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        循環(huán)流化床鍋爐床溫調(diào)整與自動(dòng)控制方案分析

        2018-05-28 07:03:52張智超
        山西化工 2018年2期
        關(guān)鍵詞:滯后性床溫煤量

        張智超

        (同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司,山西 大同 038000)

        引 言

        隨著節(jié)能環(huán)保理念的不斷深化,電廠運(yùn)行和生產(chǎn)方面要注重清潔無污染且效能較高的技術(shù)和設(shè)備的使用。CFBB就是在這一背景下產(chǎn)生的,與其他鍋爐系統(tǒng)相比而言,其區(qū)別主要在于燃燒過程是在硫化狀態(tài)下完成的,具有較高的燃燒效率,但是燃燒過程中對于爐膛燃燒狀況的監(jiān)控和調(diào)整難度較大,由此可見,如何通過有效的技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)燃燒過程床溫監(jiān)控的自動(dòng)化,是研究的關(guān)鍵點(diǎn),與此同時(shí),也是評價(jià)該鍋爐系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行質(zhì)量以及安全的重要指標(biāo),所以,本文對此進(jìn)行了深度探索,探索的內(nèi)容包括循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)和原理、床溫特性、床溫自動(dòng)控制系統(tǒng)改進(jìn)建議及控制方案等內(nèi)容。

        1 循環(huán)流化床鍋爐的組成和原理

        1.1 循環(huán)流化床鍋爐的組成

        1) 鍋爐的燃料系統(tǒng)。管道燃燒器裝配在爐底位置,所產(chǎn)生的熱風(fēng)傳遞載體為一次風(fēng)箱,傳遞的目標(biāo)地點(diǎn)為爐膛,啟動(dòng)燃燒器主要設(shè)置在兩個(gè)返料腿之間的位置,使用的是輕質(zhì)柴油。

        2) 鍋爐的汽水系統(tǒng)。在除鹽水進(jìn)入省煤器時(shí),主要通過給水泵來完成,組成部分包括主給水調(diào)節(jié)閥、旁路調(diào)節(jié)閥,功能體現(xiàn)是對主給水量進(jìn)行調(diào)控,且省煤器出來的連接管主要分為2路水管,從氣包上不進(jìn)入,然后進(jìn)行內(nèi)分配,經(jīng)過管線疏導(dǎo)至鍋爐前墻、水冷壁和左右兩墻,見圖1。

        圖1 蒸汽流程圖

        3) 鍋爐的風(fēng)煙系統(tǒng)。通常情況下,鍋爐一次風(fēng)由兩臺風(fēng)機(jī)供給,其中一臺風(fēng)機(jī)正常使用,另一臺風(fēng)機(jī)屬于出現(xiàn)問題時(shí)的備用。具體型號根據(jù)實(shí)際情況來確定[1]。

        4) 鍋爐的飛灰再循環(huán)系統(tǒng)。在工作過程中,飛灰被電除塵器和布袋除塵器進(jìn)行收集,存儲在集灰斗內(nèi),經(jīng)過出灰口排出,然后在倉泵氣力輸送系統(tǒng)作用下,送至集灰倉[2]。

        5) 鍋爐的煙氣脫硫系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要使用的是濕法脫硫技術(shù),吸收劑主要是石灰石粉制作而成的液體,吸收的對象為SO2,并進(jìn)行粉塵洗滌和煙氣凈化,實(shí)現(xiàn)環(huán)保功能,具體反應(yīng)公式如式(1)。

        石灰石煅燒:CaCO3→CaO+CO2

        (1)

        與硫反應(yīng)的酸化過程見式(2)。
        CaO+1/2O2+SO2→CaSO3

        (2)

        1.2 循環(huán)流化床鍋爐工作原理

        循環(huán)流化床鍋爐的燃燒過程主要是在爐內(nèi)完成,將一些高速運(yùn)動(dòng)的煙氣與一些固體廢物進(jìn)行充分接觸,并具有大量顆粒返混,屬于流態(tài)化燃燒過程,如果鼓泡床鍋爐氣體流化速度小于硫化氣體的速度,那么床料的密相混合會(huì)發(fā)生循環(huán)運(yùn)動(dòng),固體顆粒則可以在最小的煙氣速度推動(dòng)下,發(fā)生上揚(yáng)循環(huán),然后通過旋風(fēng)分離器,在其入口處排出[3],見圖2。

        圖2 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)圖

        2 循環(huán)流化床鍋爐床溫特性分析

        通過實(shí)踐證明,影響床溫的因素主要包括給煤量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、爐底排渣量等等,經(jīng)過對比分析,給煤量和一次風(fēng)量的影響比重較大。

        2.1 給煤量對床溫調(diào)控的影響

        給煤量對于床溫的影響主要體現(xiàn)在滯后性,增加了溫度調(diào)節(jié)的困難。在實(shí)際操作過程中,燃料顆粒在投入之后,需要一定的啟燃時(shí)間,與此同時(shí),爐膛內(nèi)所含有的燃料數(shù)量巨大,致使?fàn)t床溫度需要一定的時(shí)間才能升高,經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證,這一時(shí)間最長可以達(dá)到20 min以上,而高負(fù)荷運(yùn)行所帶來的滯后性,時(shí)間可以達(dá)到1 min以上,因此,在投料初期,床溫不會(huì)馬上升高,甚至?xí)陆担诖饲闆r下,連續(xù)投入煤粉會(huì)產(chǎn)生燃料積壓,發(fā)生爆燃現(xiàn)象,使床溫快速升高,無法控制,隨著可燃物的迅速消耗,床溫會(huì)急劇下降,從而產(chǎn)生床溫動(dòng)動(dòng)幅度較大的現(xiàn)象,難以調(diào)控[4]。

