ENN循环流化床锅炉燃烧系统APC优化控制介绍.ppt

循环流化床锅炉燃烧系统 APC优化控制介绍,2,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉特点简介 循环流化床的磨损和相关问题的处理方法 循环流化床锅炉控制难点及技术分析 循环流化床锅炉自动控制导则 循环流化床锅炉燃烧系统APC优化控制,目 录,循环流化床锅炉(CFBB)到底有那那些优点呢? a. CFBB燃烧技术为洁净燃烧提供了条件： 采用了石灰石脱硫技术. 采用了低温分段燃烧脱氮技术,有效的降低了NOX的排放量. b. 循环流化床锅炉对不同煤种的适应范围广 可燃烧高灰分煤、高硫煤、高氮煤、低热量煤等. c. 负荷调节范围大25%120%MCR。 d. 燃烧效率高，可大95%98% e. 热强度高,循环流化床锅炉特点简介,循环流化床锅炉特点简介,CFBB循环流化床锅炉与煤粉炉相比较 1.煤种 CFB可燃烧高灰分煤、高硫煤、高氮煤、低热量煤等. 煤粉炉不能：因为高硫煤的T2，T3值一般比较低,为10501150，而煤粉炉的燃烧温 度都在11501250，温度超过T2，T3值后容易产生高温结焦。 2.脱硫工艺 CFB采用了石灰石脱硫技术.(属于干法脱硫,一次性投资小，运行成本低) 煤粉炉可采用石灰石干法、湿法脱硫技术一次性投资大，运行成本高。 3.脱NOX CFB采用了低温分段燃烧脱氮技术,有效的降低了NOX的排放量.煤在燃烧过程中最佳 脱硫、脱氮温度为850920 ,温度超过950 后就没有脱氮效果. 煤粉炉燃烧温度高,没有脱氮效果,超出了国家规定的NOX排放标准.,循环流化床锅炉特点简介,循环流化床锅炉目前存在的主要问题呢? a. 受热面磨损大. b. 热膨胀和密封问题. c. 风机电耗大 d. 热惯性大、负荷响应特性慢、启动时不能超过 7%MCR/min、,空气由下部穿过床料颗粒间隙向上部去,而床料高度未发生明显的变化,小气泡聚集成较大气泡穿过料层并破裂, 气固两相混合强烈,如水沸腾状,称为:鼓泡床或沸腾床,气固两相混合强烈,下部密相区的床料浓度比上部稀相区的床料浓度大得多,床内中间的浓度小于四壁附近的物料浓度,床料上下浓度趋于一致,床料均匀地快速全部喷出床外,称为:喷流床。如:煤粉炉的燃烧方式.介于流化床与气体输送之间的状态被称为湍流床，CFB就是湍流床状态,流化床的形成,循环流化床锅炉特点简介,1922年，德国科学家发现：当气流自下而上进入容器，和颗粒状的固态物质（ -10mm）均匀混合后，不再具有气相物质的特性；也不再具有固相物质的特性；而在许多方面具有液态物质的特性。所以，德国科学家就把这种现象叫“流化状态”。,（大于最小流化风速4-5m /s）,（小于最小流化风速）,（大于最小流化风速）,循环流化床锅炉特点简介,循环流化床锅炉主要工艺过程 物料系统：在炉膛燃烧室层中，床层底料新燃料（煤）、脱硫剂（石灰石）在一次风 的作用下开始流化、升温、炸裂、破碎、燃烧； 被烟风带出燃烧室的粉尘被分离器分离捕捉，由返料设备再返回到燃烧室中，形成了 灰循环的循环流化过程； 可简单分为如下四个阶段: 煤颗粒被加热和干燥挥发分的析出和燃烧-煤颗粒膨胀和破裂焦炭燃烧和再次破 裂磨损再次燃烧 风烟系统：循环流化床的一次风（大约60%总风量）从炉膛床层底部吹入，推动床料 流化，并且形成还原燃烧气氛；在一定高度加入二次风，二次风促使燃料的充分燃 烧；高压风是使返料返回燃烧室，形成循环回路。 汽水系统：给水经过省煤器、汽包、水冷壁、过热器，向外提供合格的蒸汽。（此 系统与汽包煤粉炉相似）。,循环流化床锅炉特点简介,循环流化床锅炉特点简介,国内锅炉厂家的循环流化床锅炉的特点： 1）东锅：引进芬兰奥斯龙技术 水冷式布风板，单炉膛结构，双旋风筒，高温圆型汽冷式分离器； J阀返料器,钟 罩式 风帽，给煤机前墙给煤,锥型阀放渣技术,选择性小流化态风水冷渣 方式或滚筒式除渣 器；旋风筒与大床之间采用两个非金属膨胀节连接,中低循环倍率为25-35。 2）上锅：引进法国阿尔斯通技术 水冷式布风板,单炉膛结构,双旋风筒,高温圆型绝热式分离器；U阀自平衡返料器，钟 罩式风帽，给煤机前墙给煤，锥型阀放渣技术，选择性小流化态风水冷渣滚筒式除渣 器；旋风筒与大床之间采用三个非金属膨胀节连接，分离器锥管，直管段装有防堵风 管，中低循环倍率为25-35。