循环流化床锅炉优化控制
收稿日期:2008-08-18
作者简介:詹振维,男,大学学历,技术科科长,从事自控技术管理工作。
循环流化床锅炉优化控制
詹振维
(福建纺织化纤集团有限公司热电厂,福建永安366016)
摘要:根据与厦门大学建南科技工程有限公司合作开发的循环流化床锅炉优化控制系统在生产中实际运用,对循环流化床锅炉优化控制系统进行介绍。
关键词:循环流化床锅炉;DCS 系统;无辨识自适应预估控制;模糊故障诊断技术;自适应智能调优技术
中图分类号:TP273 文献标志码:B 文章编号:1000-0682(2009)04-0088-03
I m provem en t of con trol system for c i rcul a ti n g flu i d i zed bed bo iler
ZHAN Zhen wei
(Fujian Textile and Che m ical Fiber Group Co .,L td .Ther m oelectric Factory,Fujian Yong ′an 366016,China )
Abstract:Op ti m izati on contr ol syste m f or circulating fluidized bed boiler is devel oped t ogether with Xia men University J ian Nan Technical and Engineering Co .,L td .The op ti m izati on contr ol syste m is intr o 2duced based on the app licati on f or actual p r oducti on .
Key words:circulating fluidized bed boiler;DCS;identificati on -free adap tive p redictive contr ol;fuzzy method for the diagnosis of faults;adap tive and intellectual perf or mance op ti m izati on
0 引言
循环流化床锅炉(CF BB )是目前燃煤设备的发展方向,但因其工艺复杂,影响因素众多,不仅燃烧系统内部的给煤、一二次风、返料耦合性强,而且燃烧与汽水也有复杂的耦合关系,同时过程具有强非线性和大滞后,难于建立精确的数学模型,常规的控制方案很难实现连续稳定的闭环自动控制,故目前还主要以开环的手动控制为主,操作难度较大。
DCS 系统取代常规显示、调节仪表,具有较高的
可靠性,同时由于计算机具有大量收集、存贮数据的功能,能进行复杂运算,这就为先进控制软件系统的实施提供了强有力基础。但不配置先进控制软件,其先进性和潜力无法体现。实施先进控制,不仅可充分利用现有设备潜力,还由于先进控制系统具有较高的技术层次。
1 方案与实施
该方案以厦门大学建南科技工程有限公司JN -APC 先进控制软件为基础,针对循环流化床锅
炉,采用自适应先进控制器,构筑优化闭环控制系统,能自动适应不同的煤料和工况,不需人工调整系
统参数,并能很好地处理多变量耦合控制问题,模糊故障诊断和专家处理系统能保证闭环系统的安全运行。系统运行在DCS 系统上,提供优良的操作界面和工程师界面,使优化系统的操作和维护方便进行。目标是实现锅炉水汽温度、压力及燃烧部分的闭环自动控制和改善燃烧效率,这些技术包括:
(1)无辨识自适应预估控制技术
该技术源于美国学者开发的无模型自适应控制(MF A )技术,经对其进行改造,使之能适应复杂流程的控制,并加入预估算法使之可以用于大纯滞后工业过程的控制。该控制算法的特点是计算量小,实施容易,可适应各种流程和工艺,投运后无需再整定参数,控制器能自动适应操作参数和工艺参数的变化。
(2)基于因素分析的模糊故障诊断技术
为保证闭环控制系统的安全运行,必须有实时在线的故障诊断系统。先进控制系统的故障诊断包括工艺故障诊断和仪表故障诊断,同时要配置一个简单的专家系统对上述故障进行在线自动处理,以保障闭环系统的安全。在此基础上,运用因素空间理论解决了模糊故障诊断中的权阵自适应问题,使原有的模糊诊断系统更为可靠。
(3)基于自组织理论的自适应智能调优技术
智能调优是先进控制系统取得经济效益的关键技术,如以节能为目标的智能调优可以实现节能的目的。智能调优一般可用专家系统实现,如浙大中
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控开发的CF BB模糊专家系统。但专家系统成败的关键是其知识库的完备性。由于CF BB工艺情况复杂,燃煤品种多样,一般专家系统的知识库无法事先考虑所有情况,也就是无法做到完备性,因此实施效果难以保证,更难做到闭环自动调优。为解决这一问题,开发了自适应调优系统,可在线自动补充完善知识库内容,大大提高了调优的精确度。
上述三项技术相辅相成,无辨识自适应预估控制技术是实现先进控制的基础,在此基础上应用自适应智能调优技术实现高层经济目标,而模糊故障诊断系统可以保证先进控制软件系统的安全可靠运行。
软件采用厦门大学建南科技工程有限公司研究开发的先进控制工程化组态软件XD I A PC-C。软件由两大平台组成:组态平台安装在工程师工作站,用于先进控制组态和维护调试;运行平台则以后台方式挂在现有的组态软件上并行运行,通过DCS数据库控制现场阀门和其他执行器。能实现优化自控系统与原DCS控制系统进行无扰动的切换,因此调试期间锅炉可以正常运行,不对生产造成影响。
2 控制系统的优化
2.1 压力控制系统的优化
原控制方案是根据炉膛压力与压力定值的偏差来调节锅炉的负荷指令。优化后根据流化床锅炉的燃烧特点,针对CF BB锅炉灰平衡问题,采用了粒子浓度思想,目的是从根本上解决燃烧控制问题。灰平衡,简单地说就是炉内物料与锅炉负荷的平衡。灰平衡的概念包括3个含义:灰量与锅炉的负荷的平衡;灰的浓度梯度与负荷之间的平衡;灰的颗粒特性与负荷的平衡。同时在灰平衡基础上提出了粒子浓度控制思想,即根据温度、压力、压差、风量、氧量等参数,通过粒子浓度预估器进行计算,从而保证循环流化床锅炉内燃烧过程的稳定。在压力优化方案中,系统采用了两个预估器即粒子浓度和床温预估器,系统综合考虑了燃烧过程中风、煤和床温的关系。采用这套控制方案,解决了循环流化床锅炉非线性、大滞后和强耦合性的问题,同时也解决了风量和煤对床温的影响,提高了锅炉燃烧的稳定性。该系统有以下优点:综合了风量、床温、氧量和压力对锅炉燃烧过程的影响;粒子浓度预估器根据系统要求风量、床温、氧量和压力信号,对锅炉的燃烧过程进行预估控制;同时通过温度预估器根据系统要求燃料量、风量、床温、氧量和压力信号,对风量也进行预估控制。2.2 床温———过热蒸汽压力控制
