循环流化床锅炉机组控制Automation Control in CFBB Unit
徐昌荣张小辉
2000．5
北京和利时系统工程股份有限公司Beijing HollySys Co., Ltd
第一章循环流化床锅炉
一、前言
目前工业世界正在面临三个严重问题：能源(En e rg y)、环境(E nv i ro nm en t)、经济(E c on om y)，即三“E”问题。流态化燃烧技术正是解决三“E”问题的有力工具。现在世界各国已认识到采用循环流化床锅炉能经济地解决能源和环境保护问题。因此各工业发达国家对循环流化床(C F B)锅炉技术的开发、研制都给予很大的重视。世界各国对环境保护的要求日趋严格，由于煤粉炉对所用燃料品质要求高(发热量和挥发分必须大于一定值，否则难以燃烧)且脱硫装置的投资和运行、费用昂贵(如尾部烟气脱硫装置的投资要占发电机组总投资的15～20%)，传统煤粉燃烧锅炉受到严重挑战。应运而生的循环流化床锅炉具有两段低温燃烧、强化传热、燃料适应广以及负荷调节范围大能减少NOx（N O、N O2的总称）生成量和加入石灰石脱硫的优点，更适应目前的环保要求。
现在世界已有50多家公司提供循环流化床锅炉产品，对锅炉设计，各个公司和制造厂对循环流化床锅炉制造技术已提供大量的数据资料，而对循环流化床锅炉控制系统设计与运行方面的资料确很少。至今，国内一些循环流化床锅炉机组由于控制系统设计的缺陷和运行人员对循环流化床锅炉燃烧过程了解不够而造成一些事故和自动投入率低。另外，还存在因对循环流化床锅炉的控制不够熟悉，而造成启动延迟、水冷壁爆管等问题。实际上还有许多是由于确乏对运行人员的培训造成的。
循环流化床锅炉是在沸腾炉基础上发展起来的，它完全是一种‘反应器’，其性能与常规煤粉炉不同，其原因之一是它的燃烧室内的床料具有相当大的惰性和蓄热能力，如果采用常规煤粉炉运行经验的控制手段来控制、监视循环流化床锅炉，那就势必
会导致事故发生。故此必须对循环流化床锅炉的控制环节要完全了解，才能确保证循环流化床锅炉机组安全、可靠、
经济的运行。
二、循环流化床
1、流态化过程
当流体流过固体颗粒时，两者之间产生相互作用，即表面力和体积力。当流体向上穿过原来静止固体颗粒床层时,由于流体与固体颗粒之间的作用力使流体与固体的运动状态发生变化：当流体流速较低时, 静止的固体颗粒保持原来的静止状态，流体只能由固体颗粒间隙通过；当流体流速增加到某一速度值后，固体颗粒重力不再由底板的支持力来平衡，而全部由流体的作用力来平衡，此时对于单个颗粒来讲, 它处于悬浮状态，可在床层中自由运动，就整个床层而言，具有了类似流体的性质，这种状态就被称为固体颗粒流化态，颗粒床层从静止状态转为流态化时流体的最低速度则被称为临界流化速度；当流体的流速大于临界流化速度时，固体颗粒在流体作用下开始向上作变速运动，随着流体流速的变化，固体颗粒床层的状态可分为：固定床、鼓泡床（细粒流态化）、沸腾态（湍流流化态）、密相输送态（快速流化态）、稀相输送态。
图1-1-1
从流态化过程来看，随着表面观测到的流速增长，通常出现
五种不同的流态化工况，这5种工况的主要特点示于下表：
主要形状与特点
工况流化速度
u（m/s）
固定床0≤u≤
细粒流态化u mf≤u≤u mb床均匀平稳膨胀；上界面平整清晰；细粒运动但无聚集
倾向，压力波动很小。
鼓泡流态化u mb≤u≤u ms布风板区周期性形成气泡，上界面不平整，床压波动较
大且无规律。
弹状流态化u ms≤u≤u k床上形成弹状气泡，床上表面升高且以一定频率规律
崩溃，床压波动大而有规律。
湍流床u k≤u≤u tr气泡细小狭窄，空隙率小；粒子束往复形成与破裂，上
界面不很清楚，压力振幅小。
快速流态化u≥u tr无气泡出现与存在，无上界面，粒子被输送出床顶部，
必须在床底部不断加入颗粒补充替代才不致被吹成空
床，颗粒在气流中的滑移速度大于单个颗粒的自由落体
速度，在一定的给料速度下，流速增加，床内粒子浓度
变稀。
u───流化速度；
u m f───最小临界流化速度；
u m b───出现气泡表观速度；
u m s───出现弹状气泡速度；
u k───湍流床开始表观速度；
u t r───出现气力输送表观速度。
2、流化床的特点
当流体的流速大于临界流化速度，固体颗粒浓度可以区分为密相区和稀相区，此时称为流化床。
流化床有类似流体的性质，主要表现为：
(1)在任一高度的静压近似等于在此垂直高度上单位床截面内固体颗粒的重量；
(2)无论床层如何倾斜,床表面总是基本保持水平；
(3)床内固体颗粒可以象流体一样从底部或侧面的孔口中排出；
(4)密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉,密度小的物体会浮在床面上;
(5)床内颗粒混合良好,当加热床层时, 整个床层的温度基本均匀。
3、循环流化床的特点
当流化床中被流体带走的固体颗粒经过返料装置再返回到流化床中时，便形成循环流化床，循环流化床具有以下特点:
(1)不再有鼓泡流化床时清晰的界面,固体颗粒充满整个空间;
(2)有强烈的物料返混、扬析现象;
(3)颗粒与流体之间的相对速度变大；
(4)床层空隙率和颗粒循环流量与流体流速有关;
(5)床层压降随气流速度和固体颗粒的质量流量有关;
(6)高流速、强烈颗粒返混、良好横向混合使得整个空间内温度分布趋于均匀;
一、循环流化床锅炉
1、流化床锅炉发展过程
随着经济的发展，现代化工业生产对能源的需求量大量增长，由此也导致了环境污染日益严重。如何解决能源、减少环境污染，是当今世界各国人民面临的难题。
燃煤是当今人类获得能源的主要手段之一，如发电、供热。而燃煤设备排出的烟气、粉尘是大气污染的主要来源之一，若能尽量减少烟气中有害物质的成分排放量，将有助于降低环境污染。
同时随着煤量的大量利用、煤质越来越差，对高灰分煤、高硫煤、高氮煤、低热值煤的综合利用，是目前解决能源问题的主要方面之一。
循环流化床锅炉(Circulating Fluidized Bed Boiler, CFBB)采用低温分段燃烧，可以有效降低NO X的生成量；同时，通过向CFBB床内加入脱硫剂，CFBB烟气中SO2的含量也大大降低；再有，CFBB的物料分离设备及返料设备使固体物料返回炉膛，从而加强了燃烧对燃料的适应性等特点。因此，CFBB是解决能源、污染问题的主要手段之一。自问世以来世界国家对CFBB非常重视并大力推广，在工业锅炉（电站锅炉、供热锅炉等）领域得到了广泛应用。