,循环流化床锅炉特点简介,3）哈锅：引进德国EVT福斯特惠勒技术 水冷式布风板，单炉膛结构，双旋风筒，高温圆型绝热式分 离器； U型阀返料器，钟罩式 风帽，给煤机后墙刮板给煤，锥型阀放渣技术，选择性小流化态风水冷渣方式或滚筒式除 渣器；旋风筒与大床之间三个非金属膨胀节，高循环倍率为33-40，快速床，薄床压控制。 4）杭州锅炉厂: 早期在35T/H、75T/H锅炉上采用的是中温二级分离技术，即第一级为百叶窗式，第二级 为旋风分离器； 特点：由于第二级旋风分离器的循环灰温度为350-400 ，所以主要靠控制回料器的循环灰 量来控制床温。 目前在220T/H、440T/H等级的CFB锅炉基本上采用东锅引进芬兰奥斯龙的技术， 主要特征就是采用了J阀返料器。,循环流化床锅炉特点简介,5）无锡锅炉厂： 早期在35T/H、75T/H锅炉上采用的是中温二级分离技术，即第一级为百叶窗式，第二级为 旋风分离器； 在220T/H等级的CFB锅炉上即有方型水冷式高温旋风式分离器，也有圆型汽冷式高温 旋风式分离器； 在440T/H等级的CFB锅炉上，采用的是单炉膛结构，双旋风筒，高温圆型绝热式分离 器，U型阀返料器，钟罩式风帽，给煤机前墙皮带给煤技术，锥型阀放渣技术，滚筒式除 渣器进行除渣；旋风筒与大床之间采二个非金属膨胀节,中低循环倍率为25-35。 6）济南锅炉厂： 在35T/H、75T/H锅炉上采用的是高温圆型水冷式旋风分离器； 在220T/H等级的CFB锅炉上采用的即有圆型水冷式高温旋风式分离器，也有圆型汽冷式高 温旋风式分离器，还有高温圆型绝热式分离器；,循环流化床锅炉特点简介,循环流化床锅炉特点简介,在440T/H等级的CFB锅炉上，采用的是单炉膛结构，双旋风筒，高温圆型绝热式分离器， U型阀返料器，钟罩式风帽，给煤机前墙皮带给煤技术，锥型阀放渣技术，滚筒式除渣器， 旋风筒与大床之间采二个非金属膨胀节,中低循环倍率为25-35。 7）四川锅炉厂： 在35T/H、75T/H、等级的CFB锅炉上采用的是异型水冷式高温旋风式分离器； 在220T/H等级的CFB锅炉上，采用的是单炉膛结构，异型水冷式高温旋风式分离器，U型 阀返料器，蘑菇型风帽，给煤机前墙给煤技术，锥型阀放渣技术，滚筒式除渣器进行除渣； 部分锅炉采用了床外换热技术，增加了外置床。 8）北京锅炉厂：引进美国巴威公司的技术 在35T/H、75T/H、130T/H等级的CFB锅炉上采用的是圆型水冷式中温旋风式分离器技术； 特点1：由于中温旋风分离器的循环灰温度为350-400 ，所以主要靠控制回料器的循环灰 量来控制床温。,特点2：给煤机后墙给煤技术； 特点3：锅炉受热面全部布置在炉膛上部； 特点4：炉膛截面大，咽气流速低，类似与沸腾床的燃烧方式。 9） 唐山锅炉厂： 唐山锅炉厂采用了与北京锅炉厂相同的技术：即引进美国巴威公司的技术。 目前最大生产能力为130T/HCFB等级。 10）江西锅炉厂： 在35T/H、75T/H、130T/H等级的CFB锅炉上采用的主、辅床结构，既中间部分为主床， 四周为辅床，由于循环流化床的中间沸腾面壁流的特点，其目的是想解决锅炉水冷壁 及卫燃带的磨损。,循环流化床锅炉特点简介,典型的带有床外循环结构的CFBB锅炉结构,循环流化床锅炉特点简介,循环流化床的磨损问题；,风帽的磨损问题: 风帽的磨损及漏灰,风室积渣问题是大多数循环流化床锅炉常见的问题,目前 国内使用比较多的从外形上看主要有以下类型: “ T ”形，“7”字形风帽 蘑菇状多孔风帽 钟罩式风帽,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,“ T ”或“ 7 ”形风帽； “ T ”形风帽为双孔或多孔风帽，孔径比较大，孔与帽身均呈一定角度，（分别呈15， 30，90）风斜向下吹，物料很容易被回吸到风室中使风室结渣、存积，在一次风 进入炉膛时，部分灰渣再次通过风帽进入炉膛，造成风帽内壁磨损，由于风帽内外磨 损加剧，风帽损坏后，由于风帽节距小，造成周边布风紊乱，风帽损坏形成连锁反应， 并且更换起来也 比较麻烦，使用寿一 般在8-12月。 蘑菇状多孔风帽； 这种风帽孔眼多，孔径比较小，风出孔角度与帽身呈90，物料通过风帽被回吸到风室 中，使风室结渣，在一次风进入炉膛时，部分灰渣再次通过风帽进入炉膛，另外一部分 积渣在返回炉膛的过程中可能会变换方向，卡在风帽小孔中，堵住风帽小孔，造成风帽 通风不足，过热而损坏，蘑菇状风 帽节距较小,50-60个/，互相对吹磨损严重，使用 寿命一般在6-10 个月左右。