(1)控制原理
床温回路的目的是根据负荷的要求维持床温在规定值,这个规定值通常约为950℃,在这一温度条件下可以保证锅炉最佳的燃烧效率。影响床温调节的因素较多,主要是通过一、二次风的比率以及上、下二次风比率实现床温调节,控制的对象为一、二次风机转速(变频调节)。
(2)控制策略优化
系统由压力预估器和温度预估器、两个P AP调节器及4个I P A控制器构成。通过给煤量-床温-压力的协调控制,解决给煤控制中的耦合问题。主要目的是在煤质变化和负荷变化时,实现在CF B锅炉燃烧过程的闭环自动控制,控制床温在工艺允许的范围内,防止床温过高出现结焦或床温过低出现熄火,控制过热蒸汽压力在工艺允许波动的范围内。系统控制原理:压力和床温信号,通过各自的预估器后分别对压力和床温进行预估,压力和床温的预估信号与蒸汽压力给定值,在1P AP中运算;1P AP运算信号再与床温信号在2P AP运算,其结果一路送到温度预估器对床温预估信号实时修正(作用在于控制压力的同时兼顾床温);另一路通过连锁给定器分配给4个I P A控制器,改变给煤量从而达到控制压力和床温的目的。
2.3 风量控制系统
(1)控制现状
一次风、二次风、引风控制系统的投运效果往往不是很理想,其原因主要有以下两个方面:首先正常情况下,运行人员对一次风、二次风、引风的操作很少,即使在机组升降负荷过程中,对一次风、二次风、引风的操作也很简单;其次炉膛负压过于灵敏,炉膛负压的灵敏体现在两方面,一是对扰动量,主要对一次、二次风量的改变相当灵敏。当一次风、二次风系统投入运行后,风量必须根据机组负荷和氧量情况加以调节,一、二次风量的改变会对炉膛负压产生很大影响,若引风控制系统不及时调节,炉膛负压必定会超出允许范围。
(2)控制策略优化
一次风控制的主要目的是维持风煤比稳定,这里风煤比等于一次风量/总风量,故控制的一次风量会随着给煤量的增减而自动增减。控制器的调整对象为风机转速。风煤比的给定值在控制器处于“手动”位置时会自动跟踪实际的风煤比值的10m in平均值(5s计算一次),一旦控制器处于“自动”状态,
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风煤比给定则维持不变(即为投入自动时的风煤比平均值)。
二次风量控制主要根据氧含量及风煤比、一、二次风量比进行调节。
引风控制主要根据炉膛负压调节引风机转速。
风量控制系统优化的主要目的是通过控制风煤比,维持燃烧所需的风量和充分的流化;通过优化风煤比给定值,实现温度和粒子浓度的平衡;实现一次风量、二次风量和引风的自动协调控制,保证正常流化和燃烧,维持正常氧量。在稳定床温和炉膛温度的基础上,改善蒸汽温度的控制品质。风煤比给定的设置可在XD I A PC-C软件平台上设置,风煤比给定的修正主要根据密相温度和煤质进行。密相温度修正在燃烧控制处于自动状态时,将根据温度控制器的偏差信号(给定-实测)和温度的超限信号进行修正,在燃烧控制处于手动状态时,则根据密相温度的变化率和超限信号进行修正。煤质系数将根据电负荷与给煤量的关系计算,煤质较好时,适当增加风煤比,煤质较差时,则适当减小风煤比。一次风给定将设上下限限制,以保证锅炉运行安全。
2.4 燃烧控制系统
燃烧控制系统由主汽压力-密相温度控制级(该级控制设置密相温度给定值)、密相温度-给煤控制级(该级控制设置总给煤量给定值)及甲、乙称重给煤机自动控制系统组成。控制系统中,密相温度平均值取密相下温度和密相中部温度的平均值,该温度计算过程已剔除了测量点中较低点,因此其取值高于DCS上的密相平均温度测点读数。控制器输出的总给煤量按下述跟踪平均分配的方法分配给甲、乙两台给煤机。即未投自动时,甲给煤机给定、乙给煤机给定均会自动跟踪实际测量的瞬时给煤量,甲乙两台给煤机控制器的输出则跟踪手动操作时操作人员给出的甲、乙给煤机控制指令,这些跟踪值在投入自动后作为偏置量处理,投入自动后控制系统再将增减的给煤量在上述偏置量的基础上平均分配给甲、乙两台给煤机给定值,由控制器自动输出控制指令。
3 优化效果
根据升负荷试验曲线,当负荷改变后,系统经过两次调整就使床温、汽压、风量等满足新的负荷的需求,调节品质在规定范围内。当改变负荷时,系统同时改变主汽压力给定值。各子系统根据压力给定值来调节,风量系统根据负荷的需要,改变一次风、二次风风量的大小;给煤量给定是一个逐渐上升的过程,整个过程分为3个阶段:①负荷改变后,系统经过预估计算,使得实际给煤量增加到一个新的值;②保持给煤量不变,系统已经预估到此时给煤量已经可以满足此时负荷的需求;③再次增加给煤量,使系统达到一个新的平衡状态。
与手动控制对比,在给煤不太正常和煤质波动下,投运自动控制后,由于控制器的预估作用使得调节较为细微和及时,燃烧过程相对稳定,系统各参数波动明显减小,相应的煤耗也比较平稳,这是先进控制系统能够节能的重要原因,自动控制投用时间越长,节能效果越明显。
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结论
图1 循环流化床锅炉燃烧优化控制示意图
优化控制系统(见图1)经过不断改进、完善,已正式投运。该系统大大提高循环流化床锅炉燃烧自控程度,减低操作人员劳动强度。正常稳定运行情况下,燃烧不需人工干预。主汽压力、主汽温度、炉膛负压、汽包水位、沸腾床温度等都能控制在工艺要求指标范围内,且有一定节能效果。但该系统也有一些不够完善之处,如仪表故障诊断不够准确,在负荷波动较大或煤种有较大改变时,需退出优化控制系统进行人工干预,至燃烧稳定后才能投入,有些工艺参数波动范围较大,这些都有待改进。
参考文献:
[1] 牛培峰.国产75t/h循环流化床锅炉智能控制系统
[J].华东电力,2000,(3):10-12.
[2] 刘德昌.流化床燃烧技术的工业应用[M].北京:中国
电力出版社,1998.
