生物质直燃式循环流化床锅炉燃烧系统建模及预测研究

为了分析生物质循环流化床锅炉的燃烧机理,实现燃烧控制优化,通过生物质燃料特性分析以及即燃碳燃烧理论的应用,对炉内燃烧过程以及燃烧机理进行分析,同时建立燃烧过程机理模型,研究了炉内即燃碳动态变化过程,实现对负荷、炉膛温度、一氧化碳排放以及烟气含氧量的预测。结果表明:入炉燃料脱挥发分后形成的即燃碳的燃烧速度比挥发分慢,给料的波动会直接影响炉内即燃碳存量;作为给料波动时主要热量来源,即燃碳燃烧所需氧量更少,燃烧更充分,此时烟气中的CO体积分数较低、含氧量较高;炉膛温度、负荷、CO体积分数和烟气含氧量的预测值与实际值的变化趋势基本相同。

循环流化床大气污染物机理模型及关键状态变量研究

基于循环流化床机组炉内脱硫、炉内自脱硝和选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术等,对循环流化床锅炉(CFB)机组大气污染物排放进行了研究,建立了CFB机组炉内燃烧模型以及污染物生成、脱除模型,并对影响污染物排放的关键状态变量进行了分析。结果表明:所建立的循环流化床机组SO_(2)和NO_(x)排放模型可以较好地拟合实际运行数据,且具有一定的预测效果和较强的模型通用性;即燃碳的燃烧影响了炉内还原气氛,其会显著影响炉内NO_(x)的还原;活性石灰石量以及炉膛温度是影响SO_(2)与活性石灰石固化反应的主要因素,相对较高的炉膛温度以及较少的活性石灰石存量均会使SO_(2)排放质量浓度升高,但温度越高,NO_(x)的排放水平越低。

600MW超临界循环流化床锅炉控制系统研究

超临界600 MW循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)机组具有更复杂的锅炉特性,因此超临界循环流化床机组的控制系统对于锅炉的安全与稳定运行具有重要的意义,其中控制策略是控制系统的核心与难点。CFB炉膛内存储的即燃碳燃烧是CFB锅炉燃烧发热量的主导因素,是造成CFB锅炉燃烧比煤粉炉滞后的主要原因。文中通过机理分析构造CFB锅炉的即燃碳模型,估算了某台600 MW超临界CFB锅炉炉膛内即燃碳量。将该状态量应用于锅炉的给煤控制、给水控制、送风控制系统中,提高了机组负荷的动态响应特性,稳定机组的主蒸汽压力、主蒸汽温度等参数。实践验证了所提控制策略和所构造模型的有效性。

超临界CFB锅炉主蒸汽压力控制系统研究

通过对超临界循环流化床(CFB)锅炉的动态特性、能量平衡、即燃碳量和主蒸汽压力调节进行分析,合理构建关键参数,并利用机理分析构造软测量模型,计算炉膛内即燃碳的存储量和蓄热量,从而得到当前锅炉的热量信号,将直接能量平衡控制思路应用于超临界CFB锅炉的主蒸汽压力控制系统.结果表明:该方法提高了主蒸汽压力的稳定性和负荷响应能力,改善了机组的调节品质,证明了所构建模型和所提方法的有效性.

循环流化床锅炉床温动态模型

循环流化床(CFB)锅炉燃烧技术具有燃料成本低、适应性强、燃烧效率高等优点,但其燃烧模型变量多且关系复杂。床温作为CFB锅炉燃烧过程中特有的参数受多重因素的影响,难以控制。本文分析了CFB锅炉床温的影响因素,并通过机理分析其动态过程,建立了床温动态控制模型,其中CFB锅炉床温模型参数通过电厂试验和运行数据辨识得出。将该床温模型应用于某300 MW机组CFB锅炉,结果表明该床温模型具有很好的适应性,且模型辨识精确度较高,可用于实际工业电厂。

循环流化床大气污染物排放模型研究

随着国家对燃煤电厂大气污染物的排放要求日益严格,循环流化床锅炉因为煤种适应性好,大气污染物排放量低而越来越受到重视。为研究循环流化床大气污染物的排放规律,并对实际运行提供科学依据,从循环流化床锅炉燃烧机理入手,将入炉煤分为挥发分和待燃烧的即燃碳。SO2与NOx的生成也随之分为2部分:一部分随挥发分燃烧立即生成,另一部分随即燃碳燃烧生成。炉内SO2脱除量主要重视钙硫比,而炉内NOx自还原量则主要与炉内即燃碳量和一氧化碳浓度相关。以此为基础推导出了脱硫塔入口SO2浓度与NOx浓度模型。模型在某330 MW亚临界循环流化床的运行数据上得到验证,模型计算值与实际值拟合度较好,且较实际值提前2~4 min,消除了由于大气污染物测点位置原因带来的测量延迟,具有很好的预测效果。探究了炉内即燃碳量与脱硫塔入口SO2浓度和SNCR入口NOx浓度之间的关系,计算结果表明,在脱硫剂变化不大的情况下,即燃碳量变化趋势与脱硫塔入口SO2浓度变化趋势相同,与SNCR入口NOx浓度变化趋势相反。最后在原有运行数据上改变了风量和煤量后利用模型进行计算,结果表明煤量不变而风量提升会降低脱硫塔入口SO2浓度,但会提高SNCR入口NOx浓度,而煤量提升对大气污染物排放浓度的影响与风量提升相反,该计算结果对实际运行有一定指导作用。