,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,钟罩式风帽； 钟罩式风帽由内芯、引风管插上风帽组合为一体，风帽采用8孔周向布置，布风均匀性好，风帽节距大每平方米30个/， 迷宫结 构能够比较好的根治风室积渣，另外风帽孔径大，不会出现卡渣和风帽过热烧坏现象，能够有效避免风帽之间对吹与射流偏转所造成的风帽磨损。 钟罩式风帽的引风管与风帽组合为 卡套式，风帽引风管内芯上的台阶 卡住大风帽底部,不漏风,根换比较方 便,使用寿命一般为-5年.,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,钟罩式风帽,19,Sunday, August 4, 2019,风帽的金属材料 风帽的金属材料的好坏与风帽的磨损程度以及使用寿命密切相关,常见的主要有以下 几种: 铸钢 硬度(HRC):20 冲击值(J/c):25-30 使用温度:1100 稀土高铬镍硅渗氮处理高温耐热钢 硬度(HRC):25 冲击值(J/c):30-40 使用温度:1200 稀土高铬镍铪硅二氮高温耐热钢 硬度(HRC):30 冲击值(J/c):35-45 使用温度:1250 240t/h CFB锅炉来说:钟罩式风帽大约为831个.,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,20,Sunday, August 4, 2019,空床阻力对流化状态的影响 空床阻力是随着一次风量的大小而变化的; 我们所说的空床阻力通常是指CFB锅炉在B-ECR%下对应的一次风量时测定的布风板阻 力，空床阻力与沿程阻立、转角阻力、以及风帽小孔流速有关，在现场实际工作中 测 定时通常按如下方式进行； 空床阻力：Pd3 W3 Pg/2 Pg=气体密度；W3 =小孔风速；3 =修正系数；小孔水平布置取0.95；小孔向下倾斜15 布置取1.64 。,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,21,Sunday, August 4, 2019,结论： a.布风装置阻力主要决定于：风帽小孔局部阻力系数（小孔布置方式和小孔风速）。 b.为了维持床层运行的稳定性和防止漏灰，布风装置的空床阻力应为床层阻力的25- 30%。 c.对埋管的循环流化床布风板阻力一般在2000-2500Pa； 对全膜式壁循环流化床锅炉， 220t/h CFB锅炉布风板阻力一般为2800-3500Pa ； 对440t/h CFB锅炉；上锅、东锅、济锅、无锅布风板阻力一般为5000-6000Pa，对哈 锅一般在2800-3500Pa之间 。 d.对蘑菇形风帽；小孔直径在6-8mm，对钟罩式风帽；小孔直径在13-15mm。 空床阻力太大风机电耗增加，厂用电增加，空床阻力过小流化不好，容易产生 贯穿性沟流，最小流化风量增大，特别对快速床薄床压控制时容易产生贯穿性沟流, 而使料床结焦,所以流化床的空床阻力过小时应适当提高床压运行。,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,22,Sunday, August 4, 2019,空床阻力对临界流化风量的影响 空床阻力小,所需的临界流化风量大 空床阻力大,所需的临界流化风量小 临界流化风量与料层的厚度无关.,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,23,Sunday, August 4, 2019,卫燃带防磨损的保护处理方法 卫燃带通常是指CFB锅炉炉内密相区与稀相区的分界面,由于循环流化床本身具有的 炉内 沸腾面壁流的燃烧方式，在卫燃带磨损非常厉害，卫燃带的处理方法,常见的有以下几种 方式: 1）金属粉末喷涂 2）超音速电弧喷涂 3）超音速电弧喷焊 4）等离子静电喷涂 喷涂主要工艺:表面采用喷砂予处 理，然后进行喷涂，涂层厚度要求0.8mm，涂层至密， 具 有抗高温氧化，耐热冲击和檫伤的性能，均匀性要好，喷涂次数一般为6-8次. 