循环流化床锅炉动态数学模型与仿真研究

循环流化床锅炉是一个分布参数,非线性、时变、多变量紧密耦合的对象,文中对其建立了动态数学模型,仿真了在参数变动下锅炉的动态特性,针对－３５ｔ／ｈ循环流化床锅炉进行了动态仿真计算,仿真了给煤量与送风量降低及突然断煤事故,计算结果表明所建立的模型可以准确反映所仿真锅炉的动态特性。     

循环流化床全回路气固流动动态模型及分析

在循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉实际运行过程中存在启动、停炉、升降负荷、突发事故等大量变工况过程,会引起系统的动态变化。为了保证系统在整个运行过程中效率和排放达到要求,可通过建立CFB系统的数学模型,分析整个回路的动态运行过程,来有效分析和预测其运行特性,从而指导锅炉的设计和实际运行。该文通过各部件物料平衡及系统压力平衡建立CFB全回路流动动态模型,详细考虑在动态过程中分离器和回料装置内存料量变化带来的影响以及宽筛分物料下的磨耗退档过程,并针对CFB启动和风机故障两个变工况过程进行了研究。计算结果表明,模型计算所得的各部件内物料存量、颗粒粒度分布和循环流率等参数的动态变化过程符合实际情况,模型可较好的反映CFB系统的动态过程。     

生物质循环流化床锅炉床温动态模型研究

为明确生物质循环流化床锅炉床温动态特性，建立更加适合生物质的循环流化床燃烧控制系统；通过分析生物质燃烧过程以及燃烧机理，基于即燃碳燃烧理论，建立床温动态模型，并对炉内温度场进行关联度计算分析。结果表明：计算的床温能够基本稳定在实际床温滤波值附近，且床温变化趋势和实际滤波床温相近，验证了模型的适应性和有效性；生物质循环流化床锅炉炉膛上下部的温度关联性差异与含氧量和炉膛温度有关，左右侧温度差异受烟气流量影响较大，在炉膛上部，物料浓度和受热面布置不均也是影响温度特性的重要原因。     

循环流化床锅炉炉内颗粒分布平衡模型

在对循环流化床锅炉炉内颗粒特性分析的基础上,提出同时以颗径和密度两参数来描述炉内颗粒特性。结合循环流化床锅炉特殊的炉内流体动力特性,建立了包括炉膛密相区和稀相区在内的循环流化床锅炉炉内宽筛分的颗粒分布模型,其中密相区假设为浓度分布均匀的湍流床,而稀相区则为和核心-边壁区的流动结构。模型同时耦合炉内颗粒所经历的爆裂、燃烧、磨损及气固分离等物理和化学过程。应用以所建的颗粒分布平衡模型为子模型的循环流化床唤炉总体数学模型模拟了一台12MW循环流化床锅炉燃用烟煤时满负荷运行的工况。计算时把炉内颗粒分为70档,其中颗粒粒径在0～8mm之间分为10档,密度在1100～2400kg/m∧3之间分为7档,模拟计算所得的炉内颗粒分布合理正确,与试验研究研究结果吻合良好,表明所建立的颗粒分布模型可以用来描述循环流化床锅炉炉内颗粒分布特性。     

循环流化床锅炉脱硫的工业试验及模型预测

通过在７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉上所进行的试验研究,取得了加石灰石脱硫的动态特性。依据循环流化床锅炉运行特点,对原有的循环流化床锅炉脱硫模型进行了部分改进,成为已建的循环流化床锅炉总体数学模型的一个子模型。运用该模型对循环流化床锅炉炉内ＳＯ２的生成和脱除进行模拟,模拟结果与工业试验结果吻合。模拟结果还揭示了加石灰石脱硫对循环流化床锅炉运行的影响。     