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循环流化床锅炉的结构是什么
循环流化床锅炉的结构是什么
阀⑦对固体粒子流量进行分配，一部分通过回料器直接送入下炉膛以维持主循环回路固体粒子平衡；另一部分从旋风分离器分离下来的固体粒子通过布置在类似鼓泡床中的外置式换热器④放 热后被送入炉膛。分离后含少量飞灰的干净烟气进入尾部竖井 ③，经空气预热器和飞灰收集系统，最后由烟囱排入大气。 1.2锅炉整体布置 锅炉为单汽包、自然循环、半露天布置的循环流化床锅炉，锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上，采用高温旋风分离器进行气固分离，采用外置换热器控制床温及再热汽温。本锅炉由五跨组成，第一、二跨布置有主循环回路（炉膛、高温钢板旋风分离器、回料器以及外置式换热器）、冷渣器以及二次风系统等；第三、四跨布置尾部烟道（包括高温过热器、低温再热器以及省煤器）；第五跨为单独布置的回转式空气预热器。炉膛采用全膜式水冷壁结构，炉膛底部采用裤衩型将下炉膛一分为二。布风板之下为由水冷壁管弯制围成的水冷风室。锅炉采用回料器给煤的方式，四个给煤口布置在回料器上，石灰石采用气力输送，8个石灰石给料口布置回料腿上。在水冷风室之前的两个一次风道内分别布置一台风道点火器，另外在炉膛下部还设置有2×4只不带点火和火检的床上助燃油枪，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。四台流化床式冷渣器被分为两组布置在炉膛两侧，每台冷渣器有9个排渣口，分别将底渣排到机械除渣系统或地面。四台高温旋风分离器布置在炉膛两侧的钢架副跨内，在旋风分离器下各
布置一台回料器。由旋风分离器分离下来的物料一部分经回料器直接返回炉膛，另一部分则经过布置在炉膛两侧的外置换热器后再返回炉膛。外置式换热器内布置有受热面，靠后墙外置式换热器内设置有中温过热器（ITS1和ITS2），可以通过控制其间的固体粒子流量来控制炉膛温度；靠前墙外置式换热器内设置有低温过热器(LTS)和高温再热器（HTR），可以通过控制其间的固体粒子流量来控制再热蒸汽温度。汽冷包墙包覆的尾部烟道内从上到下依次布置有高温过热器、低温再热器、省煤器。空气预热器采用四分仓回转式空气预热器。 1.3. 锅炉汽水系统 高压系统包括省煤器、锅筒、蒸发受热面和过热器。水循环系统采用自然循环。锅炉给水首先被引至布置在尾部烟道的省煤器进口集箱，逆流向上流经水平布置的省煤器管组后通过省煤器引出管进入锅筒。在启动阶段没有给水流入锅筒时，省煤器再循环管路可以将锅水从锅筒引至省煤器进口集箱，防止省煤器管子内的水静滞汽化。本方案为自然循环锅炉。锅炉水循环采用集中供水，分散引入、引出的方式。给水引入锅筒水空间，并通过各自的集中下降管进入水冷壁和附加受热面进口集箱。锅水在向上流经炉膛水冷壁、附加受热面的过程中被加热成为汽水混合物，经各自的上部出口集箱通过汽水引出管引入锅筒进行汽水分离。被分离出来的水重新进入锅筒水空间，并进行再循环，被分离出来的合格的饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引出。饱和蒸汽从锅筒引
循环流化床锅炉的技术特点
编号：SM-ZD-33151 循环流化床锅炉的技术特 点 Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
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过程能在较小截面内完成，还使炉膛内床层和烟气流与水冷壁之间的传热效率也大大增加。这就使循环流化床锅炉的炉膛截面和容积可小于同容量的链条炉，沸腾床锅炉甚至煤粉炉。这一点对现有锅炉的改造尤其具有现实意义。 3、污染物排放少 可利用脱硫剂进行炉内高效脱硫是循环流化床锅的突出优点。常用的脱硫剂是石灰石。通常循环流化床锅炉的床温保持在800-1000oC之间，过高可能因床内产生焦、渣块而破坏正常流化工况，过低则难以保证必要的燃烧温度。而这一区间正是脱硫反应效率最高的温度区间。因而在适当的钙硫比和石灰石粒度下，可获得高达80%--90%的脱硫率。同样由于较低的燃烧温度，加以分级送风，使循环流化床锅炉燃烧时产生的氮氧化物也远低于煤粉炉。这样，燃煤循环流化床锅炉的二氧化硫和氮氧化物排放量都远低于不加烟气脱硫的煤粉炉，可轻易地控制到低于标准允许排放量的水平。
循环流化床锅炉的特点
循环流化床锅炉的特点 循环流化床锅炉的特点 循环流化床锅炉是近十几年发展起来的一项高效、低污染清洁燃烧技术。因其具有燃烧效率高、煤种适应性广、烟气中有害气体排放浓度低、负荷调节范围大、灰渣可综合利用等优点，在当今日益严峻的能源紧缺和环境保护要求下，在国内外得到了迅速的发展，并已商品化，正在向大型化发展。 1.1 独特的燃烧机理 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其炉子称为流化床
锅炉。流化理论用于燃烧始于上世纪20年代，40年代以后主要用于石油化工和冶金工业。 流化燃烧是一种介于层状燃烧与悬浮燃烧之间的燃烧方式。煤预先经破碎加工成一定大小的颗粒（一般为＜8mm）而置于布风板上，其厚度约在350～500mm左右，空气则通过布风板由下向上吹送。当空气以较低的气流速度通过料层时，煤粒在布风板上静止不动，料层厚度不变，这一阶段称为固定床。这正是煤在层燃炉中的状态，气流的推力小于煤粒重力，气流穿过煤粒间隙，煤粒之间无相对运动。当气流速度增大并达到某一较高值时，气流对煤粒的推力恰好等于煤粒的重力，煤粒开始飘浮移动，料层高度略有增长。如气流速度继续增大，煤粒间的空隙加大，料层膨胀增高，所有的煤粒、灰渣纷乱混杂，上下翻腾不已，颗粒和气流之间的相对运动十分强烈。这种处于沸腾状态的料床，称为流化床。这种燃烧方式即为流化燃烧。当风速继续增大并超过一定限度时，稳定的沸腾工况就被破坏，颗粒将全部随气流飞走。物料的这种运动形式叫做气力输送，这正是煤粉在煤粉炉中随气流悬浮燃烧的情景。
1.2 锅炉热效率较高 由于循环床内气—固间有强烈的炉内循环扰动，强化了炉内传热和传质过程，使刚进入床内的新鲜燃料颗粒在瞬间即被加热到炉膛温度（≈850℃），并且燃烧和传热过程沿炉膛高度基本可在恒温下进行，因而延长了燃烧反应时间。燃料通过分离器多次循环回到炉内，更延长了颗粒的停留和反应时间，减少了固体不完全燃烧损失，从而使循环床锅炉可以达到88～95％的燃烧效率，可与煤粉锅炉相媲美。 1.3 运行稳定，操作简单 循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于10mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。循环流化床锅炉燃料系统的转动设备少，主要有给煤机、冷渣器和风机，较煤粉炉省去了复杂的制粉、送粉等系统设备，较链条炉省去了故障频繁的炉排部分，给燃烧系统稳定运行创造了条件。
循环流化床锅炉工艺及运行方案优化房卫东