底层材料:镍铝合金(活性剂) 防磨材料:高镍铬钴镍基合金 表面材料:Fe基耐热合金,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,24,Sunday, August 4, 2019,炉衬处理 采用钢纤维耐火浇铸料；主要成分: 高铝刚玉沙70% 钢纤维3% 6%活性AL2O3 纯铝酸钙水泥6% 超微粉8% 赛隆3% 施工方法及要求； 支摸浇铸,表面光滑,不起台； 将金属粉末喷涂与未进行喷涂膜式壁的分界面进行覆盖,表面涂一层碳化硼； 通过低温，高温烘炉，析出结晶水与游离水； 在高温下形成陶瓷金相结合；,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,25,Sunday, August 4, 2019,CFB锅炉易磨损部位以及保护处理方法 1）旋风筒靶区 2）回料腿斜管 3）给煤口斜管 4）非金属膨胀节的处理 在旋风筒的不定型材料的处理方法： 通常采用钢纤维耐磨浇筑料,比较好的办法是在靶区采用镶嵌予制白钢玉（碳化硅） 的办法以提高它的耐磨性； 特别要注意旋风筒横向、纵向膨胀缝的处理方法（如果有兴趣的话，可单独讨论）。 要注意非金属膨胀节的密封处理方法； 通常采用耐高温钢丝网夹硅酸铝纤维棉+40mm硅酸盐保温材料+硅酸铝硅盖板。,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,26,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉要特别注意的几个问题 1）风帽的选择_钟罩式；材料_稀土高铬镍硅高温耐热钢 2）空床阻力选择；哈锅必须大于3.5Kpa ,上锅、东锅、济锅必须大于5.5Kpa 3）做好卫燃带金属粉末喷涂 4）非定型材料的选择(耐火材料) 5）点火风室:高温耐热震浇筑料,比重2.5 ,施工方法:风室顶部翻过来捣打再吊装. 6）给煤机口、回料器口：钢纤维耐磨浇筑料,比重3.3,施工方法:注意和大床整体浇筑， 最好在尾部加一段白钢玉套管。 7）旋风筒靶区：钢纤维耐磨浇筑料,比重3.3,施工方法:支模浇筑，最好在靶区镶埋白钢 玉外部用钢纤维耐磨浇筑料浇筑。,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,27,Sunday, August 4, 2019,8）旋风筒及锥部：钢纤维耐磨浇筑料,比重3.3,施工方法:支模浇筑，特别要注意膨胀 缝的留法。 9）大床顶部、混合室顶部：施工方法:耐高温钢丝网+硅酸铝纤维棉、摸面+硅酸铝硅 盖板。 10）做好煤种的选择：最适应的范围；可燃基灰分：2535%，挥发分10%,发热量在 35005000 kcalkg之间。 11）做好烘炉工作 低温烘炉一定要慢,在450500范围内至少要保持48小时,烘出游离水和结晶水，在 浇筑料浇筑过程中含水量一定不能超过4%，否则烘炉时间要加长。 高温烘炉要投油、投煤，至少在850以上范围才能达到陶瓷晶相结合。,循环流化床的磨损和相关问题的处理方法,28,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析,CFB的控制是个系统工程，涉及到的因素比较多，从以下几个方面进行阐述； 关于燃烧系统 1）使用的煤种应尽可能在其设计煤种和校核煤种的范围之内；燃煤的低位发热量适 应范围应在3500-5000cal/Kg之间为好； 2）沸腾床温度应控制在850-950之间； 当使用的煤种远远偏离设计煤种和校核煤种时,可能会产生以下问题： 如使用热值比较高的煤,可燃基比较大,由于循环灰量不足,沸腾床温度可能大于 950,甚至达到960-970，长期运行容易造成浇筑料脱落,上部水冷壁磨损爆管,过剩 空气系数增大,烟气流速增加,受热面磨损增大（受热面的磨损与烟气流速的3次方成正 比）,飞灰含碳量增加,效率降低,CFB循环流化床锅炉在高温燃烧时脱硫,脱氮效率低 ,NOX排放含量高,造成排放量环保超标; 由于CFB循环流化床锅炉主要是辐射换热和利用循环灰进行对流换热，循环灰量 不足，造成主蒸汽温度偏低，有时只能达到520-530，降低了主蒸汽的蒸汽品质。,29,Sunday, August 4, 2019, 关于给煤系统 多台给煤机运行时，每台给煤机的转速或给煤量要进行标定，多台给煤机的给煤机转速 差应小于3%，否则容易造成给煤量不均匀，造成料层差压左右二侧偏差大，流化不均匀 ，在负荷变化大时容易形成床漏，造成局部结焦； 所以料层差压左右二侧偏差应控制在1.5Kpa范围内。 关于回料系统 CFB循环流化床正常运行时，悬浮段差压应控制在1.1-1.5Kpa范围内，悬浮段差压 过小说明循环灰量不足，应适当的提高床压运行，或在给煤中加入适当的灰； 如果悬浮段左右二侧差压偏差大时，说明二侧回料器回料不均匀，应适当的调 整 左右二侧的回料量，否则的话可能造成低温过热器、高 温过热器二侧温差大。