Model prediction of the operating behavior of a circulating fluidized bed boiler

An improved mathematical model for a circulating fluidized bed (CFB) boiler baaed on the model developed earlier by the authors was applied to simulate the operation of a 12 MW CFB boiler.The influences of the excess air ratio, primary air ratio, coal particle size distribution, coal properties (ash content and volatile content) and Ca/S ratio on the boiler operation were analyzed. The results showed that the model simulation may be applied to the optimum design and economic operation of the CFB boiler.

循环流化床锅炉(CFB)系统流程模拟

以某石化项目450 t/h超高压循环流化床锅炉系统为对象,采用Thermoflex软件建模并对其进行变工况分析,通过与锅炉厂提供的实际数据进行对比,验证了该流程模拟的准确性。利用该模型进行了不同煤种工况对系统的影响因素分析,研究结果可为该锅炉系统设计和设备选型提供理论依据,对该项目动力站实际生产运行提供指导。

探讨CFB锅炉结焦事故原因和应对措施

循环流化床锅炉在实际生产中,因锅炉煤炭燃烧、物料流化不良、风帽大面积损坏、操作控制不当等各种原因,导致锅炉出现结焦,严重影响设备安稳运行。通过对锅炉结焦原因和案例分析,进行技术改造和参数优化,加强日常管理,避免了锅炉结焦事故,确保了装置长周期运行。

基于ISO-PSO的350 MW超临界CFB锅炉主汽温建模研究

针对火电厂目前主蒸汽温度数学模型不准确、不能有效地反应实际生产过程、辨识结果偏差较大等问题,使用学习因子动态调整及随机惯性权重策略改进的二阶振荡粒子群优化(ISO-PSO)算法进行建模。首先,采用学习因子动态调整、随机惯性权重策略对二阶振荡粒子群算法进行改善。测试结果表明,改进算法拥有更好的收敛速度及寻优精度。其次,处理山西某电厂350 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉在300 MW工况下采集到的主蒸汽温度数据。最后,对比ISO-PSO算法和粒子群优化(PSO)算法。辨识结果及验证结果表明,ISO-PSO算法辨识的主蒸汽温度模型与实际输出的拟合度更高,能够更加准确、快速地反映主蒸汽温度的变化。所建立的主蒸汽温度模型可以及时跟踪实际曲线。该研究为后续350 MW超临界CFB锅炉主蒸汽温度优化控制研究奠定了良好的基础。

基于改进差分进化算法的CFB锅炉主蒸汽压力建模

建立准确的主蒸汽压力数学模型对提升循环流化床(CFB)锅炉主蒸汽压力控制系统性能有着实际意义。受现场条件制约,近年来基于数据驱动的闭环建模已趋于实用化。针对模型参数辨识过程寻优速度和精度指标,提出一种引入两个权重系数的改进差分进化(IDE)算法。与传统差分进化算法相比,改进后的算法在模型参数辨识过程中的寻优速度和精度均有提升,辨识所得模型更加准确。该结果证明了改进后算法的稳定性。通过采集山西某电厂350 MW超临界CFB锅炉现场的实际运行数据并进行预处理,将燃料量和汽机阀门开度同时作为输入、主蒸汽压力作为输出,并利用IDE算法寻优得到主蒸汽压力的最佳模型参数。对比结果表明,模型有着更高的拟合度。该研究对350 MW超临界CFB锅炉主蒸汽压力优化控制有一定的指导意义。

火电厂CFB锅炉的燃烧技术优化对策

火电厂CFB锅炉是近些年被快速推广应用的全新燃烧技术之一,能够实现多次的低温燃烧,同时可以循环应用脱硫剂实施脱硫,从而大大提升脱硫效率(可以达到90%),整体燃烧效率与传统煤粉炉大体相当。近些年我国对绿色环保日益重视,针对氮氧化物的排放制定了更高的标准。虽然CFB锅炉可以一定程度上实现低氮燃烧,但是为了有效满足当今超低污染物排放的要求,需要对其进一步进行技术改造优化。以某发电厂2×300 MW的CFB锅炉为例,阐述其技术优化的内容,同时比对分析锅炉的燃烧效率,结果表明,技术优化后,锅炉的燃烧效率明显提升,同时大大了降低氮氧化物的排放量,对于进一步推动火电厂实现绿色环保发展具有参考意义。

660 MW超临界CFB锅炉受热面常见问题分析

本文针对660 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉投运2年以来水冷壁和外置床发生的设计问题及运行过程中易出现的故障进行了全面原因分析,并提出了主要解决措施。通过对受热面出现的一系列问题原因进行分析,为后续更大容量循环流化床机组的设计提供借鉴,通过采取针对性措施,大大提高了锅炉运行的稳定性和可靠性。

