75t/h循环流化床锅炉热控系统
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上海又迅自动化技术有限公司Shanghai Youxun Automation Tech. Co., Ltd.
https://www.doczj.com/doc/5b12530251.html,/
2006年11月
工程实物图片
一、概述
针对循环流化床锅炉的特点，上海又迅自动化技术有限公司研究开发了新型的综合过程控制系统，该系统包括过程控制系统（DCS）、专家控制系统（ES-100）能够实现循环流化床锅炉的高水平的自动化控制。
1、系统结构框图
DCS系统部分
图1 系统结构框图
2、系统的特点
1) 实现资源共享，节约成本。
2) 便于管理，提高效益。
3) 解耦控制的应用，使循环流化床锅炉燃烧自动的投入成为现实。
4) 上位无主站结构形式，实现真正意义上的上位互为冗余。
5) DCS集散控制系统具有虚拟CSM功能，实现了离线的组态和模拟调试。
6) DCS集散控制系统可以实现在线的软件上下装、功能模块的增减、各种算法的修改等功能，该操作不影响整个系统的正常运行。
7) 全方位的冗余结构形式，使系统的可靠性大大提高。
二、设计方案
1、YXDCS系统方案配置
结合75T/H循环流化床锅炉的特点，全测点方案配置时，整个锅炉的控制操作全部在DCS集散控制系统中完成，该方案的控制室布置图如下图：
图2 控制室布置图
A) DCS集散控制系统
DCS控制系统分为两大部分：硬件部分和软件部分。
其中硬件部分包括工程师站、操作员站、DCS现场站，DCS现场站由过程控制柜和端子柜组成；软件部分包括上位操作软件、下位组态软件等。
1) DCS硬件部分
上位机：采用可靠性高的工业控制机，包括主机、显示器、操作员键盘等。
DCS现场站
现场控制I/O柜：内有双冗余的CSM控制器，三组两两冗余的给CSM、I/O板卡及现场变送器供电的电源、I/O板卡等。
现场端子柜：内有端子板。
2) DCS软件部分
上位操作软件：上位机含有工艺图形制作软件，上位的工艺显示、报警显示、趋势记录、报表画面、参数一览画面、系统的
自诊断画面（可诊断到通道级）。
下位的组态软件：
a) 含有100多种功能模块算法
b) 有512页功能块作图
c) 具有虚拟CSM功能
d) 所见即所得的全图形化组态方式
e) 在线的上、下装，在线的模块增减，在线的参数修改
功能
图3 MMI人机界面
图4 MMI手操器图形
图5 趋势显示功能
图6 报警记录功能
3) DCS系统功能
数据采集功能：DAS
对于锅炉的参数进行采集、显示，详细测点见下表。
变量名称及说明类型连接设备信号
一次风空预器出口风温AI 铂热电阻Pt100 2
二次风空预器出口风温AI 铂热电阻Pt100 2 左右风室风温AI 热电偶K 2 炉床温度AI 热电偶K 4 左右沸腾层上部温度AI 热电偶K 2 左右侧炉膛中部温度AI 热电偶K 2 左右侧炉膛出口温度AI 热电偶K 2 左右旋风返料温度AI 热电偶K 2 左右侧高温过热器前烟温AI 热电偶K 2 左右侧低温过热器前烟温AI 热电偶K 2 左右侧省煤器前烟温AI 热电偶K 2 二次风空预器前左右侧烟温AI 热电偶K 2 一次风空预器前左右侧烟温AI 铂热电阻Pt100 2 左右锅炉出口烟温AI 铂热电阻Pt100 2 引风机前烟温AI 铂热电阻Pt100 1 引风机定子、轴承温度AI 铂热电阻Pt100 12 一次风机定子、轴承温度AI 铂热电阻Pt100 12 二次风机轴承温度AI 铂热电阻Pt100 2 煤仓下部温度AI 铂热电阻Pt100 2 省煤器出口集箱水温度AI 热电偶K 1 低温过热器后左右管壁温度AI 热电偶K 2
高温过热器出口集箱前左右管壁
AI 热电偶K 2 温度
低温过热器进口集箱蒸汽温度AI 热电偶K 1 高温过热器出口集箱蒸汽温度AI 热电偶K 1 锅炉出口主蒸汽温度AI 热电偶K 1 前减温器集箱蒸汽温度AI 热电偶K 1 后减温器集箱蒸汽温度AI 热电偶K 1 汽包上壁温(左右) AI 热电偶K 2 汽包下壁温(左右) AI 热电偶K 2 冷渣器进口水温度AI 铂热电阻Pt100 1 冷渣器出口水温度AI 铂热电阻Pt100 1 一次风空预器进口压力AI 压力变送器4~20mA 1
一次风空预器出口压力AI 压力变送器4~20mA 2 二次风空预器进口压力AI 压力变送器4~20mA 1 二次风空预器出口压力AI 压力变送器4~20mA 2 左右风室压力AI 压力变送器4~20mA 2 炉床压力AI 微差压变送器4~20mA 2 左右侧炉膛中部压力AI 微差压变送器4~20mA 2 左右侧炉膛出口压力AI 微差压变送器4~20mA 2 左右侧高温过热器前烟气压力AI 微差压变送器4~20mA 2 左右侧低温过热器前烟气压力AI 微差压变送器4~20mA 2 左右侧省煤器前烟气压力AI 微差压变送器4~20mA 2 二次风空预器前左右侧烟气压力AI 差压变送器4~20mA 2 一次风空预器前左右侧烟气压力AI 差压变送器4~20mA 2 左右锅炉出口烟气压力AI 差压变送器4~20mA 2 左右旋风返料器进风压力AI 压力变送器4~20mA 2 左右返料器底部压力AI 压力变送器4~20mA 2 引风机前烟气压力AI 差压变送器4~20mA 1 料层差压AI 差压变送器4~20mA 2 炉膛差压AI 差压变送器4~20mA 2 给水调节阀前压力AI 压力变送器4~20mA 1 给水调节阀后压力AI 压力变送器4~20mA 1 高温过热器出口蒸汽压力AI 压力变送器4~20mA 1 锅炉出口主蒸汽压力AI 压力变送器4~20mA 1 汽包压力AI 压力变送器4~20mA 2 锅炉主给水流量AI 差压变送器4~20mA 1 减温水流量AI 差压变送器4~20mA 2 点火油流量AI 差压变送器4~20mA 2 锅炉主蒸汽流量AI 差压变送器4~20mA 1 一次风量AI 差压变送器4~20mA 1 二次风量AI 差压变送器4~20mA 1 进左右风室风量AI 差压变送器4~20mA 2 进左右返料器风量AI 差压变送器4~20mA 2 引风量AI 差压变送器4~20mA 1
点火风量AI 差压变送器4~20mA 2
锅炉汽包水位AI 差压变送器4~20mA 2
点火中间油箱液位AI 差压变送器4~20mA 1
疏水箱液位AI 差压变送器4~20mA 1
煤仓料位AI 音叉料位计4~20mA 2
低温过热器后氧量AI 氧化锆分析仪4~20mA 1
一次风量调节AO 执行机构4~20mA 1
一次风机风门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 1
二次风量调节AO 执行机构4~20mA 1
二次风机风门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 1
进左右风室风门调节AO 执行机构4~20mA 2
进左右风室风门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 2
