第一篇：电站锅炉入炉煤质在线监测与燃烧优化运行系统方案
电站锅炉入炉煤质在线监测
与燃烧运行优化系统
广州市峻宇计算机科技有限公司
2008年6月
一、概述
目前国内火电厂入炉煤质的监测主要采用取样、秤重、烘烧、灼烧、氧弹分析等手段与方法，一个煤样从取样到提供分析结果往往需要几个小时，具有严重的滞后性，煤质采样分析结果往往不能反映锅炉的实际入炉煤质，不利于锅炉的燃烧运行调整，影响锅炉运行的安全性和经济性。
火电机组的运行经济性最终体现在发电煤耗上。由于缺乏对入炉煤热值的在线监测，无法进行连续的热值统计和实时发电煤耗计算。不利于机组运行经济性分析，以及节能降耗措施的实施与评估，也不能适应未来竞价上网运行机制的要求。
电站锅炉入炉煤质在线监测与燃烧运行优化系统CQMS采用先进的人工智能神经网络技术，利用电厂常规的煤质分析数据和锅炉运行历史数据，建立煤质在线监测数学模型，通过锅炉运行数据分析计算入炉煤质，实现入炉煤质的在线软监测，并进一步实现燃烧运行优化，在线指导锅炉燃烧运行调整。
二、系统功能
1．入炉煤的热值及工业成分在线软测量
入炉煤质的变化最终会反映在锅炉的运行参数数据中。在锅炉系统结构不变的条件下，锅炉运行参数与入炉煤质之间有着复杂的内在关系。CQMS利用电厂常规的煤质分析数据和锅炉运行历史数据，采用人工智能神经网络技术，建立锅炉运行参数与入炉煤质之间的关系模型，实现煤的热值、挥发份、灰份和水份的在线监测。根据煤质量监测结果对煤的着火及燃烧稳定性和煤的燃尽特性进行在线分析。
系统以一段时间内（如5分钟，时间可调整）的移动平均值提供入炉煤质监测结果，并以曲线方式显示，便于用户监视入炉煤质的变化趋势。2．煤质变动异常警示
燃烧工况的异常往往是由于入炉煤质变化，而运行人员未察觉，未能进行及时的燃烧调整引起的。系统对入炉煤质的变化趋势进行监测，当入炉煤质变化幅度达到预警值时向用户报警，以提醒运行人员加强燃烧监视与调整，避免燃烧恶化影响锅炉运行安全。3．实时性能计算
系统基于入炉煤质软测量，实时计算锅炉效率及机组实时发电煤耗。可根据用户的要求进行热值统计、班组考核和实时发电成本计算。4．燃烧优化操作指导
锅炉的负荷和入炉煤质对燃烧工况有很大影响，随着负荷和入炉煤质的变化，运行人员应及时进行燃烧调整，才能获得最佳的运行炉效。系统根据锅炉运行历史数据，在线分析当前负荷和入炉煤质工况条件下，各种燃烧运行方式的经济性，从而找出最佳的燃烧运行参数（如最佳烟气含氧量等），提供给运行人员作燃烧调整参考。5．系统自适应
本系统是采用人工智能神经网络技术，根据锅炉运行数据来建立煤质计算模型的。随着时间的推移，锅炉设备运行特性以及现场测点精度会有变化。为解决这些变化对系统产生影响，采用自适应技术，根据最新的锅炉测点数据，在线自动完成对煤质监测模型的校正，保证本系统能适应锅炉运行条件的变化，使监测系统长期可靠有效。
6．使用安全、投资小、运行维护成本低
煤质监测分硬件测量和软测量两类。硬件测量一般要在现场安置放射源，对人身安全有隐患。另外，硬件测量系统价格昂贵，后期的运行维护成本高。近年来，人工智能技术的发展为煤质的软测量提供了一个有效途径，由于其使用安全、投资小、运行维护成本低，正在为工程应用所接受。
三、系统实施方案 1．系统结构
系统配置一台计算机通过网络与SIS或DCS连接，获取机组实时数据。CQMS计算机与SIS或DCS的数据通信是单向的（系统只读数据不写数据），以保证SIS或DCS的运行安全。电厂应提供SIS或DCS的网络数据通信接口软件（模块）。CQMS计算机将计算结果通过网络发送到客户端，供用户监控使用。2．数据采集
根据电厂提供的SIS或DCS的网络数据通信接口，开发数据采集软件，并到现场安装，采集1-2个月的机组运行实时数据，同时电厂提供数据采集期间的入炉煤质分析数据（化学车间提供）。3．建立模型及软件集成
根据所采集到的数据建立初始监测模型，在此基础上进行应用系统软件集成，需1-2个月时间。4．系统现场安装试运行
系统到现场安装，并进行调试、完善、试运行。5．系统验收
与电厂讨论确定系统验收条件和方法，并对系统进行测试验收。
四、经济效益分析 1．直接经济效益
锅炉的运行经济性与司炉的燃烧运行经验密切相关。不同司炉的运行水平客观上存在差异，即使是同一司炉，受主观因素的影响，在不同的时间，其运行水平也可能存在差异，因此凭经验进行的锅炉燃烧调整操作具有一定的随意性。
司炉的燃烧运行经验蕴涵在锅炉运行数据中。本系统具有燃烧优化功能，能根据锅炉运行历史数据，在线分析出不同负荷、不同入炉煤质工况条件下，最佳的燃烧运行参数（如最佳烟气含氧量等）。其实质就是从锅炉运行历史数据中提取运行水平较高的司炉的运行经验。以某电厂300MW机组为例，对同一负荷、同一入炉煤质工况，锅炉运行效率最大相差约0.6%，预计通过燃烧优化可提高锅炉的整体运行水平，炉效可提高约0.3%，年节约标煤2139.9吨，年直接经济效益128.4万元。
以某电厂300MW机组设计参数为依据，炉效提高0.3%的经济效益估算如下：
1．100%负荷耗煤133.89T/H，煤热值为20306KJ/Kg，炉效为91.32%，折算成标煤，年耗标煤为：
B=133.98*24*365*20306/29270=814227.5吨标煤/年
2．考虑80%的负荷率，炉效提高0.3%节省标煤为：
B0.8B0.80.3814227.52139.9吨标煤/年
91.323．平均标煤价格按每吨600元计算，年节约燃料费用为：
600*2139.9=128.4万元/年
2.间接经济效益