大型CFB锅炉床压横向波动的机制研究

大型循环流化床(CFB)锅炉在低负荷运行时,较多存在沿宽度方向两侧床压交替大幅度波动的床压横向波动现象,严重影响锅炉的正常、安全运行。为了深入分析床压横向波动问题,在2台300MW亚临界单炉膛、三分离器循环流化床锅炉上进行测试。在50%负荷的工况下,炉膛发生了床压横向波动,波动周期分别为83和116s,波动幅度分别达到5和11kPa。运行数据分析表明:产生床压横向波动的原因并非外循环回路不均匀导致。提出了大尺度气固两相流动系统固有波动频率的概念,认为炉膛横向压力波动是由风–床系统的压力波动的共振引起的,并建立压力波动简化模型,模型计算能够较好的符合实验结果。建议通过流态重构和调整一次风管网结构来避免床压横向波动的发生。

二次风分布对CFB锅炉炉内气固混合及燃烧的影响

对于循环流化床锅炉,通常是将总风量分为一次风和二次风来控制燃烧过程的进行,而大型循环流化床锅炉又进一步将二次风沿炉膛高度方向分为若干层并分布在燃烧室四面墙上来加强对燃烧过程的控制。首先介绍了横向二次风射流对促进循环流化床锅炉气固混合及煤燃烧的作用。在一台燃烧低挥发分煤的循环流化床锅炉上进行的实验,分析炉内流场对该锅炉不同供风模式下二次风在炉内分布情况的影响。在此基础上考察二次风在炉内不同的分配方式对煤的燃尽和炉内温度场的影响。实验结果表明,通过二次风优化可以加强炉内气固混合,促进气体和燃料的扩散,提高燃烧低挥发份煤的CFB锅炉燃烧效率。

600MW超临界CFB锅炉炉内稀相区燃烧均匀性的实炉试验研究

在一台600MW超临界循环流化床锅炉上进行了炉内稀相区燃烧均匀性的实炉试验研究,测量了不同负荷下一、二次风优化后距布风板25和38m沿炉膛四周的烟气成分分布及炉膛出口的氧量分布。研究表明：给煤分布决定了烟气的主要分布趋势,二次风标高处的炉内烟气成分分布对炉膛出口烟气成分分布有重要影响。当距布风板25m处的炉膛前后墙烟气氧量标准差达到2.8%时,烟气向上流动到距布风板38m处后仍存在1.8%烟气氧量的标准差。在60%至75%的中低负荷时,距布风板25~38m区域内炉膛单位高度（1m）的耗氧量约为0.13%。通过补充试验与回归分析,得到了炉膛稀相区氧量扩散速率的计算关联式。

大型CFB锅炉并联布置分离器烟气流动特性的数值模拟

针对大型CFB锅炉并联布置分离器的气固流动均匀性问题,采用1:1的实炉结构尺寸建立计算模型,完成了5种分离器出口烟道布置条件下的并联分离器烟气流动均匀性数值模拟计算。计算结果表明,分离器出口烟道的布置形式,对并联三分离器的烟气流动均匀性有重大影响。进一步的分析表明,采用单独的分离器出口烟道布置方式,可以显著改善各分离器的烟气流动均匀性。

煤矸石燃烧过程模型及其在CFB锅炉设计中的应用

为了研究热值<8.374 MJ/kg煤矸石的燃烧利用情况,模型研究了煤矸石的燃烧过程,预测了不同粒径和不同煤矸石的燃尽时间及停留时间,获得了入炉煤矸石的最大直径和相应的床存量、一次风机压头要求,并在220 t/h CFB锅炉设计中运用。4 a的运行实践表明,根据模型计算确定的采用大布风板、低流化速度、大动量二次风、高效分离器等是合理的,实现了热值约为6.281 MJ/kg煤矸石的稳定燃烧和锅炉带负荷能力,入炉煤矸石热值甚至降低至3.350 MJ/kg也能稳定运行。额定负荷下运行风室风压为11 kPa,床温为890℃,分离器进出口和返料温度均在910℃左右。锅炉实际热效率79.37%,主要的热损失是底渣和排烟损失。底渣和飞灰的烧失量均小于3%。SO_2和NO_x达到排放标准,连续运行时间超过3个月。