进左右返料器风门调节AO 执行机构4~20mA 2
进左右返料器风门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 2
引风机风门调节AO 执行机构4~20mA 1
引风机风门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 1
点火风量调节AO 执行机构4~20mA 2
点火风门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 2
螺旋给煤机调节AO 4~20mA
3 螺旋给煤机调节反馈AI 4~20mA
3 给煤计量AI 4~20mA
3 冷渣机调节AO 4~20mA
2 冷渣机调节反馈AI 4~20mA
2 锅炉给水门调节AO 执行机构4~20mA 2
锅炉给水门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 2
减温水门调节AO 执行机构4~20mA 2
减温水门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 2
点火油流量调节门AO 执行机构4~20mA 2
点火油流量调节门阀位返馈AI 执行机构4~20mA 2
高能点火器控制DO 2 点火油快速关断阀开DO 快开阀NC 2
点火油快速关断阀关DO 快开阀NC 2
点火油快速关断阀开状态 DI 快开阀 NC 2 点火油快速关断阀开状态 DI 快开阀 NC 2 火焰检测 AI 火焰检测器 4~20mA 2 熄火保护联锁
DI
火焰检测器
NC 2
一次风机启停控制信号 DO NO 2
一次风机启停状态信号 DI NO 2
一次风机远方就地转换信号 DI
P5,P6,
P14,P15
NO 1 二次风机启停控制信号 DO NO 2 二次风机启停状态信号 DI NO 2 二次风机远方就地转换信号 DI
A1,A2,B1,B2 NO 1
引风机启停控制信号 DO NO 2
引风机启停状态信号 DI NO 2
引风机远方就地转换信号 DI P7,P8,
P16,P17
NO 1 点火油泵启停控制信号 DO NO 4 点火油泵启停状态信号 DI NO 4 点火油泵远方就地转换信号 DI
MCC NO 2
冷渣机启停控制信号 DO NO 4 冷渣机启停状态信号 DI NO 4 冷渣机远方就地转换信号 DI
MCC NO 2
输渣机启停控制信号 DO NO 4 输渣机启停状态信号 DI NO 4 输渣机远方就地转换信号 DI
MCC NO 2
螺旋给煤机启停控制信号 DO NO 6 螺旋给煤机启停状态信号 DI NO 6 螺旋给煤机远方就地转换信号 DI
MCC NO 3
锅炉电动阀门开闭控制信号 DO NO 24 锅炉电动阀门开闭状态信号 DI NO 28 锅炉电动阀门远方就地转换信号 DI
MCC NO 14
吹灰启停控制信号 DO NO 10 吹灰启停状态信号 DI NO 10 吹灰控制远方就地信号
DI NO 5
表1 DCS技术条件表
模拟量控制功能：MCS
对于锅炉的诸如水位、主蒸汽压力、主蒸汽温度等进行调节、控制，MCS含有如下功能：
汽包水位自动调节：采用完善的三冲量给水调节系统来维持汽包水位正常。
主汽压力自动调节：根据主汽压力和主汽流量的变化来控制给煤量以维持主汽压力在设定值。
主汽温度自动调节：采用串级调节系统来维持主汽温度恒定。
床温自动调节：使用合理的方法来调节煤量、一次风量和循环灰量确保床温维持在正常值内。
床压自动调节：合理控制床渣排放从而来确保床压的稳定。
烟气含氧量自动调节：以烟气含氧量为校正信号来控制二次风门开度，保证烟气含氧量的正常。
炉膛压力自动调节：根据负荷信号来动态协调送、引风机风门开度从而确保炉膛压力正常。
石灰石流量自动调节：根据烟气中二氧化硫的含量来确保石灰石流量和煤量成最佳配比。
顺序控制功能：SCS
用于实现全辅机设备的程序启停。
引风电动机控制及联锁
一次风电动机控制及联锁
二次风电动机控制及联锁
给煤电动机控制及联锁
锅炉电动门控制及联锁
引风机事故停机时，运行中的一次风机、二次风机、给煤机相应停止运行
4) DCS系统配置
依据附表1 DCS技术条件表，一台75t/h循环流化床锅炉的测点如下：
88路
模拟量输入信号(A/I)：4-20mA
热电偶36路
热电阻39路
20路
模拟量输出信号(A/O)：4-20mA
开关量输入信号(D/I)：99路
开关量输出信号(D/O)：68路
总计350路
本方案配置测点如下(按15%以上余量)：
101路
模拟量输入信号(A/I)：4-20mA
热电偶42路
热电阻45路
23路
模拟量输出信号(A/O)：4-20mA
开关量输入信号(D/I)：114路
开关量输出信号(D/O)：78路
总计403路
B) 后备仪表盘
该布置方案中后备仪表盘（G1P）作为独立的保护盘，其中设有如下测点的显示及报警：
锅筒的水位电接点液位计
锅筒的压力数字显示报警仪
锅炉的给水流量流量积算仪
主蒸汽的压力数字显示报警仪
主蒸汽的温度数字显示报警仪
烟气中的氧含量烟气含氧量测量仪
单点报警器
以上测点均为系统中的双备测点，是独立于DCS集散控制系统之外的，对锅炉的安全运行起到后备的报警保护作用。
图7 仪表保护盘布置图
2、说明
该方案的减温部分按一级减温配置，如有二级减温时，需要相应增加测点及设备。
该方案未考石灰石给量调节，如需要，应增加SO2在线分析设备，并相应增加测点及设备。
5、如果电动执行机构采用电动Ⅲ型执行机构：DKJ、DKZ系
列，需要相应增加伺服放大器及安装机柜。
三、系统配置
1、DCS系统网络结构图
DCS网络结构图
配置又迅IO组件的系统实物图(工程调试中照片)
嵌入式控制器介绍：
YX-IPC(又迅嵌入式工控机，如下图) 是面向工业应用的超紧凑、无风扇、全密封的坚固型嵌入式设备，是专门为要求低功耗的有限空间应用而设计的。它的所有电子器件都在一个坚固的金属外壳中。该产品无需使用风扇。它带有2个LAN、2个USB、2个串口和多媒体接口。强大的控制和通讯功能，满足不同应用要求。是用于独立和嵌入式应用的理想解决方案。是用于各行业自动化系统数据集中、
通讯规约转换、系统互联的理想设备。
VIA Eden ESP6000 (667 MHz) 低功耗CPU 带特殊散热模块
VIA VT8606 芯片组内置 Savage4 AGP 4X 显卡
双10/100Base-Tx 快速乙太网 RJ-45 接口
集成 AC-97 2.0 Sound Blaster 兼容声卡 Mic-In, Line-In, Line-Out 接口
支持 Type I / II Compact Flash Disk
2 串口 / 2 USB / 1 并口内置 2.5”硬盘架真正免风扇
2、硬件配置
硬件配置清单见附下表。
序号设备名称型式规范单位制造厂数量
I 控制器/操作员站（OPU/CSM）
1 主机产品PⅣ≥1GHz/256MB DRAM /鼠
标/键盘/≥40GBHD/显卡
/CD-ROM（48X）/网卡*3