,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析,30,Sunday, August 4, 2019, 关于回料风压的选择CFB循环流化床回料风压的选择依据有两点： 1.要考虑料层压力； 2.要考虑回料器上升段的高度； 一般情况下回料器压力应高于料层压力 2-3Kpa； 衡量回料器压力是否合适还要看 料腿直管段上部压力的大小,一般情况下料腿直管 段上部压力应控制在10Pa-30Pa比较好,如果负压太大,容易造成回料器返串,如果负压太 小或正压运行,容易造成回料器回料不畅。,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析,31,Sunday, August 4, 2019, 关于悬浮段差压及料层差压 悬浮段差压的大小表征出炉膛循环灰量的 多少，以次来作为调整床压的参考依据。 料层差压太小、太薄一是带不上负荷，二是 容易产生贯穿性沟流，造成料床结焦。 两侧料层差压的偏差表征出流化床流化状态 是否均匀，反映出给煤量及播煤风的调整是 否合适；,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析,32,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析, CFB锅炉的控制与操作要点 (1).根据负荷调整给煤量； (2).根据床温调整一次风量； (3).根据烟气含氧量调整二次风量； (4).根据炉膛出口温度的高低来调整炉膛温度场的分布（既二次风压）， (5).根据锅炉悬浮段灰浓度调整床层压力； 床层差压:（以440T/H）为例： 床层差压与静止料层高度的比率大致为：11.76Pa/mm，床压测点一般布置在布风板以上 200-225mm处，对哈锅布风板阻力一般为6000-8000Pa，空床阻力为2500-3500Pa，对上锅 、东锅、济锅一般为13000-15000Pa，空床阻力为5000-6000Pa 。 床层高度h1，静止状态下一般取0.5-0.8m，对于低挥发份燃料因应取高值 ，以提高床层 温度，有利于燃烧和燃尽。,33,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析,(6).燃烧空气量的调整； 炉内氧含量浓度较高，有利于碳粒的燃尽，飞灰含碳量降低，反之含碳量增加。在保 证充足的燃烧空气量的条件下，提高二次风的刚性以增强 二次风与固体颗粒的混合， 要特别注意提高上层二次风量。 (7).床温的调整； 床温过低，飞灰含碳量升高，锅炉效率降低，运行中主要靠改变燃料量 、一、二次 风配比以及循环灰量来实现。 床温升高，飞灰含碳量减小,燃烧效率提高。 床温低的解决办法： a.调整破碎机的间隙，减小燃料粒径； b.增加上二次风量，减小下二次风量；挡板开度比为；75/25，或70/25 c.控制炉含氧量为3-4%。,34,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析,(8).回料器的控制与结焦常见原因： 返料风压太高，造成回料器反串； 回料器风帽磨损： 中心筒偏移： 回料器回料不畅： (9).流化床结焦常见原因： 不正常的流化状态是产生炉内局部结焦的主要原因，常见的有以下一些现象； A 贯穿沟流 B 局部沟流,35,Sunday, August 4, 2019,产生沟流的主要原因： 1运行中一次风速太低； 2料层太薄，或料层不均匀、或炉内局部结焦； 3给煤太湿，或负荷、煤质以及燃料颗粒发生变化时播煤风调整不合理； 4播煤风、回料风调整不合理，造成在给煤口下部或回料口处形成堆集现象； 5布风板设计不合理，风帽节距太大； C气泡与节涌 产生气泡与节涌的主要原因： 1布风板、风帽设计不合理； 2床料颗粒过粗，料层过薄等因素有关； D分层 产生分层的主要原因： 1“冷灰”过多； 2床料和物料必须有一定的筛分和粒比度；,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析,36,Sunday, August 4, 2019,E. 局部风帽磨损： 局部风帽磨损后可能产生贯穿性沟流，形成局部床漏而产生结焦现象。 F. 给煤量忽大忽小，或煤种变化太大，煤种变化时没有及时调整流化风量而造成流化床 流化不均匀，主要表现在密相区差压偏差大，形成贯穿性沟流而造成局部结焦。 G. 一次风机压头偏小或一次风量小于最小流化风量。 主要表现如下： 床温过高（特别对高硫煤）燃烧温度高于该煤种的T2、T3值时产生融溶性结焦。 