循环流化床锅炉工艺及运行方案优化房卫东 新港公司循环流化床燃煤锅炉UG-6.3/350-M是中石油第一台燃煤注气锅炉，于2011年9月12日投入注汽试运行，同年10月25日正式用于油田生产注汽。由于循环流化床锅炉设计参数与实际运行的参数有一定差异且实际运行时锅炉的热效率受到多方面参数的影响如煤质的变化，燃料颗粒度的分布，一次风二次风的比例等等，因此利用循环流化床锅炉环保的优势对锅炉的运行参数进行研究并优化各运行参数使其达到节能降耗经济运行的目的。 标签：环保；热效率；参考标准；经济 1 循环流化床锅炉工艺结构 UG-130/6.3-M锅炉为中温次高压，单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全钢架π型布置。锅炉运转层以上室内布置，运转层以下封闭，在运转层7.0m标高设置混凝土平台。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置一组对流过热器和对流管束，对流管束下方布置两组光管省煤器及一、二次风各三组空气预热器。在燃烧系统中，三台给煤机将煤送入落煤管进入炉膛，锅炉燃烧所需空气分别由一、二次风机提供。一次风机送出的空气经一次风空气预热器预热后由左右两侧风道引入炉下水冷风室，通过水冷布风板上的风帽进入燃烧室；二次风机送出的风经二次风空气预热器预热后，通过分布在炉膛前、后墙上的喷口喷入炉膛，补充空气，加强扰动与混合。燃料和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，并与受热面进行热交换。炉膛内的烟气（携带大量未燃尽碳粒子）在炉膛上部进一步燃烧放热。离开炉膛并夹带大量物料的烟气经蜗壳式汽冷旋风分离器之后，绝大部分物料被分离出来，经返料器返回炉膛，实现循环燃烧。分离后的烟气经转向室、过热器、对流管束、省煤器、一、二次风空气预热器由尾部烟道排出。 2 循环流化床锅炉燃烧研究 循环流化床锅炉燃烧主要是煤从锅炉房煤仓通过给煤机进入炉膛密相区，进入密相区后被炉膛内流化的床料加热（床温800～900℃）后迅速破碎分解并在一二次风的流化和助燃的作用下燃烧放热的过程。 2.1 燃料粒径分布的影响 由于循环流化床的煤粒是原煤经过碎煤机破碎筛分后进入锅炉房煤仓，碎煤机破碎筛分后的粒径分布在0～13mm左右，而不同粒径的颗粒在一二次风的作用下在炉膛内密相区和稀相区停留经过的时间不同，锅炉密相区属于欠氧燃烧区，稀相区属于富氧燃烧区，因此煤颗粒大小对燃烧有一定影响。 2.2 风量（氧量）的影响 循环流化床锅炉燃烧主要是煤的燃烧，在燃烧过程中风量（氧量）对燃烧的影响主要有：燃烧时煤粒与氧气的接触面；在不同氧量下发生完全燃烧和不完全
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3MW循环流化床锅炉设计特点及运行情况分析
135MW循环流化床锅炉设计特点及运行情况分析 1．概述 徐州彭城电力有限责任公司位于江苏省徐州市,根据国家环保及节约能源要求，扩建两台440t/h超高压中间再热循环流化床锅炉及135MW汽轮发电机组。 工程设计单位是中南电力设计院，锅炉由武汉锅炉股份公司供货，汽轮机和发电机由哈尔滨汽轮机有限公司供货。山东电力建设第三工程公司负责电厂主机的安装施工，机组调试由山东电力研究院负责。江苏兴源电力建设监理有限公司负责整个工程的监理工作。 机组于2004年2月28日开工建设，两台机组分别于2005年7月11日和9月16日顺利完成168小时满负荷试运行，移交电厂转入商业运行。 2．锅炉整体布置特点 2.1 锅炉本体设计参数及布置特点 锅炉是武汉锅炉股份有限公司采用引进的ALSTOM公司技术设计制造的首台440t/h超高压中间再热、高温绝热旋风分离器、返料器给煤、平衡通风、半露天布置的锅炉。 锅炉的主要设计参数如下表所示： 名称单位B-MCR B-ECR 过热蒸汽流量t/h 440 411.88 过热蒸汽出口压力MPa(g> 13.7 13.7 过热蒸汽出口温度℃540 540 再热蒸汽流量t/h 353.29 330.43 再热蒸汽进口压力MPa(g> 2.755 2.56 再热蒸汽进/出口温度℃318/540 313/540
锅炉启动点火和低负荷稳燃。炉膛前墙布置流化床风水冷冷渣器，把渣冷却至150℃以下。 第二部分为炉膛与尾部烟道之间布置有两台高温绝热旋风分离器，每个旋风分离器下部布置一台非机械型分路回料装置。回料装置将气固分离装置捕集下来的固体颗粒返送回炉膛，从而实现循环燃烧。 第三部分为尾部烟道及受热面。尾部烟道中从上到下依次布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器。过热器系统及再热器系统中设有喷水减温器。管式空气预热器采用光管卧式布置。 锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上。 2.2 锅炉岛系统布置特点 输煤系统：原煤经两级破碎机破碎后，由皮带输送机送入炉前煤斗，合格的原煤从煤斗经二级给煤机，由锅炉返料斜腿进入炉膛燃烧。床料加入系统：启动床料经斗式提升机送入启动料斗，再通过输煤系统的给煤机，由锅炉返料斜腿进入炉膛。 一次风系统：一次风经空预器加热成热风后分成两路，第一路直接进入炉膛底部水冷风室，第二路进入床下启动燃烧器。 二次风系统：二次风共分四路，第一路未经预热的冷风作为给煤机密封用风，第二路经空预器加热成热风后分上、下行风箱进入炉膛，第三路热风作为落煤管输送风，第四路作为床上启动燃烧器用风。 返料器用风系统：返料器输送风由单独的高压流化风机<罗茨风机）供应，配置为2x100％容量<一运一备）。
循环流化床锅炉的发展过程及趋向
循环流化床锅炉的发展过程及趋向 循环流化床锅炉是一种新型的低污染和节能技术，是未来相关领域应用中的方向。然而，尽管循环流化床锅炉技术在应用过程中具有自身的优势，但在很多方面，尤其是节能方面还存在一定的不足。在绿色节能理念下，进一步研究循环流化床锅炉技术十分必要。基于此，本研究在概述循环流化床锅炉技术相关理论的基础上，对国内外循环流化床锅炉的发展过程进行了总结，并总结了其发展趋向，希望为该技术的进一步深入研究提供参考。 【Abstract】Circulating fluidized bed boiler is a new type of low pollution and energy saving technology，which is the direction of application in related fields in the future. However，although circulating fluidized bed boiler technology has its own advantages in the process of application，there are still some shortcomings in many aspects，especially in energy saving. Under the concept of green energy saving，it is necessary to further study the circulating fluidized bed boiler technology. On this basis，based on summarizing the related theory of circulating fluidized bed boiler technology，this study summarizes the development process of circulating fluidized bed boiler at home and abroad，and summarizes its development trend. Hoping to provide reference for the further study of this technology. 