循环流化床燃烧方式由流化床燃烧方式发展而来，流化床燃烧是介于层燃燃烧和煤粉燃烧之间的一种燃烧方式。层燃燃烧燃烧效率低，煤粉燃烧燃烧效率高，但排放物有害物质含量高。流化床燃烧克服了二者的缺点，保留了它们的优点，是一种洁净高效的燃烧方式。
流化床燃烧技术的研究最早可追溯到1921年，当时Fritz Winkler建立了一个小型流化床燃烧试验台，用于流态化技术的试验研究；60年代第一台常规流
化床锅炉投入运行，由于常规流化床锅炉飞灰大未完全燃烧损失较大，燃烧效率不高，于是能够收集飞灰进行再循环燃烧的循环流化床技术便应运而生；1979年芬兰Ahlstrom公司开发的第一台蒸发量为20t/h的循环流化床锅炉投入运行；1982年德国Lurgi公司的84MW循环流化床锅炉投入运行；1985年德国Babcock公司270t/h循环流化床锅炉投入运行。至今为止，单机发电能力为250MW的循环流化床锅炉已在法国成功运行，单机容量为300MW-600MW的大容量循环流化床锅炉也在研制之中。另外，国际上还在发展增压流化床燃烧技术。我国从八十年代开始进行循环流化床燃烧技术的研究，现已有几百台容量从35t/h至410t/h的循环流化床锅炉在现场成功投运。
2、流化床锅炉特点
（1）、循环流化床锅炉的主要运行工作条件：
温度（℃）850~950
流化速度（m/s）4~6
床料粒度（μm） 100~700
床料密度（kg/m3）1800~2600
燃料粒度（mm）< 12
脱硫剂粒度（mm）~ 1
床层压降（kPa）11~12
炉内颗粒浓度（kg/m3）150~600(炉膛底部)
10~40 (炉膛上部)
钙/硫比 1.5~4
壁面传热系数（W/m2.K）210~250
（2）、循环流化床锅炉结构特点
循环流化床锅炉大体可分为两个部分：第一部分由炉膛(快速流化床)、气固分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器(有些循环流化床锅炉没有该设备)等组成了固体物料循环利用回路。第二部分为对流烟道,布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等部件组成了一个换热区域，这部分与常规煤粉锅炉燃烧锅炉相近。
图1-2-1为一个典型循环流化床锅炉系统的示意图。燃烧所需的一次风和二次风分别由一次风机和二次风机经空预器从炉膛的底部布风室和侧墙管道送入炉膛；物料（燃料、石灰石等）由给煤机（一般两级给煤机）从炉膛侧面加入
炉膛；返料由高压风机的高压风从炉膛侧面进入炉膛。炉膛四周则布置有水冷管用于吸收燃烧所产生的部分热量，由高温气流经过尾部烟道的换热器进行热交换，利用热能。
（3）、循环流化床锅炉燃烧基本特点
A、循环的低温动力燃烧
循环流化床燃烧是炉内高速运动的烟气与其所携带的湍流扰动极强的密集粉体密切接触，并具有大量粒子成团返混回流的流态化燃烧反应过程，是非常复杂的物理-化学过程; 同时，在炉外将绝大部份高温的固态颗粒捕集,并将它们送回炉内再次参与燃烧过程。如此反复循环地燃烧，显然燃料在炉膛内燃烧的时间延长了。在这种方式下，考虑到脱硫、脱氮的因素，炉内温度一般约850℃左右。这样的温度水平与普通煤粉炉相比,属低温燃烧水平,在灰熔点温度以下很多, 这就免去了灰熔化带来的烦恼。这种“低温燃烧”方式，其好处甚多，诸如炉内结渣及碱金属物析出均比煤粉炉中要改善得多，对灰特性的敏感性减低，也毋须很大空间去使高温灰冷却下来，氮氧化物生成量低，可于炉内组织廉价而高效的脱硫工艺等。从燃烧反应动力学角度看，循环床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区(或过渡区)内，循环床锅炉内相对来说温度不高，并有大量固体颗粒的强烈混合，这种情况下的燃烧速率主要应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。循环流化床锅炉内燃料的燃烬度很高, 通常性能良好的循环床锅炉燃烧效率可达98~99％以上。
B、高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化过程
循环流化床锅炉内的固体物料(包括燃料、残炭、灰、脱硫剂和惰性床料等)经历了由炉膛、分离器和返料装置所组成的外循环。同时在前面介绍快速流态化的特点时我们也介绍了炉膛内固体物料的内循环, 因此循环流化床炉内的物料参于了外循环和内循环两种循环运动。
为了使炉膛内的物料流动起来，需要高速度的流体，而炉膛内物料参于了外循环和内循环两种循环运动使炉膛内的物料颗粒浓度大，整个燃烧过程是在物料、流体高通量循环运动的动态过程中逐步完成的。
C、高强度的热量、质量和动量传递过程
在循环流化床锅炉中，大量的固体物料在强烈湍流下通过炉膛，通过人为操作可改变循环物料量的多少并且还可改变炉内物料的分布规律，以适应不同的燃烧工况。在这种方式下，炉内的热量、质量和动量传递过程是十分强烈的，这就
使整个炉膛高度的温度分布均匀，运行实践也充分证实了这一点。
3、循环流化床锅炉的主要优缺点
循环流化床锅炉与常规锅炉相比具有如下优点：
（1）对燃料的适应性好
只要所用燃料的热值足以把燃料和空气升温到稳定燃烧所需温度，该燃料就能在CFBB中稳定燃烧。当燃料热值大于CFBB所需最低热值时，可以通过改变一、二次风量分配和返料量来控制炉床的吸热份额，从而达到稳定运行的要求。CFBB既能烧高挥发份及高热值的优质煤，也能烧高灰份、低热值的劣质煤，甚至还可以烧煤矸石及垃圾。
（2）燃烧效率高
常规工业锅炉和普通流化床锅炉燃烧效率不高，仅为85％－90％。循环流化床锅炉由于采用飞灰再循环燃烧，其锅炉燃烧效率可达95％－99％。燃烧劣质煤时，燃烧效率比煤粉炉高5%。
（3）燃烧热强度高
采用飞灰再循环燃烧，提高了锅炉的炉膛截面热强度和容积热负荷。常规流化床锅炉的截面热强度和炉膛容积热强度分别为1－3MW/m2和0.1－0.2MW/m3，而CFBB的截面热强度和炉膛容积热强度分别为3－8MW/m2和0.16－0.32MW/m3，大约是煤粉炉的10倍。
（4）脱硫效果好
由于石灰石脱硫的最佳反应温度在850℃左右，而CFBB炉床温度一般控制在850℃－900℃之间，加上飞灰再循环可进一步提高脱硫效率，故当Ca/S为1.5－2.0时，CFBB脱硫率可达到85%－90%。