床温偏低或由高到低变化太快时容易形成焦碳“灰壳”产生冷结焦。,循环流化床锅炉的控制难点及技术分析,37,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉自动控制导则,1、CFB锅炉燃烧特性： CFB锅炉循环流化床锅炉具有多变量、强耦合、惯性大的特点，煤的粒径与煤粉炉 相比粒径较大，特别是在密相区处于低温欠氧燃烧状态。 燃烧过程为： 煤进入炉膛-吸热-放出挥发份-升稳燃烧-炸裂形成焦碳燃烧 由于煤的颗粒较大，所以流化床锅炉燃烧惯性时间大约在150-180S,负荷调整时与煤粉炉相比要慢得多。 2、CFB锅炉床温控制特性： 1）负荷变化对床温的影响: 负荷高，床温设定值应当高；负荷低，床温设定值应当低； 床温是负荷的函数； 根据循环流化床锅炉的负荷热交换系数，循环灰承担了35-40%的负荷热交换能量， 负荷比较高时，如果床温比较低的话，热交换系数不够，热容量不足，可能带不上 负荷。,38,Sunday, August 4, 2019,2）煤种变化对床温的影响： 一般来说，床温与燃烧煤种的可燃基挥发份、可燃基含碳量、含硫量以及燃烧临界点有 关； 对CFB锅炉来说，煤种的适宜范围为低位发热量3500Kkcl/Kg-5000Kkcl/Kg，可燃 基灰分为18-35%； 在热负荷控制过程中要不断的根据煤种的变化，修正给煤量指令和风量指令。 方法是: (1).根据当前使用的煤种建立智能专家经验数学模型； (2).采用连续滚动校正的方法对预测控制数学模型进行连续校正； 当燃烧的煤种发生变化时，通过对相对动态平衡点的自动寻优，对预测控制数学模型 进行连续补偿修正，找出负荷-给煤量-风量之间的动态预测模型。,循环流化床锅炉自动控制导则,39,Sunday, August 4, 2019,3）一次风量对床温的影响： 由于CFB锅炉采用了低温分段燃烧技术，因而在密相区采用的是徽欠氧燃烧方式。 床温的变化对一次风量比较敏感，一次风量增加，床温降低，反之，一次风量减 少，床温增高。 4）石灰石给料量对于床温有一定影响： 石灰石给料量增加，床温要下降；而石灰石给料量减少，床温要增加。 5）内、外置床的循环灰分配比对床温的影响； 增加内置床的循环灰量，床温升高； 减少内置床的循环灰量，床温降低。,循环流化床锅炉自动控制导则,40,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉自动控制导则,41,Sunday, August 4, 2019,对床温的调整应分为而个阶段： （1）在尾部烟道含氧量及过剩空气系数变化不大的情况下,增加一次风量，减少二次 风量床温降低,反之减少一次风量，增加二次风量床温升高。 (2）在低负荷区，以调整一次风量为主； 在高负荷区，以调整二次风量为主。 (3）对布置有内、外置床的CFB锅炉； 在高负荷区，还可以通过改变内、外置床的循环灰的比例来调节床温。 (4）床温是负荷的函数,随着负荷的增加床温升高。,循环流化床锅炉自动控制导则,42,Sunday, August 4, 2019,3、CFB锅炉床压控制特性： 床压和料层差压的概念是有区别的：真正能代表炉膛底部密相区床渣浓度的是料层 差压； 料层差压=床压-布风板和风帽的压降。 公式中，布风板和风帽的压降是负荷的函数；在现场调试过程中可以获得。 床压高可增加放灰量，床压低时可减小放灰量。 床压和密相区固态物料浓度有密切关系。料层越厚，床压越高；料层越薄，床 压越低。而床渣是导致压降的主要原因，通过控制排渣量进而控制床压。 a. 锅炉负荷变化对床压的影响； 高负荷高床压，低负荷低床压，即床压是负荷的函数； 如果热负荷增加时，床压过低，将造成热容量不足，将带不起来负荷，床压下降， 意味着炉膛底部渣少了，密相区的灰浓度降低。,循环流化床锅炉自动控制导则,43,Sunday, August 4, 2019,在循环流化床锅炉中，30-40%的 负荷是要靠灰循环来进行换热完成的，所以 循环灰浓度的降低，对负荷影响较大。 由于床压降低，排出的渣的含碳量升高，提高床压运行有助于降低渣的含碳 量，所以床压的变化应随着负荷的变化而变化，以适应负荷变化的需要。 b. 煤种变化对床压的影响： 煤种较差时可燃基灰份较多，可适当降低床压运行； 煤种变好时可燃基灰份较少，可能造成循环灰量不足，床温过高，带不上负荷等 情况，可适当减少排渣量，提高床压运行。