标签：循环流化床；锅炉；发展过程；发展趋向 1 引言 目前，我国正面临着严峻的能源紧缺问题。外循环流化床锅炉技术的出现，为最大限度的利用能源，减少资源矛盾起到了很好的效果和作用。外循环流化床锅炉技术不仅能够提高锅炉的发电效率，还能够节约煤炭资源，也能够降低运行的成本，更能够提高环境保护的水平[1]。外循环流化床锅炉技术的发展与我国正在推进的绿色节能理念、低碳理念等相符合，因而未来必然有着良好的发展前景[2]。因此，本研究通过对已有文献的检索和研究，对外循环流化床锅炉技术的发展过程和趋向进行了研究。 2 循环流化床锅炉相关理论概述 循环流化床锅炉是在循环流化床锅炉中适应循环流化床洁净燃烧技术的一种产品，这种产品的优势在于高效节能以及低污染。循环流化床锅炉的特点主要表现在以下几方面：第一，在锅炉的炉膛内部，存在大量的物料。物料在循环的过程中，产生高传热系数，进而促使锅炉热负荷额调节范围增大。同时，循环流化床锅炉技术还具有较强的燃料适应性，并能够有效改善锅炉燃烧的能源结构。第二，循环流化床锅炉技术还具有较高的燃烧效率，不仅能够充分燃烧劣质燃料，还具有较好的环保性能[3]。 3 循环流化床锅炉在国内外的发展过程
循环流化床锅炉部分部件原理
基本原理篇 第一章循环流化床锅炉的基本原理 第一节流态化过程循环流化床锅炉燃烧是一个特殊的气固两相流动体系中发生的物理化学过程，是一种新型燃用固体燃料的的锅炉。粒子团不断聚集、沉降、吹散、上升又在聚集物理衍变过程，是循环床中气体与固体粒子间发生剧烈的热量与质量交换，形成炉内的循环；同时气流对固体颗粒有很大的夹带作用，使大量未燃尽的燃料颗粒随烟气一起离开炉膛，被烟气带出的大部分物料颗粒经过旋风分离器的分离又从新回到炉膛，来保持炉内床料不变的连续工作状态，这就是炉外的物料循环系统，也是循环流化床锅炉所特有的物料循环—循环从此而来。 咱们看一下这幅燃烧、循环分离图
1. 流态化：当气体以一定的速度流过固体颗粒层时，只要气体对固体颗粒产生作用力与固体颗粒所受的外力（主要是固体的重力）相平衡时，颗粒便具有了类似流体的性质，这种状态成为流态化, 简称流化。固体颗粒从固体床、起始流态化、鼓泡流态化、‘柱塞’流态化、湍流流态化、气力输送状态的六种流化状态。 2. 临界流化速度：颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度, 称为临界流化速度。此时所需的风量称为临界流化速度。 3. 流化床表现在流体方面的特性。 流化床看上去非常象沸腾的液体, 在许多方面表
现出类似液体的特性, 主要表现在以下几个方面: 1) 床内颗粒混合良好。因此，当加热床层时, 整个床层的温度基本均匀。 2) 床内颗粒可以象流体一样从容器侧面的孔喷出, 并能像液体一样从一个容器流向另一个容器。 3) 高于床层表观密度的颗粒会下沉, 小于床层表观密度的颗粒会浮在床面上。 4) 当床体倾斜时, 床层的上表面保持水平。 第二节循环流化床的基本原理 1. 循环流化床的特点: 1) 不再有鼓泡床那样清晰的界面，固体颗粒充面整个上升段空间。 2) 有强烈的热量、质量、和动量的传递过程。 3) 床层压降随流化速度和颗粒质量流量变化。 4) 低温的动力控制燃烧，也就是我们所说的床温在850-950℃之间范围，因为这个范围对灰的不会软化、碱金属不会升华受热面会减轻结渣和空气中不能生成大量的NOx。 5) 通过上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟至数小时范围内调节。 2.循环流化床锅炉的传热 1）颗粒与气流之间，以对流换热为主；
循环流化床锅炉节能措施
循环流化床锅炉节能措施 循环流化床锅炉存在的典型问题包括：锅炉受热面磨损爆管、耐磨料脱落、炉膛结渣、钙硫比高、入炉煤粒径达不到设计要求、污染物排放超标、连续运行周期短等问题，这些问题毫无例外均不同程度的与锅炉燃烧有关，如何使锅炉燃烧达到最佳状态，保证循环流化床锅炉长周期安全运行和提高流化床经济性至关重要。 一、锅炉启动过程节能措施：循环流化床机组从冷态启动到并网发电，需要8-10小时甚至更长，消耗大量的煤、水、油、电，因此，点火启动过程中应采取有效的节能措施，达到节能降耗目的。 （1）料层厚度的选择：循环流化床锅炉点火要有一定的料层厚度，主要是点火过程中有部分床料会被带出炉膛，造成床层过低，易造成吹空和局部高温结渣，启动时间延长，增加耗电。床层过高会造成加热床料所需的热量增加，流化所需的风量增加，造成加热升温阶段时间延长浪费燃油。一般料层厚度选取主要是考虑流化质量和有利于提高床温，提前达到投煤条件，降低启动初期燃油消耗和各风机的耗电率。 （2）点火一次风量选择：锅炉启动过程中一次风量控制炉内微流化状态（正常运行最小流化风量约为1.3倍的临界流化风量），减少热损失，降低一次风机电耗。在任何情况下，一次风量不能低于临界流化风量。 （3）点火过程一次风量控制：临界流化风量是在常温状态下试验确定的，高温下的临界流化风量远小于常温下的临界流化风量，随着床温的上升应适当减少流化风量，减少空气带走热损失。一般床温400℃左右，最好减少20%左右一次风量，以提高床温升高速度，降低油耗。 （4）确定给煤投煤的燃烧温度：投煤温度是关键参数，过低燃烧不稳，造成结渣，过高造成油耗增加。因此要根据煤质情况确定投煤温度，锅炉启动前（具备条件的）一般应在锅炉的空煤仓两侧上发热量较高且水分较少的煤，以降低投煤允许温度，缩短启动时间，减少燃油消耗。 （5）优化启动方式，降低汽水损失和风机电耗：1）单侧引风机、一次风机能满足出力的，采用单侧风机启动。不能满足要求时，可采用双引、双一次风机、单二次风机启动。高压流化风机满足要求时，可采用单台或两台风机启动满足流化状态。2）备用时间较长的锅炉，启动前进行全面冲洗，再上水到正常水位点火启动，缩短启动后排污时间，减少汽水及热量损失。机组的定连排，必须按水质情况及时调节。 2、锅炉运行燃烧优化调整节能措施 （1）一次风量应采用燃烧调整试验得出的最佳一次风量控制。在床温、分离器进出口温度、主再热蒸汽参数正常的情况下，应尽量开大一次风系统中的调节风门（一般不低于50%），以降低一次风母管压力，减小系统阻力，降低一次风机耗电率，减少空气预热器一次风漏风。 （2）二次风量应保证风量与投煤量的正常匹配，控制最佳运行氧量，一般为2-4%左右。当煤种发生变化时，须对最佳氧量控制曲线进行相应调整。表盘氧量必须定期进行校验，确保准确性。
