循環流化床鍋爐介紹 我國總的能源特征是“富煤、少油、有氣”煤炭因其儲量大和價格相對穩定，預計在本世紀前50年內仍將在我國一次能源構成中占主導地位。因此，我國燃煤鍋爐仍為主導產品。 我國是世界上少數幾個以煤為主要能源的國家之一，目前每年煤炭消費量約12億噸，其中80%通過燃燒被利用。然而，燃燒設備陳舊、效率低、排放無控制造成了能源和環境污染嚴重，能源節約與環境保護已成為現有燃煤技術所需解決的主要問題。因此，尋求一種高效、低污染燃燒技術，開發新的燃燒設備成為當務之急。 隨著我國經濟的不斷發展，鍋爐應用的范圍及單位密度逐步增長，尤其在中小型熱電項目中更為突出。另外鍋爐燃用的多是劣質煤，要求鍋爐變負荷能力強，尤其是熱電廠一般離市區比較近,循環流化床鍋爐在環保‘灰渣綜合利用方面具有其它爐型不可以擬的優勢,因此循環流化床鍋爐在中小熱電項目上具有良好市場前景。循環流化床鍋爐(CFB)燃燒技術是一項近20年來發展起來的燃煤技術。它具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點。自循環流化床燃燒技術出現以來，循環流化床鍋爐已在世界范圍內得到廣泛的應用，大容量的循環流化床電站鍋爐已被發電行業所接受。世界上最大容量的250MW循環流化床鍋爐已在1997年投運，多臺200～250MW大容量循環流化床鍋爐也已投產。我國集中于中型CFB的研制與開發，目前已完全商業化，并開始走向電力市場。 循環流化床鍋爐發展背景 能源問題:隨著采煤總量不斷的增加，煤質越來越差，普通鍋爐很難適應劣質煤的燃燒。環保要求:鍋爐的排放中NOX、SO2、CO等物質的排放含量應嚴格控制。燃燒傳熱技術特點:低溫、分段燃燒；穩定燃燒源；高速度、高濃度的循環流態化技術，滿足劣質煤燃燒要求；傳導、對流、輻射多種高強度的熱量傳遞 循環流化床鍋爐突出優點 循環流化床（CFB）燃燒技術作為一種新型成熟的高效低污染清潔煤技術，具有許多其它燃燒方式沒有的優點。 1）循環流化床（CFB）屬于低溫燃燒，因此氮氧化物排放遠低于煤粉爐， 2) 并可實現在燃燒過程中直接脫硫。 3）燃料適應性廣且燃燒效率高，特別適合于低熱值劣質煤。 4）排出的灰渣活性好，易于實現綜合利用，無二次灰渣污染。 5）負荷調節范圍大，低負荷可降到滿負荷的30%左右。 我國的目前現狀 在我國目前環保要求日益嚴格，電廠負荷調節范圍較大、煤種多變,原煤直接燃燒比例高、國民經濟發展水平不平衡,燃煤與環保的矛盾日益突出的情況下，循環流化床鍋爐已成首選的高效低污染的新型燃燒技術。 循環流化床鍋爐主要部分 鍋爐負荷: 20～440t/h，35、75、130、220、440 鍋爐壓力:超高壓、高壓、中壓、低壓等參數 分離器:高溫、中溫分離器，慣性、旋風分離器 冷卻方式:風冷、水冷、汽冷、絕熱分離器 返料器返料器: “J”型閥返料器， “U”型自平衡式返料器 配風系統:高壓風機、增壓風機、羅茨風機、一次風機、二次風機、引風機、流化風機、密風風機 給料系統:皮帶給煤機、螺旋給煤機、刮板給煤機 給料方式:前墻給煤、后墻給煤、回料與煤混合給煤 CFB鍋爐國內主要生產廠家 哈爾濱鍋爐廠 東方鍋爐廠 上海鍋爐廠 北京鍋爐廠 無錫鍋爐廠 濟南鍋爐廠 杭州鍋爐廠 太原鍋爐廠 四川鍋爐廠 循環流化床鍋爐工藝 循環流化床鍋爐系統示意： 燃燒系統： 給料、風室、布風板、燃燒室、爐膛 氣固分離系統： 物料分離裝置返料裝置 對流煙道： 過熱器、省煤器空預器 風煙系統： 汽水系統： 循環流化床鍋爐燃燒過程： CFB鍋爐的燃料一般由煤和石灰石兩部分組成，物料（煤粒和石灰石）由給料口進入爐膛密相區下部后，被高溫物料包圍而迅速著火，并在燃燒室中伴以高速風流在沸騰懸浮狀態下進行燃燒。同時，高溫煙氣攜帶爐料和大部分未燃燼的煤粒飛逸出燃燒室頂部，其中較大顆料因重力作用沿爐膛內壁向下流動，一些較小顆料隨煙氣飛出爐膛進入物料分離裝置，經旋風分離器分離出的未燃燼燃料由返料器返送回爐膛底部，再次進入爐膛循環燃燒。經過分離的煙氣通過對流煙道內的受熱面吸熱后，離開鍋爐 循環流化床鍋爐循環流化過程： 對CFB鍋爐，按爐內的物料濃度通常將爐膛分為密相區、過渡區和稀相區三個區域，如圖,CFB運行狀態下，在物料循環回路的不同部位，物料粒徑的分布和可燃物含量存在很大區別，物料在爐內的分布大致分為以下四種類型：內循環物料、底渣、外循環物料(循環灰)和飛灰。 