        2.2 一次風(fēng)對床溫調(diào)控的影響

        循環(huán)流化床中的一次風(fēng)作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,其一是流化風(fēng),其二是燃燒風(fēng)。風(fēng)量越大煙氣所帶走的熱量越大,床溫會(huì)有所下降,與此同時(shí),氣體和固體之間的紊合度會(huì)增加,致使炭碳粒燃燒需氧量增加,隨之產(chǎn)生的熱量增加,使床溫在此作用下快速升高,這就導(dǎo)致了床溫的波動(dòng)。除此以外,一次風(fēng)量如果不足,會(huì)導(dǎo)致燃燒熱量不夠,使相關(guān)人員和系統(tǒng)產(chǎn)生誤判,認(rèn)為是燃料缺乏,從而增添燃料,這樣就導(dǎo)致了大量燃料積壓,爐溫難以及時(shí)升高,然后在達(dá)到燃燒點(diǎn)后,過量的燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量將會(huì)使床溫迅速增加,產(chǎn)生較大波動(dòng)。

        2.3 含氧量對床溫調(diào)控的影響

        可以通過氧量的變化進(jìn)行爐內(nèi)燃燒情況的判斷,根據(jù)相關(guān)情況,確立調(diào)解方案,在這一過程中,也會(huì)產(chǎn)生滯后性,但是,其滯后性效果要低于給煤量所產(chǎn)生的滯后性,并且可據(jù)此進(jìn)行給煤調(diào)節(jié)趨勢的判斷。通常情況下,如果風(fēng)量不變,氧含量有所降低,那么就可以判定是給煤量較大,燃燒過程中氧氣不足,需要進(jìn)行的是通過降低給煤量,來提高氧氣與顆粒的接觸程度,增強(qiáng)其配合比,加快燃燒。通常情況下,通風(fēng)量與燃料量之間的投入情況如表1所示。

        表1 燃燒通風(fēng)量和燃料關(guān)系

        3 溫床自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化建議

        到目前為止,國內(nèi)的循環(huán)流化床鍋爐都進(jìn)行了床溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)置,改變了手動(dòng)控制的缺陷和不足之處,然而,這一方面的工作仍然不夠成熟,需要進(jìn)一步加強(qiáng)。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)和傳統(tǒng)溫床自動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)理念,筆者提出以下改進(jìn)建議。

        第一,確定主要調(diào)整參數(shù),在設(shè)置時(shí)以一次風(fēng)量為主,進(jìn)行風(fēng)量引入負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),對風(fēng)量與給煤量的比例以及燃料量進(jìn)行合理配置,同時(shí),實(shí)施動(dòng)態(tài)化監(jiān)管和調(diào)節(jié),根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整風(fēng)量、煤量和燃料量,與此同時(shí),要注重風(fēng)量中含氧量情況和風(fēng)速情況的測定,以保證這一設(shè)計(jì)具有價(jià)值性[5],見表2。

        表2 集散控制系統(tǒng)的自動(dòng)化控制參數(shù)設(shè)計(jì)

        第二,進(jìn)行負(fù)荷提升過程中,必須保證一次風(fēng)量滿足目標(biāo)負(fù)荷的相關(guān)要求,并根據(jù)負(fù)荷指令按照負(fù)荷率來增加燃料量,保證這一提升過程具有協(xié)調(diào)性,避免一些突然加料的行為發(fā)生。在降負(fù)荷的過程中,也要根據(jù)負(fù)荷指令來調(diào)整,并使燃料量能夠快速到達(dá)目標(biāo)符合的需求情況,減少滯后性的影響,具體的操作程序是先加風(fēng)、加煤,先減煤、后減風(fēng),并保證加減速率的合理性。

        第三,要根據(jù)風(fēng)煤比調(diào)整床溫,還要合理設(shè)置風(fēng)煤比的上下限,將其編制成相應(yīng)的指令,輸入控制程序,實(shí)行自動(dòng)控制和報(bào)警。

        第四,通過溫度死區(qū)進(jìn)行床溫的管控和約束,限定床溫的允許偏差范圍,只有超出有關(guān)范圍,才需要進(jìn)行調(diào)整,來抵消因慣性引發(fā)的控制系統(tǒng)超調(diào)問題。

        4 結(jié)語

        對于循環(huán)流化床鍋爐床溫調(diào)整的自動(dòng)化設(shè)計(jì)是未來發(fā)展的趨勢,要融合節(jié)能、環(huán)保、安全、高效的理念,規(guī)范具體操作過程,提高操作的可行性,通過風(fēng)煤比控制、調(diào)解程序可控制、調(diào)節(jié)指標(biāo)選擇、限值設(shè)定等等來實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐床溫調(diào)控的自動(dòng)化。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 郭生泰.循環(huán)流化床供熱鍋爐床溫控制系統(tǒng)的優(yōu)化[J].陜西電力,2015,43(1):90-93.

        [2] 循環(huán)流化床鍋爐床溫控制策略優(yōu)化[J].科技風(fēng),2015(15):60.

        [3] 循環(huán)流化床鍋爐床溫控制優(yōu)化分析[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2016(1):166-167.

        [4] 淺談循環(huán)流化床鍋爐床溫調(diào)整[J].現(xiàn)代制造,2016(12):75-76.

        [5] 循環(huán)流化床鍋爐床溫及汽溫調(diào)整分析[J].工業(yè),2015(7):38.

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