循环流化床锅炉的发展过程
循环流化床锅炉的发展过程 杨铭 （太原理工大学，山西太原030024） 摘要：结合能源和环境问题的要求介绍了国内外循环流化床锅炉的发展情况，分析了它在我国燃煤发电领域的现状及发展前景。 关键词：循环流化床；锅炉；发展 中图分类号：TM621.2文献标识码：A文章编号：1000-8136(2011)11-0005-01 随着技术的不断进步，燃煤发电向着高效率、低污染的方向发展，以满足人类社会对能源和环境的要求。理论上说，以燃料电池为代表的新型燃煤发电技术将会对传统的燃煤发电方式带来巨大的冲击[1]，但考虑到工业技术的可行性，循环流化床电站锅炉更受到人们的关注。目前，包括美国在内的很多发达国家都在致力于循环流化床电锅炉的研究。在燃煤发电领域，燃煤的燃气—蒸汽联合循环锅炉正在兴起，其基本形式主要有整体煤气化燃煤联合循环（IGCC）锅炉、增压流化床燃煤联合循环（PEBC—CC）锅炉和常压流化床燃煤联合循环（A FBC—CC）锅炉3种[2]。其中，IGCC锅炉和PF2BC锅炉呈逐渐增长趋势。目前，我国循环流化床锅炉的大型化和可靠性方面取得了很大的进展。 1国外循环流化床锅炉现状 国外循环流化床锅炉的研究始于20世纪70年代，它是从鼓泡床沸腾炉和化工行业的循环流化床工艺发展而来的。1982年，德国lurgi公司的第一台50t/h商用循环流化床锅炉投入运行。此后，世界主要锅炉制造厂商连续进行了循环流化床锅炉技术的研究和产品开发工作。经过30多年的迅速发展，国外循环流化床锅炉制造厂商影响较大的有：鲁齐公司、法国GASI公司、美国ABB—CE公司、美国Foster—Wheeler公司、芬兰Ahlstrom 公司、德国Babcock公司、意大利Tempella公司等。 2国内循环流化床锅炉发展现状 中国与世界几乎同步于20世纪80年代初期开始研究和开发循环流化床锅炉技术。大体上我国的循环流化床燃烧技术发展可以分为4个阶段： 1980—1990年为第一阶段，其间我国借用发展鼓泡床的经验开发了带有飞灰循环、取消了密相区埋管的改进型鼓泡床锅炉，容量在35~75t/h。由于没有认识到循环流化床锅炉与鼓泡床锅炉在流态上的差别，这批锅炉存在严重的负荷不足和磨损问题。 1990—2000年为第二阶段，我国科技工作者开展了全面的循环流化床燃烧技术基础研究，基本上掌握了循环流化床流动、燃烧、传热的基本规律。应用到产品设计上，成功开发了75~220t/h 蒸发量的国产循环流化床锅炉，占据了我国热电市场。 2000—2005年为第三阶段，其间为进入电力市场，通过四川高坝100M W等技术的引进和自主开发，一大批135~150M We 超高压再热循环流化床锅炉投运。 2005年之后为第四阶段，其间发改委组织引进了法国阿尔斯通全套300M We亚临界循环流化床锅炉技术，第一个示范在四川白马（燃用无烟煤）取得了成功，随即，采用同样技术的云南红河电厂、国电开原电厂和巡检司电厂（燃用褐煤）以及秦皇岛电厂（燃用烟煤）均成功运行。由于我国已经形成了坚实的循环流化床锅炉设计理论基础，对引进技术的消化和再创新速度很快，引进技术投运不久，就针对其缺点，开发出性能先进、适合中国煤种特点的国产化300M We亚临界循环流化床锅炉，而且由于国产技术的价格与性能优势，2008年后新订货的300M We循环流化床锅炉几乎均为国产技术。 参考文献： [1]阎维平.洁净煤发电技术[M]1北京：中国电力出版社，2001：7921281. [2]LgonsC1NewDevelopmentinFluidixedBedBoilerTechnology [C]1Competitive Power Congress941U SA：Pennsylvania，1994：8291. Introduction to Developments and Study of Circulating Fluidized Bed Boiler Yang Ming Abstract:The request of energy and environment promotes the rap id development of circulating fluidized bed bolier1this paper introduces the development of circulating fluidized bed boiler both at home and abroad，then predicts its development power industry in our count ry. Key words:circulating fluidized bed；boiler；development 科学之友Friend of Science Amateurs2011年04月 5 －－
大型循环流化床锅炉运行优化及改进
大型循环流化床锅炉运行优化及改进 发表时间：2018-07-09T16:43:49.663Z 来源：《基层建设》2018年第14期作者：武文珏 [导读] 摘要：近年来，随着经济和科技的发展，人们越来越关注节能环保，而面对资源紧张的情况，由于大型循环流化床锅炉属于高效、低污染的产品，在工业发展中，大型循环流化床锅炉被应用在了生产过程中。 内蒙古东华能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯 010300 摘要：近年来，随着经济和科技的发展，人们越来越关注节能环保，而面对资源紧张的情况，由于大型循环流化床锅炉属于高效、低污染的产品，在工业发展中，大型循环流化床锅炉被应用在了生产过程中。它对环境的改善，促进电力工业的发展有着重要意义。本文就大型循环流化床锅炉运行优化及改进进行探讨，首先，介绍了循环流化床锅炉性能特点，其次，阐述了大型循环流化床锅炉运行优化及改进的相关措施，以供参考。 关键词：大型循环流化床锅炉；运行优化；改进 近年来，大型循环流化床燃煤电站锅炉作为一种节能、高效的新一代燃煤技术，在流化状态下，煤种的燃烧效率高，在炉内具有脱硫、脱氮等特点，这样的优点使得大型循环流化床燃煤电站锅炉获得了迅速发展。为了更好的发挥大型循环流化床燃煤电站锅炉的作用，需要对其进行优化改进，以提高设备的运行效率。本文就此进行探讨。 一、大型循环流化床锅炉具有的性能特点 1.1负荷变化范围广、调峰能力强 由于在锅炉内参加循环燃烧的物料量大，蓄热多，因此，大型循环流化床锅炉易于保持燃烧稳定和蒸汽参数，具有很强的调峰能力，不投油最低稳燃负荷可以达到锅炉额定负荷的30％。例如，对于300MW循环流化床锅炉设计启动前，首次需向燃烧室内加入固体颗粒物料（灰渣）不少于200吨，每个外置床在启动过程中加入灰渣约80吨，锅炉运行中物料总量超过550吨，蓄热量大；锅炉不投油最低稳燃负荷合同保证值为锅炉额定负荷的35％±5％，远低于常规锅炉。 1.2低温燃烧，充分发生化学反应，具有很高的环保性 燃煤流化床锅炉的燃烧温度处于850℃-950℃的范围内，属于与传统煤燃烧方式完全不同的低温燃烧。炉内脱硫脱硝，不需要另外安装脱硫和脱硝装置（现在都安装炉外脱硫，脱销设施，光靠炉内满足不了环保要求）。