循环流化床控制设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)

循环流化床控制设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

流化床锅炉、链条锅炉无此特点。 燃烧强度高，炉膛截面小 炉膛单位截面积的热负荷高是外循环流化床锅炉的主要优点之一，循环流化床锅炉的截面热负荷约为 ～ ，接近或高于煤粉炉，同样热负荷下鼓泡（内循环）流化床锅炉 需要的炉膛截面积要比外循环流化床锅炉达 2～ 3 倍。 给煤点少 循环流化床锅炉的截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少，如热功率为 100MW 的循环流化床锅炉只需一个给煤点，而相同容量的鼓泡（内循环）流化床锅炉则需 20～ 30 个给煤点。 燃料与处理系统简单 循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于 12mm，因此与煤粉炉相比，燃料的制备系统大为简单。 此外，循环流化床锅炉能直接燃用高水分煤（水分的达 30%以上），当燃用高水分煤时也不需要专门的处理系统。 易于实现灰渣的综合利用 循环流化床锅 炉燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣燃烧充分，因此含碳量极低，易于灰渣的综合利用，可做水泥掺合料和建筑材料。 负荷调解范围大 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（内循环）流化床锅炉那样采用分床压火技术。 一般而言，外循环流化床锅炉的负荷调解比可 13 达 1:4，而链条锅炉、鼓泡（内循环）流化床锅炉的负荷调解仅为 70%。 此外，由于截面风速和吸热控制容易，循环流化床锅炉的负荷调解速度也快，一般可达每分钟 5%。 床内不布置埋管受热面 循环流化床的床内不布置埋管受热 面，因而不存在鼓泡（内循环）流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。 此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，同时可长时间压火。 1故障率低、运行周期长 循环流化床锅炉本体范围内设有两台螺旋给煤机，避免了链条锅炉因传动设备故障而经常造成停炉的缺陷。 因此，外循环流化床锅炉具有故障率低、运行周期长的特点。 1司炉工劳动强度大 由于循环流化床锅炉的燃烧方式为循环流化燃烧，司炉工仅看仪表就可进行控制，调解。 而链条锅炉则需要不断通过观火门观察燃烧状况，并且还要不时的用火钩、火耙搂火，因此， 司炉工的劳动强度较大、工作环境恶劣。 14 第二章 循环硫化床的燃烧 第一节 煤在循环硫化床内的燃烧过程 循环流化床内的燃烧过程 煤粒送入循环流化床内迅速受到高温物料和烟气的辐射而被加热，首先水分蒸发，然后煤粒中的挥发份析出并燃烧、最后是焦炭的燃烧。 其间伴随着煤粒的破碎、磨损，而且挥发份析出燃烧过程与焦炭燃烧过程都有一定的重叠。 煤粒在流化床中的燃烧过程如图所示。 循环流化床内沿高度方向可以分为密相床层和稀相空间，密相床层运行在鼓泡床和紊流床状态。 循环流化 床内绝大部分是惰性的灼热床料，其中的可燃物只占很 15 小的一部分。 这些灼热的床料成为煤颗粒的加热源，在加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，而煤粒在 10 秒钟左右就可以燃烧（颗粒平均直径在 0～ 8mm），所以对床温的影响很小。 循环流化床内煤的燃料着火 流化床内燃料着火的方式，固体质点表面温度起着关键作用，是产生着火的点灶热源，这类固体近质点可以是细煤粒，也可以是经分离后的高温灰粒或者是布风板上的床料。 当固体质点表面温度上升时，煤颗粒会出现迅猛着火。 