【正文】 在風(fēng)力的吹播作用下，進(jìn)入稀相區(qū)。大量飛灰濃度很高的煙氣離開爐膛后，通過前后兩級(jí)平面流分離器，在熱態(tài)下將飛灰分離。 爐型簡(jiǎn)介 四川鍋爐廠與清華大學(xué)在聯(lián)合開發(fā)出35T／H中壓循環(huán)流化床鍋爐的基礎(chǔ)上，又研制出75T／H次高壓循環(huán)流化床。被捕集的顆粒通過J型無(wú)機(jī)械密封閥送入燃燒室。燃煤經(jīng)三臺(tái)給煤機(jī)由爐前送入燃燒室。基本上采用35T／HCFBB的技術(shù)。到目前為止，國(guó)內(nèi)已有濟(jì)南鍋爐廠、四川鍋爐廠、杭州鍋爐廠等在有關(guān)院校，科研單位的協(xié)肋下相繼開發(fā)出自己的中壓或次高壓循環(huán)流化床鍋爐。在循環(huán)流化床爐內(nèi)工作過程的研究涉及面廣，包括：流體動(dòng)力特性、傳熱特性、煤粒燃燒、物料循環(huán)、污染物排放與控制等。建立了循環(huán)流化床冷態(tài)試驗(yàn)臺(tái)并在冷態(tài)試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)循環(huán)流化床的流體動(dòng)力學(xué)、傳熱、有關(guān)關(guān)鍵部件進(jìn)行模擬與研究。歷近30年后，這種鍋爐已顯示了優(yōu)于鼓泡流化床的特點(diǎn)，發(fā)展極快，鍋爐容量由50、250、270、410 t／h等逐步增長(zhǎng)。1979年芬蘭生產(chǎn)首臺(tái)商業(yè)化的循環(huán)流比床鍋爐。德國(guó)人Friz Winkler于1921年12月發(fā)明了第一臺(tái)成功運(yùn)行的流化床。運(yùn)行檢修量大，主設(shè)備需進(jìn)口投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，運(yùn)行檢修量大，主設(shè)備需進(jìn)口投資大，運(yùn)行費(fèi)用高,運(yùn)行檢修量大投資增加額(萬(wàn)元)481837503000(國(guó)產(chǎn))年運(yùn)行費(fèi)用（萬(wàn)元/年）410350二、工藝介紹 形成歷史循環(huán)流化床(CFB)燃燒技術(shù)是一項(xiàng)近二十年發(fā)展起來的清潔煤燃燒技術(shù)。近幾年循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展較迅速，特別在10MW、20MW等級(jí)CFB發(fā)電機(jī)組運(yùn)行業(yè)績(jī)良好，可靠性較高，技術(shù)已趨成熟。這是迄今為止采用最廣泛和最有效的脫硫技術(shù)。東方引進(jìn)型寧波50MW循環(huán)流化床鍋爐2爐排放煙氣中S02含量分別低于250ppm、150ppm，NOx排放均低于100ppm。在環(huán)保性能方面，因其是低溫燃燒(燃燒溫度850一900℃)，且有較大的二次風(fēng)率(40％一50％)，所以對(duì)降低NOx的排放非常有利，NOx排放降低到250mg／Nm3以下是完全可能的。 投資回收期 項(xiàng)目增加的總投資為190萬(wàn)元。因此，在流化床鍋爐爐膛底部存在一個(gè)很大的“蓄熱池”，因?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐內(nèi)有大量的熱灰渣，熱容量非常大，新加入的煤或其它燃料與爐內(nèi)熱灰量相比，僅占很小比例，會(huì)很快被加熱、著火燃燒。雖然流化床鍋爐是在鼓泡床鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，但同鼓泡床鍋爐存在很大差別，流化床鍋爐發(fā)展初期的主要目的是進(jìn)一步提高鍋爐燃燒效率和燃燒劣質(zhì)燃料（見表1，表2），使用廠家主要是非電力行業(yè)的礦物局、化工廠等企業(yè)。至少在目前，可能還難以在我國(guó)大范圍推廣運(yùn)用。目前，無(wú)煙煤煤粉燃燒器的NOx排放大都在650一1000mg／Nm3左右，仍不能滿足環(huán)?？