,循环流化床锅炉自动控制导则,44,Sunday, August 4, 2019,负荷-床压曲线,循环流化床锅炉自动控制导则,45,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉自动控制导则,4、CFB锅炉一次风量控制特性： (1).最小流化风量（既临界流化风量）的确定； 临界流化风量与空床阻力有关； 空床阻力与沿程阻立、转角阻力、以及风帽小孔流速有关； 必须通过现场最小流化风量试验确定。 (2).一次风量是负荷的函数，一次风量随着负荷的变化而变化； (3).在低负荷阶段，以控制一次风量为主，在高负荷阶段，以控制二次风量为主； (4).在高负荷区，当实际床温与设定值偏差比较大时，可适当的调整一次风量与二次 风量之比，增加一次风量床温降低，减少一次风量床温升高。、 (5).如果确定在不同负荷下对应的一次风量的大小？ 床温的大小，是衡量一次风量的大小是否合适的重要判据。,46,Sunday, August 4, 2019,图例：9.8Mpa 150t/h CFB锅炉负荷-一次风量、负荷-床温函数曲线；,循环流化床锅炉自动控制导则,47,Sunday, August 4, 2019,5、CFB锅炉二次风量控制特性： 二次风的控制主要是确保从密相区逸出的可燃物在稀相区(悬浮段)得到进一步的 燃烧，既分段送风技术。对二次风的控制应同时满足两方面的要求： (1).二次风的刚性： 选择合适的二次风的压头，以控制炉膛内温度场的梯度分布，确保炉膛上、下温 差控制在20，否则的话将造成水冷壁的上、下受热面受热不均匀，燃烧效率 降低。 (2).总风量应当和煤量匹配； 二次风量的作用是弥补在密相区由于氧的大量消耗而造成稀相区氧的不足而影响 燃烧效率。,循环流化床锅炉自动控制导则,48,Sunday, August 4, 2019,(3).如果确定在不同负荷下对应的二次风量的大小？ 锅炉尾部烟气含氧量的大小，是衡量二次风量的大小是否合适的重要判据。 (4).含氧量的大小同时反映应了尾部烟道的过剩空气系数的大小，过剩空气系数取1.2， 锅炉尾部烟气含氧量为3.5-3.8%； (5).含氧量的大小还反映应了尾部烟道烟气流速对受热面的冲刷和磨损情况，受热面 的冲刷和磨损与锅炉尾部烟道的烟气流速的三次方成正比，因此二次风的控制对 受热面的冲刷和磨损的控制就显得格外重要。 (6).烟气含氧量是负荷的函数，高负荷时为了提高燃烧效率，烟气含氧量一般控制在 3.5-4范围内，低负荷时为了保证燃烧的可靠性，烟气含氧量可控制的稍高一点； (7).对二次风量控制还应该考虑到二次风量控制与二次风压控制之间的合理解耦，通 常二次风机入口挡板、或风机导叶、液力耦合器、或变频器控制二次风压；炉前 二次风小风门或环二次风管风门控制二次风量。切不可颠倒。,循环流化床锅炉自动控制导则,49,Sunday, August 4, 2019,负荷-烟气含氧量曲线,循环流化床锅炉自动控制导则,50,Sunday, August 4, 2019,6、CFB锅炉给煤量控制特性 给煤量的控制策略描述如下： (1). 根据负荷来同时调节给煤量和总风量，确保锅炉产生的热量满足外界负荷的需要。 此外，当负荷变化、煤种发生变化时，通过对相对动态平衡点的自动寻优，对预 测控制数学模型进行连续补偿修正，找出负荷-给煤量-风量之间的动态预测模型。 (2). 循环流化床锅炉给煤量控制的难点； 流化床锅炉的燃烧过程； 煤进入炉膛-吸热-放出挥发份-升稳燃烧-炸裂形成焦碳燃烧 由于煤的颗粒较大，所以流化床锅炉燃烧惯性时间大约在150-180S，对多变量、 强耦合、超大惯性对象的解耦处理的好、坏是给煤量控制的关键环节。,循环流化床锅炉自动控制导则,51,Sunday, August 4, 2019,5000Kkcl/Kg,3500Kkcl/Kg,负荷-给煤量曲线,循环流化床锅炉自动控制导则,52,Sunday, August 4, 2019,CFB锅炉给煤量及燃烧优化控制策略： A.锅炉给煤量、送风量采用智能预测控制； B.根据机前压力偏差、功差或锅炉母管压差进行动态加速； C.根据机前压力偏差进行变参数调节； D.由专家控制系统；负荷-氧量函数关系模型与实际氧量的偏差，自动对实际给煤量 进行快速校正。 E.由专家控制系统；负荷-床温函数关系模型与实际床温的偏差，自动对实际给煤量 进行快速校正。 F.当煤种变化时，通过对相对动态平衡点的自动寻优，对预测控制数学模型进行连续 补偿修正 采用以上控制手段，比较好的解决了锅炉燃烧惯性大的问题，提高了其调节品质， 满足其快速性、稳定性的要求。