（5）NO X排放量低
由于CFBB采取分段低温燃烧方式，炉膛温度一般控制在800℃－900℃之间，NO X的生成量明显减少，其排放浓度一般为100－200ppm，远低于常规煤粉炉的排放量500－600ppm。
（6）负荷调节性能好
锅炉需要改变负荷时，可通过调节给煤量、一次风量、二次风量、流化风速及返料量来实现。一般情况下，CFBB热负荷变化范围为25％－100％，其变化速率可达到5％－10％/min。
同样，CFBB也存在一些缺点，主要有：
（1）风机电耗大
返料所需高压风机的风压大，电耗高。
（2）热惯性大
高温旋风分离器和返料装置具有笨重的耐火材料内砌体，冷热惯性大，给机组快速启停带来困难。
（3）漏灰严重
由于CFBB炉膛内采用微正压燃烧，高温旋风分离器也采用局部正压，因此漏灰严重。
循环流化床锅炉机组自动控制 Automation Control in CFBB Unit
除尘器
烟囱
二次风机
一次风机暖风器
暖风器
引风机
炉 膛
床层
J阀
空气预热器
分离器
上二次风
下二次风
给煤机
烟道
省煤器
低温过热器
高温过热器
汽包
冷渣器
高压风机
热风
冷风
排渣
一次风
点火器
点火助燃风
流化风
播煤风
石灰石给料机
石灰石给料风给水
图1 循环流化床锅炉系统图
4 循环流化床锅炉系统组成
尽管循环流化床锅炉结构形式多种多样，但其原理相差不大，系统组成也基本相同，图1为一种典型的循环流化床锅炉系统图。循环流化床锅炉由布风装置、密相区、稀相区、炉内受热面、气固物料分离装置、固体物料再循环装置(返料装置)、尾部受热面及床外热交换器等部分组成。煤和石灰石通过给料装置送入炉膛内，与从布风板下部送入的一次空气和从炉膛中上部送入的二次空气进行燃烧反应。燃烧产物及颗粒较小的未燃物质随气流携带进入气固分离装置，颗粒较大的未燃物质则在床层上面上、下运动，与床料一起成沸腾状态，构成循环流化床锅炉的密相区。密相区上面的炉膛空间即为稀相区。炉膛排出的气固混合物经上部烟道进入气固分离装置，经分离装置分离后的气体进入尾部烟道。分离器出来的固体物质有的经返料装置直接进入炉膛再次燃烧，有的还要经过床外换热器冷却后再进入炉膛进行燃烧，以达到调节床温的目的。循环流化床锅炉炉堂内一般都布置炉内受热面，以吸收燃料燃烧所释放的热量。为了进一步吸收烟气热量及降低排烟温度，与煤粉炉一样，循环流化床锅炉尾部布置有过热器、省煤器及空气预热器等尾部受热面。另外，有的循环流化床锅炉还设置有床外热交换器。（1）布风装置
布风装置由布风板、一次风室及风帽组成。一次风经过空气预热器加热后进入一次风室，然后通过布风板上的小孔和风帽进入炉床上面，与给煤及返料混合、燃烧。床料以布风板为支撑，一次风通过布风板对床料、燃料及石灰石产生向上的推动力，建立流化状态，使床料、燃料、石灰石在床层上强烈掺混，进行剧烈的燃烧及传热过程。另外，一次风还提供燃料初期燃烧所需的空气。
布风装置是循环流化床锅炉的重要组成部分。流化状态的建立、流化质量的好坏及燃烧工况稳定与否都与布风装置的结构有很大关系。
（2）密相区
布风板上部床层下部的炉膛空间称为密相区。密相区中煤及石灰石的浓度很大，燃料与空气的反应主要发生在密相区。为了达到脱硫效果，密相区的温度一般控制在850℃－900℃。由于密相区中只送入部分助燃空气，故该区燃烧反应处于还原性气氛中。燃料中的大颗粒物质在重力的作用下在密相区进行上、下往返运动，不断地与空气发生反应。当颗粒尺寸减小到一定程度时，气流对颗粒的气动力大于颗粒的重力及运行阻力，颗粒进入稀相区继续燃烧。
（3）稀相区
床层上部的炉膛空间称为稀相区。炉膛中的细颗粒在床层表面被气流夹带进入稀相区。二次风在稀相区送入炉膛，使燃料在炉膛内形成强烈的气旋运动，气固两相流混合充分，燃料和空气发生强烈的燃烧反应。在稀相区送入二次风，可以保证循环流化床锅炉内燃料后期燃烧完全。燃烧放出的热量与炉膛中的换热面进行热量交换，使换热面中的工质逐步升温以满足要求。炉膛中除布置有水冷壁外，有的循环流化床锅炉在稀相区还布置有各种对流及辐射受热面。
（4）炉内受热面
炉内受热面包括膜式水冷壁和过热器，是CFBB吸收燃烧放热并把水变成蒸汽的主要环节。不同形式的CFBB其炉内受热面的数量及布置方式不完全相同。（5）气固分离装置
从CFBB炉膛出来的烟气中含有大量未燃煤颗粒，若不把这些未燃燃料从烟气中分离出来，不仅影响燃烧效率，而且会对尾部烟道及尾部受热面造成十分严重的磨损。因此，CFBB在常规流化床锅炉的基础上增加了气固分离装置及返料装置，以把未燃颗粒从烟气中分离出来并送入炉膛继续燃烧。
气固分离装置是CFBB的关键部件之一，它的形式及数量决定了锅炉整体布置的形式和紧凑性。它的性能对燃烧室的气动特性、传热特性、循环倍率、燃烧效率及锅炉出力等参数都有重要影响。同时，气固分离装置的分离效果也直接影响CFBB负荷的调节范围。如果分离装置达不到预定的分离效果，系统的负荷调节性能将很难满足预定要求。
气固分离装置有中温旋风分离器、高温旋风分离器、惯性分离器和百叶窗分离器等多种形式。为了达到较高的分离效果，有些CFBB还采用多级分离装置。高温旋风分离器收集效率高，阻力较大，燃烧系统布置欠紧凑。各种惯性分离器收集效率低，阻力小，但燃烧系统布置紧凑。选择何种分离装置，需综合考虑CFBB的结构及运行要求。
（6）返料装置
从气固分离装置分离下来的颗粒通过返料装置送入炉膛继续燃烧。有的循环流化床锅炉还通过返料来调节床温。通过返料装置控制床温，可以有效降低NO X 的生成量。返料装置的正常运行对燃烧过程的可控性及锅炉负荷的调节性能都起到决定性作用。返料装置不仅用来回送返料，还能避免流化床内高温烟气不经过送灰器而直接进入分离器。因此，返料装置既是一个飞灰回送器，又是一个锁气
器。
CFBB中采用的返料装置一般都是非机械式的，有两种类型。一种是自动调整返料器，返料量随锅炉负荷变化自动发生变化，不需调整返料风量。另一种是阀型返料器，必须通过调整返料风量来达到改变返料量的目的，即锅炉负荷变化时必须改变返料送风量。
（7）排渣装置
CFBB正常运行时要求维持一定的床层厚度。床层太厚不利于燃料进入流化状态，同时也加大了送风电耗。相反，床层太薄又容易把床料及燃料吹跑，无法形成床层。CFBB是通过排渣装置来控制床层厚度的，床层增厚加大排渣，床层减薄则减少排渣量。