另外，颗粒直径大小对着火也有很大的影响，对一定反 应能力的煤种，在一定的温度水平之下，有一临界的着火粒径，小于这个颗粒直径，因为散热损失过大，燃料颗粒就不能着火，逸出炉膛。 3. 循环流化床内煤的破碎特性 煤在流化床内的破碎特性是指煤粒在进入高温流化床后粒度急剧减小的一种性质。 但引起粒度减小的因素还有颗粒与剧烈运动的床层间磨损以及埋管受热面的碰撞等。 影响颗粒磨损的主要因素是颗粒表面的结构特性、机械强度以及外部操作条件等。 磨损的作用贯穿于整个燃烧过程。 煤粒进入流化床内时，受到炽热床料的加热，水份蒸发，当煤粒温度达到热解温度时，煤粒发生脱挥发份反应，对于高挥发份的煤种，热解期间将伴随一个短时发生的拟塑性阶段，颗粒内部产生明显的压力梯度，一旦压力超过一定值，已经固化的颗粒表层可能会崩裂而形成破碎；对低挥发份煤种，塑性状态虽不明显，但颗粒内部的热解产物需克服致密的孔隙结构都能从煤粒中逸出，因此颗粒内部也会产生较高的压力，另外，由于高温颗粒群的挤压，颗粒内部温度分布不均匀引起的热应力，这种热应力都会引起煤颗粒破碎。 煤粒破碎后会形成大量的细小粒子，特别是一些可扬析粒子会影响锅炉的燃烧效率。 细煤粒一般会逃离旋风分离器，成为不完全燃烧损失的主要部分。 破碎分为一级破碎和二级破 碎，一级破碎是由于挥发份逸出产生的压力和孔隙网络中挥发份压力增加而引起的。 二级破碎是由于作为颗粒的联结体 形状不规则的联结“骨架”（类似于网络结构）被烧断而引起的破碎。 煤的破碎发生的同时也会发生颗粒的膨胀，煤的结构将发生很大的变化。 一般破碎和膨胀受下列因素的影响：挥发份析出量；在挥发份析出时，碳水化合物形成的平均质量；颗粒直径；床温；在煤结构中有效的孔隙数量；母粒的孔隙结构等。 16 循环流化床的脱硫与氮氧化物的排放控制 SO2 是一种严重危害大气环境的污染物， SO2 与水蒸汽进行化学反应形成硫酸 ，和雨水一起降至地面即为酸雨。 NOX 包括 NO、 NO NO3 三种，其中 NO 也是导致酸雨的主要原因之一，同时它还参加光化学作用，形成光化学烟雾，还造成了臭氧层的破坏。 煤加热至 400℃时开始首先分解为 H2S，然后逐渐氧化为 SO2。 其化学反方程式为 FeS2 + 2H2 → 2H2S + Fe H2S + O2 → H2 +SO2 对 SO2 形成影响最大的因素是床温和过量空气系数，床温升高、过量空气系数降低则 SO2 越高。 循环流床燃烧过程中最常用的脱硫剂就石灰石，当床温超过其煅烧温度时，发生煅烧分解反应： CaCO3 → CaO + CO2 ─ 183KJ/mol 脱硫反应方程式为： CaO+ SO2 + 1/2O2 → CaSO4 影响循环流化床脱硫效率的各种因素： （ 1） Ca/S 摩尔比的影响 Ca/S 摩尔比是影响脱硫效率的首要因素，脱硫效率在 Ca/S 低于 时增加很快，而继续增大 Ca/S 比或脱硫剂量时，脱硫效率增加得较少。 循环流化床运行时Ca/S 摩尔比一般在 － 之间。 （ 2）床温的影响 床温的影响主要在于改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫率和脱硫剂利用 率。 床温在 900℃左右达到最高的脱硫效率。 （ 3）粒度的影响 采用较小的脱硫剂粒度时，循环流化床脱硫效果较好。 （ 4）氧浓度的影响 脱硫与氧浓度关系不大，而提高过量空气系数时脱硫效率总是提高的。 （ 5）床内风速的影响 对一定的颗粒粒度，增加风速会使脱硫效率降低。 （ 6）循环倍率的影响 循环倍率越高，脱硫效率越高。 17 （ 7） SO2 在炉膛停留时间的影响 脱硫时间越长对效率来说越不利，应该保证 SO2 在床内停留时间不少于 2－ 4 秒。 （ 8）负荷变化的影响 当循环流化床负荷变化在相当大的范围内时，脱硫效率基本恒定或 略有升降。 （ 9）其它因素的影响 床压的影响：增加压力可以改善脱硫效率，并且能够提高硫酸盐化反。