台 2
2 LCD 17”彩色LCD（1280×1024）台SAMSUNG 2 II 高速公路（实时网）
序号设备名称型式规范单位制造厂数量
1 交换机8口10/100Mbps 套D-Link 3
2 RJ45预制电缆套 1
3 485通讯模块块 8 III I/O部分又迅IOAsm模块
1 又迅8路4~20mA模拟量输入模块块 13
2 又迅8路小电压模拟量输入模块块 6
3 又迅8路电阻模拟量输入模块块 6
4 又迅2路隔离模拟量输出模块块 12
5 又迅16路数字量输入模块块 8
6 又迅16路数字量输出模块块 5
7 又迅CPU通讯模块块 8
8 又迅AIEx模块块 7
9 又迅RTD功能块块 2 IV 机柜部分
1 电源（5V）5VDC/10A 只 2
2 电源（24V）24VDC/300W 只 2
3 控制柜800×600×2000 套 1
4 ABW140 不带罩和泉紧急式硬手操按钮
（四开）个 1
5 凤凰端子个 384
6 电源插座3眼/2眼通
用个
11
7 继电器DO 个 80
8 空气开关220VAC 10A 个 1
9 空气开关220VAC 2A 个 2
10 水位显示仪表机柜前门安装个 1
11 蒸汽压力显示仪表机柜前门安装个 1
12 铁操作台张 1 V 不间断电源系统(山特)
1 容量：5KVA；方式：智能型在线式；备用时间：满载
－9分钟，半载－21分钟；单相220VAC进、单相
220VAC出
套山特 1
表2 DCS硬件配置清单
3、软件配置
序号名称方式单位数量
1 系统软件
1.1 驱动程序（打印机、网
卡、显卡等）
随机套 1
2 操作员软件包
序号名称方式单位数量
2.1 基本报警管理系统包括随机套 1
报警一览
报警历史
未确认报警列表
报警复归列表
报警过滤
报警优先级
2.2 趋势显示包括随机套 1
实时趋势显示
X-Y趋势显示
历史趋势显示
2.3 图象监控软件随机套 1
2.4 点信息系统随机套 1
2.5 杂项显示包括随机套 1
棒图显示
成组显示
操作员事件信息
2.6 自诊断显示包括随机套 1
系统概貌
节点状态
网络错误信息一览
3 CSM监控软件
3.1 32位实时控制套件随机套 1
4、资料的提供
序号名称方式单位数量
1 资料、说明书
1.1 传递图（设计过程中提供）一联会套 2
1.2 系统说明书随机套 2
1.3 操作说明随机套 2
1.4 安装调试手册随机套 2
1.5 工程师站软件用户手册随机套 2
1.6 操作员站软件用户手册随机套 2
1.7 系统硬件使用手册随机套 2
2 工程图纸（包括竣工版）（含1套光盘）
2.1 DCS总图套 2
2.2 DCS装配图套 2
2.3 DCS系统配置图套 2
2.4 DCS I/O端子图套 2
以EasyMC为核心的锅炉计算机控制系统(DCS)特点
一、以PLC为核心的系统不适用于锅炉控制
PLC主要用于以开关量为主的机器顺控系统，锅炉控制是一个典型的以模拟量控制为主的过程控制系统，PLC的编程语言为梯形图，梯形图用于以模拟量控制为主的过程控制系统编程和可读性都很难。
DCS主要用于以模拟量控制为主的过程控制系统(典型的如锅炉控制，牵涉到压力、温度、液位的调节)，主要用功能块编程语言，编写以模拟量控制为主的过程控制程序方便简洁。
以PLC为核心的系统，由于经济性的限制，没有控制器和上位机的冗余(双机热备)功能，锅炉的控制系统需配后备硬手操及主要变量显示表。
二、能全面实现控制器和上位机的冗余(双机热备)功能，是全面冗余设计的系统
全面冗余设计的确保用户设备安全可靠运行，所有的部件都可在线更换，支持热插拔，可用于重要的、不允许停机的设备的控制；冗余设计的系统可大大降低系统的造价(用户可比较一下工业以太网交换机和商用以太网交换机的价格)。
?冗余以太网通讯?冗余控制器?冗余的mmi层上位机?冗余电源?冗余的RS485通讯
三、使用高配置工控机，采用高分辨率显示器，显示画面直观漂亮，画面显示操作提示和菜单全部为汉字，使用方便，原操作维修人员一学就会，可实现无说明书操作，司炉无须培训。
简洁的系统网络结构，可靠易用的控制软件：以图形化、模块化的可视编程方法，支持在线组态，减少系统的安装、组态和调试时间，工作量为一般PLC 系统的1/3;可减少现场调试人员，甚至能让最终用户轻松学会。
四、能在线修改参数、在线进行控制组态，整定控制参数方便灵活。
五、风/煤比能自动寻优，锅炉效率可始终保持最高。
六、独特的规则+差量控制功能，简化了控制回路的投运过程，及提高控制精度。
复杂回路智能控制策略能提高能提高用户系统的控制精度，从而提高产品质量；提高(被控对象)系统的运行的稳定性和安全性，真正实现减人降耗；提高系统的反应速度，避免人工控制的超调或滞后，避免(被控对象)系统运行的大起大落。如可避免锅炉的汽包的干烧或满水，汽包水位的投自动大大减轻操作工的劳动强度；锅炉氧量的自动可使风煤比处于最佳值，提高锅炉效率；锅炉负荷的投自动可使锅炉能迅速响应热（电）用户负荷的变化。。
对于大滞后系统用“规则+差量”的控制方法，而不是采用一般系统所采用的
常规PID方法。
“规则+差量”的控制方法已成功地应用在多台大型锅炉中。其重点在控制对象的规则模型的建立，规则模型的建立主要应由过程控制专家或系统的设计人员来提供，或由控制对象的历史运行数据分析得来；而差量(设定值与测量值之差)控制，主要用于在系统运行时在线调整规则模型内的参数，使规则模型更接近真实系统。
“规则+差量”的控制方法可用于多输入多输出复杂系统。
“规则+差量”控制方法的特点：有自学习功能(对被调整参数的记忆)，对操作人员的经验依赖性不强，控制精度高，响应快，抗干扰能力强。
七、系统具有自诊断功能，能自行诊断系统故障。
八、参数越限有声光、语言报警，有报警历史存储功能。
九、一套系统可控制多台锅炉。
十、适用范围广。
适用于各种锅炉，如链条炉、抛煤机炉、沸腾炉、循环流化床炉、往复炉、煤粉炉、油炉、燃气炉等。
循环流化床技术发展与应用 岳光溪清华大学热能工程系 摘要：循环流化床燃烧技术对我国燃煤污染控制具有举足轻重的意义。我国自上世纪八十年代后采取引进和自我开发两条路线，完全掌握了中小型循环流化床锅炉设计制造技术，在大型循环流化床燃烧技术上已经完成了首台135MWe超高压再热循环流化床锅炉的示范工程。引进的300MWe循环流化床锅炉进入示范实施阶段。燃煤循环流化床锅炉已在中国中小热电和发电厂得到大面积推广使用。中国积累的设计运行经验对世界上循环流化床燃烧技术的发展做出了重要贡献。超临界循环流化床锅炉是今后循环流化床燃烧技术发展极为重要的方向，是大型燃煤电站污染控制最具竞争力的技术。我国已经具备开发超临界循环流化床锅炉的能力，在政府支持下可以实现完全自主知识产权的超临界循环流化床锅炉，扭转过去反复引进的被动局面。 前言 能源与环境是当今社会发展的两大问题。我国是缺油，但煤炭资源相对丰富大国。石油天然气对我国是战略资源，要尽量减少直接燃用。目前一次能源消耗中煤炭占65%，在可预见的若干年内还会维持这个趋势。可见发展高效、低污染的清洁燃煤技术是当今亟待解决的问题。 