（8）尾部受热面
从旋风分离器出来的烟气温度很高，若不采取措施加以利用则严重影响锅炉效率。因此，锅炉尾部烟道中装有省煤器、空气预热器、低温过热器等尾部受热面，用于吸收烟气中的热量，以提高能源利用效率，并降低排烟温度。
（9）床外换热器
有些类型的CFBB带有外部流化床热交换器，如德国Lurgi型。相反，有的CFBB如Ahlstrom型和中国生产的CFBB均没有采用外部流化床热交换器。外部热交换器的作用是使分离器分离出来的飞灰部分或全部冷却至某一温度（如500℃），然后通过返料器送回床内继续燃烧。外部流化床热交换器实质上是一个细粒子鼓泡床热交换器，可布置省煤器、蒸发器及过热器等受热面。它具有传热系数高和磨损小等优点。
5、循环流化床锅炉的种类及特点
循环流化床锅炉燃烧技术经过几十年的发展，已形成了不同结构形式的CFBB，其中具有代表性的炉型有：
（1）带整体式再循环换热器(Intrex TM)的CFBB
该炉型由美国Foster Wheeler能源公司开发研制，其特点为：不设置外部冷灰床，采用汽冷旋风分离器，循环灰从分离器下来进入与锅炉燃烧室后墙装成一体的整体式再循环换热器。
（2）Lurgi型CFBB
该炉型由前联邦德国Lurgi公司研制开发。Lurgi型CFBB的特点为：炉膛燃烧室内为细粒子床，炉膛里面布置有膜式水冷壁，炉膛外部设置冷灰床，其换
热量的调节通过机械式锥形阀实现。由于燃烧室中布置了受热面，所以锅炉结构得以简化。
（3）Pyroflow型CFBB
该炉型由芬兰Ahlstrom公司研制开发，其特点为：该炉型没有外部低速流化床换热器，燃烧室内布置有膜式水冷壁和部分过热器，水冷壁下部敷设耐火材料保护层，其结构较简单。由于美国Fostor Wheeler锅炉公司于1995年全部买下了Ahlstrom公司的锅炉股份，故这种型式CFBB的生产和研制现在由美国Foster Wheeler公司接管。
（4）Circofluid型CFBB
该炉型由德国Babcock和VKM锅炉公司研制开发，其特点为：锅炉燃烧室内布置了更多的受热面，不仅有膜式水冷壁，而且在燃烧室顶部布置了对流受热面，燃烧室出口烟温仅300－500℃，故可采用分离效率高、体积小的中温分离器。另外，该炉型采用烟气再循环，以保证低负荷时的流化质量和分离效率。（5）MSFB型CFBB
多粒子流化床（Multisolid Fluidized Bed, MSFB）由美国Battelle研究中心研制，其特点为：采用很重的固体颗粒作床料，流化速度较高（6－9m/s），可燃用粒经30mm以下的各种固体燃料，最大颗粒可达50mm。密相区中的重颗粒可对大颗粒煤起研磨作用，使燃料、灰粒和石灰石的停留时间延长，从而提高燃烧效率。
第二章循环硫化床锅炉机组自动控制
随着机组容量越来越大，对热工自动化水平要求越来越高。工业过程自动化
控制的要求主要有：安全性、经济性、稳定性。
为了满足工业过程控制的要求循环流化床锅炉机组与普通煤粉炉机组一样都要包括热工自动控制的五部分：数据采集系统(Data Acquisition System, DAS)、模拟量调节系统(Modulation Control System, MCS)、开关量顺序控制系统(Sequence Control System, SCS)、炉膛监测保护系统(Furnace Safeguard Supervisory System, FSSS)及汽轮机数字电液调节系统(Digital Electro-Hydraulic Control System, DEH)。由于循环流化床机组与普通煤粉炉机组的不同之处都集中在锅炉侧，汽机侧的功能及实现方法基本相同，故本文把重点放在循环流化床锅炉的热工控制上。
下面分别介绍上述五部分的功能。
一、数据采集系统(DAS)
数据采集系统按扫描周期连续采集循环流化床机组的模拟量、开关量、脉冲量等信息，将机组所有运行参数、输入输出状态、操作信息、异常情况等信息，以实时的方式提供给操作员，同时以各种方式进行记录和存储，指导运行人员进行安全可靠的操作，及事故处理、分析。
整个数据采集系统包括信号处理、CRT显示、记录和打印、历史数据存储和再现、事故追忆SOE以及性能计算。
1．信号处理
DAS对输入信号进行正确性判断、数字滤波、非线性修正、参数补偿、工程单位变换、开关量接点有效检查及脉冲量累计。
2．显示功能
显示功能是HS2000系统上人机接口软件所提供功能的一个部分。循环流化床机组的显示功能完全可由HS2000系统的显示功能来实现，使各操作员站对系统所采集的数据进行处理，让操作员通过CRT、键盘、跟踪球等人机交互设备对整个机组实现监控。
各操作员站所带外设和可实现的功能可以各不相同，每个操作员站根据实际情况可自行设定和修改所需的功能配置。
HS2000的人机接口软件可在一个CRT上开多个显示窗口，各窗口中同时显示不同的实时更新的内容。所有的显示和人机对话都是汉化的。运行人员通过CRT、跟踪球和操作键盘调出这些窗口来监视机组的运行状况。
HS2000能显示全局数据库中任一测点，包括模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、计算量等，还可显示每个点的编号、中文描述、量值、性质、工程单位、上下限等信息，并可以对点进行在线整定。
HS2000采用目标图形方式，用底图文件（*.GRP）、窗口图形（*.WND）、图片（*.IMG），并结合动态点来构造厂区级模拟图、细节显示、成组显示画面、功能组画面、趋势显示等人机界面，手段非常灵活。HS2000提供标准的图形符号、操作面板。用户还能自定义图形符号以备特殊用途。做图风格与WINDOWS 的画笔（paintbrush）相似。
(1)模拟图
HS2000的模拟图具有很强的功能，在一般模拟图基础上，同一幅图中还可定义实时趋势、棒图等。因此，显示更为直观明了，操作更为方便且功能更强。用户可以随心所欲地生成想要的图形。同时，HS2000也提供了一些标准格式的显示，以方便操作人员随时修改诸如趋势定义、成组显示、棒图组、控制回路面板等一些常用标准显示。这些标准格式实质也来源于模拟图。
工艺流程模拟图是对工程工艺系统的模拟，一般分为概貌图、区域图、细节图。在生成模拟图时，可以定义一些菜单，通过菜单选项即可方便地切换到不同画面，也可以通过专用键盘直接进行画面的切换。