多流程循环流化床锅炉热力计算方法研究

由于多流程循环流化床锅炉炉膛中颗粒运动、燃烧和传热过程的实验结果和工业数据较为缺乏,因此有必要对多流程循环流化床锅炉的炉膛热力计算进行详细研究。根据多流程循环流化床锅炉的特点,推荐了适用于多流程循环流化床锅炉的分离器效率、燃烧份额和传热系数的计算方法,建立了以物料平衡、能量平衡为主的多流程循环流化床锅炉热力计算模型。利用建立的热力计算模型对一台在用的多流程循环流化床锅炉进行了计算,得到了炉内的物料分布、温度分布和热量分布规律。计算结果与该锅炉的工业测试数据的对比分析结果表明了热力计算结果符合锅炉实际运行情况。面向工程应用建立了一种多流程循环流化床锅炉的热力计算方法,可以为工业锅炉设计与改造提供理论指导。     

应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD 数值模拟

利用计算颗粒流体力学(CPFD)商业软件 BarracudaTM对工业循环流化床锅炉中的气固流动和燃烧过程进行了数值模拟,通过模拟得到了炉膛从启动到稳定运行的动态变化过程。在气固流动方面,结果体现了循环流化床锅炉中炉内颗粒的整体流动形态和特性,并准确预测出磨损的发生位置;在燃烧方面,计算结果证明采用简化的煤燃烧机制是合理有效的,得到的炉膛温度分布和气体成分分布均与实际测试情况吻合。验证了利用 CPFD 手段预测循环流化床中气固流动和燃烧过程的潜力和可行性。     

循环流化床锅炉脱硫的工艺试验及模型预测

通过在７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉上所进行的试验研究,取得了加石灰石脱硫的动态特性。依据循环流化床脱炉运行特点,对原有的循环流化床锅炉脱硫模型进行了部分改进,成为已建的循环流化床锅炉总体数学模型的一个子模型。运用该模型对循环流化床锅炉炉内ＳＯ２的生成和脱除进行模拟,模拟结果与工业试验结果吻合。模拟结果还揭示了加石灰石脱硫对循环流化床锅炉运行的影响。     

循环流化床燃煤锅炉炉内密相区动态特性改进模型

提出了基于稳态平衡的循环流化床锅炉密相区燃烧动态特性的算法,改进了以往动态模型存在的不完善之处。该模型可以方便合理地考虑宽筛分原煤颗粒加热升温所造成的时间迟延、挥发分释放和着火、焦炭燃烧等物理与化学过程,计算出在给煤扰动发生后密相区热量及床温的变化。给出并比较了某热电厂国产220t／h循环流化床锅炉给煤量扰动的床温实测运行数据和动态特性预测结果。     

450t/h循环流化床锅炉机组动态仿真模型研究

采用模块化建模方法建立了我国设计制造的首台450t/h循环流化床锅炉机组实时仿真数学模型,介绍了锅炉机组模型的各子系统构成及其性能.以循环流化床燃烧系统为例,详细介绍了其主要仿真模块的数学模型,并据此仿真模块搭建了该子系统的仿真模型.仿真试验表明所建模型能够正确反映循环流化床锅炉机组的动态和静态特性,模型运算稳定可靠.所建锅炉机组仿真模型已用于多期仿真机培训,并可为循环流化床锅炉机组控制系统设计与分析提供对象模型.     

CFB锅炉动态特性与负荷和煤质的关系研究

在已有循环流化床锅炉燃烧、流动和换热的机理模型的基础上，进行了改进，建立了一个模拟循环流化床锅炉动态特性的综合数学模型。将上述模型应用于南京金陵石化热电厂220t/h循环流化床锅炉的动态特性仿真，仿真结果与实际运行数据平均误差小于4%，表明了上述模型的合理性和准确性。在对循环流化床锅炉进行了给煤量扰动、一次风量扰动仿真基础上，分析了床温、主汽流量、主汽温和主汽压对各调节量的关系。论文定义了3种煤种燃烧特性指标，对煤质进行量化，并根据仿真结果，得出了循环流化床锅炉各被调量的动态特性参数与负荷和煤种燃烧性能指标的关系，从而可根据当前负荷和煤质预测锅炉的动态特性。 关键词：循环流化床锅炉；动态特性；仿真；变工况试验     