近年来，由于动力煤供需关系失衡，导致许多电厂锅炉入炉煤质波动较大且频繁。由于缺少入炉煤质的在线监测，运行人员很难根据煤质变化及时进行燃烧调整，导致锅炉燃烧效率降低，甚至燃烧工况恶化，威胁锅炉运行安全。本系统对入炉煤质的变化趋势进行监测，当入炉煤质有较大变化时，及时提醒运行人员注意，加强燃烧监视与调整，必然会提高锅炉运行效率，避免燃烧恶化导致事故发生，产生较大的经济效益。
由于煤炭价格的上涨，各电厂对机组运行的经济性日益重视。机组运行经济性最终体现在发电煤耗上。本系统基于入炉煤热值在线监测，可进行连续的热值统计和实时发电煤耗计算，必将对机组运行经济性分析，节能降耗措施的实施与评估，具有较好的推动作用，产生较大的经济效益。另外，本系统的实施对未来电厂竞价上网也具有重要的意义。
五、CQMS应用实例
应用实例为1025t/h中间储仓式乏气送粉双炉膛结构四角切圆燃烧锅炉，四层一次风（甲、乙、丙、丁），五层二次风（A、B、C、D、E），两层燃烬风（OFA、OFB）。
下面两图为煤质软测量测试结果。共取了160个工况点，蓝线为煤质实验室分析值，绿线为软测量值。煤的热值测量标准差为0.543MJ/Kg，平均相对误差为2.5%，挥发分测量标准差为0.725%，平均相对误差为2.9%。可以看出，软测量结果能很好反映煤质的变化趋势，足以满足锅炉燃烧运行调整的需要。需要指出的是，在实际使用过程中，由于神经网络的特点，随着神经网络样本数据的增多，模型的计算精度会进一步提高。
煤的低位热值软测量结果
煤的挥发分软测量结果
第二篇：燃烧系统论文：火电厂锅炉燃烧优化方法分析与研究
燃烧系统论文：火电厂锅炉燃烧优化方法分析与研究
【中文摘要】目前我国仍以火电为主,火电在电力装机比重分别高达70%多,发电量比重分别高达80%多,火电厂耗煤占全国煤炭消耗量的50%以上,这就直接导致火电企业排放二氧化硫占全国排放量45%,排放的二氧化碳占全国碳排放量的40%。因此,火电企业,在低碳经济发展中面临着严峻的节能减排压力。锅炉燃烧过程,是一个极其复杂的物理化学反应过程。在火力发电厂的运行中,由于电网负荷、燃料成分含量等各种实际因素的影响,所以锅炉和机组的实际运行状态在不断的进行调整。在确保锅炉蒸汽的品质、产量和安全运行的同时,实现锅炉的经济运行,就必须要对锅炉的送煤、给水、给风等运行参数进行实时的优化调整和控制。目前国内一些电厂所采用的调节控制大多无法根据锅炉燃烧的特点达到最佳的运行工况。而且随着机组负荷变化,运行效率变化也非常大,很难保持机组运行在最佳运行状态。随机组长期运行,如果还是按原来运行控制基准,运行人员也会表现出不适应机组变化。基于种情况,锅炉的燃烧优化控制系统备受研究人员的关注。而火力发电厂要实现节能降耗,减少污染排放,加强锅炉燃烧侧的优化控制则是最行之有效的方法之一。本文研究了锅炉燃烧优化系统的两项关键技术:模型预测技术和最优搜索技术。并且参照一些国外的先进锅炉燃烧优化系统,讨论实时闭环控制的锅炉燃烧优化系统的软件结构及其技术特点。
【英文摘要】At present,China is still dominated by thermal
power.,and is about 75% of the total of Generation.But thermal power consumption accounts for more than 50% of national coal consumption.Led to emissions of sulfur dioxide is about 45% of the country’s total.While the emissions of carbon dioxide accounts for about 40% of the total.Therefore, thermal powers are facing greater pressure of energy saving in the low-carbon economy.Combustion process is a very complex physical and chemical reactions.The actual state of the boiler and crew is in the constant adjustment because of the change of grid load and so on when power plant is in operation.Therefore, to ensure that the steam quality, production and safe operation, and achieve the boilers and other equipment in the economic operation at the same time, we must optimize and adjust the operating parameters of the boiler which is in operation.Currently used by the regulation control are often not fully control for the characteristics of boiler operating the best conditions.Moreover, with the unit load changing , the change in efficiency operating is also very large, which can not keep unit operating in the best running curve.Over time, the original operational control basis will change ,and the experience of operating personnel will not meet the unit changes.In this case, optimization control system of the