模拟图显示机组运行状态，包括过程变量、设备状态。处于报警的变量以变色、闪烁等方式显示。
通过键盘或跟踪球可方便地调出模拟图，调出时间 1S。
(2)成组显示
成组显示画面中，单个变量、闭环回路、软手操、手动/自动控制等，以组的形式同时在屏幕上显示出来。从而为操作员提供相关部分的详细信息，以便监视和操作。
(3)棒图显示
棒状图用来显示参数变化的百分比。所有模拟量都可用棒图显示。报警的测点可以使棒图超过部分改变颜色。HS2000的棒状图可以在水平或垂直方向显示变化。
(4)趋势图
HS2000支持实时趋势曲线趋势图和历史趋势曲线趋势图。实时趋势能把任一个模拟量或开关量做成趋势图。一幅图上可定义多幅趋势图。
(5)报警事件显示和响应
HS2000所能支持的报警显示和响应具有很强的灵活性和功能。对整个系统中随机发生的事件处理都归在报警处理之中，这些事件包括模拟量越限、开关量变态数值报警以及系统本身的故障报警、操作员的重要操作等系统改变报警。
普通报警的显示和响应在操作员站的一个独立窗口中完成。重要报警在任意画面的顶部显示。报警信息以先后或优先级的方式排序，可以有6个不同的优先级，以6种不同的颜色标志。
可以采用声音、闪光、颜色变化来区分未经确认的报警和已经确认的报警，并可按需要打印，也可按需求确定不同的报警闭锁等功能。
(6)Help显示
HS2000可根据用户需要，按照工况需求提供操作指导显示。可以帮助运行人员在机组起、停或紧急工况时成功地操作。
3．记录和打印
打印可分为随机性打印，周期性打印和人工召唤打印。随机打印包括报警打印、操作记录打印等。周期性打印包括交接班记录、日报、月报。召唤打印可将报警历史、制表、SOE、追忆数据由操作员召唤打印出来。
每个报表中的点由操作员任意设定。可制表的点没有上限，视实现记录功能的站上所配硬盘容量而定。
提供SOE和事故追忆的记录和打印，分辨率为1ms。追忆点和事故点由用户组态定义。
4．历史数据记录和再现
历史数据可被存储在硬盘。存储周期可任意设置，最小为1秒。存储点数可选部分或全部测点。
历史数据的再现有显示和打印二种方法。
5．性能计算
HS2000系统可以提供方便灵活的性能计算软件，也可为用户提供扩展功能，例如汽轮发电机组的循环性能、汽轮机效率、锅炉效率、加热器效率、凝汽器效率等。计算结果根据需要参与机组运行指导。
6．报警及操作检查
7．在DAS中数据命名规则（见附叶）
二、模拟量调节系统(MCS)
循环流化床燃烧技术是最近几十年发展起来的一种新型燃烧技术，我国在该领域的研究和生产始于八十年代，锅炉本体的制造技术和热工控制策略的制定尚在不断摸索过程中。相反，煤粉燃烧技术经过长期的发展，煤粉炉在锅炉本体制造和热工控制策略等方面均已形成成熟的技术。因此，在对CFB机组热工控制系统进行方案设计和项目实施过程不能照搬煤粉炉机组的工作模式，而应采用DCS厂商与锅炉制造厂商及设计院充分协商和合作的工作模式。不同锅炉厂家生产的CFB锅炉在结构、性能特点及调节手段等方面均存在一定差异，且其控制方案尚在进一步完善之中。因此，在制定CFB机组热工调节控制方案时DCS厂商应与锅炉制造厂商、设计院及业主进行充分的交流和协商。只有这样，大家才能对机组的调节性能和控制方案达成共识，从而把锅炉的设计参数融入到控制方案中去，使控制方案更具有针对性。
CFB锅炉在燃用不同煤种、不同负荷下其炉内燃烧及换热过程的组织会有所区别，相应的一、二次风量分配也会不同。在燃用低挥发份的无烟煤时一次风率较低，而在燃用高挥发份的烟煤时一次风率较高。同样，同一煤种在不同负荷下其一、二次风的比例也会不同。DCS厂商只有从锅炉制造厂商处得到上述设计参数后，才能在构造控制方案时从大局上把握方向。然后在项目实施过程中对上述控制方案作进一步调整，最终得到与现场运行情况相符的控制策略和控制参数。
在以往CFB机组热工控制系统设计及项目实施过程中，很多DCS厂商没有和锅炉制造厂商进行充分的沟通与交流，没有考虑锅炉本身的性能特点，只是照搬通用的控制方案，使得控制方案脱离实际情况，控制系统不能很好投运。造成上述现象的原因是，锅炉制造厂商不知道DCS厂商在制定调节控制方案时需要哪些设计参数，而DCS厂商也不知道锅炉制造厂商能提供哪些数据，从而在两者之间形成一道鸿沟。所以我们认为，在制定CFB机组热工控制系统的控制方案时DCS厂商和锅炉制造厂商必须进行密切配合。
循环流化床锅炉在结构及燃烧方式上均与普通煤粉炉不同，因此其控制要求及控制方案与普通煤粉炉也有一定差异。循环流化床锅炉采用布风板上床层流化燃烧方式，其燃烧控制方案与煤粉炉完全不一样。流化床锅炉要在炉内进行石灰石脱硫，故循环流化床锅炉必须增加石灰石给料调节控制系统。另外，循环流化床锅炉烟气中的未燃粒子经过旋风分离器后要由返料装置送回炉床继续燃烧，所以循环流化床锅炉必须具有返料调节控制系统。循环流化床锅炉正常燃烧时需要
控制一定的床层厚度，床层厚度由排渣系统进行调节控制，
因此循环流化床锅炉必须具有排渣调节控制(床层厚度调节控制)系统。除此之外，循环流化床锅炉的其它控制系统与常规煤粉炉的控制要求及控制方案基本相同，包括给水调节系统、一次风调节系统、二次风调节系统、主汽温调节系统及引风调节系统等。
循环流化床锅炉燃烧系统是一个大滞后、强耦合的非线性系统，各个变量之间相互影响。有的被调参数同时受到几个调节参数的共同影响，如床层温度要受到给煤量、石灰石供给量、一次风量、返料量及排渣量等多个参数控制。同时，有的调节参数又影响多个被调参数，如给煤量不仅影响主汽压力，还影响床温、炉膛温度、过量空气系统及SO 2含量等参数。因此，在构造循环流化床锅炉控制方案时只有抓住主要因素，同时兼顾各个因素，才能构造出满足系统要求的控制策略。
1. 母管压力调节系统
当机组按母管制运行时，采用如图2-1所示的母管压力调节方案。图2-1中主蒸汽母管压力作为负荷调节的反馈信号，与母管压力给定值进行PID 运算，其结果乘以相应的系数作为各台锅炉的负荷指令。各台锅炉的负荷指令再形成相应的给煤指令和风量指令分别送往给煤调节系统和风量调节系统。在图2-1所示的调节方案中，主汽流量作为前馈信号叠加到控制输出端，以提高系统的快速响应性。
PT
A
-+
K ∫∑
△母管压力
主汽流量11号炉负荷指令
3号炉负荷指令
2号炉负荷指令
K1
K2
K3
FT
主汽流量3
FT
主汽流量2FT
图2-1 母管压力调节系统
