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1、12毕毕 业业 论论 文文 中中 文文 摘摘 要要随着人们对能源需求量的日益扩大以及对环境质量要求的不断提高，作为近年来国际上发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃烧锅炉，循环流化床锅炉得到了迅速地推广。其主要特点是锅炉炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料会送至床内，多次循环燃烧。由于物料浓度高，具有很大的热容量和良好的物料混合，一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料，这些循环物料带来了高传热系数，使锅炉热负荷调节范围广，对燃料的适应性强。循环流化床锅炉采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一样有
2、一个明显的界面，由于床内强烈的湍流和物料循环，增加了燃料在炉膛内的停留时间，因此比鼓泡床具有更高的燃烧效率，在低负荷下能稳定运行，而无需增加辅助燃料。其主要特点是锅炉炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料会送至床内，多次循环燃烧。由于物料浓度高，具有很大的热容量和良好的物料混合，一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料，这些循环物料带来了高传热系数，使锅炉热负荷调节范围广，对燃料的适应性强。循环流化床锅炉采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一样有一个明显的界面，由于床内强烈的湍流和物料循环，增加了
3、燃料在炉膛内的停留时间，因此比鼓泡床具有更高的燃烧效率，在低负荷下能稳定运行，而无需增加辅助燃料。3关键词关键词 循环流化床锅炉 循环流化床锅炉用油 锅炉主控系统 协调控制系统 燃料/风量指令 给煤机控制 石灰石控制4目目 录录绪论51.第一章循环流化床锅炉的工作原理及其特点61.1 第一节循环流化床锅炉的工作原理 61.2 第二节循环流化床锅炉的特点 102.第二章循环流化床锅炉燃烧142.1 第一节煤在循环硫化床内的燃烧过程143.第三章循环流化床锅炉的 DCS 系统173.1 第一节循环流化床锅炉燃烧控制系统173.2 第二节循环流化床锅炉燃烧控制系统的任务193.3 第三节燃烧系统的总
4、体控制方案设计.204.第四章循环流化床锅炉点火节油.214.1 第一节点火耗油问题.214.2 第二节正常点火启炉投油控制.224.3 第三节节油的措施.244.4 第四节效果分析.265.结束语276.致谢287.参考文献295绪 论循环流化床锅炉运行温度通常在 850900之间，是一个理想的脱硫温度区间，采用炉内脱硫技术，向床内加入石灰石作为脱硫剂，燃料及脱硫剂经多次循环，反复进行低温燃烧和脱硫反应，加之炉内湍流运动剧烈，Ca/S 摩尔比约为 2 时，可以使脱硫效率达到 90%左右，SO2 的排放量大大降低。同时循环流化床采用分级送风燃烧，使燃烧始终在低过量空气下进行，从而大大降低了 N
5、OX 的生成和排放。循环流化床锅炉还具有高燃烧效率、可以燃用劣质燃料、锅炉负荷调节性好、灰渣易于综合利用等优点，因此在世界范围内得到了迅速发展。随着环保要求日益严格，普遍认为，循环流化床是目前最实用和可行的高效低污染燃煤设备之一。6第一章第一章 循环硫化床锅炉的工作原理及特点循环硫化床锅炉的工作原理及特点第一节第一节 循环硫化床锅炉的工作原理循环硫化床锅炉的工作原理一、流化过程一、流化过程固体颗粒随着气流速度的增大分别呈现五种不同的流动状态：固定床、 、紊（湍）流流化床、快速流化床、气力输送。循环流化床处于紊（湍）流流化床与快速流化床阶段。固定床：此种状态下，气流在颗粒的缝隙是流过，所有固体颗