循环流化床是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术，具有许多其它燃烧方式所没有的优点： 1）由于循环流化床属于低温燃烧，因此氮氧化物排放远低于煤粉炉，仅为120ppm左右。并可实现燃烧中直接脱硫，脱硫效率高且技术设备简单和经济，其脱硫的初投资及运行费用远低于煤粉炉加FGD，是目前我国在经济上可承受的燃煤污染控制技术； 2）燃料适应性广且燃烧效率高，特别适合于低热值劣质煤； 3）排出的灰渣活性好，易于实现综合利用。 4）负荷调节范围大，负荷可降到满负荷的30%左右。 因此，在我国目前环保要求日益严格，煤种变化较大和电厂负荷调节范围较大的情况下，循环流化床成为发电厂和热电厂优选的技术之一。我国的循环流化床燃烧技术的来自于自主开发、国外引进、引进技术的消化吸收三个主要来源。上世纪八十年代以来，我国循环流化床锅炉数量和单台容量逐年增加。据不完全统计，现有近千台35~460t/h 循环流化床蒸汽锅炉和热水锅炉在运行、安 106.78t/h，见图1；参数从中压、次高压、高压发 展到超高压，单台容量已经发展到670t/h，见图2。 截至2003年，投运台数已有700多台。单炉最大 容量为465t/h，发电量150MWE。近三年，我国 循环流化床锅炉发展迅速，100MWe以上循环流 化床锅炉订货量达到近80台，100MWe以下循环 流化床锅炉订货超过200台。今后，随着环保标 准的提高，供热及电力市场对循环流化床锅炉的 需求将会进一步扩大。
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
哈锅循环流化床锅炉技术情况介绍 哈锅的循环流化床锅炉技术主要源于与国外公司的技术合作，技术引进以及国内科研院所的合作。结合国内的市场情况以及用户的特殊要求，哈锅将合作、引进的技术进行有机的结合，并进行多方面的优化设计，推出具有哈锅特色、符合中国国情的循环流化床锅炉技术，为哈锅打开并占领国内循环流化床锅炉市场创造了技术上的优势。多年来，哈锅在原有的基础上，总结多台投运锅炉的运行经验，不断改革创新，推出新技术新产品，大大丰富了自己的设计思路和设计方案，从而满足了不同用户的各种要求。到目前为止，哈锅设计的燃料包括烟煤，贫煤、褐煤，无烟煤，煤矸石，煤泥以及煤+气混烧等，涉及燃料覆盖面很广；采用的回料阀包括单路回料阀和双路回料阀；采用的风帽包括大直径的钟罩式风帽和猪尾巴管式风帽；使用的冷渣器包括风水联合冷渣器、滚筒冷渣器和螺旋冷渣器；采用的点火启动方式包括床上点火、床下点火以及床上+床下联合点火启动；给煤方式包括前墙给煤、后墙给煤和前墙+后墙联合给煤。 下面详细介绍一下哈锅循环硫化床锅炉技术改进情况： 1、分离器 哈锅利用引进技术对分离器设计进行了优化，以提高分离器的分离效率，这些优化措施主要有： a、分离器入口烟道向下倾斜，使进入分离器的烟气带有向下倾角，给烟气中的固体颗粒一个向下的动能，有助于气固分离。 b、偏置分离器中心筒，即可减轻中心筒的磨损，又可改善中心筒周围的流场提高分离效率。 c、独有的导涡器（中心筒）设计，有效控制上升气流的流速，减少漩涡气流对颗粒的裹带，提高分离效率。 d、分离器入口烟道设置成加速段，提高分离器的入口烟速，有利于气固分离。 经过优化后分离器分离效率可达到99.5%以上,切割粒径d50=10-30um、d99=70-80um。高效分离器是降低飞灰可燃物的有效措施，同时也是实现高循环倍率的重要保证。
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
热电机组控制方案说明 1、循环流化床特点 循环流化床锅炉（Circulating Fluidized Bed Boiler）(以下简称CFB）是一种高效率、低污染、清洁燃烧锅炉，其主要特点是通过炉内强烈的喘流运动，使燃料和脱硫剂经过多次循环，反复地进行低温分段燃烧和脱硫反应，从而达到约90%的脱硫效果，燃烧效率接近煤粉炉。CFB不但燃烧完全，Nox的排放量低，而且燃料适应性广，可以烧劣质煤、废料、垃圾等。CFB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、返料装置、尾部受热面及床外热交换器等部分组成。 CFB比起其它类型锅炉，其燃烧过程比较复杂，不但需要控制的参数多，而且参数之间相互关联，使得操作难度加大。如果操作不当，非但不能发挥CFB的优点，反而会造成锅炉结焦、熄火和停产等不良后果。因此如何采取先进的控制方案对CFB运行的重要参数如床温、一次风、二次风、给煤量和返料量协调控制，是CFB成功运行的关键。 多年来，我们一起致力于CFB燃烧模型的研究，同时吸取了我们在沸腾炉和35t/h CFB控制的成功经验，设计了75T/h CFB自控系统方案，并成功的应用于某化肥厂。该装置由数据采集系统DAS，模拟量调节系统，顺序控制系统SCS，炉膛安全监控系统FSSS等组成。 2、自控系统方案说明 2.1数据采集系统DAS
DAS系统连续采集机组的模拟量、开关量等信息，将运行参数、输入输出状态、操作信息和异常情况等数据实时地提供给运行人员，指导他们安全可靠地操作，同时还进行数据记录和储存，供事故分析。 2.1.1信号处理 由FB-2000NS 现场控制站实现所有I/O信号的采样、滤波、工程单位换算、累积等。本系统可处理包括4～20mA（含两线制变送配电器）、0～5Vac、热电阻、热电偶等模拟信号和有源（包括直流和交流）触点和无源触点信号。 2.1.2显示 ControlX HMI软件基于Windown NT/2000。该软件采用了最先进的软件设计技术，具有丰富的动画功能和图形库，采用ControlX HMI作图软件可画出直观的工艺流程图、棒图、控制回路图、趋势图等。用户可在画面中任意定义和绘制操作按钮，画面中每个按钮都可定义相应的热键，可通过鼠标点击式键盘热键操作，每个操作按钮都可定义其操作权限。可通过打开新画面、弹出式嵌入新窗口来调显不同画面，可对画面进行缩放和改变各种风格。操作员可通过各种风格的按钮、滑动杆、旋转指针等进行直观的参数修改操作。 ControlX HMI是基于OPC标准的客户端软件，画面中可显示任何支持OPC标准的设备的动态数据。 2.1.3报警事件指示和管理 ControlX HMI报警事件管理软件是基于OPC报警事件标准的客户端应用软件，可对任何来自OPC报警事件服务器的报警、事件进行管理。
循环流化床锅炉的技术特 点参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
循环流化床锅炉的技术特点参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 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、
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。