boiler combustion has been more and more attented.In order to achieve saving energy, reducing pollution of thermal power , enhancing optimal control of combustion side of unit is one of the most direct and effective method.In this paper,we desguss two key technologies boiler combustion Optimization System: prediction model technology and optimal search technology.And reference to overseas advanced combustion optimization system discuss the software architecture and technical characteristics of the real-time closed-loop control of the boiler combustion optimization system.【关键词】燃烧系统 神经网络 遗传算法 目标函数 【英文关键词】combustion control system neural networks genetic algorithm objective function 【目录】火电厂锅炉燃烧优化方法分析与研究5-6绍9-10Abstract6
第1章 绪论9-15
摘要1.1 背景介1.3 燃烧优化闭1.2 锅炉燃烧优化现状10-11环控制技术11-13键点13
1.4 成功实施燃烧优化闭环控制软件的关
第2章 锅炉燃烧特性的2.2 电站锅炉燃烧过1.5 本章小结13-15
2.1 概述15神经网络模型15-30程建模的要求15-1717-19
2.3 人工神经网络基本原理
2.3.2 2.3.1 人工神经网络的数学模型17-18人工神经网络的特点18-192.4 BP 神经网络模型设计
19-242.4.1 BP 神经网络模型19-22
2.4.3 模型的层数22-232.4.5 代价函数和激励函数232.5 BP 算法的改进24-25
2.4.2 模型的输2.4.4 模型的拓2.4.6 学习2.6 BP 网络的泛
2.8 入与输出22扑结构23速率23-24化能力25-26本章小结29-30术30-43简介31-3233-34骤35-36
2.7 神经网络模型的训练过程26-29
第3章 基于预测模型的锅炉燃烧最优搜索技
3.2 遗传算法3.3.1 编码3.1 最优搜索技术综述30-313.3 遗传算法的步骤32-363.3.2 适应度34-35
3.3.3 遗传算法的基本步
3.4 遗传算法在3.3.4 遗传算法的收敛性36锅炉燃烧优化中的应用36-4236-37小结42-4343-48
3.4.1 锅炉燃烧优化模型
3.5 本章3.4.2 遗传算法的设计和应用37-42
第4章 锅炉燃烧闭环优化系统探讨4.1 锅炉燃烧优化软件结构43
4.2 国外先进锅炉燃烧优化系统现状43-47优化控制系统44-45最优化技术45-464646-4748-5048-49
4.2.1 Power Perfecter 锅炉燃烧
4.2.2 ULTRAMAX 生产过程的在线辨识与4.2.3 GNOCIS PLUS 燃烧优化系统4.2.4 NeuSIGHT 神经网络燃烧优化闭环控制系统4.3 本章小结47-485.1 研究工作总结485.3 展望49-50
第5章 总结5.2 今后研究的重点
攻读硕
参考文献50-52
致谢士学位期间发表的学术论文及其它成果52-53
53-54详细摘要54-62
第三篇：循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫方案
循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫方案 来源：北极星电力网 作者：张全胜 马玉川 虞晓林 2009-07-06 16:40:58 | 字号:大 中 小
[摘 要] 通过对大中小型循环流化床锅炉的脱硫石灰石输送系统设计及运行情况分析，提出循环流化床锅炉实际脱硫过程中存在的诸多问题及技术因素和经济因素，指出了循环流化床锅炉烟气可以达标排放的更可靠、更实用、更经济的优化脱硫方案。[关键词] 循环流化床锅炉 脱硫固化剂 优化 脱硫 0 前言
循环流化床锅炉具有效率高、燃料适应性广、负荷调节灵活、环保性能好等优点，近年来发展非常迅速，技术日趋成熟。随着我国对环保要求越来越高，环保电价政策的出台，国内一些拥有循环流化床锅炉的电厂正在抓紧改造或新加脱硫装置。