循環流化床鍋爐的控制 循環流化床鍋爐燃燒系統是一個大滯后、強耦合的非線形系統，各個變量之間相互影響。有的被調參數同時受到幾個調節參數的共同影響，如床層溫度要受到給煤量、石灰石供給量、一次風量、運料量及排渣量等多個參數控制。同時，有的調節參數又影響多個被調參數。如給煤量不僅影響主氣壓力、還影響床溫、爐膛溫度、過量空氣系數及SO2含量等參數。因此，在構造CFB鍋爐控制方案時只有抓住主要矛盾，同時兼顧各個次要矛盾，才能構造出滿足系統要求的控制策略 循環流化床鍋爐控制方案（MCS) –鍋爐負荷控制 –燃料量控制 –一次風控制 –二次風控制 –石灰石控制 –床溫控制 –料層差壓控制 –爐膛壓力控制 –返料風控制 -冷渣器溫度控制 循環流化床鍋爐的控制 （1）鍋爐送風系統：由一臺一次風機、一臺二次風機、一臺空氣預熱器、二臺暖風器等設備構成.一次風機主要保證鍋爐的流化風量，二次風機主要保證二次風出口壓力，通過調節風門控制送風量，保持適當的風/燃比。 （2）鍋爐給料系統由二臺皮帶稱重給煤機、四臺埋刮板給煤機、二臺石灰石給料機、二臺石灰石輸送風機、二臺高壓風機等設備構成.通過調節給煤機轉速改變燃燒發熱量來控制蒸汽母管壓力，調節石灰石給料機轉速以保證脫硫效率，調節高壓風機出口風門保持一定的循環倍率。 （3）鍋爐冷渣系統由一臺風水聯合冷渣器、二臺冷渣器流化風機及二臺冷渣水泵等設備構成.通過調節進入冷渣器的風量和水量，把渣冷卻到允許排放溫度送至除灰系統。 （4）鍋爐給水系統鍋爐給水系統的任務是通過改變給水量（閥門開度）使之適應鍋爐的蒸發量，把汽包水位保持在一定范圍內，給水系統為母管制。 （5）爐膛壓力系統爐膛壓力系統通過調節引風機入口擋板控制引風量，維持爐膛出口壓力在允許范圍內。 （6）蒸汽減溫系統蒸汽減溫采用噴水減溫方式，減溫分二級，通過調節噴水量控制過熱蒸汽溫度。 （7）鍋爐點火油系統鍋爐采用床下加床上聯合點火方式，共有3個油啟動燃燒器和3支床槍。鍋爐啟動時，通過調節燃油量，將物料加熱到煤著火溫度。 循環流化床鍋爐控制方案（SCS） –鍋爐煙氣系統順序控制–一次風系統順序控制–二次風系統順序控制–鍋爐點火順序控制–給煤機順序控制–鍋爐播煤風系統順序控制–鍋爐高壓風系統順序控制–鍋爐順序啟動控制–…… 循環流化床鍋爐安全保護（FSSS） 爐膛安全監視系統的主要作用是實現鍋爐燃燒系統的有序管理,爐膛安全監視系統（FSSS）設有爐膛吹掃、主燃料跳閘（MFT）、油燃燒器管理等功能。當各允許條件滿足時,控制燃燒器啟動和停止及保持鍋爐穩定運行，當允許條件不滿足時，執行預先設計的保護邏輯，對鍋爐實施必要的保護性措施，以確保人員、設備的安全。 MFT動作條件 1）床溫不允許（沸下溫度≥990℃并持續5分鐘，6取4） 2）高壓風無效（高壓風機出口壓力低于設定值） 3）爐膛壓力高高（≥3.6KPa) 4)汽包水位高高（≥200)mm) 5)汽包水位低低（≤280mm) 6）引風機均跳閘 7）一次風機均跳閘 8）一次風量小于最小流化風量（一次風總風量≤80000） 9）手動MFTMFT動作:1）切斷主燃料2）關閉減溫水電動門3）指出首次跳閘原因 RA控制系統具有特點: 系統最大優點： 1）全能系統：集邏輯控制、順序控制、過程控制、傳動控制和運動控制于一體； 2）開放式網絡構架：全面支持通用現場總線，網絡簡潔、高速、可靠、靈活，采用工控先進的生產者/消費者通訊模式； 3）功能強大的處理器和統一的全局數據庫； 4）易用的高性能的信號輸入輸出模塊； 5）高可靠性，嚴格工業實踐； 6）工程開發容易，軟件界面友好，系統維護簡單； 控制系統配置簡介 整個過程控制系統分為控制層和監控層，兩個層有機地融為一體：包含2~3臺冗余數據服務器（Server）、1個工程師站（ES）、5~9個操作員站（OS）4~9個冗余現場控制站（LCS）、一個SOE站，4個遠程I/O站（RI/O），以及2臺A3激光打印機、1臺A3針式打印機。控制層的每個現場控制站（LCS）由電源、控制器(1756-L61)、本地和遠程框架的I/O以及通訊模塊等組成（1:1冗余）。監控層的Server、ES和OS與各LCS之間采用工業以太網EtherNet/IP進行高速(100M)數據交換，并組成星型冗余網絡；各LCS