CFB锅炉燃烧生物质及RDF燃料的广谱污染物排放研究

在热功率1MW的CFB燃烧试验台上对3类生物质和垃圾衍生燃料(refuse derived fuel,RDF)成型燃料进行试烧试验,对循环流化床锅炉燃用生物质及RDF燃料时污染物的排放特性进行了研究。结果表明:试验燃料NO_(x)排放浓度随温度和氧量的升高而增大。随着炉膛燃烧温度的升高N_(2)O排放量明显降低。设计燃料在床温860℃左右时,其SO_(2)排放量最低,自脱硫效率最高;脱硫效率随着Ca/S的增加而升高,到一定程度后,增长的速度趋缓;设计燃料按Ca/S=1.5添加生石灰粉脱硫,炉膛平均燃烧温度为880℃左右时,脱硫效率最高。试验典型工况烟气中二恶英类以及飞灰、底渣中的二恶英含量均满足国家的排放标准要求。

CFB锅炉常见故障分析

详细分析了循环流化床锅炉常见的故障,如风帽磨损、过热器超温等故障,并提出相应的解决措施。

330 MW循环流化床锅炉深度调峰技术

为推进“双碳”政策的实施,消纳波动性较强的新能源并网发电,当前对火电机组的深度调峰要求越来越高。循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉机组在深度调峰低负荷运行工况有着先天优势,但实现20%以下的超低负荷运行依然面临众多的困难,如炉内流化的稳定性、氮氧化物的排放及炉内局部超温带来的安全性等问题。以某330 MW CFB锅炉的深度调峰技术应用为例,介绍了输煤筛分破碎系统、风帽节流圈、下二次风管等机组部件的改造,并配合烟气再循环等技术应用,成功实现了18%的超低负荷深度调峰运行,同时也很好地控制了NOx的排放。最后总结了CFB机组超低负荷深度调峰技术的关键点和难点,对深度调峰运行带来的潜在问题进行了分析,并提出了相应的解决措施。研究结果具有重要的工程借鉴作用。

液态添加剂对CFB锅炉SNCR脱硝的影响

为提高SNCR脱硝技术在低温下的脱硝效率,选取乙醇、NaCl、Na OH三种液态物质作为添加剂,在小型机理脱硝实验台和中等规模脱硝实验台上开展了研究。研究结果表明,小型实验台上,650℃、添加剂加入比例0～0.6条件下,乙醇可将脱硝效率从5%提升到45%,微量的（20×10^-6）NaCl可以提高800℃以上的脱硝效率。在中等规模脱硝实验台上,乙醇因具有最佳的混合条件不同温度下对脱硝的促进作用差异明显,NaCl,NaOH因床料含有Na对脱硝无明显促进作用。添加剂与还原剂混合条件、床料成分等会使添加剂在CFB锅炉实际使用过程中产生与机理实验相差较大的结果。

CFB锅炉蒸汽压力的模糊自校正PID控制

针对循环流化床燃烧控制系统的特点,以主蒸汽压力为被控对象,设计了一个模糊自校正PID控制器并进行了仿真研究。该设计的特点是将常规的PID控制与模糊控制相结合,在PID调节的基础上,采用模糊推理的思想,根据不同的e、ec对PID的参数KP、Ki、Kd进行自动调节。仿真结果表明,该控制器对蒸汽压力具有良好的控制性能。

CFB密相区床料粒径分布对其横向扩散影响的CPFD模拟

该文运用基于计算颗粒流体力学（computational particle fluid dynamics,CPFD）方法的barracuda 17.0软件,对尺寸为900mm×100mm×1200mm的准三维流化床的密相区大颗粒扩散行为进行模拟试验。模拟中,主要考虑在不同流化风速与不同示踪颗粒粒径的条件下,床料粒径分布对密相区中颗粒横向扩散系数的影响。模拟结果显示,宽筛分床内不同粒径颗粒分布十分均匀,无明显分层现象。流化风速及平均粒径相同条件下,单一床料粒径条件下得到的颗粒横向扩散系数略大于宽筛分条件下得到的结果;流化风速相同但床料平均粒径不同条件下,床料平均粒径为1 050μm床内获得的颗粒横向扩散系数要小于床料平均粒径为600μm床内得到的结果。

CFB锅炉SO_(2)超低排放工程应用与运行优化

某公司循环流化床(CFB)锅炉通过炉内喷钙+炉后CFB半干法二级脱硫工艺实现了SO2超低排放,但运行成本较高。通过对炉后CFB半干法脱硫及二级脱硫SO2负荷分配的优化试验,探索出经济性较好的运行模式。结果表明,应控制脱硫塔的出口烟气温度在70~75℃、床层压降在1.20 kPa、入口SO2质量浓度在700~1100 mg/m^(3)。优化后,二级脱硫总钙硫比(钙与硫的摩尔比)由3.14降至1.90~2.18,脱硫剂成本由1280~1506元/t(以SO2计)降至783~890元/t。该工艺的出口SO2质量浓度可稳定达到不高于35 mg/m^(3)的超低排放要求。