近几年，一些采用循环流化床锅炉的电厂还是被环保部门坚决要求进行锅炉尾部烟气脱硫，主要原因就是CFB锅炉炉内脱硫的效率令人怀疑。传统的粗糟的炉内脱硫系统设计及设备制造使脱硫效率低下，同时脱硫固化剂的消耗量却非常可观，即使采用廉价的石灰石脱硫也使发电成本显著增加。加之出现了锅炉灰渣的综合利用受到脱硫固化剂品种的影响，有的电厂只能将灰渣当做废品的废品抛弃掉。
更可靠、更实用、更经济的CFB锅炉炉内脱硫系统优化设计方案的重点是强化系统防堵设计、合理布置炉膛接口、选择合适脱硫固化剂，能够保证循环流化床锅炉烟气脱硫效率90%以上，烟气能够
达标排放，灰渣能够综合利用。下文中按习惯称呼的石灰石（粉）实际上泛制指脱硫固化剂（粉）。1 循环流化床锅炉炉内烟气脱硫特点
循环流化床（CFB）锅炉炉内稳定的870℃左右的温度场使其本身具有了炉内烟气脱硫条件，炉外的脱硫装置实际上就是石灰石的制粉、存储及输送系统，并科学经济实用地选择脱硫固化剂。一般电厂大多是外购满足要求的石灰石粉，由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，将石灰石粉通过管道输送至炉膛进行SO2吸收反应。
循环流化床脱硫的石灰石最佳颗粒度一般为0.2～1.5mm，平均粒径一般控制在0.1～0.5mm范围。石灰石粒度大时其反应表面小，使钙的利用率降低；石灰石粒径过细，则因现在常用的旋风分离器只能分离出大于0.075mm的颗粒，小于0.075mm的颗粒不能再返回炉膛而降低了利用率（还会影响到灰的综合利用）。循环流化床锅炉与其分离和返料系统组成外循环回路保证了细颗粒（0.5～0.075mm的CaC2O3、CaO、CaS2O4等）随炉灰一起的不断循环，这样SO2易扩散到脱硫剂核心，其反应面积增大，从而提高了循环流化床锅炉中石灰石的利用率。0.5～1.5mm粒径的颗粒则在循环流化床锅炉内进行内循环，被上升气流携带上升一定高度后沿炉膛四面墙贴壁流下又落入流化床。循环流化床锅炉运行时较经济的Ca/S比一般在 1.5～2.5之间。
脱硫固化剂的选择问题。一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂，不同的脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用性能。
石灰石粉特性：研磨后石灰石粉颗粒棱角, 硬度高；石灰石粉对压缩空气分子的亲和力差，逸气性强；粒度分布差别较大(20um-1.5mm)；堆积密度较大(1.3t/m3左右)；吸水性高，粘度大；；对输送管道的磨损较大；气力输送的悬浮速度梯度较大，流态化性能差，气力输送的状态极不稳定（属于难输送物料）；石灰石粉颗粒容易沉积；吸潮板结，造成堵管。
石灰石系统投运后出现的主要问题：采用压缩空气输粉时，压缩空气中带水，使石灰石受潮、结块；送粉管道细长，中途弯头部位易堵；投入石灰石后，床温会下降、床压迅速上涨；冷渣器排渣量增大。2 电厂各种石灰石粉存储及输送系统的特点及存在问题 2.1 两级料仓石灰石输送系统
2.1.1 两级料仓石灰石输送系统为早期循环流化床锅炉采用的经实践证明大多不太成熟的常规方案，国内电厂安装的较多。
系统分为石灰石粉库（锅炉房外）至中间粉仓的前置段输送和中间粉仓至锅炉炉膛的后置段输送两个部分。前置段输送采用空压机做为输送用气动力源进行定容间断输送；后置段输送采用石灰石（罗茨）风机做为输送用气动力源进行可定量调整的连续输送。
(1）两级料仓石灰石输送干式喷钙炉内烟气脱硫系统主要是由储料仓、正压栓流式气力输送系统、炉前仓、喷吹系统、电气控制系统等组成。物料采用罐车压送到储料仓，再由正压栓流式气力输送系统输送至炉前仓，最后经喷吹系统吹送入炉膛。整个系统采用PLC程序控制。
(2）储料仓一般布置在零米层，可储存一台炉三天的用量，下部设有流化装置以防止石灰石粉结块，顶部设有除尘器及压力真空释放阀。
(3）炉前仓布置在锅炉附近，实际为一缓冲仓，它接受储料仓的来粉，依靠重力自流卸粉。炉前仓顶部设有除尘器及库顶管箱，还设有高低料位，其下部还设有电加热板以防止石灰石粉结块。
(4）输送系统是以空压机作为动力源，采用高密度的低压栓流式输送，将物料从发送器以灰栓形式由管道输送至炉前仓。输送系统由发送器、进出料阀、补气阀、管路等组成。
(5）喷吹系统是以罗茨风机作为动力源将石灰石粉吹入炉膛，由罗茨风机、管路、弯头、喷射器、混合器、螺旋给料机、叶轮式旋转给料阀及插板门等组成。石灰石粉给料量由叶轮式旋转给料阀通过变频调速器根据锅炉燃烧需用量进行调整，也可由螺旋给料机进行调
整。
(6）主要技术参数： 气灰比：～1:3.5，钙硫比：～2.2:1，脱硫效率：85～90%。
2.1.2防止炉前石灰石粉输送系统堵塞采用技术措施
(1）用电加热器（根据气候特点选用）：将石灰石风机送出的风加热到一定温度，使输送管路中的物料顺畅流动。
(2）用气化装置：安装在粉仓底部，加热过的空气通过陶瓷多孔板使干燥的粉粒状的物料流化，增加物料的流动性，防止物料板结、起拱。
(3）在喷射供料器上增设备用风，风源为压缩空气。防止在输送风压不足时石灰石输送系统堵塞。
2.1.3上述石灰石输送系统属于间断输送。在电厂实际运行中，发现存在以下问题：
(1）向炉膛输粉的给料量无法保证均匀、连续：石灰石粉的粒度、湿度等特性极易随环境因素变化，石灰石从中间仓进入螺旋给料机时是不均匀、不连续的。螺旋给粉设备一般较易磨损，带来的后果是：关闭不严，泄漏严重；当通往炉膛的石灰石管路不畅时，石灰石风机风有可能倒灌到炉前石灰石仓，导致给料困难。
