循环流化床控制概念问题.pptx
循环床控制问题的困难循环床是发展中的技术，对其过程的演变和理解需要时间和实践。循环床控制需要建立在多变量控制的一维体系基础上。循环床存在大的物料热惯性和残碳燃烧惯性循环床可以在不同状态下运行。循环床扰动因素较多。第1页/共27页按照控制观点分类循环床的类型1lurgi型带有外置换热床的循环床锅炉2没有外置换热床的Alhstrom循环床第2页/共27页循环床的基本知识（控制工程师必备）第3页/共27页流态化的概念a)0uumf 固定床（fixed bed）b)umfuumb 散式流态化（particulate fluidization）c)umbuums 鼓泡床（bubbling bed）d)umsuuc 腾涌（slugging regime）e)ucuutr 湍动床（turbulent bed）f)utru 快速床（fast bed）气力输送（Pneumatic conveying）第4页/共27页鼓泡床的特征第5页/共27页A类颗粒的流化状态 Li and Kwauk 1990平均空隙率第6页/共27页颗粒团形成机理颗粒团平均尺度判断 第7页/共27页快速流化床基本特征(1)固体颗粒粒度细，A类粒子(2)操作气速高，可高于颗粒自由沉降速度的515倍。(3)气速高，固体颗粒的夹带量很大，但颗粒返回床层的量也很大，所以床层仍然保持了较高的颗粒浓度。(4)快速流化床既不存在象鼓泡床那样的气泡；也不同于气力输送状态下近管壁浓中间稀的径向颗粒浓度分布梯度，整个床截面颗粒浓度分布均匀。存在着以颗粒团聚状态为特征的密相悬浮夹带。气相是连续相,颗粒相是非连续相。快速床床层的空隙率通常在0.750.95之间。(1)固体颗粒粒度细，A类粒子(2)操作气速高，可高于颗粒自由沉降速度的515倍。(3)气速高，固体颗粒的夹带量很大，但颗粒返回床层的量也很大，所以床层仍然保持了较高的颗粒浓度。(4)快速流化床既不存在象鼓泡床那样的气泡；也不同于气力输送状态下近管壁浓中间稀的径向颗粒浓度分布梯度，整个床截面颗粒浓度分布均匀。存在着以颗粒团聚状态为特征的密相悬浮夹带。气相是连续相,颗粒相是非连续相。快速床床层的空隙率通常在0.750.95之间。(1)固体颗粒粒度细(2)存在着以颗粒团聚状态为特征的密相悬浮夹带。气相是连续相,颗粒相是非连续相。(3)存在高度方向的强烈的物料混合，固体颗粒的夹带量很大，但颗粒返回床层的量也很大。这种混合起到了热量传递拉均温度的作用。(4)物料浓度的分布在风速确定的条件下，完全取决于床存量的大小。第8页/共27页快速床流动物理模型物料浓度沿高度的分布为指数型分布，分布形状与床存量存在一一对应的关系调整床存量可以改变物料浓度沿高度的分布。第9页/共27页循环流化床的流化状态循环流化床是实现流化的一种装置循环流化床内可以是不同的流化状态。现在主流技术循环流化床内的流化状态是：下部为鼓泡床上部为细粒子快速床的叠加第10页/共27页循环床物料平衡循环床是一进二出物料平衡系统从启动到满负荷，循环床内物料经历了从鼓泡床扬析夹带逐步形成上部的快速床过程，也是床料平均粒度细化的过程在确定风速，确定床存量条件下，物料平衡趋于最细粒度和最大循环量物料浓度分布为指数型。第11页/共27页定态设计，变工况运行任何流派的循环床均是按照在满负荷为某一个确定的快速床流态设计的一个快速床流态可以用两个参数确定：1流化风速2循环量或携带率满负荷运行的循环床应当是在设计的状态下有确定的流化风速和确定的循环量，并达到上下均匀的设计温度。部分负荷运行时，随着流化风速的降低，循环量降低。启动状态的循环床循环环量小于形成快速床的最低循环量，因此应当是鼓泡床状态。第12页/共27页循环床燃烧份额概念燃料沿高度热量释放分配称为燃烧份额分布循环床沿高度燃烧份额为指数型分布流化状态对燃烧份额分布有决定性影响流化状态确定后，燃烧份额分布取决于燃料粒度和挥发份含量一二次凤比由燃烧份额分布决定挥发份快速燃烧，残碳慢速燃烧并受温度限制第13页/共27页循环床内传热系数分布循环床内受热面传热系数主要由辐射和颗粒对流两项构成简单叠加：h=hpc+hred正常循环床平均传热系数辐射项占6065。