一、循环流化床锅炉及脱硫 1、循环流化床锅炉工作原理 煤和脱硫剂被送入炉膛后，迅速被炉膛内存在的大量惰性高温物料（床料）包围，着火燃烧所需的的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，物料在炉膛内呈流态化沸腾燃烧。在上升气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。大颗粒物料被上升气流带入悬浮区后，在重力及其他外力作用下不断减速偏离主气流，并最终形成附壁下降粒子流，被气流夹带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛循环燃烧直至燃尽。未被分离的极细粒子随烟气进入尾部烟道，进一步对受热面、空气预热器等放热冷却，经除尘器后，由引风机送入烟囱排入大气。 燃料燃烧、气固流体对受热面放热、再循环灰与补充物料及排渣的热量带入与带出，形成热平衡使炉膛温度维持在一定温度水平上。大量的循环灰的存在，较好的维持了炉膛的温度均化性，增大了传热，而燃料成灰、脱硫与补充物料以及粗渣排除维持了炉膛的物料平衡。 煤质变化或加入石灰石均会改变炉内热平衡，故燃用不同煤种的循环流化床锅炉在设计及运行方面都有不同程度的差异。循环流化床锅炉在煤种变化时，会对运行调节带来影响。试验表明，各种煤种的燃尽率差别极大，在更换煤种时，必须重新调节分段送风和床温，使燃烧室适应新的煤种。 加入石灰石的目的，是为了在炉内进行脱硫。石灰石的主要化学成份是CaO ．而煤粉燃烧后产生的SO2、SO3等，若直接通过烟囱排入大气层，必然会造成污染。加入石灰石后，石灰石中的的Cao 与烟气中的SO2、SO3等起化学反应，生成固态的CaSO3 、CaSO4 （即石膏），从而减少了空气中的硫酸类的酸性气体的污染。另外，由于流化床锅炉的燃烧温度被控制在800－900 ℃范围内，煤粉燃烧后产生的NOx 气体也会大大减少硝酸类酸性气体。 2、循环流化床锅炉的特点 可燃烧劣质煤 因循环流化床锅炉特有的飞灰再循环结构，飞灰再循环量的大小可改变床内（燃烧室）的吸收份额，即任何劣质煤均可充分燃烧，所以循环流化床锅炉对燃料的适应性特别好。
生物质循环流化床锅炉技术介绍 发表时间：2019-09-21T22:55:42.280Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：刘曼 [导读] 摘要：生物质能是重要的可再生能源，具有资源来源广泛、利用方式多样化、能源产品多元化、综合效益显著的特点。 中国能源建设集团山西电力建设有限公司山西太原 030012 摘要：生物质能是重要的可再生能源，具有资源来源广泛、利用方式多样化、能源产品多元化、综合效益显著的特点。生物质锅炉供热具有清洁环保经济适用的特点，一是技术比较成熟，工艺简单；二是大气污染物排放较少，生物质燃料锅炉燃烧排放SO2浓度较低，安装除尘设施后锅炉烟尘、氮氧化物排放可达到轻油排放标准，以林业剩余物为主的生物质燃料锅炉大气污染物排放可达到天然气标准；三是经济可行，生物质燃料价格较低，生物质锅炉供热有着较为明显的成本优势；四是分布式供热，直接在终端消费侧替代燃煤供热，分散布局，运行灵活，适应性强，满足多元化用热需求。目前国内生物质燃烧的锅炉有往复式炉排炉、水冷振动式炉排炉、循环流化床锅炉、联合炉排锅、链条炉等等。其中链条炉和循环流化床运行较为广泛。本文对循环流化床锅炉和链条炉进行分析比较，为生物质锅炉选型提供依据。 关键词：生物质；循环流化床锅炉；链条炉；技术性能比较；经济性比较 引言 生物质是清洁、稳定、分布广泛的可再生资源，生物质的利用符合能源转型、碳减排、清洁环保及治理雾霾的能源发展战略。随着国家对环境保护的要求不断提高，生物质等可再生能源的重要性逐渐增加，国家先后发布多个文件，大力支持生物质发电技术应用推广。生物质发电技术包括生物质直接燃烧发电、生物质混合燃烧发电、生物质气化发电等。生物质直接燃烧技术生产过程比较简单，设备和运行的成本相对较低，是现行的可以大规模推广利用的技术。而循环流化床燃烧方式因其强烈的传热、传质、低温燃烧、燃料适应性广，负荷调整范围宽、燃烧效率高等特点，被广泛的应用于生物质发电。本文从生物质燃料的特点出发，介绍生物质直燃流化床锅炉的技术特点及相关技术问题。 1生物质燃料特性 1.1几种典型的生物质燃料 固体生物质燃料取材广泛，主要包括木本原料，即树木和各种采伐、加工的残余物质；草本原料，如农作物秸杆、草类及加工残余物；果壳类原料，如花生壳、板栗壳等；其他混杂燃料，如生活垃圾、造纸污泥等。 1.2生物质燃料灰分特性 生物质灰中含有丰富的无机矿物质成分，如：硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐与磷酸盐等，灰的组成对生物质的热解特性有着重要的影响，且硅酸盐、碱金属及碱土金属的存在易引起管路系统的结渣、堵塞。为了安全、高效地运行，需对生物质灰的主要矿物质及微量元素的组成进行全面的分析。 2生物质CFB锅炉技术开发 2.1国内外生物质发电技术应用 我国生物质能目前主要以农林废弃物为主，农业废弃物主要是农作物秸秆。生物质发电产业通常包括生物质直燃发电、生物质混燃发电和生物质气化发电。国外烧秸秆及其它生物质的新建机组一般都采用了炉排燃烧的小型锅炉。秸秆通常被打成标准尺寸的大捆，应用专用设备打捆、装卸和运输。秸秆通过螺旋送料机，送进炉膛，在炉排上燃烧。 2.2生物质CFB锅炉技术介绍 CFB锅炉的燃烧方式、高温床料、特殊的物料循环系统，低温燃烧、燃料的适应性广等特性，使其更适合生物质燃料的复杂多变及低氮排放要求。锅炉采用单汽包、自然循环、单段蒸发系统，炉膛蒸发受热面采用膜式壁，炉膛内内置屏式三级过热器和水冷屏，以提高整个过热器系统的辐射传热特性，使锅炉过热汽温具有良好的调节特性。旋风分离器采用汽冷结构，回料阀为非机械型，回料为自平衡式。炉膛、分离器、回料阀组成了物料的热循环回路，分离后的烟气进入尾部烟道。尾部烟道采用三烟道型式，下行的一烟道内布置低温过热器、上行的二烟道内布置中温过热器和高温省煤器，下行的三烟道内布置低温省煤器和空气预热器。一、二烟道为膜式壁的包墙过热器，三烟道采用护板结构。低NOx燃烧技术和炉内脱硫，可有效控制NOx和SOx的排放，满足环保要求。同时为进一步超低排放，在分离器入口烟道预留SNCR.接口。 2.3相关配套设备 由于生物质燃料堆积密度小、比重轻，自密封性差，给料设备的选型尤为重要。可以采用两级螺旋给料系统或两级挡板给料系统。生物质锅炉沾污问题较重，一整套性能良好、质量可靠、数量足够的吹灰设备能在锅炉运行时保持尾部烟道内的过热器、再热器、省煤器和空气预热器受热面的清洁。由于生物质燃料灰分低、成灰特性差，可以考虑增加在线加料系统，以补充循环灰量的不足并能稀释碱金属浓度，降低结焦的风险，提高运行的安全性。 3流化床锅炉尾部排放NOx生成原理 3.1热力型和快速型 通过资料得知，1500℃是热力型NOx生成临界点。当温度＜1500℃时，NOx不易生成；当温度＞1500℃时，NOx生成量猛增。由于实际生产中本厂炉膛温度处于600-850℃，因此热力型不是本厂NOx的生成原因。另外快速型NOx由于其产生特点，实际生产中通常也不作为控制方向。 3.2燃料型 燃料型NOx是由燃料中的氮元素在燃烧时形成的。炉膛温度约为600℃-800℃时，燃料型NOx就能生成。研究发现空气系数是最重要的原因，转化率随空气系数增加而增大。结合本厂的实际情况得知，燃料型NOx是主要元凶，也是最主要的控制方向。在曲线中可以清晰的看到，当两侧空气系数升高时，NOx的生成量快速升高；当两侧空气系数降低时，NOx的生成量快速下降。因此控制合适的空气系数是重中之重。 4生物质锅炉生产中 NOx的控制方法（1）加强上配料精细化管理，燃运分部制定好当天的上配料方案，并按上配料方案提前做好干湿燃料的混合工作。上