(2）石灰石粉较细且极易吸潮，因而石灰石料仓容易结块堵塞，造成石灰石粉下料不畅；
(3）旋转给料阀易磨损；
(4）间断输送，易在管道中产生细粉的沉积；
(5）使用炉前中间仓当做两相流中继输送间的连接和缓冲，系统处理量过大，而且系统较为复杂，所需设备管道较多，故障点也多；
(6）整个系统消耗功率大；
(7）需设炉前中间仓（在电厂煤仓间15-30m标高之间），土建投资大；
(8）初期投资大、运行成本高。
现新建电厂设计或投产电厂的改造不宜再选用此两级料仓石灰石输送系统。
2.2单级料仓连续石灰石输送系统
外购满足要求的石灰石粉（粒径小于1.5mm），由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，石灰石粉由高压空气通过管道直接输送至炉膛进行SO2吸收反应。采用连续运行方式，每套输送系统正常出力不小于一台锅炉燃用设计煤种BMCR时炉内脱硫所需石灰石粉量的150%。
单级料仓循环流化床锅炉石灰石输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓石灰石输送系统和约15米层发送单级料仓石灰石输送系统，按输送动力气源分为压缩空气、60-80KPa高压风（又分为单独罗茨风机或利用锅炉高压流化风机）、热一次风等系统。
可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风（一次、二次、高压流化、播煤等风）的压力流量、各风与炉
膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石（脱硫固化剂）粉存储及输送系统优化方案。
系统特点：系统由螺旋计量给料装置、自控旋转给料阀、压力式喷射给料装置、鼓风送风装置以及管道分配器等组成。可以根据用户现场的实际需要选择不同的系统配置。采用针对循环流化床锅炉脱硫专门研制的注料泵（或喷射泵），该设备安装在位于锅炉房（附近）外侧的石灰石粉库下，可根据锅炉的运行工况，通过变频电机实现无级调速控制，将石灰石粉定量、连续、均匀地一次送入锅炉炉膛。
与常规间断输送相比，直接连续输送系统具有以下优点：
(1）投资成本低:一级输送，设备少，耗气小，投资降低，便于优化布置；
(2）可靠性高: 由于设备减少，系统出故障的几率减小，维护量小；
(3）给料均匀、连续、提高了输送可靠性；
(4）系统出力调节方便、调节范围大: 通过称重模块可清楚知道
系统出力，通过变频电机无级调速，调整系统出力； 3 对单级料仓连续石灰石输送系统的优化设计与改进
单级料仓连续输送石灰石系统虽较两级料仓石灰石输送系统有所简化，投资较省，但气源和发送方式的选择性较大，还需在提高系统可靠性进一步优化设计。可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风（一次、二次、高压流化、播煤等风）的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石（脱硫固化剂）粉存储及输送系统和脱硫优化方案。3.1设计改进特点
(1）料仓：在料仓内壁上增加设计高压热风气化板。
(2）螺旋计量给料装置（自控旋转给料阀）：增加防漏风措施。
(3）喷射式供料器：在管道正压运行时能维持吸料口微负压。
(4）高压风装置：根据现场的实际情况选高压罗茨风机（或空压机）。设计风加热装置以确保整个系统能用热风吹扫。
(5）防冻设计：对粉仓、设备、管道都设计保温层。石灰石粉仓系统的电加热器能保证在气候极端潮湿的情况下，脱硫剂粉不发生结块，以防止堵料。
由于石灰石粉比较细、且易受潮结块，所以要求粉仓严密；又由于粉仓严密，当粉仓静压低、给粉机静压高时，石灰石粉会倒灌，所以粉仓的设计按用热风维持正压运行。3.2输送动力气源的优化选择方案
输送动力气源可以选择：压缩空气、单独罗茨风机60-80KPa高压风、利用CFB锅炉高压流化风、利用CFB锅炉热一次风。在输送动力气源的选择上首先要尽量利用电厂现有的资源，看看电厂CFB锅炉的哪些风富裕量比较大，然后合理选择。利用CFB锅炉高压流化风和热一次风是最经济的方案。使用热一次风作为输送动力气源的前提是在约15米层设置发送料装置同时采用无中间仓的发送系统。3.3发送料装置标高的优化选择方案
单级料仓脱硫固化剂输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系统和15米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系统。在15米层设置发送脱硫固化剂装置使粉仓的高度提升，需同时采用无中间仓的发送系统才能降低这个高度，然后便于利用CFB锅炉高压流化风或热一次风作为输送动力气源，总体上避免系统复杂化，降低工程造价。
在0米层设置单级发送装置，若采用无中间仓的发送系统则发送装置的实际设置标高约提升到5米料，同时尽力将粉仓布置在CFB锅炉房附近，就可避免使用压缩空气输送而采用单独罗茨风机60-80KPa高压风或利用CFB锅炉高压流化风作为输送动力气源。总体上避免系统复杂化，提高了可靠性，还可降低工程造价。3.4发送料装置的优化选择方案
发送料装置目前有多种形式：仓泵、喷射器、三通式混合器、强力喷射泵、料封泵、仓螺体等。
不外呼通过气体的高速射流造成低气压腔体抽吸自由下落的脱
硫固化剂粉末，形成气固两相流。气灰比：～1:3.5。3.5 中间收料给料小仓的优化选择方案