循环流化床锅炉相对较低的燃烧温度以及物料在炉内强烈的扰动混合，使脱硫剂与燃料中的硫份能够充分发生化学反应生成固体硫酸钙，加之在燃烧室不同部位分部送风，使N0x生成量较少，从而实现炉内脱硫脱硝。从锅炉设计和实际使用效果来看，大型循环流化床锅炉S02和No X排放能够满足严格的环保排放标准要求。 1.3燃烧效率较高 循环流化床燃烧是介于煤的固定床燃烧和煤粉悬浮燃烧之间的一种处于流态化下的煤燃烧方式，流化态行程的优越的湍流气固混合条件，可大大强化燃烧，提高床层内的传热和传质效率。 二、大型循环流化床锅炉运行优化及改进措施 2.1关注点火底料的铺置，做到节油优化 2.2注意优化调整风量、氧量，维持炉膛微负压运行 首先，在锅炉运行中，一次风保证流化及提供燃料燃烧的初始氧量，二次风增大扰动及提供后期燃烧氧量，调整好一、二次风的配比，可有效地降低化学不完全热损失。一般情况下，从低负荷到满负荷。一次风占60％～40％。二次风占40％～60％。另外，注意将氧量调整在合理范围内，一般氧量控制在3％～5％，且尽量靠下限运行。氧量的大小直接影响到燃烧份额的分配，从而影响到负荷。氧量过小时，燃料的化学不完全热损失增大：氧量过大时，烟气流量增加，会使炉内温度下降，排烟、化学、机械热损失均增大，总效率降低。最后，在运行中，维持炉膛微负压，将炉膛出口处的压力控制在-100-0 Pa，可提高炉内温度，减少炉膛及尾部烟道漏风，延长较细燃料在炉内的停留时间，降低引风机电耗。提高锅炉效率。 2.3注重优化控制床压、床温，保证锅炉的安全经济运行 床压在炉内反映的是料层的实际厚度，对锅炉的安全经济运行具有很重要的意义。料层过厚时，风室静压增大，阻力相应也增大。为了保证流化和稳定负荷，需增大流化风量，致使颗粒的扬析率增加。飞出炉膛的燃料量增加，风机电耗也增大。此外，过厚的料层也会降低床温，造成燃烧效率下降。同样床压高时，排渣量增大，未燃尽的碳颗粒就会排出炉膛带入冷渣器中，使底渣中可燃物的数量增多。另外，床温是CFB锅炉运行控制的重要参数之一。它的高低直接影响锅炉运行的安全性与经济性。床温过高，可能会导致高温结焦，造成停炉；床温过低。会使燃烧不完全，也不利于CFB锅炉的安全运行。一般在运行中，床温应控制在850-950℃。因此，必须选择合理的床压，控制床温，才能保证锅炉的安全经济运行。 2.4其他方面的优化方法 在机组参加调峰、负荷低于180 MW运行时，二次风率相对减少。若维持2台二次风机运行，二次风压则相对较低，进入炉内的穿透能力下降，不能有效起到增强扰动的作用。因此，在相同的风量下，建议停运1台二次风机，保持单台二次风机高风压运行，不仅有利于强化炉内燃烧，而且可以降低二次风机电耗，降低厂用电量。另外，循环流化床锅炉的运行风速是一个很重要的参数，一般运行风速为4～10 m／s，运行风速提高会使炉子更为紧凑，截面热负荷相应增大，此时为了保证燃料和石灰石颗粒有足够的停留时间和布置足够的受热面，必须增加炉膛高度，这样不仅增加锅炉造价，风机功率、厂用电率也会增大，但运行风速选择过低则发挥不了循环流化床锅炉的优点，因此对每种燃料都具有最佳的运行风速，应根据燃料特性来确定循环流化床锅炉的运行风速。 三、结束语 总而言之，循环流化床技术作为一个新型的锅炉清洁燃烧技术，满足现阶段人们对环保的要求，也在很大程度上产生了很好的社会效益。为此，对大型循环流化床锅炉运行进行优化及改进是非常必要的，这会充分利用循环流化床锅炉的优点，解决现阶段运行中存在的问题，从最大程度上保证锅炉的运行效率，推进大型循环流化床锅炉生产的长远发展。 参考文献： [1]黄中，潘贵涛，张品高，等.300 MW大型循环流化床锅炉运行分析与发展建议[J].锅炉技术 2014 45（6） [2]王立法.1036t/h循环流化床锅炉优化运行研究[D].华南理工大学，2015
循环流化床锅炉的优缺点
是在鼓泡床锅炉（沸腾炉）的基础上发展起来的，因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高，因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间，形成了一定的理论。要了解循环流化床的原理，必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床→湍流床→快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。 一、循环流化床锅炉的优点。 1.燃料适应性广，这是循环流化床锅炉的重要优点。循环流化床 锅炉既可燃烧优质煤，也可燃烧劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高硫高灰煤、高水分煤、煤矸石、煤泥，以及油页岩、泥煤、 炉渣、树皮、垃圾等。他的这一优点，对充分利用劣质燃料具
有总大意义。 2.燃烧效率高。国外循环流化床锅炉的燃烧效率一般髙达99%。 我国自行设计的循环流化床锅炉燃烧效率髙达95%-99%。该锅炉燃烧效率的主要原因是燃烧尽率高。运行锅炉的实例数据表明，该型锅炉的炉渣可燃物图仅有1%-2%，燃烧优质煤时，燃烧效率与煤粉炉相当，燃烧劣质煤是，循环流化床锅炉的燃烧率比煤粉炉约高5%。 3.燃烧污染排放量低。想循环流化床内直接加入石灰石，白云石 等脱硫剂，可以脱去燃料燃烧生成的SO2。根据燃料中所含的硫量大小确定加入脱硫剂量，可达到90%的脱硫效率。循环硫化床锅炉NOχ的生成量仅有煤粉炉的1∕4-1／3。标准状态下NOχ的排量可以控制在300mg／m3以下。因此循环流化床是一种经济、有效、低污染的燃烧技术。与煤粉炉加脱硫装置相比，循环流化床锅炉的投资可降低1∕4-1／3。 4. 燃烧强度高，炉膛截面积小炉膛单位截面积的热负荷高是循 环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为 3.5～ 4.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉 需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大2～3倍。 5.负荷调节范围大，负荷调节快 当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，不必 像鼓泡流化床锅炉那样采用分床压火技术。也不象煤粉锅炉 那样，低负荷时要用油助燃，维持稳定燃烧。一般而言，循
循环流化床锅炉热效率统计分析研究
