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关于循环流化床锅炉集控运行研究

时间:2016-09-06 10:54 点击:
摘 要:循环流化床(CFB)锅炉是一种具备高效率、环保等优良性能的一种新型炉型。同时,循环流化床又是一个非线性、强耦合大滞后、时变的控制对象。近些年,工业自动化对于循环流化床的发展起到了促进作用。设计开发一种有效的控制系统对于机器的运行显得格

  摘 要:循环流化床(CFB)锅炉是一种具备高效率、环保等优良性能的一种新型炉型。同时,循环流化床又是一个非线性、强耦合大滞后、时变的控制对象。近些年,工业自动化对于循环流化床的发展起到了促进作用。设计开发一种有效的控制系统对于机器的运行显得格外重要。 

  关键词:循环流化床锅炉;集控运行;运行问题  

  “节能减排”是全世界在工业上所信奉的准则。而我国也面临着环境的压力,所以这种循环流化床锅炉技术在工业上的应用越来越普遍。但是随着CFB技术的运行,在工业的实际运行中也出现了一系列棘手的难题。例如:大型CFB锅炉无法长期连续的运作、锅炉用电率高、产生过多的飞灰等。这些问题将会是我们重点研究的对象。我们的目标就是使工业能够朝着低消耗、降排放、循环利用的方向去发展。所以我们要创造一种优化的CFB锅炉新型系统,使工业流程能够更节约、更高效。 

  1 循环流化床锅炉的发展现状 

  在国内,CFB锅炉技术的研究始终落后于国外。但是随着市场的需求,CFB锅炉技术要求被广泛的应用于工业。所以,我国的研究人员在技术的研究中吸取了国外的经验、在国外引进了先进的技术从而进行自主研究。同时我国在研究中与各大高等院校合作交流,从而对CFB锅炉技术有了更深一步的研究。 

  相比较于国内,国外对于CFB锅炉技术有了更加细致的研究。其CFB锅炉的结构也更加的丰富了。它们的设计结构主要可分为三类。其一是德国公司制造的鲁奇型CFB锅炉,它的主要特点是能够降温,排放性能好。其二是芬兰公司制造的百炉宝型CFB。它的特点是节省了钢的用量,结构也更加的简约。其三是美国公司的CFB锅炉。它的主要特点是将两种新型技术完美的结合在一起。 

  2 循环流化床锅炉的工作原理 

  CFB锅炉是一种新型的沸腾炉。这种新型的燃煤锅炉是由鼓泡床锅炉发展来的。它的基本工作原理:首先在锅炉内存放有大量的床料,然后将煤碾碎成0~10mm的细小颗粒后送入炉内。锅炉的内部有特殊构造,炉膛的下部具有配风的功能,这使得煤在燃烧过程中的形态呈“流态”的形式燃烧。同时在燃烧的过程中取消了床层内的受热部分。这样可以减少热量的损耗。炉膛出口安装有气固分离器,在燃烧过程中分离的固体可以重新被送回到炉内。这样有助于燃料的充分利用。 

  3 循环流化床锅炉技术特点 

  (1)适应性广 由于循环流化床锅炉中燃料的燃烧是以“流态化”的方式进行燃烧,这样可以使炉内的燃料与气体可以充分良好的混合。所以对于一些难以燃烧的燃料和一些高效燃用的燃料都非常的适用。尤其是对于那些低热值、固体垃圾等废物也都可以进行很好的利用。 

  (2)效率高 由于在燃烧的过程中,分离的固体颗粒可以再次进入到颅内进行燃烧,增加了燃料的利用率。同时,在多次的循环过程中加长了燃料的燃烧时间,减少了飞灰量。充分地利用了燃料,使燃烧率在97.5%~99.5%的范围内,大大提高了锅炉的燃烧效率。 

  (3)负荷调节性 循环流化床锅炉可以通过控制燃料的循环来减少负荷。在燃烧的过程中分离的固体小颗粒会再次进入到炉内,而在此时我们可以通过减少进入的燃料来调节燃料的负荷。其调节的速度越快,其效率越高。 

  4 集散控制系统在循环流化床燃烧控制中的应用 

  集散控制系统在全国火力发电机组的使用上被广泛使用。它主要是由数据采集、模拟量控制、顺序控制三部分组成。集散控制系统主要在如下方面进行控制: 

  (1)给煤调节。循环流化床的系统是一个多变量耦合的复杂燃烧系统。工厂中75t/h的循环流化床锅炉是流动燃烧的。问题是床温过高,会产生结焦,而床温过低又会熄灭。所以说床温对于给煤量显得格外重要。在燃烧控制的主要思想是,保证床温在正常的范围,且负荷正常,然后调节主汽压力与左右最高床温的平均值。给煤量的调节主要是通过主控床温的最高值。 

  (2)主汽温度的调节。在实际的工业生产中,工厂主要是通过喷水式的方法来调节汽温。但是,这种方法仍存在弊端。在喷水降温的过程中,降温的时间间隔过长,产生了时间滞留。在降温前还没有预留信号,这样就很难有效的调节主汽温度。解决的方法是加入主汽流量信号,这样可以有效的解决问题。 

  (3)一、二次风量。一次风量主要是调节流化和炉膛温度。一次风量主要是通过负荷的变化而变化。并体现出一定的阶跃性。而二次风量相比于一次风量显得更为重要。二次风量过小会导致燃烧不完全,会有过多的残余颗粒。而二次风量过大会使炉内剩余过量的空气,会使增加排烟热的损失。适当的通入二次风量,关系到整个炉子的经济运行。 

  5 我国循环流化床锅炉的发展趋势 

  在我国的工业的发展中,我们提倡在发展经济的同时一定要注意环境的保护。所以在燃料工业这一板块,循环流化床锅炉得到了飞速的发展。目前,我国现有3000多台不同容量的循环流化床锅炉。其中大约有90000MW级别的循环流化床锅炉已经投入到了商业的运行中,300MW级别大约有40多台循环流化床锅炉已经被投运,而正在建设与投运的循环流化床锅炉大约有110多台。我国在运用此类技术时,遵循着可靠性指标、经济性指标、环保性指标等。使我国在运用此类技术时能够做到既经济又环保。 

  6 未来发展循环流化床锅炉技术的建议 

  6.1 设计开发高效利用烟气余热技术 

  在工业运行过程中,烟气余热在能源浪费中占有相当大的一部分。如果我们设计出一种能够有效降低余热措施,这必然会提高循环流化床锅炉的工作效率。 

  6.2 开发高效脱硫脱氮新型技术 

  循环硫化床锅炉能够有效的脱硫脱氮,但是也存在着诸多问题。因此,我们需要进一步的完善这种脱硫脱氮 

  降低技术,使工业朝着绿色、环保的方向发展。 

  6.3 降低厂内用电 

  目前我国主要是采用风机的技术来降低火力发电。这种技术的效率较低。我们如何设计出一种高效节能的方式来降低火力发电,显得格外重要。 

  7 结语 

  循环流化床技术不仅能够节能还能够有效率的进行工业生产。我们预测此类技术因为其优势会得到迅速的发展。而在实际的工业运作中仍有诸多难题,我们需要共同努力,才能使此类技术得到更好的发展。 

  参考文献: 

  [1]王志微,黄瑜,程晓民等.循环流化床锅炉运行优化系统的研究开发[J].技术经济综述,2006(11):1-3. 

  [2]程永新,彭岚,王琰等.循环流化床锅炉的发展现状及运行中若干问题的探讨[J].轻工机械,2006:156-158. 


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