JSSC系统下440t/h循环流化床锅炉建模与仿真

以某发电厂440 t／h循环流化床锅炉为仿真对象,基于JSSC仿真支撑系统,建立了CFB锅炉燃烧系统的仿真模型,包括流动模型、燃烧模型、传热模型等．模型的仿真结果能正确反映循环流化床锅炉的实际运行及控制情况,同时也证明JSSC仿真支撑系统建模的可靠性．     

440 t/h循环流化床锅炉整体动态模型及仿真

建立循环流化床锅炉的整体动态模型对循环流化床锅炉设计、生产优化、自动控制系统的开发研究等有至关重要的影响.本文在综合分析循环流化床锅炉床温和汽包压力的动态特性的基础上,采用集中参数化的方法,分别建立了燃烧系统模型和汽水系统模型;并通过炉膛传热量,将燃烧系统模型和汽水系统模型结合起来,从而建立了以给煤、一、二给风为输入变量的循环流化床锅炉的整体动态模型.并对所建立的模型方程进行仿真,结果分析证实了该模型的正确性.     

循环流化床锅炉动态仿真试验平台研制

针对循环流化床燃烧与运行的本质特点,建立了以床内全部未燃烬碳为对象的残碳动力学燃烧及动态能量平衡数学模型,加上以排渣量为主动操作量的动态物料平衡模型、考虑流化床压降与风量间相互作用的复合压降模型、以及有关流动参数及传热系数分布特性的考虑,构成了基本反映循环流化床本质特性的完整动态数学模型.借助先进图形化建模工具,建立了包括流化床燃烧系统、蒸汽发生器系统和各种辅助系统在内的循环流化床锅炉系统仿真平台,并为控制策略研究和控制系统测试设置了必要的接口.仿真计算及实验验证了模型及平台的正确性及实时性.     

基于Aspen平台的Oxy-CFB燃烧侧动态特性模拟

以某循环流化床富氧燃烧中试系统为模拟对象,借助Aspen Plus流程模拟软件搭建了Oxy-CFB燃烧系统的稳态模型.在此基础上针对动态过程模拟进行改进,并利用Aspen Dynamics平台建立了该燃烧系统的动态模型,利用试验数据对模拟结果进行了验证.基于动态模型对Oxy-CFB床温以及燃烧排放产物中二氧化碳、氧气、一氧化碳、一氧化氮等进行了仿真研究.研究表明,基于Aspen平台的动态过程模拟为Oxy-CFB锅炉燃烧系统的动态特性分析提供了新的研究手段,模拟所得的床温及烟气各组分随给煤量、一次风量阶跃变化的动态响应规律可为今后Oxy-CFB燃烧系统的控制设计提供重要依据.     

卧式循环流化床锅炉燃烧的数值模拟

以清华大学专利技术"卧式循环流化床锅炉"为研究对象,用数值模拟的方法计算了炉内的流动和燃烧。以RNG k-ε模型模拟炉内湍流流动,用气固阻力分析模型描述气固两相相互作用,用单收缩核模型模拟炉内燃烧反应,并将数值计算结果与试验数据进行了比较,验证了所用模型的适用性及兼容性。数值模拟结果表明:1.5∶1的一二次风比率较适宜锅炉运行,床温的变化滞后于给料量的变化。该研究可以指导卧式循环流化床锅炉的设计和运行。     

410t／h Pyroflow循环流化床锅炉流动过程数学模型

采用小室模型建立了引进４１０ｔ／ｈ Ｐｙｒｏｆｌｏｗ循环流化床锅炉燃烧系统的流动过程数学模型。模型模拟了循环流体床内的“核心－环”流动结构,考虑了给料爆裂,固体颗粒摩损以及床料的宽筛分特性。数值仿真结果表明该循环流化床锅炉具有流动性能,高温旋风分离器分离效率高的特点。     

面向锅炉燃烧优化的炉膛动态建模

为了设计炉膛燃烧动态优化控制器,提出了一种结合NOx产生机理的锅炉炉膛一维建模方法.通过将锅炉炉膛沿高度方向进行分层,并采用集总参数法分别描述锅炉各层内的流动、燃烧、传热和NOx生成过程,建立了能够表征锅炉燃烧特性的一维动态模型.通过对某HG220/100-10燃煤锅炉的建模仿真表明,所提出的模型能够正确反映出炉膛沿高度方向的一维温度分布及NOx分布,并能够准确反映不同配风方式对NOx排放的影响,以及各层风煤变化时炉膛出口处烟气温度、飞灰含碳量及NOx浓度的动态响应特性.相比传统三维模型,所建模型形式简单、计算量小,对于锅炉燃烧优化控制的设计能够起到关键的支撑作用.     