6、粒呈静止状态。鼓泡流化床：当气流速度达到一定值时，静止的床层开始松动，当气流速度超过临界流化风速时，料层内会出现气泡，并不断上升，而且还聚集成更大的气泡穿过料层并破裂。整个料层呈现沸腾状态。鼓泡流化床存在明显的分界面，其上部为稀相区，包括床层表面至流化床出口间的区域，也称为自由空间或悬浮段。下部为密相区，也称为沸腾段。紊（湍）流流化床：随着气流速度继续上升到一定数值，固体颗粒开始流动，床层分界面逐渐消失，固体颗粒不断被带走，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。此时的气流速度为床料终端速度。快速流化床：当气流速度进一步增大，固体颗粒被气流均匀带出床层。此时气流速度大于固体颗粒的终端速度，床内
7、颗粒浓度基本相等。床内颗粒浓度呈上稀下浓状态。循环流化床的上升段属于快速流化床。快速流态化的主要特征为床层压降用于悬浮和输送颗粒并使颗粒加速，单位高度床层压降沿床层高度不变。气力输送：分为密相气力输送和稀相气力输送。对于前者，床内颗粒浓度变稀，并呈上下均匀分布状态，其单位高度床层压降沿床层高度不变。增大气流速度，床层压降减小。对于后者，增大气流速度，床层压降上升。密相气力输送的典型特征为：床层压降用于输送颗粒并克服气、固与壁面的摩擦。稀相气力输送的床层压降主要受摩擦压降支配。7由上述燃烧分类可知，链条炉排炉采用的是固定床燃烧方式，而煤粉炉则采用了最稀相的悬浮燃烧方式。二、颗粒的夹带、扬析二、颗
8、粒的夹带、扬析层流动转到紊流流化床时，密相床层和稀相床层的界面开始模糊，颗粒夹带量明显增加。当气流通过颗粒层时，一些终端速度小于床层表观气速的细颗粒将被上升气流带走，这一过程称为扬析。 ，由于扬析过程中更多颗粒被夹带着离开床层，其中终端速度大于床层表观气速的颗粒经过一定的分离高度后会陆续返回床层，因此存在着输送分离高度 TDH 。此过程就是我们通常所说的循环流化床的内循环。在分离高度 TDH 以上的空间，颗粒浓度不再降低，床层表面至 TDH 之间的空间称为自由空间，燃用宽筛分的燃煤流化床锅炉，其炉膛出口高度通常低 TDH ，因此同时存在着夹带和扬析现象。发生扬析现象的颗粒的来源有三个：给煤中的
9、细颗粒；煤在挥发份析出阶段破碎形成的细颗粒；在煤燃烧的同时，由于磨损造成的细颗粒。三、宽筛分颗粒特性三、宽筛分颗粒特性1、宽筛分颗粒定义：循环流化床（气固流化床）床料中的颗粒通常是料径由小到大的宽筛分布，由于颗粒的直径不同，其流动工况和规律也各不相同。这样就需要示出颗粒大小的分布规律，利用此规律来研究两相流动和燃烧，或者把分散相颗粒直径示平均值，以平均直径来代表分散相颗粒群的运动规律，粒径的分布规律是一个重要特性。除了要知道颗粒尺寸的分布规律外，还要了解各颗粒所占表面积的分布规律扩各颗粒重量的分布规律。2、宽筛分颗粒分类：Geldart 根据在常温常压下对于一些典型固体颗粒的气固流态特性的分析
10、，提出了一种颗粒分类法，即根据颗粒平均粒径和颗粒与气体的密度差的关系分类。依照这种分类法，所有的固体颗粒均可被分为 A、B、C、D 四类。8如上图所示，为 Geldart 的颗粒分类图。C 类颗粒: 这类颗粒粒度很细，一般都小于 20m，颗粒间相互作用力很大，很难流态化。A 类颗粒: 这类颗粒粒度比较细。一般为 2090m，通常很易流化。B 类颗粒: 这类颗粒具有中等粒度，粒度范围为 90650m，具有良好的流化性能。它在流体速度达到临界流化速度后就会发生鼓泡现象。D 类颗粒: 这类颗粒粒度通常具有较大在粒度和密度，并且在流化状态时颗ABDC9粒混合性能较差。大多数循环流化床锅炉内的床料和燃料