循环流化床锅炉的原理及结构 循环流化床锅炉是在炉膛里把燃料控制在特殊的流化状态下燃烧产生蒸汽的设备。 循环流化床锅炉工作原理及特点： 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，其锅炉称为流化床锅炉。 循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，循环流化床锅炉炉内流化风速较高（一般为4～8m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内循环燃烧。 循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离器、固体物料再循环设备等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、省煤器和空气预热器等，与其它常规锅炉相近。 循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。炉膛内燃烧所产生的大量烟气携带物料经分离器入口加速段加速进入分离器，将烟气和物料。物料经料斗、料腿、返料阀再返回炉膛；烟气自中心筒进入分离器出口区，流经转向室、进入尾部烟道。 锅炉给水经省煤器加热后进入汽包，汽包内的饱和水经集中下降管、分配管进入水冷壁下集箱，加热蒸发后流入上集箱，然后进入汽包；饱和蒸汽流经顶棚管、后包墙管、进入低温过热器，由低过加热后进入减温器调节汽温，然后经高过将蒸汽加热到额定蒸汽温度，进入汇汽集箱至主气管道。 循环流化床锅炉燃烧的基本特点： (1)低温的动力控制燃烧 循环流化床燃烧是一种在炉内使高速运动的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，并具有大量颗粒返混的流态化燃烧反应过程；同时，在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集，并将它们送回炉内再次参与燃烧过程,反复循环地组织燃烧。炉膛温度一般控制在850-950℃之间，（850℃左右为最佳脱硫温度）低于一般煤的灰熔点。
摘要：目前，循环流化床燃烧系统已经发展到一个相当高的水平，其对于城市垃圾和农村秸秆的回收利用有着重要的意义。本文从燃烧特点、水冷壁、运行费用等方面对循环流化床锅炉和煤粉锅炉进行了简要的比较。 关键词：循环流化床锅炉；煤粉炉；水冷壁；运行费用 1 引言 中国每年生产的粮食为4.9亿吨，秸秆产量为12亿吨左右，假设有40%的秸秆被用于发电，电站效率为26%，则每年可节约相当于发电消耗的标准煤的1.16%；中国现有城市660多座，每座城市每年生产的垃圾数量巨大，若将其用于流化床锅炉发电，相当于燃煤量的0.05%左右。农业生产产生的秸秆等副产品、城市生活和生产垃圾都可以作为循环流化床锅炉的燃料用于民用生活、工业生产中的工艺用蒸汽、热水或者电力生产。 2 概述 煤粉炉(PCB)是将煤粉(粒径约75μm)与空气的混合物在炉膛中进行悬浮燃烧，燃烧产生的烟气与飞灰颗粒形成浓度很小的气固两相流以气力输送的形式流向尾部烟道。煤粉锅炉的厂用电率低。 循环流化床锅炉(CFBB)是用高压空气将粒径约为1～8nm的燃料和循环灰颗粒流态化，从而形成密相区、稀相区、气力输送区三个燃烧放热的区域。从炉膛排出的烟气中有浓度很高的燃料和循环灰颗粒，经过高温分离器以后，大部分燃料和循环灰颗粒被分离下来，进入回料阀，然后由回料风送回炉膛循环再燃。循环流化床锅炉的优点有：燃料适应性广，燃烧效率高，可燃用几乎所有种类的煤种及各种低热值、高灰分或高水分的矸石、石油焦、工农业垃圾及城市垃圾，污染物排放量低，截面热强度高，燃料制备系统相对简单，灰渣综合利用性能好等。其缺点是尘量较大不易处理、厂用电率高、操作复杂困难等。 3 PCB与CFBB的比较 3.1 燃烧特点 煤粉锅炉炉膛温度为1500℃左右，煤粉颗粒粒径约为60～80μm，煤粉颗粒燃尽时间约需1.8～2.5s，单只煤粉燃烧器的功率可以达到很大。煤粉锅炉的NOx和SOx的排放量都很高，需要采用专门的尾部烟气脱硝装置和尾部烟气脱硫装置进行烟气净化。煤粉锅炉的飞灰份额为90%～95%。 循环流化床锅炉的密相区温度为880～900℃左右，燃料颗粒粒径约为1～10mm，燃料颗粒可以进行反复循环与燃烧，但是单只布风板的面积有限，因此循环流化床锅炉在容量扩大方面受到限制。由于燃烧温度比较低，NOx排放量较低，可在炉膛内同时进行脱硫和燃烧，飞灰份额一般在51%～63%之间。循环流化床锅炉具有广泛的煤种适应性，但是对于已投入运行的某一台CFB锅炉而言，其不能燃用一切固体燃料。 3.2 炉膛热负荷分布规律 煤粉锅炉的烟气温度在垂直方向上随着锅炉高度的升高，经历了快速上升、在燃烧器上方区域达到了最大值、然后逐渐下降的过程。在水平方向上，煤粉锅炉的热负荷分布也是不均匀的。因此煤粉锅炉水冷壁的工质一侧容易发生热负荷偏大、传热恶化和超温爆管事故。 循环流化床锅炉炉膛的热负荷在垂直方向上沿着炉膛高度经历了从高到低的缓慢降低过程，在水平方向上锅炉热负荷也分布均匀。因此循环流化床锅炉水冷壁的工质一侧不容易发生传热恶化、超温爆管。 3.3 炉侧蓄热能力 煤粉锅炉的炉侧烟气流动速度较快，蓄热能力有限，而且炉侧烟气对由负荷变化引起的温度变化的反应速度要比锅侧工质慢得多。 循环流化床锅炉炉烟气侧的床料量较大，蓄热能力较强，不能忽略锅炉负荷变化时床料温度变化的吸收作用，即锅炉负荷提高，床料释放热量；锅炉负荷降低，床料吸收热量。 3.4 水冷壁 3.4.1 水冷壁沾污、结渣情况 动力煤的灰分的变形温度DT一般在1100～1150℃之间。煤粉炉的炉膛烟气最高温度可以达到1500～1600℃，超过了灰分的DT，因此，会有灰分经过熔化、挥发、凝结，最后在水冷壁管的外壁上形成沾污层。如果灰分的DT很低，发生了缺氧燃烧或敷设卫燃带的方式不合理，可能造成水冷壁、分隔屏等部位的严重结渣。