按有无中间仓来划分发送料系统则有三中：具有一个中间仓的发送料系统、具有两个中间仓（收料给料仓）的发送系统、没有中间仓的发送系统。究竟哪一种更可靠、更实用，这与发送料装置的选型、仓料干燥方式及输送动力气源的优化选择有关，需综合考虑，才能确定出一种更可靠、更经济实用的方案。没有中间仓的发送系统当然是最简单的系统，但要在最可靠性上充分考虑采取有效措施，主要是合理解决仓料干燥方式和料仓的背压问题。
3.6 石灰石粉与锅炉接口的优化选择方案
脱硫固化剂与锅炉的接口即脱硫固化剂气固两相流喷入CFB锅炉的位置，这对脱硫效果也有一定影响。国内CFB锅炉脱硫固化剂与锅炉的接口方式主要有：在炉墙下部上专门开孔、在回料斜腿上部开孔喷入循环灰内部、在上下二次风管弯头处接口喷向二次风口、在落煤管处充当播煤风随煤喷入炉膛。不同制造厂的不同容量的CFB锅炉上述各个接口的标高都不仅相同，到底哪个接口方式才能最有效
地提高脱硫效果，不能一概而论。总之要使脱硫固化剂同时从不同标高进入CFB锅炉炉堂，使脱硫固化剂粉弥漫在整个炉堂空间最充分地煅烧和与SO2接触反应。
要考虑CFB锅炉背压对脱硫固化剂输送系统的影响，在接口处设计成三通式负压吸入口。
3.7 石灰石粉仓内防潮的优化选择方案
脱硫固化剂粉仓内的防潮问题现在是简单的采用密闭的办法，出现了粉仓内背压波动甚至为负的情况，影响到脱硫固化剂粉的可靠输送。采用粉仓密闭的办法导致了中间仓（收料给料仓）的出现，使系统和控制更加复杂，操作和维护量加大。优化选择的解决办法是粉仓的设计按用热风维持正压运行。3.8 脱硫固化剂的优化选择方案
脱硫固化剂的优化选择主要是兼顾脱硫效率高和灰渣综合利用好两个方面。
一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂。需要指出的是粒径在0.2mm以下的细粉状的物质如消石灰不能作为CFB锅炉的脱硫固化剂。不同的脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用。一种少量的脱硫添加剂可以改变灰渣的的品质，可以保证灰渣的有效综合利用。这种服务已经社会化。
第四篇：循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫方案全解
循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫方案
循环流化床锅炉具有效率高、燃料适应性广、负荷调节灵活、环保性能好等优点，近年来发展非常迅速，技术日趋成熟。随着我国对环保要求越来越高，环保电价政策的出台，国内一些拥有循环流化床锅炉的电厂正在抓紧改造或新加脱硫装置。
近几年，一些采用循环流化床锅炉的电厂还是被环保部门坚决要求进行锅炉尾部烟气脱硫，主要原因就是CFB锅炉炉内脱硫的效率令人怀疑。传统的粗糟的炉内脱硫系统设计及设备制造使脱硫效率低下，同时脱硫固化剂'>脱硫固化剂的消耗量却非常可观，即使采用廉价的石灰石脱硫也使发电成本显著增加。加之出现了锅炉灰渣的综合利用受到脱硫固化剂'>脱硫固化剂品种的影响，有的电厂只能将灰渣当做废品的废品抛弃掉。
更可靠、更实用、更经济的CFB锅炉炉内脱硫系统优化设计方案的重点是强化系统防堵设计、合理布置炉膛接口、选择合适脱硫固化剂'>脱硫固化剂，能够保证循环流化床锅炉烟气脱硫效率90%以上，烟气能够达标排放，灰渣能够综合利用。下文中按习惯称呼的石灰石（粉）实际上泛制指脱硫固化剂'>脱硫固化剂（粉）。循环流化床锅炉炉内烟气脱硫特点
循环流化床（CFB）锅炉炉内稳定的870℃左右的温度场使其本身具有了炉内烟气脱硫条件，炉外的脱硫装置实际上就是石灰石的制粉、存储及输送系统，并科学经济实用地选择脱硫固化剂'>脱硫固化剂。
一般电厂大多是外购满足要求的石灰石粉，由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，将石灰石粉通过管道输送至炉膛进行SO2吸收反应。
循环流化床脱硫的石灰石最佳颗粒度一般为0.2～1.5mm，平均粒径一般控制在0.1～0.5mm范围。石灰石粒度大时其反应表面小，使钙的利用率降低；石灰石粒径过细，则因现在常用的旋风分离器只能分离出大于0.075mm的颗粒，小于0.075mm的颗粒不能再返回炉膛而降低了利用率（还会影响到灰的综合利用）。循环流化床锅炉与其分离和返料系统组成外循环回路保证了细颗粒（0.5～0.075mm的CaC2O3、CaO、CaS2O4等）随炉灰一起的不断循环，这样SO2易扩散到脱硫剂核心，其反应面积增大，从而提高了循环流化床锅炉中石灰石的利用率。0.5～1.5mm粒径的颗粒则在循环流化床锅炉内进行内循环，被上升气流携带上升一定高度后沿炉膛四面墙贴壁流下又落入流化床。循环流化床锅炉运行时较经济的Ca/S比一般在 1.5～2.5之间。
脱硫固化剂'>脱硫固化剂的选择问题。一般情况下电厂大多选择石灰石作为
脱硫固化剂'>脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂'>脱硫固化剂，不同的脱硫固化剂'>脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用性能。
石灰石粉特性：研磨后石灰石粉颗粒棱角, 硬度高；石灰石粉对压缩空气分子的亲和力差，逸气性强；粒度分布差别较大(20um-1.5mm)；堆积密度较大(1.3t/m3左右)；吸水性高，粘度大；；对输送管道的磨损较大；气力输送的悬浮速度梯度较大，流态化性能差，气力输送的状态极不稳定（属于难输送物料）；石灰石粉颗粒容易沉积；吸潮板结，造成堵管。
