋爐出口含氧量在合理值。優(yōu)化運(yùn)行，降低未完全燃燒損失。 脫硫時(shí)，保證鍋爐出口二氧化硫含量達(dá)標(biāo)。,循環(huán)床設(shè)計(jì)的操作狀態(tài),鍋爐設(shè)計(jì)給定在滿負(fù)荷時(shí)的： 床壓降1000Pa 左右 一二次風(fēng)比50/50_70/30, 取決于煤種和粒度 部分負(fù)荷時(shí)： 以50負(fù)荷為界。

8、50負(fù)荷前一二次風(fēng)量不變，50負(fù)荷后，一二次風(fēng)線性增加。 按照上述操作方法操作，循環(huán)床燃燒室的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)是：,循環(huán)床司爐的習(xí)慣操作,啟動(dòng)操作 冷試確定初始流化風(fēng)速（風(fēng)量） 以不小于初始流化風(fēng)量的風(fēng)量流化冷床料，啟動(dòng)床下燃燒器。 當(dāng)床溫達(dá)到燃料點(diǎn)火溫度溫度時(shí)（400600度），試投煤。觀察氧量表看是否氧量降低，或觀察密相區(qū)溫度是否上升來決定是否繼續(xù)投煤。 投煤后，床溫升至800900度，即可執(zhí)行升負(fù)荷操作。,升負(fù)荷操作,增加一次風(fēng)和給煤量，維持密相區(qū)溫度穩(wěn)步上升，但是不超過950度。觀察床壓降穩(wěn)步上升。 當(dāng)負(fù)荷升至30時(shí)，試投二次風(fēng)，觀察爐頂溫度的變化決定二次風(fēng)量，以爐頂溫度最高為目標(biāo)界定二次風(fēng)量

9、。 負(fù)荷超過50 后，觀察氧量表，維持氧量為45來決定總風(fēng)量。根據(jù)負(fù)荷需要決定給煤量。以燃燒室上下溫差為最小的原則確定一二次風(fēng)比。監(jiān)測床溫防止超溫結(jié)焦。 維持風(fēng)室風(fēng)壓在900012000Pa。,循環(huán)床運(yùn)行操作中的問題,密相區(qū)超溫：1燃料粒度基配問題。2循環(huán)量不足 爐頂溫度偏高：1揮發(fā)份偏高。 2燃料偏細(xì) 旋風(fēng)筒內(nèi)升溫太高：1燃料反應(yīng)活性低 2細(xì)粉量大 飛灰含碳量大：1煤種問題 2 運(yùn)行溫度 3風(fēng)速高 4二次風(fēng)穿透 5 回送閥松動(dòng)風(fēng)量大,循環(huán)床自動(dòng)控制建議,給水調(diào)節(jié)，過熱蒸汽噴水調(diào)節(jié)與煤粉爐相同 回送閥松動(dòng)風(fēng)調(diào)節(jié)為定流量單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng) 引風(fēng)調(diào)節(jié)為爐頂或旋風(fēng)筒出口壓力的單回路定壓調(diào)節(jié) 負(fù)荷調(diào)節(jié)可以

10、在60100范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)以負(fù)荷為目標(biāo)的三參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng),負(fù)荷調(diào)節(jié)方式建議,負(fù)荷擾動(dòng) ：同時(shí)調(diào)整總風(fēng)量和給煤量，總風(fēng)量對負(fù)荷反應(yīng)快，給煤對負(fù)荷反映慢，最終風(fēng)量調(diào)整到氧量恢復(fù)到設(shè)定值。 一二次風(fēng)比以燃燒室上下溫差最小為目標(biāo)自動(dòng)調(diào)整。 床溫設(shè)置超溫和滅火報(bào)警值。對超溫可以設(shè)置緊急停煤和加大一次風(fēng)的措施，切斷負(fù)荷調(diào)節(jié)回路。 床壓降按照設(shè)定值采用調(diào)整排渣量的單回路定壓調(diào)節(jié)。如果用風(fēng)室風(fēng)壓作為床壓降，應(yīng)當(dāng)用一次風(fēng)量對風(fēng)室風(fēng)壓進(jìn)行布風(fēng)板阻力修正。,循環(huán)床動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征,1。階躍給煤,負(fù)荷響應(yīng)：是有自平衡能力的多容對象階躍響應(yīng)曲線，其容積延遲時(shí)間約12分鐘，時(shí)間常數(shù)約為56分鐘。 床溫度及爐頂溫度響應(yīng)：是有自平衡能力的多容對象階躍響應(yīng)曲線；其容積延遲時(shí)間約0.5分鐘，時(shí)間常數(shù)約為23分鐘(揮發(fā)份影響很大),2 一次風(fēng)階躍響應(yīng),負(fù)荷響應(yīng)：為二階無差非周期過程，見圖2.2。上升時(shí)間為1分鐘左右，下降時(shí)間為34分鐘。 床溫響應(yīng)：為有自平衡能力的反向二階非周期響應(yīng)，見圖2.3；