近年来我国推出的流化床锅炉结构类型已有若干种，从受热面布置来说，有密相床带埋管的，有不带埋管的；流化速度有的低至3－4米／秒，有的高至5－6米／秒；分离器的种类更多，如高温旋风分离器；中温旋风分离器、卧式旋风分离器、平面流百叶窗、槽形钢分离器等型式，都称之为循环流化床锅炉。但从机理看，是否属于CFBB还有待商椎。 众所周知，流化床锅炉分为两大类：鼓泡流化床锅炉（BFBB）和循环流化床锅炉（CF －BB）。到目前为止，二者之间尚无明确而权威的分类法，有人主张以流化速度来分类，但从气固两相动力学来看，风速相对于颗粒粒径、密度才有意义，还有人主张以密相区是鼓泡还是湍动床或快速来区分，但锅炉使用的是宽筛力燃料，以煤灰为床料的锅炉往密相床是鼓床,故此分法仍欠全面。还有人以是否有灰的循环为标准等等，都有些顾此失彼。以作者之见，我们不妨从燃烧的机理上来分。鼓泡床锅炉的燃烧主要发生在炉膛下部的密相区，如我国编制的《工业锅炉技术手册（第二册）》推荐，对于一般的矸石烟煤、贫煤和无烟煤密相区份额高达75％－95％，燃烧需要的空气也主要以一次风送入床层.循环流化锅炉的一次风份额一般为50％－60％。密相床的燃烧份额受流化速度、燃料粒径及性质、床层高度、床温等影响在上述数值的上下波动。其余的燃料则在炉膛上部的稀相区悬浮燃烧，所以在燃烧的机理上，BFBB接近于层燃炉，而CFBB更接近于室燃炉，二者在这一方面存在着极大的差异，所以以此划分似乎更为合理。 鼓泡流化床锅炉密相床的燃烧份额大，需布置埋管受热面以吸收燃烧释放。埋管的传热系数高达220－270KW／MC比CFBB炉膛受热面的100-500kw/m2℃离得多尽管BFBB稀相区内的传热系数比要低，但因在稀相层内的吸热量所占份额较小，总的来说，对于容量较小的锅炉BFBB结构受热面的钢耗量要少小些，BFBB的燃烧主要在相床给煤的平均粒径偏大，煤破碎设备较为简单,电耗也底流化速度低，细煤粒在悬浮断停留时间长，炉膛也做的低。虽埋管有磨损，但如防磨损失处理得好，一般横埋管可用五年，竖埋管可用…….采用尾部飞灰再循环，BFBB的燃烧效率可达97％,如在炉膛出口安装分离器实现热态飞灰再循环，则可高达98－99％，但此时装设分离器的目的主要是为了提高燃烧效率而不是象CFBB主要上为了改变炉内的燃烧传热机理。 CFBB的截面热负荷是BFBB的2－3倍(从上至下加起来的热负荷,而不是一层),利于大型化，炉膛内温度均匀，大气污染物排放低,燃烧效率高（可达99％以上）是在BFBB技术上的进步，具有更优越的性能，但因分离器不能捕集到细小煤粒,就需要较高炉膛，对煤的破碎粒度及操作控制等都要求较高，投资大且技术复杂，所以CFBB炉型对中小容量锅炉并无明显优势，因而国外一些研究者认为，BFBB适用于50t／h以下容量，CFBB适用于220t／h 以上容量，在50－220t／h容量范围内二者共存。 我国在过去许多年中，建造了近3000台沸腾炉(即BFBB)虽然其在燃烧劣质煤方面发挥了极大的作用，但上于一直在低水平上运行，飞灰量大，含炭高，锅炉效率低下，再加上除尘方面投资不足，烟尘治理没得到很好解决，致使沸腾炉有点声名不佳。CFBB出现之后，人们便纷纷打出循环流化床锅炉的牌子，推出了不少炉型，如清华大推出的低携带率循环床锅炉，哈工大与北锅开发的带埋管和槽型分离器的循环床锅炉等，实际上都是BFBB。但它们是改进了的沸腾炉，把沸腾炉技术提高到了较高的水平，这些炉型在工业锅炉和热电联供锅炉范围内有着极强的生命力，所以我们应当为BFBB的新成绩欢呼，正其位，恢复其名誉，并在一定的锅炉容量范围内发展这种BFBB。
循环流化床燃烧技术 循环流化床燃烧（CFBC）技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。 循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃 烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和 二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接 触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的利用率，将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧 室参与循环利用。钙硫比达到２～２．５左右时，脱硫率可达９０％以上。流化床燃烧方式的特点是：１．清洁燃烧，脱硫率可达８０％～９５％，NO x排放可减少５０％；２．燃料适应性强，特 别适合中、低硫煤；３.燃烧效率高，可达９５％～９９％；４．负荷适应性好。负荷调节范围３０％～１００％。 循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。 循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。
随着工业技术的不断创新，锅炉行业通过创新的研发，生产出了一种高效、低污染的循环流化床热水锅炉设备，因此，很多用户对其工作原理难免会不太了解，所以，下面就给大家介绍一下该锅炉的工作原理，希望对大家的了解有所帮助。 循环流化床热水锅炉其原理主要是基于循环流态化的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为主要特征。固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。但与常规煤粉炉中发生的单纯悬浮燃烧过程相比，颞粒在循环流化床燃烧室内的浓度远大于煤粉炉，并且存在显著的揪粒成闭和床料的颗粒间混，颗粒与气体间的相对速度大，这一点显然与基于气力输送方式的煤粉悬浮燃烧过程完全不同。 预热后的一次风(流化风)经风室由炉膛底部穿过布风板送入，使炉膛内的物料处于快速流化状态，燃料在充满整个炉膛的惰件床料中燃烧。较细小的颗粒被气流夹带飞出炉膛，并由K灰分离装置分离收粜，通过分离器下的回料管与飞
灰回送器(返料器)送W炉膛循坏燃烧;燃料在燃烧系统内完成燃烧和卨温烟气向X质的部分热M 传递过程。烟气和未被分离器捕集的细颗粒排入拥环流化床锅炉炉内燃烧与烟风系统尾部烟逬，继续受热曲进行对流换热，最后排出锅炉。 在这种燃烧方式下，燃烧室密相区的湿度水T受到燃煤过稈中的高温结液、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，一般维持在850℃左右，这一温度范围也恰与垃圾脱硫温度吻合。由于循环流化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来低污染物排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。 以上就是循环流化床热水锅炉有关工作原理的介绍，如有不清楚的可咨询中鼎锅炉股份有限公司，该公司不仅拥有A级锅炉制造许可证和I、II类压力容器设计制造许可证、一级锅炉安装许可证，且设备质优价廉，性价比高，因此，现深受客户的好评。