刂埔?。煤粉燃燒鍋爐解決污染物排放問題在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的局限性。此外，N02對(duì)人體的心臟、肝臟、腎臟和造血組織等都造成損害。煤燃燒生成的NOx主要是NO(占NOx總數(shù)的95％左右)和NO2(占NOx總數(shù)的5％左右)，另外，還有少量的N2O、N20N204和N205，NOx對(duì)人類和環(huán)境的危害是相當(dāng)大的。近年來，燃煤電廠S02的年排放量不斷增長(zhǎng)，其排放量占全國(guó)總排放量1／4以上。S02還是形成酸雨的重要組成部分。高硫煤燃燒導(dǎo)致大量S02排放。從地理情況看，自北向南煤的含硫量呈逐漸增高的趨勢(shì)，高硫煤主要分布在四川、貴州、廣西、山東、陜西等省區(qū)。發(fā)展余熱利用外，還應(yīng)對(duì)現(xiàn)有燃煤電廠鍋爐進(jìn)行改造，新建和擬建電廠要選用新鍋?zhàn)o(hù)工藝，以便提高熱效率，降低每度電的能耗量。當(dāng)然，能源緊張不容忽視的原因是我國(guó)工業(yè)企業(yè)能耗過高。并且，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)不會(huì)有大的變化。在一次能源中，我國(guó)煤炭資源最為豐富，探明的儲(chǔ)量已超過10000億噸，居世界第三位，估計(jì)在地下深1500m以內(nèi)的煤炭資源總量約40000億噸。 循環(huán)流化床鍋爐行業(yè)方案 行業(yè)方案系列循環(huán)流化床鍋爐項(xiàng)目行業(yè)解決方案 浙江浙大中控技術(shù)有限公司2003年12月目 錄一、前言 4 我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)及狀況 4 煤的燃燒造成的污染問題 4 5 N0x的排放和危害 5 流化床鍋爐的出現(xiàn)既節(jié)約能源又能緩解污染問題 6二、工藝介紹 8 形成歷史 8 國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品比較 9 濟(jì)南鍋爐廠YG型CFBB 10 11／H分級(jí)分離（百葉窗分離器）循環(huán)流化床鍋爐 11 STOLER公司合作引進(jìn)的CIRCOFLUID型CFBB 12 國(guó)外循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展與比較 13 AHLSTOM公司流化床鍋爐簡(jiǎn)介 13 FW公司流化床鍋爐簡(jiǎn)介 13 14 14 15 16 其他國(guó)外公司 16 16 Lurgi型循環(huán)床鍋爐的特點(diǎn) 18 Lurgi型循環(huán)床鍋爐的優(yōu)點(diǎn) 18 Lurgi型循環(huán)床鍋爐的主要缺點(diǎn) 19 19 ： 19 Circofluid鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn) ： 20 21 21 21 21 22 22 24三、相關(guān)設(shè)備 25 26 26 26 27 30 30 30 31四、工程設(shè)計(jì) 31 31 31 31 31 32 32 32 33 33 33 33（SCS） 33（BMS） 34（FSS） 34（BCS） 35（MCS） 36 36 37 38 39 40 41五、工程實(shí)施 44六、先控在CFB的應(yīng)用 45 4模糊控制器的基本結(jié)構(gòu) 47 47 48 48 49 49 50 50 51 55 57 57+預(yù)測(cè)控制 57+神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò) 58 58七、附錄 59一、前言 我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)及狀況近年來，我國(guó)能源發(fā)展比較快，盡管能源生產(chǎn)和建設(shè)都取得了很好的成績(jī)，但中國(guó)能源供應(yīng)緊張局面沒有緩和。