,循环流化床锅炉自动控制导则,53,Sunday, August 4, 2019,7、CFB锅炉返料风的控制特性； 循环灰能从低压区返回高压区，必须满足以下二个条件。 第一，必须有足够高的料腿高度； 第二，必须有足够高的返料风压头。 a.料腿高度 由于料腿中有大量的固态物料（循环灰），因此料腿高度必须保证： （1）防止气体由高压的炉膛向上反窜到低压的高温旋风分离器； （2）产生足够高的压力，把低压区（高温旋风分离器）的固态物料（循环灰）通过返料 装置送到高压区（炉膛）。,循环流化床锅炉自动控制导则,54,Sunday, August 4, 2019,由于料腿中的循环灰处于流化状态；当料腿有足够的高度，并且料腿中循环灰的浓 度又足够高，那么固态物料（循环灰）就能象液体那样，才能使得循环灰在U型阀 返料装置中产生的足够的压头。 b.关于返料风 高压流化风机产生的高压流化风（返料风）压头可以达到4060KPa；而一次风机 出来的一次风压头通常在16-30KPa，远远低于返料风的压头。因此，高压头的返料 风能够把循环灰象液体一样源源不断压进炉膛的密相区。 高压头的返料风是CFB 锅炉循环灰源源不断循环的动力来源；返料风压的大小 由现场静态、动态试验确定，由于U型回料器具有自平衡能力，所以当试验确定后一 般不再调整，除非由于煤种的改变使循环灰的容重发生了较大改变，造成回料器不 回料或回料器返串的情况应及时调整以外。,循环流化床锅炉自动控制导则,55,Sunday, August 4, 2019,8、CFB锅炉循环灰的控制特性 循环灰是CFB锅炉中热量的载体； 在传统的煤粉炉燃烧过程中，灰在热量的传递过程中基本不起作用；但在CFB锅炉中， 循环灰发挥了特别重要的作用：在一次风的作用下，循环灰源源不断地把密相区的热 量带到稀相区，再传递给水冷壁； 一旦炉膛里循环灰的浓度不够，CFB锅炉就带不上负荷。此时加煤往往使密相区 的床温不断升高，而负荷仍然带不上。当煤质中可燃基灰份较低时，往往会出现这种 现象。这是因为密相区有很厚的耐磨材料涂层，阻碍了热量向密相区的水冷壁的传递。 因此，加到密相区的煤产生的热量，主要是被循环灰带到稀相区和水冷壁实现了 热交换。,循环流化床锅炉自动控制导则,56,Sunday, August 4, 2019,通常在稀相区，负荷和循环灰成正比例关系：负荷越高，循环灰的浓度就越高；负荷越低，循环灰的浓度就越低。循环灰的浓度在炉膛的分布如下图所示。,循环流化床锅炉自动控制导则,57,Sunday, August 4, 2019,由图可见，在密相区，循环灰的浓度（床料密度）达到几百公斤/米3； 在稀相区， 循环灰浓度（床料密度）达到几十公斤/米3。 对于循环灰的控制策略 (1).当锅炉床温太高，CFB 锅炉负荷带不上时，应首先检查循环灰的浓度够不够，如果 悬浮段差压太低，灰的浓度偏低时，应及时的检查回料器的回料风压是否太高， 造成回料器返串，如果确认回料器没有返串，则应在给料中增加一部分循环灰、 或循环沙。 (2).当确认回料器没有返串，而确实是灰的浓度偏低时，应逐步减小冷渣器的排渣量， 提高床压运行。,循环流化床锅炉自动控制导则,58,Sunday, August 4, 2019,循环流化床锅炉燃烧系统APC优化控制,1、给煤量控制： 1）接受热（电）负荷动态响应指令； 2）根据负荷-给煤量函数模型进行预测控制； 3）根据机前压力偏差功差进行动态加速（前馈控制）； 4）根据汽包压力偏差进行前馈校正； 5）通过对相对动态平衡点的自动寻优，对预测控制数学模型进行连续补 偿修正； 6）根据负荷氧量函数模型与实际氧量偏差对给煤量进行快速校正； 7） 根据负荷床温函数与实际床温偏差对给煤量进行快速校正；,59,Sunday, August 4, 2019,2、二次风量控制： 1）接受热（电）负荷动态响应指令； 2）根据煤种以及过剩空气系数对负荷指令进行煤量-风量模型转换； 3）通过对相对动态平衡点的自动寻优，对二次风量预测控制数学模型进行连 续的动态补偿修正； 4）根据负荷氧量函数模型与实际氧量偏差对二次风量控制指令进行快速校正； 5）根据负荷指令的变化率增加对二次风量进行前馈控制； 6）最小总风量安全设定； 7）两侧二次风量的偏置修正； 8）床温高值960时，自动调整上、下层二次风挡板的开度5%；,循环流化床锅炉燃烧系统APC优化控制,60,Sunday, August 4, 2019,在炉前二次风门为手动操作方式的情况下，如何进行二次风量调节？ 1）二次风机入口