基于广义预测控制的循环流化床锅炉燃烧过程多目标优化控制策略

针对循环流化床锅炉(circulating fluidized bedboiler,CFBB)燃烧过程的非线性、时变、大滞后、多变量耦合等过程特性,提出了一种基于广义预测控制的燃烧过程多目标优化控制策略。在分析循环流化床锅炉燃烧过程动态模型的基础上,构建了2层结构的燃烧优化控制结构,分别实现料床温度与主蒸汽压力的区域动态控制和经济性能指标的稳态优化。仿真研究结果表明,与区域控制方法相比,2层优化控制策略在保证料床温度和主蒸汽压力稳定的前提下,能够有效地将煤耗降低2%左右。     

流化床燃烧系统模糊-神经元PID解耦补偿控制

依据神经元控制和解耦补偿的思想,引入了一种自适应神经元解耦补偿器,给出了神经元权系数的在线学习方法。在此基础上,通过将模糊控制技术和神经元自适应PID控制技术相结合,提出了一种不依赖于被控对象精确数学模型的多变量解耦控制方案。将该种方法应用于流化床燃烧系统控制,对耦合强烈的流化床锅炉床温、主汽压力、烟气含氧量三维传递函数矩阵进行解耦控制。仿真研究表明,该方案解耦效果良好,并且可以有效克服流化床燃烧对象的大滞后和非线性,获得良好的控制品质。     

富氧燃烧循环流化床锅炉炉内传热特性

针对富氧燃烧循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler,CFBB)炉内传热特性进行了研究。考虑气体辐射对传热系数的影响,建立了CFBB富氧燃烧下的传热模型。以一台440t/h循环流化床锅炉为例,通过模型分析了炉内传热情况,并和空气燃烧模式下的传热特性进行比较。进行了氧气浓度在30％、50％、70％气氛下的CFBB炉膛概念性设计。在循环流化床锅炉炉内传热中,灰占主导作用,烟气成分变化对传热系数影响不大。氧气浓度越高,越有必要设置外置换热器来维持炉膛正常运行。     

循环流化床锅炉床上重油点火启动结焦分析及预防措施

循环流化床锅炉采用床上重油点火方式启动,容易出现结焦事故。基于一台新建机组锅炉启动过程中的结焦事故,分析了结焦原因,主要有风油比不当、油枪护罩设计缺陷、油枪定位不准、油煤混烧时间过长、重油油枪雾化不良和投煤后期燃烧调整不及时等。针对这些原因提出了对应的防结焦措施。实施这些措施后效果明显,锅炉启动过程中,油枪护罩附近及床料中均未出现焦块。     

自整定智能PI+D控制器及其应用

根据循环流化床锅炉经常带冲击负荷的给水过程动态特性,提出了一种自整定智能PI＋D控制器。该控制器采用了二级参数整定策略,使控制过程快速,准确,平稳,将该控制器应用于国产大型循环流化床锅炉给水过程控制,获得满意效果。     

循环流化床辐射传热模型

循环流化床中,炉膛壁面与床中的传热源自辐射,颗粒相对流和气相对流3部分,有关固体颗粒相传热系数的计算,研究人员主要提出了单颗颗粒模型,颗粒团更新模型和连续膜模型,但关于辐射传热系数的计算则比较简单,在这些模型中,有关辐射传热部分均采用经验或半经验公式,在辐射传热机理上探索尚欠不足,文中根据循环流化床密相区和稀相区的特性,分析其中的传热特点,特别是对循环流化床稀相区部分的颗粒团和对壁面的传热系数计算采用辐射双通量模型进行分析,从传热机理上建立了完整的循环流化床辐射传热模型,有助于了解循环流化床锅炉中的辐射传热机理和规律,模型计算结果与某电厂165MWe循环流化床锅炉相应工况条件下的实际运行数据相比,符合较好。     

采用紧凑型旋风分离器的循环流化床锅炉调试要点分析

对采用紧凑型旋风分离器的410t／h循环流化床锅炉（circulating fluidized bed boiler,CFBB）启动调试的关键过程——烘炉、冷态试验、热态排渣试验进行分析,分析结果表明：根据紧凑型CFBB的结构特点,采用电加热器加管式燃烧器的热烟气法烘炉,可取得优良的烘炉效果;炉膛布风板设计合理,能确保均匀的流化;选择性冷渣器按掺烧油页岩的劣质燃料设计,具有足够裕量的排渣能力。