在探明的煤炭?jī)?chǔ)量中，煙煤占70％以上、褐煤占14％、無(wú)煙煤占14％；我國(guó)探明的石油資源為70多億噸，其中可采儲(chǔ)量?jī)H16億噸；己探明的天然氣資源3130億m3。雖然我國(guó)能源資源比較豐富，但人均占有量少，且分布不均，勘探程度低。據(jù)世界資源研究所與設(shè)在倫敦的國(guó)際環(huán)境和發(fā)展研究所聯(lián)合發(fā)表的一份報(bào)告指出：在除蘇聯(lián)以外的10個(gè)經(jīng)濟(jì)大國(guó)中，每生產(chǎn)1美元國(guó)民生產(chǎn)總值能耗最多的是中國(guó)，達(dá)4339KJ，、印度的1．64倍。為此，循環(huán)流化床鍋爐是值得采用的新鍋爐工藝。高硫煤分布的另一個(gè)特點(diǎn)是隨著礦井向深層的開采，含硫量越往下越高。S02是大氣污染的重要元素之一?？赡芤鹩晁峄奈镔|(zhì)有硫化物類、氮化物類及氯化物類。要控制我國(guó)酸雨的發(fā)展，就必須實(shí)現(xiàn)燃煤電廠脫硫，對(duì)S02排放總量進(jìn)行控制。NO和N02都是有毒氣體，N02毒性更大，是NO的4—5倍。在有NO存在時(shí)，O3不斷變成02，使臭氧越來越少，從而減弱了對(duì)紫外光幅射的屏蔽作用，對(duì)地面生成造成危害。煤粉燃燒鍋爐也采取了很多措施，試圖降低S02和NOx的排放，主要有煤粉燃燒的低NOx燃燒器、爐內(nèi)噴鈣脫硫和尾部煙氣脫硫、脫硝技術(shù)。因?yàn)闋t內(nèi)噴鈣的脫硫效率不高，在工業(yè)應(yīng)用上也還存在一些技術(shù)問題，所以應(yīng)用得不多。另外，還有煙氣同時(shí)脫琉脫硝的電子束法，據(jù)稱它能同時(shí)去除S02和NOx，無(wú)排水，副產(chǎn)品可用作農(nóng)業(yè)用化肥[(NH4) 2SO4，NH4NO3]。隨著流化床鍋爐的大型化發(fā)展和煤的清潔燃燒成為能源利用的基本政策，發(fā)展流化床鍋爐的主要目的是煤的高效低污染燃燒，電力行業(yè)在使用廠家中的份額也逐年增大。所以不同燃料投入爐內(nèi)都能較好地著火燃燒。投資回收期＝投資／年收益＝。同時(shí)，可向爐內(nèi)加入石灰石脫硫。顯示了CFB鍋爐低污染物排放的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。特別是在300MW及以上等級(jí)的大型燃煤鍋爐中，基本采用了尾部煙氣脫硫方案。通過對(duì)濕式脫硫、爐內(nèi)噴鈣脫硫、CFB技術(shù)的分析研究表明：從設(shè)備投資和年運(yùn)行費(fèi)用看，尾部煙氣脫硫和爐內(nèi)噴鈣方案的設(shè)備投資高，年運(yùn)行費(fèi)用也較高，且目前設(shè)備需進(jìn)口，另外石灰石石膏法還受到場(chǎng)地的制約；CFB設(shè)備投資與原煤粉爐方案相比增加較少，而國(guó)內(nèi)已引進(jìn)了成熟的10MW等級(jí)CFB技術(shù)，鍋爐設(shè)備國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)成熟，有利于降低設(shè)備成本。它具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石爐內(nèi)脫硫、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大和負(fù)荷調(diào)節(jié)快等突出優(yōu)點(diǎn)。他將燃燒產(chǎn)生的煙氣引入一裝有焦炭顆粒的爐室的底部，然后觀察到了固體顆粒因受氣體的阻力而被提升,形成一個(gè)“流化”的床體。循環(huán)流化床技術(shù)與鼓泡流化床技術(shù)一樣，原出于化學(xué)工業(yè)中的一種燃燒工藝技術(shù)。目前，西德、北美采用該鍋爐正在運(yùn)行的電廠．