2. 主汽压力调节系统
无论是循环流化床锅炉还是煤粉锅炉，维持主汽压力恒定都是最基本的控制要求。循环流化床锅炉因炉型及结构不同，控制系统的具体要求及实现方法会有所不同，但主汽压力的控制方案基本相同，即由燃料加入量调节主汽压力恒定。当机组按单元制运行时，采用如图2-2所示的主汽压力调节系统控制方案。
PT
△K
≮ ≯T
∫
A
P O
+
-●
-+
K
∫∑≮ ≯
g(x)
FT
P T
TT △f2(x)
f1(x)给煤指令风量指令
T
负荷指令
图2-2 主汽压力调节系统
图2-2是主汽压力调节系统框图。由图可知，通过调节给煤量来调节主蒸汽压力，以满足机组的运行要求。由于给煤量是影响床温的重要因素之一，故在构造主汽压力控制方案时把床温的影响也纳入控制方案中。床温增加减小给煤量，床温降低则增大给煤量。由于循环流化床锅炉运行时床温可以在一定范围内波动，故在上述控制方案中设置了不调温死区，即床温在该死区内时不改变给煤供给量。由于主蒸汽流量变化直接反映了机组的负荷变化，故在上述控制方案中把主蒸汽流量信号经过函数运算后直接加到控制输出上，通过前馈形式提高系统的响应速度。
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
XXXXXX有限公司 循环流化床锅炉启动技术方案 编写人： 审核人： 审批人： 批准人： 批准日期：年月日 循环流化床锅炉启动方案
1 目的 1.1为确保生产运行稳定，工艺受控，减少因锅炉启动、并列等工艺变动造成生产异常波动和生产事故。 1.2 此方案适用于广西中粮生物质能源有限公司电站锅炉的启动、并列全过程。 2 引用标准、依据 2.1 热电厂《锅炉运行规程》。 2.2 《电业安全工作规程》热力和机械部分。 3 设备概况 锅炉采用太原锅炉集团有限公司生产的TG-75/3.82-MQ4 0型循环流化床锅炉，锅炉采用单锅筒、自然循环、集中下降管、平衡通风、绝热式旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式，在对流竖井烟道内布置对流受热面。锅炉半露天布置，采用前吊后支相结合的固定方式。目前锅炉处于备用状态，因生产需要特申请计划XX年X月X日X时开始启动。 4.1锅炉启动总指挥：XXX 4.2锅炉启动副总指挥：X 4.3现场总指挥：当班值长 4.4现场技术指导：XX 4.5启动操作：当班锅炉人员
4.6设备保全：XX 5 锅炉启动前的试验： 5.1水压试验 5.2油枪雾化试验 5.3流化试验 6 锅炉启动过程和步骤： 6.1锅炉点火按现场总指挥的安排进行。 6.2在锅炉启动过程中，要认真执行操作票制度，严格照操作票的顺序内容进行依次操作。 6.3点火前，煤斗中应有足够的燃料量。 6.4启动操作人员在接到点火通知后，应对汽包水位计与盘上水位对照，以验证水位计的准确性，并对转机（引风、 一、二次风机、罗茨风机）试转，正常后方可点火。 6.5点火方式：床下油点火 6.6点火步骤： 6.6.1副操启动点火油泵，并在现场检查各风机，主操确认各炉门及人孔门已关闭，启动引风机（启动时调节挡板应在零位；启动后，逐渐开大调节门达到规定工况），维持炉膛负压为50-100Pa。 6.6.2当引风机电流稳定后启动一次风机（启动时调节挡板应在零位）、罗茨风机，调整引风机和一次风机风量，使底料流化，一般总风量在30000m3/h左右（底料加热和开始
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
循环流化床锅炉的技术特点 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 1、燃料适应性广 由于大量灰粒子的稳定循环，新加入循环流化床锅炉的燃料(煤)将只占床料的很小份额。由于循环流化床的特殊流体动力特性，使其中的质量和热量交换非常充分。这就为新加入燃料的预热、着火创造了十分有利的条件。而未燃尽的煤粒子通过多次循环既可增加其炉内停留时间又可多次参与床层中剧烈的质量和热量交换，十分有利于其燃尽。这就使循环流化床锅炉不仅可高效燃用烟煤、褐煤等易燃煤种，同样可高效燃用无烟煤等难燃煤种，还可高效燃用各种低热值、高灰分或高水分的矸石、固体垃圾等废弃物。 2、截面热强度高 同样由于流化床中剧烈的质量和热量交换，不仅使燃烧
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。
提高循环流化床锅炉效率的因素与调整 、循环流化床锅炉燃烧的特点 从燃烧观点可把主循环回路分成三个性质不同区域，即(1) 下部密相区( 位于二次风平面以下) ；(2) 上部稀相区(位于二次风平面以 上) ；(3) 气固分离器。在炉膛下部密相区，床料颗粒浓度比上部区域的浓度要大一些，储存大量的热量。当锅炉负荷升高时，一、二次风量均增大，大部分高温固体粒子被输送到炉膛上部稀相区，燃料在整个燃烧室高度上燃烧。颗粒在离开炉膛出口后，经适当的气固分离器和回料器不断送回下部密相区燃烧。在任何情况下，全部的燃烧空气通过炉膛上部。细小的炭粒被充分暴露在氧环境中，炭粒子的大部分热量在这里燃烧释放。 二、循环流化床锅炉的燃烧效率的影响因素 影响流化床锅炉燃烧的因素很多，如燃煤特性、燃煤颗粒及流化质量、给煤方式、床温、床体结构和运行水平等。 (一)燃煤特性的影响 燃煤的结构特性、挥发分含量、发热量、灰熔点等对流化床燃烧均会带来影响。 首先燃料的性质决定了燃烧室的最佳运行工况。对于高硫 煤，如石油焦和高硫煤，燃烧室运行温度可取850C，有利于最佳脱硫剂的应用；对于低硫、低反应活性的燃料，如无烟煤、石煤等，燃烧室应运行在较高的床温或较高过剩空气系数下，或二