循环流化床锅炉简介 摘要：本文主要对国内外循环流化床发展现状进行了简略的总结、归纳，并通过与 国外循环流化床技术大型化、高参数的发展趋势对比，对我国循环流化床锅炉技术 发展前景进行展望同时，阐述了主要研究方法，技术路线和关键科学技术问题。 关键词：循环流化床；国内外现状；研究方法；技术路线；科学技术问题；前景 Abstract: This paper briefly summarized the current situation about the development of circulating fluidized bed at home and abroad，compared with the foreign circulating fluidized bed technology which has a large development trend，and investigated the prospects of circulating fluidized bed boiler technology in China．At the same time, this paper expounds the main research method, the technical route and to solve the key technological problems. Key words: CFB；development at home and abroad；research method；technical route ； key technological problems ；prospect 1 前言 循环流化床锅炉是从鼓泡床沸腾炉发展而来的一种新型燃煤锅炉技术，它的工作原理是将煤破碎成0～10mm 的颗粒后送后炉膛，同时炉膛内存有大量床料（炉渣或石英砂），由炉膛下部配风，使燃料在床料中呈“流态化”燃烧，并在炉膛出口或过热器后部安装气固分离器，将分离下来的固体颗粒通过回送装置再次送入炉膛燃烧[1]。 循环流化床锅炉的运行特点是燃料随床料在炉内多次循环，这为燃烧提供了足够的燃尽时间，使飞灰含碳量下降。对于燃用高热值燃料，运行良好的循环流化床锅炉来说，燃烧效率可达98%～99%相当于煤粉燃烧锅炉的燃烧效率。 循环流化床锅炉具有良好的燃烧适应性，用一般燃烧方式难以正常燃烧的石煤、煤矸石、泥煤、油页岩、低热值无烟煤以及各种工农业垃圾等劣质燃料，都可在循环流化床锅炉中有效燃烧。 由于其物料量是可调节的，所以循环流化床锅炉具有良好的负荷调节性能和低负荷运行性能，以能适应调峰机组的要求与环境污染小的优点[2]，因此在电力、供热、化工生产等行业中得到越来越广泛的应用。 2 循环流化床锅炉国内外研究现状 2.1 国外研究现状及分析 国际上，循环流化床锅炉的主要炉型有以下流派：德国Lurgi公司的Lurgi型；原芬兰Ahlstrom公司(现为美国Foster Wheeler公司)的Pyroflow型；德国Babcock公司和VKW公司开发的Circofluid型；美国F. W.公司的FW型；美国巴威(Babcock＆Wilcox)公司开发的内循环型；英国Kaverner公司的MYMIC型。 大型化、高参数是目前各种循环流化床锅炉的发展趋势，国际上大型CFB 锅炉技术正在向超临界参数发展。国际上在20世纪末开展了超临界循环流化床的研究。世界上容量为100～300MW的CFB电站锅炉已有百余台投入运行。Alhstrom和FW公司均投入大量人力物力开发大容量超临界参数循环流化床锅炉。由F.W.公司生产出了260MW循环流化床锅炉，并安装在波兰[3]。特别是2003年3月F.W.公司签订了世界上第一台也是最大容量的460MW 超临界循环流化床锅炉合同，将安装在波兰南部Lagisza电厂[4]。由西班牙的Endesa
沸腾炉和循环流化床锅炉的区别 近年来我国推出的流化床锅炉结构类型已有若干种，从受热面布置来说，有密相床带埋管的，有不带埋管的；流化速度有的低至3－4米／秒，有的高至5－6米／秒；分离器的种类更多，如高温旋风分离器；中温旋风分离器、卧式旋风分离器、平面流百叶窗、槽形钢分离器等型式，都称之为循环流化床锅炉。但从机理看，是否属于CFBB还有待商椎。 众所周知，流化床锅炉分为两大类：鼓泡流化床锅炉（BFBB）和循环流化床锅炉（CF－BB）。到目前为止，二者之间尚无明确而权威的分类法，有人主张以流化速度来分类，但从气固两相动力学来看，风速相对于颗粒粒径、密度才有意义，还有人主张以密相区是鼓泡还是湍动床或快速来区分，但锅炉使用的是宽筛力燃料，以煤灰为床料的锅炉往密相床是鼓床,故此分法仍欠全面。还有人以是否有灰的循环为标准等等，都有些顾此失彼。以作者之见，我们不妨从燃烧的机理上来分。鼓泡床锅炉的燃烧主要发生在炉膛下部的密相区，如我国编制的《工业锅炉技术手册（第二册）》推荐，对于一般的矸石烟煤、贫煤和无烟煤密相区份额高达75％－95％，燃烧需要的空气也主要以一次风送入床层.循环流化锅炉的一次风份额一般为50％－60％。密相床的燃烧份额受流化速度、燃料粒径及性质、床层高度、床温等影响在上述数值的上下波动。其余的燃料则在炉膛上部的稀相区悬浮燃烧，所以在燃烧的机理上，BFBB接近于层燃炉，而CFBB更接近于室燃炉，二者在这一方面存在着极大的差异，所以以此划分似乎更为合理。 鼓泡流化床锅炉密相床的燃烧份额大，需布置埋管受热面以吸收燃烧释放。埋管的传热系数高达220－270KW／MC比CFBB炉膛受热面的100-500kw/m2℃离得多尽管BFBB稀相区内的传热系数比要低，但因在稀相层内的吸热量所占份额较小，总的来说，对于容量较小的锅炉BFBB结构受热面的钢耗量要少小些，BFBB的燃烧主要在相床给煤的平均粒径偏大，煤破碎设备较为简单,电耗也底流化速度低，细煤粒在悬浮断停留时间长，炉膛也做的低。虽埋管有磨损，但如防磨损失处理得好，一般横埋管可用五年，竖埋管可用…….采用尾部飞灰再循环，BFBB的燃烧效率可达97％,如在炉膛出口安装分离器实现热态飞灰再循环，则可高达98－99％，但此时装设分离器的目的主要是为了提高燃烧效率而不是象CFBB主要上为了改变炉内的燃烧传热机理。 CFBB的截面热负荷是BFBB的2－3倍(从上至下加起来的热负荷,而不是一层),利于大型化，炉膛内温度均匀，大气污染物排放低,燃烧效率高（可达99％以上）是在BFBB技术上的进步，具有更优越的性能，但因分离器不能捕集到细小煤粒,就需要较高炉膛，对煤的破碎粒度及操作控制等都要求较高，投资大且技术复杂，所以CFBB炉型对中小容量锅炉并无明显优势，因而国外一些研究者认为，BFBB适用于50t／h以下容量，CFBB适用于220t／h以上容量，在50－220t／h容量范围内二者共存。 我国在过去许多年中，建造了近3000台沸腾炉(即BFBB)虽然其在燃烧劣质煤方面发挥了极大的作用，但上于一直在低水平上运行，飞灰量大，含炭高，锅炉效率低下，再加上除尘方面投资不足，烟尘治理没得到很好解决，致使沸腾炉有点声名不佳。CFBB出现之后，人们便纷纷打出循环流化床锅炉的牌子，推出了不少炉型，如清华大推出的低携带率循环床锅炉，哈工大与北锅开发的带埋管和槽型分离器的循环床锅炉等，实际上都是BFBB。但它们是改进了的沸腾炉，把沸腾炉技术提高到了较高的水平，这些炉型在工业锅炉和热电联供锅炉范围内有着极强的生命力，所以我们应当为BFBB的新成绩欢呼，正其位，恢复其名誉，并在一定的锅炉容量范围内发展这种BFBB。 我国的BFBB数量居世界之首，有着长期的运行经验,故改进的BFBB技术的成熟程度较高。而CFBB技术尚有待完善和提高，在众多炉型的选择上，首先应分清其属于BFBB还是CFBB，