經(jīng)工業(yè)試燒考核，這種鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，負(fù)荷為25％，鍋爐也能運(yùn)行，負(fù)荷調(diào)節(jié)速度為每分鐘5％負(fù)荷；燃料適應(yīng)性好，燃燒效率大于98—99％，熱效率為92％；，脫硫效率大于90％；由于燃燒溫度低．約850900℃左右，所以N02排放量低于200ppm。在上述冷態(tài)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立循環(huán)流化床熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)循環(huán)流化床的燃燒特性、傳熱特性以及降低污染排放的特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，并建立循環(huán)流化床鍋爐的綜合模型，進(jìn)行理論計(jì)算。 國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品比較八十年年初，國(guó)內(nèi)就開始研制高效、低污染的循環(huán)流化床鍋爐。其中有的已投入運(yùn)行。該爐燃燒主要由爐膛，轉(zhuǎn)彎煙室、旋風(fēng)分離器和返料機(jī)構(gòu)組成。二次風(fēng)約占總風(fēng)量的50％，通過燃燒室下部分層布置的二次風(fēng)噴進(jìn)入爐膛。離開分離器的煙氣進(jìn)入尾部豎井。該爐爐膛分設(shè)兩個(gè)床：主燃燒床（23055490），付床（又名細(xì)灰床10255490）。分離下來的高溫飛灰經(jīng)大容積貯料斗、L閥將其送入付床。 二次風(fēng)約占總風(fēng)量的20％~25％。 分離方式：兩級(jí)平面流化離器（一級(jí)為慣性一級(jí)為平流分離器） 4）通過一段時(shí)間的反復(fù)在濃相區(qū)的反復(fù)摸索，通過改善燃料顆粒度的級(jí)配，出力問題已經(jīng)解決。爐型的特點(diǎn)在于：采用兩級(jí)分離，一級(jí)分離器采用百葉窗分離器，設(shè)在爐膛出口，固定在拉稀的后水冷壁管上。 這種型式鍋爐的潛在問題在于第一級(jí)百葉窗的分離效率能否得到保證。是一種介于一般泡床與高速循環(huán)床之間的復(fù)合型CFBB。上二次風(fēng)口以下均用碳化硅等耐磨層敷蓋。~。2）煙氣離開爐膛出口時(shí)被冷卻至400℃左右，進(jìn)入旋風(fēng)分離器。 主要問題： 1）由于爐膛為塔形布置，煙氣流速低，致使磨損膛部分高大，鋼材耗量大。 國(guó)外循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展與比較國(guó)外自70年代石油危機(jī)以來，能源研究的重點(diǎn)就轉(zhuǎn)到節(jié)約能源和廣泛利用各種燃料方面。目前世界上循環(huán)流化床鍋爐有兩種流派，第一種是在傳統(tǒng)鍋爐基礎(chǔ)上發(fā)展，代表廠家有AHLSTOM和FW等，另一種是將鍋爐作為一種燃燒工況盡善盡美的燃燒裝置來設(shè)計(jì)，代表廠家有魯奇（LURGI），美國(guó)拜特爾實(shí)驗(yàn)室等（日本三井公司利用其專利生產(chǎn)的MSFB爐），后者的主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)有外部熱交換器（EHE），三井的MSFB爐80％多的蒸發(fā)量在EHE內(nèi)完成。 一次風(fēng)由流化隔板送入燃燒室，同帽出口風(fēng)壓8000PA,二次風(fēng)由不同高度送入燃燒室，爐膛風(fēng)速310M／S正常5M／S風(fēng)溫1960℃。 FW的鍋爐爐膛為平底，用蒸發(fā)水管圍成風(fēng)箱，配定向風(fēng)帽，膜式水冷壁。鍋爐底部和除塵器的排灰比例為80：20。 根據(jù)美國(guó)拜特爾（BATTELLE）實(shí)驗(yàn)室的研究，無(wú)外部熱交換器的CFB鍋爐床溫主度要由下列因素決定：1）燃料的釋熱率。5）煙氣或固體顆粒與燃燒室的溫度差。