者均较高的工况下，这样有利于实现最佳燃烧。 第二，燃烧勺性质决定了燃料勺燃烧速率。对于挥发分含量较高，结构比较松软的烟煤、褐煤和油页岩等燃料，当煤进入流化床受到热解时，首先析出挥发分，煤粒变成多孔的松散结构，周围勺氧向粒子内部扩散和燃烧产物向外扩散勺阻力小，燃烧速率高。对于挥发分含量少，结构密实的无烟煤，当煤受到热解时，分子勺化学键不易破裂、内部挥发分不易析出，四周勺氧气难以向粒子内部扩散，燃烧速率低，单位质量燃料在密相区的有效放热量就少，对于那些灰分高、含碳量低的石煤、无烟煤等，煤粒表面燃烧后形成一层坚硬勺灰壳，阻碍着燃烧产物向外扩散和氧 气向内扩散，煤粒燃尽困难。 第三，燃料的性质决定了流化床的床温。不同的燃料具有不 同的灰熔点。在流化床中最怕结渣，结渣后容易造成被迫停炉。 （二）颗粒粒径的影响 对单位重量燃料而言，粒径减小，粒子数增加，炭粒的总表面积增加，燃尽时间缩短，燃烧速率增加。挥发物完全析出和炭粒完全燃尽所需要勺时间减少，化学不完全燃烧和机械不完全燃烧的损失减少。适当缩小燃煤粒径是提高燃烧速率的一项有效措施。我国流化床锅炉大多数燃用0?10mm勺宽筛分煤粒。 （三）给煤方式的影响 加入到床层中勺燃料要求在整个床面上播散均匀，防止局部 碳负荷过高，以免造成局部缺氧。因此给煤点要分散布置。现在
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
编号：AQ-JS-05443 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 循环流化床锅炉整套启动主要 安全技术措施 Main safety technical measures for complete set startup of circulating fluidized bed boiler
循环流化床锅炉整套启动主要安全 技术措施 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 新建循环流化床锅炉在安装完毕并完成分部试运后，必须通过整套启动试运，以对施工、设计和设备质量进行考核，检查设备是否达到额定出力和设计要求；整套启动涉及锅炉的各个设备系统，是对新建机组的首次全面考验。随着循环流化床锅炉容量的增大，其自身的缺点和可靠性等方面的问题随之出现，一次风室漏渣、过热器超温、床层结焦、冷渣器结焦、回料器堵塞等是循环流化床锅炉运行的常见安全问题。目前投产的400t/h级循环流化床锅炉或多或少都存在着这些问题。一次风室漏渣可导致一次风室拉裂，过热器超温可致使蒸汽管道爆管，而床层结焦以及回料器堵塞等问题将导致锅炉降负荷运行，这些问题都严重影响了循环流化床锅炉的安全运行。针对循环流化床锅炉整套启动中实际存在的安全问题，在
进行了多台400t/h级循环流化床锅炉的调试后，整理了整套启动的安全运行经验，以期对循环流化床锅炉整套启动安全运行提供一些参考。 1一次风室漏渣 1.1原因分析 目前400t/h级循环流化床锅炉都存在漏渣情况，大部分是由于布风板阻力过小或风帽孔径过大造成的。一次风室一般设计为等压风室，但是一次风的引入管和播煤风的布置方式都会导致一次风室内成为非均匀性流场；另外，渣量大、排渣不畅、颗粒度大、高床压运行等也都是造成一次风室漏渣的原因。 1.2主要安全技术措施 (1)加装临时放渣管。目前T型等定向风帽都存在漏渣问题，建议启动前在一次风室最低部位加装临时放渣管，这样就可以在热态运行期间排出一次风室内的漏渣，避免漏渣严重造成的紧急停炉。 (2)维持低床压运行。床压越高，就越容易出现流化不良或者流化不均的现象，一旦出现这些情况，将会导致流化死区内的床料漏
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 －－
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
循环流化床锅炉主要性能参数 锅炉型号 XG—35∕3.82-—M XG—75∕3.82—M 项目 额定蒸发量t/h 35 75 额定工作压力MPa 3.82 3.82 额定蒸汽温度oC 450 450 给水温度oC 105 130 燃烧方式循环流化床燃烧循环流化床燃烧 适应燃料烟煤、无烟煤、贫煤、褐煤、煤矸石烟煤、无烟煤、贫煤、褐煤、煤矸石设计燃料低位发热值KJ/Kg 12670 8117 满负荷运行燃料消耗量t/h 9045 20417 设计热效率% 85 80 排烟温度oC 150 145 脱硫效率% 88 88 锅筒中心线标高mm 25000 28300 本体最高点标高mm 26750 33950 产品特点： 1.燃料适应性广，既可燃烧优质煤，也可燃用低挥发分、高灰分的劣质煤。 2.燃烧效率高，气固混合良好，未燃尽的大颗粒燃料可再循环回炉膛充分燃烧。 3.高效脱硫，低温燃烧，NOx（氮氧化物）排放低。 4.负荷调节范围大，负荷调节快。 5.易于实现灰渣的综合利用。 6.满足中国一类地区锅炉大气污染物排放标准（GB13271—2001）
SZFH型复合燃烧锅炉 锅炉型号 SZFH10—1.25—AⅡSZFH20—1.25—AⅡ项目 额定蒸发量t/h 1020 工作压力（Mpa) 1.25 1.25 蒸汽温度（℃）193193 给水温度（℃）2020 排烟温度（℃）170170热效率%8385受热面积（m2）354726炉排有效面积（m2）12.820.8耗煤量（kg/h)15803000 主机或最大运件尺寸（mm）7343×3316×352411600×3280×3520主机或最大运件运输重量 3050 （↑） 适应煤种AⅡ、AⅢAⅡ、AⅢ 备注：1、煤的热值为：18090kJ/kg 2、满足中国一类地区锅炉大气污染物排放标准（GB13271—2001）
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
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
就是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展起来的,因此鼓泡床的一些理论与概念可以用于循环流化床锅炉。但就是又有很大的差别。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。鼓泡床与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,必须要了解鼓泡床与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,这就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。她的这一优点,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就是燃烧尽率高。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,燃烧劣质煤就是,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。因此循环流化床就是一种经济、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就是 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、空气量与物料循环量,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,循环