11、均属于 D 类颗粒。3、宽筛分颗粒流化时的动力特性（1）密度小于流体密度的物体浮在床层表面，密度大于流体密度的物体会下沉。（2） 床表面保持水平，形状保持容器的形状。（3）在任一高度的静压近似等于在此高度上单位床截面内固体颗粒的重量。（4） 床内颗粒混合良好，加热床层时所有床料温度基本均匀。（5） 床内固体颗粒可以象流体一样从底部或侧面的孔中排出。（6）几个流化床底部联通后，床层高度自动保持同一水平高度。四、循环硫化床锅炉的工作过程四、循环硫化床锅炉的工作过程典型循环流化床锅炉结构如图所示，其基本流程为：煤和脱硫剂送入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围，着火燃烧，同时进行脱硫反应，并在上升烟气
12、流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作用下偏离主气流，从而贴壁下流。气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器，大量固体颗粒（煤粒、脱硫剂）被分离出来回送炉膛，进行循环燃烧。未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道，以加热过热器、省煤器和空气预热器，经除尘器排至大气。1、低温的动力控制燃烧：由于循环流化床燃烧温度水平比较低，一般在10850900之间，其燃烧反应控制在动力燃烧区内，并有大量固体颗粒的强烈混合，这种情况下的燃烧速度主要取决于化学反应速度，也就是决定于温度水平，而物理因素不再是控制燃烧速度的主导因素。循环流化床燃烧的燃烬度很高，
13、其燃烧效率往往可达到 98%99%以上。2、高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程：循环流化床锅炉内的物料参与了炉膛内部的内循环和由炉膛、分离器和返料装置所组成的外循环两种循环，整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动过程中逐步完成的。3、高强度的热量、质量和动量传递过程：在循环流化床锅炉中可以人为改变炉内物料循环量，以适应不同的燃烧工况。物料分离系统是循环流化床锅炉的结构特征，大量物料参与循环实现整个炉膛内的控制燃烧过程，是循环流床锅炉区别于鼓泡流化床锅炉的根本特点，因为鼓泡流化床锅炉的燃烧主要发生在床内。所以循环流床锅炉燃烧必须具备的三个条件是：（1）要保证一定的流体速度，而且
14、还要保证物料粒度处于适当的、使床层在快速流区域的粒度。 （2）要有足够的物料分离。（3）要有物料回送，要有充分的措施以维持物料的平衡。第二节第二节 循环流化床的特点循环流化床的特点炉膛底部是大量的炽热灰粒和煤粒混合物，燃烧所需空气经炉膛底部的布风板均匀进入流化床，在流化床中气流上升速度约 25m/s，气流将大部分粒子托起，成沸腾状，粒子上下运动，掺混非常强烈，这种现象被称为流化。煤由给煤机送入炉膛，刚进入炉膛的煤粒很快就与高温床料混合，是煤粒迅速加热，干燥着火燃烧。在流化床内平均停留十几几十分钟后有放渣口排出炉膛。由于流化床热容量大，掺混强烈，粒子停留时间长等因素，流化床锅炉不但能烧高热之煤，
15、而且其它炉型（如链条炉、煤粉炉等）不能燃烧的低热值、低挥发分、高灰分的劣质燃料，如劣质烟煤、无烟煤、煤矸石、油页岩、造汽炉渣等也能在流化床锅炉内稳定燃烧。流化床锅炉还有环保方面的优点，通过向炉内添加石灰石或白云石能大大降低烟气中的二氧化硫，方法简便、经济、高效地解决了高硫煤造成的大气污染问题。而一般的链条锅炉、煤粉炉的尾气脱硫技术费用昂贵，难于推广，几乎不可能用于中小型11工业锅炉。流化床锅炉燃烧温度 9001000，较链条锅炉、煤粉锅炉都低，抑制了 NOX 的生成，烟气中 NOX 含量少，有利于保护环境。我国用于烧劣质煤的沸腾锅炉已有上千台，但他们都是属于鼓泡床技术，对于这种鼓泡床锅炉，由于较大的上升烟气速度将相当多的未燃尽细小煤粒带出炉膛，造成燃烧效率的下，烟气含尘量大，特别是燃烧高灰份