石灰石系统投运后出现的主要问题：采用压缩空气输粉时，压缩空气中带水，使石灰石受潮、结块；送粉管道细长，中途弯头部位易堵；投入石灰石后，床温会下降、床压迅速上涨；冷渣器排渣量增大。电厂各种石灰石粉存储及输送系统的特点及存在问题
2.1 两级料仓石灰石输送系统
2.1.1 两级料仓石灰石输送系统为早期循环流化床锅炉采用的经实践证明大多不太成熟的常规方案，国内电厂安装的较多。
系统分为石灰石粉库（锅炉房外）至中间粉仓的前置段输送和中间粉仓至锅炉炉膛的后置段输送两个部分。前置段输送采用空压机做为输送用气动力源进行定容间断输送；后置段输送采用石灰石（罗茨）风机做为输送用气动力源进行可定量调整的连续输送。
(1）两级料仓石灰石输送干式喷钙炉内烟气脱硫系统主要是由储料仓、正压栓流式气力输送系统、炉前仓、喷吹系统、电气控制系统等组成。物料采用罐车压送到储料仓，再由正压栓流式气力输送系统输送至炉前仓，最后经喷吹系统吹送入炉膛。整个系统采用PLC程序控制。
(2）储料仓一般布置在零米层，可储存一台炉三天的用量，下部设有流化装置以防止石灰石粉结块，顶部设有除尘器及压力真空释放阀。
(3）炉前仓布置在锅炉附近，实际为一缓冲仓，它接受储料仓的来粉，依靠重力自流卸粉。炉前仓顶部设有除尘器及库顶管箱，还设有高低料位，其下部还设有电加热板以防止石灰石粉结块。
(4）输送系统是以空压机作为动力源，采用高密度的低压栓流式输送，将物料从发送器以灰栓形式由管道输送至炉前仓。输送系统由发送器、进出料阀、补气阀、管路等组成。
(5）喷吹系统是以罗茨风机作为动力源将石灰石粉吹入炉膛，由罗茨风机、管路、弯头、喷射器、混合器、螺旋给料机、叶轮式旋转给料阀及插板门等组成。石灰石粉给料量由叶轮式旋转给料阀通过变频调速器根据锅炉燃烧需用量进行调整，也可由螺旋给料机进行调整。
(6）主要技术参数： 气灰比：～1:3.5，钙硫比：～2.2:1，脱硫效率：85～90%。
2.1.2防止炉前石灰石粉输送系统堵塞采用技术措施
(1）用电加热器（根据气候特点选用）：将石灰石风机送出的风加热到一定温度，使输送管路中的物料顺畅流动。
(2）用气化装置：安装在粉仓底部，加热过的空气通过陶瓷多孔板使干燥的粉粒状的物料流化，增加物料的流动性，防止物料板结、起拱。
(3）在喷射供料器上增设备用风，风源为压缩空气。防止在输送风压不足时石灰石输送系统堵塞。
2.1.3上述石灰石输送系统属于间断输送。在电厂实际运行中，发现存在以下问题：
(1）向炉膛输粉的给料量无法保证均匀、连续：石灰石粉的粒度、湿度等特性极易随环境因素变化，石灰石从中间仓进入螺旋给料机时是不均匀、不连续的。螺旋给粉设备一般较易磨损，带来的后果是：关闭不严，泄漏严重；当通往炉膛的石灰石管路不畅时，石灰石风机风有可能倒灌到炉前石灰石仓，导致给料困难。
(2）石灰石粉较细且极易吸潮，因而石灰石料仓容易结块堵塞，造成石灰石粉下料不畅；
(3）旋转给料阀易磨损；
(4）间断输送，易在管道中产生细粉的沉积；
(5）使用炉前中间仓当做两相流中继输送间的连接和缓冲，系统处理量过大，而且系统较为复杂，所需设备管道较多，故障点也多；
(6）整个系统消耗功率大；
(7）需设炉前中间仓（在电厂煤仓间15-30m标高之间），土建投资大；
(8）初期投资大、运行成本高。
现新建电厂设计或投产电厂的改造不宜再选用此两级料仓石灰石输送系统。
2.2单级料仓连续石灰石输送系统
外购满足要求的石灰石粉（粒径小于1.5mm），由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，石灰石粉由高压空气通过管道直接输送至炉膛进行SO2吸收反应。采用连续运行方式，每套输送系统正常出力不小于一台锅炉燃用设计煤种BMCR时炉内脱硫所需石灰石粉量的150%。
单级料仓循环流化床锅炉石灰石输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓石灰石输送系统和约15米层发送单级料仓石灰石输送系统，按输送动力气源分为压缩空气、60-80KPa高压风（又分为单独罗茨风机或利用锅炉高压流化风机）、热一次风等系统。
可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风（一次、二次、高压流化、播煤等风）的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石（脱硫固化剂'>脱硫固化剂）粉存储及输送系统优化方案。
系统特点：系统由螺旋计量给料装置、自控旋转给料阀、压力式喷射给料装置、鼓风送风装置以及管道分配器等组成。可以根据用户现场的实际需要选择不同的系统配置。采用针对循环流化床锅炉脱硫专门研制的注料泵（或喷射泵），该设备安装在位于锅炉房（附近）外侧的石灰石粉库下，可根据锅炉的运行工况，通过变频电机实现无级调速控制，将石灰石粉定量、连续、均匀地一次送入锅炉炉膛。
与常规间断输送相比，直接连续输送系统具有以下优点：
(1）投资成本低:一级输送，设备少，耗气小，投资降低，便于优化布置；
(2）可靠性高: 由于设备减少，系统出故障的几率减小，维护量小；
(3）给料均匀、连续、提高了输送可靠性；
(4）系统出力调节方便、调节范围大: 通过称重模块可清楚知道系统出力，通过变频电机无级调速，调整系统出力； 对单级料仓连续石灰石输送系统的优化设计与改进