沿高度传热系数为指数分布传热系数的变化规律取决于温度和物料浓度分布第14页/共27页受热面吸热空气或烟气带入热量相邻单元质交换引起的热交换烟气带出热量燃烧生成热一次风二次风燃烧室沿高度的热平衡第15页/共27页循环流化床燃烧侧的主要测控点和操作点测量点：F1-一次风量*F2-二次风量*F3-松动风量F4-给煤量*F5-排渣量*P1-风室风压P2-过渡段压力P3-炉顶压力P4-松动风风压T1-密相区温度T2-炉顶温度O1-炉膛出口含氧量*-操作量F1 F3 F2F4P3P2P1T1T2O1P4F5第16页/共27页司炉的操作目标按照用户要求保障锅炉负荷及蒸汽参数监视燃烧室温度，防止超温结焦和低温灭火，尽可能保证燃烧室上下温度一致性优化运行，保证锅炉出口含氧量在合理值。优化运行，降低未完全燃烧损失。脱硫时，保证锅炉出口二氧化硫含量达标。第17页/共27页循环床设计的操作状态锅炉设计给定在满负荷时的：床压降1000Pa左右一二次风比50/50_70/30,取决于煤种和粒度部分负荷时：以50负荷为界。50负荷前一二次风量不变，50负荷后，一二次风线性增加。按照上述操作方法操作，循环床燃烧室的状态应当是：第18页/共27页循环床司炉的习惯操作启动操作冷试确定初始流化风速（风量）以不小于初始流化风量的风量流化冷床料，启动床下燃烧器。当床温达到燃料点火温度温度时（400600度），试投煤。观察氧量表看是否氧量降低，或观察密相区温度是否上升来决定是否继续投煤。投煤后，床温升至800900度，即可执行升负荷操作。第19页/共27页升负荷操作增加一次风和给煤量，维持密相区温度稳步上升，但是不超过950度。观察床压降稳步上升。当负荷升至30时，试投二次风，观察炉顶温度的变化决定二次风量，以炉顶温度最高为目标界定二次风量。负荷超过50 后，观察氧量表，维持氧量为45来决定总风量。根据负荷需要决定给煤量。以燃烧室上下温差为最小的原则确定一二次风比。监测床温防止超温结焦。维持风室风压在900012000Pa。第20页/共27页循环床运行操作中的问题密相区超温：1燃料粒度基配问题。2循环量不足炉顶温度偏高：1挥发份偏高。2燃料偏细旋风筒内升温太高：1燃料反应活性低 2细粉量大飞灰含碳量大：1煤种问题 2 运行温度 3风速高 4二次风穿透 5 回送阀松动风量大第21页/共27页循环床自动控制建议给水调节，过热蒸汽喷水调节与煤粉炉相同回送阀松动风调节为定流量单回路调节系统引风调节为炉顶或旋风筒出口压力的单回路定压调节负荷调节可以在60100范围内实现以负荷为目标的三参数调节系统第22页/共27页负荷调节方式建议负荷扰动：同时调整总风量和给煤量，总风量对负荷反应快，给煤对负荷反映慢，最终风量调整到氧量恢复到设定值。一二次风比以燃烧室上下温差最小为目标自动调整。床温设置超温和灭火报警值。对超温可以设置紧急停煤和加大一次风的措施，切断负荷调节回路。床压降按照设定值采用调整排渣量的单回路定压调节。如果用风室风压作为床压降，应当用一次风量对风室风压进行布风板阻力修正。第23页/共27页循环床动态响应特征1。阶跃给煤负荷响应：是有自平衡能力的多容对象阶跃响应曲线，其容积延迟时间约12分钟，时间常数约为56分钟。床温度及炉顶温度响应：是有自平衡能力的多容对象阶跃响应曲线；其容积延迟时间约0.5分钟，时间常数约为23分钟(挥发份影响很大)第24页/共27页2一次风阶跃响应负荷响应：为二阶无差非周期过程，见图2.2。上升时间为1分钟左右，下降时间为34分钟。床温响应：为有自平衡能力的反向二阶非周期响应，见图2.3；响应时间为030秒。炉顶温度响应：为有自平衡能力的反向二阶非周期响应第25页/共27页二次风阶跃响应负荷响应：为二阶无差非周期过程，见图2.2；上升时间为1分钟左右，下降时间为34分钟。床温响应：影响较小，与不同锅炉结构有关，可以忽略。炉顶温度响应：为有自平衡能力的正向或反向二阶非周期响应（二次风不足时为正向）；响应时间为030秒。第26页/共27页感谢您的观看！第27页/共27页