第25卷第6期 2010年11月 热能动力工程 JOURNAL OF E NGI N EER I N G F OR T HER MAL E NERGY AND P OW ER Vol .25,No .6 Nov .,2010 收稿日期:2009-12-06; 修订日期:2010-03-11作者简介:蒋绍坚(1963-),男,湖南邵东人,中南大学教授. 文章编号:1001-2060(2010)06-0627-03 循环流化床锅炉热效率统计分析研究 蒋绍坚1 ,刘 乐1 ,何相助2 ,艾元方 1 (1.中南大学能源科学与工程学院,湖南长沙410083;2.湖南省节能中心,湖南长沙410007) 摘 要:针对循环流化床锅炉炉膛容积采用经验比较法适应性差的问题,采用幂函数规律拟合循环流化床锅炉运行数据。研究循环流化床锅炉热效率与其主要影响因素(吨汽有效容积、煤的挥发分)之间的关系,提出了吨汽有效容积的概念。结果表明:吨汽有效容积与燃用煤种的挥发分是影响炉膛容积的重要因素。为使循环流化床锅炉热效率达到 80%以上,吨汽有效容积(用y 表示)与煤的挥发分(用x 表 示)应满足:y ≥7.78x -0.136。关 键 词:循环流化床锅炉;炉膛容积;挥发分;回归分析; 热效率;吨汽有效容积 中图分类号:TK229.6 文献标识码:A 引 言 锅炉炉膛是燃料与空气发生燃烧反应,并产生辐射传热过程的有限空间。如何根据给定条件合理确定炉膛容积,是锅炉设计与锅炉改造中重要的问题。目前,解决这一问题的常用方法是经验比较法[1～3]。首先根据煤种对照类似锅炉,确定炉膛截面热负荷,定出炉膛横截面积,再根据长宽比确定炉膛的长与宽,最后确定炉膛的高度。采用经验比较法需收集大量锅炉的设计煤种、额定蒸发量等信息,当这些参数与投运锅炉不符时,还需进行相似分析,对使用者的专业知识要求高。由于炉膛容积不合理导致热效率偏低的情况时有发生。对运行中的低效锅炉而言,目前尚缺乏概念直观、变量少、计算简单、准确度高、便于工程技术人员掌握的判断炉膛容积大小是否合理的标准,因此,有必要展开相关研究。 1 炉膛有效容积和吨汽有效容积的概念 煤在炉膛内的燃烧过程由挥发分析出和固定碳 燃烧两个阶段构成。为获得高效率,煤在炉内应尽可能燃尽。虽影响煤燃尽的因素很多,但总体而言可分为由煤质特性决定的内因和由炉膛几何特性、 温度特性等决定的外因两大方面 [5～6] 。在煤质特性 方面,煤的挥发分含量对挥发分析出过程以及紧接 着的固定碳燃烧过程都有显著影响。挥发分含量越高,挥发分析出后煤孔隙率越大,燃烧表面积越大, 完全燃烧所需时间就越短,燃烧越充分[7～9] 。 固定碳的燃烧,其燃尽度与炉膛几何特性和温度特性直接相关。炉膛几何特性对煤在炉内的停留时间及炉内传热效果有决定性影响;而温度特性对煤在炉内的燃烧速度有决定性影响。为综合反映炉膛几何特性和温度特性的影响程度,本研究提出炉膛吨汽有效容积的概念。有效容积是指具备能使煤发生燃烧所需温度条件的炉膛容积。文献[10]指出:流化床炉膛温度分布均匀,在锅炉尾部离炉烟气温度高于850～950℃时,炉膛容积即具备了燃烧所需温度条件。因此,采用“离炉烟气温度高于850℃”作为炉膛有效容积定义中所涉及的燃烧反应所需温度条件,炉膛有效容积与锅炉设计吨位之比即为吨汽有效容积。 2 锅炉等热效率曲线图 图1 热效率与炉膛吨汽有效容积、 燃煤挥发分之间的函数关系
循环流化床锅炉讲义
一、锅炉概况 我厂锅炉是绿叶锅炉生产，锅炉型号为： LG-100/5.3-M。本锅炉采用循环流化床燃烧技术，系次高温、次高压、单锅筒横置式、单炉膛、自然循环锅炉。采用全悬吊结构，全钢架π型布置。 主要技术参数（设计煤种） 额定蒸发量 (MCR ) 100 t/h 额定蒸汽温度 485 ℃ 额定蒸汽压力（表压） 5.3 MPa 给水温度 150 ℃ 排烟温度 140 ℃ 排污率≤ 2％ 空气预热器进风温度 20 ℃ 锅炉计算热效率 87.2％ 燃料消耗量 22.3 t/h 按原煤和煤泥的质量比6:4记原煤：13.4 t/h 煤泥： 9 t/h 一次热风温度 153℃ 二次热风温度 154℃ 一、二次风量比 55：45 循环倍率 25-30 二、锅炉结构简述 本锅炉采用全封闭结构，在运转层8.0米标高设置混凝土平台。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖
井烟道布置两级二组对流过热器，过热器下方布置两组膜式省煤器及一、二次风各三组空气预热器。 在燃烧系统中，三台给煤机将煤送入落煤管进入炉膛，锅炉燃烧所需空气分别由一、二次风机提供。一次风机送出的空气经一次风空气预热器预热后由左右两侧风道引入炉下水冷风室，通过水冷布风板上的风帽进入燃烧室；二次风机送出的风经二次风空气预热器预热后，通过分布在炉膛前、后墙上的喷口喷入炉膛，补充空气，加强扰动与混合。燃料在炉膛与流化状态下的循环物料掺混燃烧，床温度达到一定值后，大量物料在炉膛呈中间上升，贴壁下降的循环方式，沿炉膛高度与受热面进行热交换，随烟气飞出炉膛的众多细小颗粒经蜗壳式汽冷旋风分离器之后，绝大部分物料又被分离出来，从返料器返回炉膛，再次实现循环燃烧。而比较洁净的烟气经转向室、高温过热器、低温过热器、省煤器、一、二次风空气预热器由尾部烟道排出。由于采用低温和空气分级供风的燃烧能够显著抑制NO2生成。其灰渣活性好，具有较高的综合利用价值，因而它更能适合日益严格的国家环保要求。 锅炉的水、汽侧流程如下： 给水经过水平布置的两组膜式省煤器加热后进入锅筒。锅筒的锅水由集中下降管、分配管进入水冷壁下集箱、上升管、上集箱，然后从引出管进入锅筒。锅筒设有汽水分离装置。饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引至汽冷旋风分离器，然后依次经过尾部汽冷包墙管、吊挂管、低温过热器、喷水减温器、高温过热器，最后将合格
循环流化床锅炉节能措施(2021新版)
循环流化床锅炉节能措施 (2021新版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0233
循环流化床锅炉节能措施(2021新版) 循环流化床锅炉存在的典型问题包括：锅炉受热面磨损爆管、耐磨料脱落、炉膛结渣、钙硫比高、入炉煤粒径达不到设计要求、污染物排放超标、连续运行周期短等问题，这些问题毫无例外均不同程度的与锅炉燃烧有关，如何使锅炉燃烧达到最佳状态，保证循环流化床锅炉长周期安全运行和提高流化床经济性至关重要。 一、锅炉启动过程节能措施：循环流化床机组从冷态启动到并网发电，需要8-10小时甚至更长，消耗大量的煤、水、油、电，因此，点火启动过程中应采取有效的节能措施，达到节能降耗目的。 （1）料层厚度的选择：循环流化床锅炉点火要有一定的料层厚度，主要是点火过程中有部分床料会被带出炉膛，造成床层过低，易造成吹空和局部高温结渣，启动时间延长，增加耗电。床层过高会造成加热床料所需的热量增加，流化所需的风量增加，造成加热
升温阶段时间延长浪费燃油。一般料层厚度选取主要是考虑流化质量和有利于提高床温，提前达到投煤条件，降低启动初期燃油消耗和各风机的耗电率。 （2）点火一次风量选择：锅炉启动过程中一次风量控制炉内微流化状态（正常运行最小流化风量约为1.3倍的临界流化风量），减少热损失，降低一次风机电耗。在任何情况下，一次风量不能低于临界流化风量。 （3）点火过程一次风量控制：临界流化风量是在常温状态下试验确定的，高温下的临界流化风量远小于常温下的临界流化风量，随着床温的上升应适当减少流化风量，减少空气带走热损失。一般床温400℃左右，最好减少20%左右一次风量，以提高床温升高速度，降低油耗。 （4）确定给煤投煤的燃烧温度：投煤温度是关键参数，过低燃烧不稳，造成结渣，过高造成油耗增加。因此要根据煤质情况确定投煤温度，锅炉启动前（具备条件的）一般应在锅炉的空煤仓两侧上发热量较高且水分较少的煤，以降低投煤允许温度，缩短启动时