单级料仓连续输送石灰石系统虽较两级料仓石灰石输送系统有所简化，投资较省，但气源和发送方式的选择性较大，还需在提高系统可靠性进一步优化设计。可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风（一次、二次、高压流化、播煤等风）的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石（脱硫固化剂'>脱硫固化剂）粉存储及输送系统和脱硫优化方案。
3.1设计改进特点
(1）料仓：在料仓内壁上增加设计高压热风气化板。
(2）螺旋计量给料装置（自控旋转给料阀）：增加防漏风措施。
(3）喷射式供料器：在管道正压运行时能维持吸料口微负压。
(4）高压风装置：根据现场的实际情况选高压罗茨风机（或空压机）。设计风加热装置以确保整个系统能用热风吹扫。
(5）防冻设计：对粉仓、设备、管道都设计保温层。石灰石粉仓系统的电加热器能保证在气候极端潮湿的情况下，脱硫剂粉不发生结块，以防止堵料。
由于石灰石粉比较细、且易受潮结块，所以要求粉仓严密；又由于粉仓严密，当粉仓静压低、给粉机静压高时，石灰石粉会倒灌，所以粉仓的设计按用热风维持正压运行。
3.2输送动力气源的优化选择方案
输送动力气源可以选择：压缩空气、单独罗茨风机60-80KPa高压风、利用CFB锅炉高压流化风、利用CFB锅炉热一次风。在输送动力气源的选择上首先要尽量利用电厂现有的资源，看看电厂CFB锅炉的哪些风富裕量比较大，然后合理选择。利用CFB锅炉高压流化风和热一次风是最经济的方案。使用热一次风作为输送动力气源的前提是在约15米层设置发送料装置同时采用无中间仓的发送系统。
3.3发送料装置标高的优化选择方案
单级料仓脱硫固化剂'>脱硫固化剂输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓脱硫固化剂'>脱硫固化剂输送系统和15米层发送单级料仓脱硫固化剂'>脱硫固化剂输送系统。在15米层设置发送脱硫固化剂'>脱硫固化剂装置使粉仓的高度提升，需同时采用无中间仓的发送系统才能降低这个高度，然后便于利用CFB锅炉高压流化风或热一次风作为输送动力气源，总体上避免系统复杂化，降低工程造价。
在0米层设置单级发送装置，若采用无中间仓的发送系统则发送装置的实际设置标高约提升到5米料，同时尽力将粉仓布置在CFB锅炉房附近，就可避免使用压缩空气输送而采用单独罗茨风机60-80KPa高压风或利用CFB锅炉高压流化风作为输送动力气源。总体上避免系统复杂化，提高了可靠性，还可降低工程造价。
3.4发送料装置的优化选择方案
发送料装置目前有多种形式：仓泵、喷射器、三通式混合器、强力喷射泵、料封泵、仓螺体等。
不外呼通过气体的高速射流造成低气压腔体抽吸自由下落的脱硫固化剂'>脱硫固化剂粉末，形成气固两相流。气灰比：～1:3.5。
3.5 中间收料给料小仓的优化选择方案
按有无中间仓来划分发送料系统则有三中：具有一个中间仓的发送料系统、具有两个中间仓（收料给料仓）的发送系统、没有中间仓的发送系统。究竟哪一种更可靠、更实用，这与发送料装置的选型、仓料干燥方式及输送动力气源的优化选择有关，需综合考虑，才能确定出一种更可靠、更经济实用的方案。没有中间仓的发送系统当然是最简单的系统，但要在最可靠性上充分考虑采取有效措施，主要是合理解决仓料干燥方式和料仓的背压问题。
3.6 石灰石粉与锅炉接口的优化选择方案
脱硫固化剂'>脱硫固化剂与锅炉的接口即脱硫固化剂'>脱硫固化剂气固两相流喷入CFB锅炉的位置，这对脱硫效果也有一定影响。国内CFB锅炉脱硫固化剂'>脱硫固化剂与锅炉的接口方式主要有：在炉墙下部上专门开孔、在回料斜腿上部开孔喷入循环灰内部、在上下二次风管弯头处接口喷向二次风口、在落煤管处充当播煤风随煤喷入炉膛。不同制造厂的不同容量的CFB锅炉上述各个接口的标高都不仅相同，到底哪个接口方式才能最有效地提高脱硫效果，不能一概而论。总之要使脱硫固化剂'>脱硫固化剂同时从不同标高进入CFB锅炉炉堂，使脱硫固化剂'>脱硫固化剂粉弥漫在整个炉堂空间最充分地煅烧和与SO2接触反应。
要考虑CFB锅炉背压对脱硫固化剂'>
脱硫固化剂输送系统的影响，在接口处设计成三通式负压吸入口。
3.7 石灰石粉仓内防潮的优化选择方案
脱硫固化剂'>脱硫固化剂粉仓内的防潮问题现在是简单的采用密闭的办法，出现了粉仓内背压波动甚至为负的情况，影响到脱硫固化剂'>脱硫固化剂粉的可靠输送。采用粉仓密闭的办法导致了中间仓（收料给料仓）的出现，使系统和控制更加复杂，操作和维护量加大。优化选择的解决办法是粉仓的设计按用热风维持正压运行。
3.8 脱硫固化剂'>脱硫固化剂的优化选择方案
脱硫固化剂'>脱硫固化剂的优化选择主要是兼顾脱硫效率高和灰渣综合利用好两个方面。
一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂'>脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂'>脱硫固化剂。需要指出的是粒径在0.2mm以下的细粉状的物质如消石灰不能作为CFB锅炉的脱硫固化剂'>脱硫固化剂。不同的脱硫固化剂'>脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用。一种少量的脱硫添加剂可以改变灰渣的的品质，可以保证灰渣的有效综合利用。这种服务已经社会化。
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