循环流化床锅炉的发展过程及趋向 发表时间：2019-05-27T09:13:25.437Z 来源：《电力设备》2018年第35期作者：李箭峰 [导读] 摘要：目前，我国正面临着严峻的能源紧缺问题。 （山西电力建设总公司锅炉分公司山西省太原市 030041） 摘要：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。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。因此，本文对循环流化床锅炉的发展过程及趋向进行分析。 关键词：循环流化床锅炉；发展过程；趋向 在全球经济不断发展的今天，环境保护已经成为全球各行各业关注的话题。锅炉运行时，燃料燃烧会产生二氧化硫、一氧化氮等污染气体，对环境会造成相当严重的破坏。循环流化床（CFB）燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。 目前已经在全世界范围内得到了广泛的应用。 1循环流化床锅炉的组成 循环流化床锅炉设备主要是锅炉本体设备和锅炉辅助设备两部分组成。现代循环流化床锅炉的本体设备按照从前到后的顺序分别包括：水冷系统（包括膜式水冷壁、双面水冷壁、给水系统、对流式蛇形管省煤器）；膜式旋风分离器；膜式后竖井包墙；炉前汽水系统（包括分离器、贮水箱、循环泵及其连接管道、定排扩容器）；再热器系统（包括低温再热器、中温再热器、高温再热器及其进出口集箱、连接管道等）；过热器系统（包括低温过热器、包墙过热器、旋风分离器过热器、屏式过热器、高温过热器）；辅助设备主要包括给煤/石灰石系统、脱硝系统、送风/排烟系统、排渣处理系统、锅炉控制系统、吹灰系统、点火系统、燃油系统、除灰系统、脱硫系统和锅炉附件等部分。其中燃料完成燃烧及大部分热量的传递都发生在本体设备中的燃烧系统，因此燃烧系统是循环流化床锅炉设计中最主要的部分，它一般由主燃烧系统和辅助燃烧系统两部分组成，其中主燃烧系统包括布风板风室、燃烧室、飞灰分离收集装置及返料装置、给煤装置、燃油装置组成；辅助燃烧系统包括风室燃烧器、燃油装置； 2循环流化床锅炉性能特点 2.1燃烧稳定、燃料适应性范围广 循环流化床锅炉独特的燃烧方式使之能适应最难以燃烧的燃料，它可以方便的燃用常规锅炉使用的燃料，还可以燃用常规锅炉几乎不能燃用的燃料，比如高硫劣质煤、煤矸石、洗中煤、石油焦、废弃轮胎和垃圾等，可以充分利用一次能源资源。 2.2锅炉负荷适应性好 循环流化床锅炉中床料绝大部分是高温循环灰，这就为新加入燃料的迅速着火和燃烧提供了稳定的热源。因而循环流化床锅炉的负荷可以很低，如额定负荷的30%左右，无需辅助的液体燃料，也不会发生煤粉炉难于保持正常燃烧甚至熄火的情况。由于同样原因，循环流化床锅炉能够适应负荷的快速变化。 2.3低温燃烧、环保性能高 燃煤流化床锅炉的燃烧温度处于850℃-900℃的范围内，属于与传统煤燃烧方式完全不同的低温燃烧。炉内进行燃烧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NOX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SO2和NOX排放能够满足严格的环保排放标准要求。 2.4燃烧效率可与煤粉炉相媲美 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。 3发展概况 1979年芬兰的Ahlstrom公司研发并于芬兰Pihlava投运了一台20t/h循环流化床锅炉，其标志着全球循环流化床锅炉技术正式商业化。随后德国Lurgi公司、德国B&W公司、美国FW公司分别按照市场需求，分别研制了各具特点的循环流化床锅炉。近些年，循环流化床锅炉技术获得了长足的发展。目前，在我国1064家锅炉制造企业中，有近70%生产流化床锅炉；其中231家A级锅炉（含A级锅炉部件）制造企业，有近90%生产流化床。 目前，比较典型的循环流化床锅炉主要有以下几种： 第一，以原芬兰Ahlstrom公司研制的Pyroflow型循环流化床锅炉。该炉型是目前世界上运行数量最多的炉型，采用高循环倍率和高温旋风分离器，顶部设置“Ω”型过热器，回料口底部不设置物料换热器；其结构较为简单。 第二，以德国鲁齐公司设计并冠名的Lurgi型循环流化床锅炉。该炉型在原芬兰Ahlstrom公司研制的Pyroflow型循环流化床锅炉基础上，在旋风分离器的回料阀处加装了外置流化床换热器，有助于控制火床温度，强化了炉内物料的燃烧和传热控制，但其系统较为复杂，运行成本较高。 第三，以美国F.W.公司设计并冠名的F.W.型循环流化床锅炉。该炉型融合了上述两种炉型的成功经验，并应用了大量的自主研发的专利技术：汽（水）冷分离器，方形分离器以及炉膛一体化成型技术，INTREX循环灰换热器等。 4循环流化床锅炉的发展趋向 在国内外工业规模逐渐扩大的过程中，工业企业对工业锅炉容量提出了更高的要求。与此同时，人们对于工业锅炉的蒸汽参数也提出了一定的要求。这主要是由于随着人们生活水平的提高，人们对电网容量的需求也呈现出逐渐增加的趋势。在这一背景下，电厂发电机组的高功率也必须获得飞速的增长。而循环流化床锅炉容量的扩大就是一种必然。目前，最大的单台煤粉燃烧电站锅炉可配1300MW发电机组。为在未来的市场竞争中占据重要的地位，循环流化床锅炉技术必须开发配300MW以上等级的大容量锅炉。目前，经过多年的研究和开发，我国研发的最大超临界参数循环流化床锅炉和蒸汽参数分别已经达到了800MW、31MPa、605/620℃。随着技术的进步，循环流化床