一般來說對(duì)燃用低灰份的煤可采用較大顆粒尺寸，燃用高灰份的煤宜采用較小的粒度。為了達(dá)到這一粒度，在破碎系統(tǒng)中選擇了美國(guó)一家公司生產(chǎn)的環(huán)錘破碎機(jī)，一段破碎，破碎機(jī)中大于篩孔的大粒石頭由機(jī)內(nèi)可排出。保證了鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。2）在爐膛底部的密相區(qū)四周水冷壁上焊接不銹鋼防磨銷釘，數(shù)量90－100個(gè)／M2，釘高38MM在銷釘與水冷壁之間充填防磨導(dǎo)熱材料，烘爐時(shí)燒結(jié)成型。大大減少了啟動(dòng)時(shí)間。在早期的鍋爐出現(xiàn)問題，一是在穿墻部位，二是在管的下部，現(xiàn)在設(shè)計(jì)做了改進(jìn)，在管穿墻位置循環(huán)物料流動(dòng)的通路無(wú)任何變形或突出部位。FW設(shè)計(jì)的排灰冷卻器STRIPPER。STRIPPER具有如下的功能：1）將大粒徑的灰 渣清除并且控制密相區(qū)濃度，以免大粒徑煤不易流動(dòng)而升溫，使床層發(fā)生深渣結(jié)焦，破壞了運(yùn)行工況。 其他國(guó)外公司德國(guó)Lurgi公司是世界上最早從事循環(huán)床燃燒鍋爐研究與開發(fā)的公司之一，在長(zhǎng)期大量生產(chǎn)和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成了獨(dú)具特色的循環(huán)床鍋爐技術(shù)。這兩家公司在Lurgi型循環(huán)的大型化發(fā)展方面取得了令人矚目的業(yè)績(jī)。這些鍋爐都是當(dāng)時(shí)世界上最大容量的循環(huán)床鍋爐。同時(shí)，這臺(tái)鍋爐還為該公司開發(fā)250MW循環(huán)流化床鍋爐做了大量的試驗(yàn)論證。脫硫效率97％(盡管設(shè)計(jì)了石灰石給料系統(tǒng), 但由于煤的灰分中50％以上是CaCO3。因此，它必然在大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展中占有重要地位。通過數(shù)學(xué)模型研究、試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)及工業(yè)試驗(yàn)手段，ABBCE公司逐步發(fā)展了自己獨(dú)立的循環(huán)流化床技術(shù)，商業(yè)名稱為Flextech。在燃燒室上部稀相區(qū)僅布置少量屏式受熱面，二次風(fēng)口以下為耐火混凝土爐襯結(jié)構(gòu)。 采取分段送風(fēng)燃燒方式。通過合理調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)比，可維持理想的燃燒效率并有效地控制NOx生成量。 Lurgi型循環(huán)床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)將燒燒與傳熱基本分離，負(fù)荷調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)靈活性大，負(fù)荷調(diào)節(jié)比為3:1，負(fù)荷變化速度為每分鐘5％。 Lurgi型循環(huán)床鍋爐的主要缺點(diǎn) 系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃料制備與干燥系統(tǒng)也較復(fù)雜，系統(tǒng)造價(jià)高。燃燒效率高，脫硫效率高，NOx排放低，克服了鼓泡床鍋爐埋管磨損，燃燒效率和脫硫效率低等缺點(diǎn)，也克服了高倍率循環(huán)床粒子濃度過高、磨損嚴(yán)重，以及高溫分離器體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壓力損失大等缺陷，形成了一種典型的循環(huán)床鍋爐型。燃燒室溫度保持在850℃左右、一次風(fēng)量為60％，二次風(fēng)為40％，／s二次風(fēng)在湍流床上方送入。為了防止磨損