循环流化床锅炉变工况下的传热系数计算

为了提高循环流化床锅炉变工况下传热计算的精度,克服现有的关于炉内平均传热系数模型的不确定性,针对75 t/h循环流化床锅炉,依据在大量变工况试验的基础上所获得的不同负荷下沿炉膛高度的固体物料浓度分布,建立了变工况下分三区计算的传热模型。该传热模型正确反映了炉膛上部过渡区和稀相区平均固体物料浓度随循环流化床锅炉运行主导因素的变化规律。计算结果表明:依据三区传热模型计算的各区温度与试验运行值在各个工况下都吻合较好,该结果为循环流化床锅炉的动态特性研究和仿真研究提供了技术支持。     

基于改进的BP网络的循环流化床锅炉建模

由于循环流化床锅炉燃烧系统具有多变量耦合、大滞后和非线性等特点,对此建立精确的数学模型相当困难。因此提出基于改进的BP神经网络的方法对燃烧系统进行建模,并对网络进行了改进,引入附加动量项和自适应学习率。根据所提的建模方法进行实际建模。计算结果表明,该模型能够较好的对床温进行预测,可以反映主要参数变化时循环流化床锅炉床温的动态特性,说明了该建模方法的可行性,具有一定的实际应用价值。     

75 t/h循环流化床锅炉气固流动与燃烧的数值模拟

以75 t/h循环流化床锅炉为研究对象,采用数值模拟方法,对其物料流动与燃烧时NO_x排放特性进行研究。通过计算分析燃料颗粒轨迹和改变过量空气系数来研究炉膛出口污染物NO_x的生成分布情况,给出了入炉颗粒球形度对流态化的动态影响。数值模拟结果表明,以污染物NO_x生成量为主要考虑因素时,该锅炉炉膛的过量空气系数宜选在1.10~1.15之间,最佳燃烧工况宜选一、二次风比例为1∶1,过量空气系数为1.12。该数值模拟结果为优化循环流化床锅炉燃烧提供了实际参考,具有一定的工程应用价值。     

Unburned Carbon Loss in Fly Ash of CFB Boilers Burning Hard Coal

The unburned carbon loss in fly ash of circulating fluidized bed (CFB) boilers, most of which are burning active fuels such as lignite or peat, is normally very low. However, most CFB boilers in China usually burn hard coals such as anthracite and bituminous coal and coal wastes, so the carbon content in the fly ash from these boilers is higher than expected. This paper investigates the source of unburned carbon in the fly ash of CFB boilers burning hard coal through a series of field tests and laboratory investigations. The char behavior during combustion, including fragmentation and deactivation, which is related to the parent coal, has an important impact on the carbon burnout in CFB boilers. The research shows that char deactivation occurs during char burnout in fluidized bed combustion, especially for large particles of low rank coal. The uneven mixing of solids and air in the core region of the furnace also causes poor burnout of carbon in CFB fly ash. An index describing the volatile content (as dry ash free basis) over the heating value is proposed to present the coal rank. The coal combustion efficiency is shown to be strongly connected with this coal index. Several changes in the CFB boiler design are suggested to reduce the unburned carbon loss in the fly ash.     

循环流化床锅炉炉膛内气体浓度的分布

循环流化床锅炉炉膛中气体组分反映了燃烧过程，影响了燃烧效率和脱硫效率．采用自行研制开发的水冷探针，对循环流化床锅炉炉膛中气体浓度分布进行了热态测试．测试结果表明，不同操作条件下沿炉膛轴向和径向气体浓度存在差异，高循环流率循环流化床锅炉存在严重的混合问题，在循环流化床锅炉燃烧室中心区存在三角形的贫氧区．二次风的穿透力直接影响到燃烧效率．增加二次风速可以使混合问题得到改善，飞灰含碳量下降．     

增压流化床锅炉启动特性研究

分别在实验室规模常压模拟增压流化床燃烧室和15MW PFBC－CC联合循环中试电站60t/h蒸发量的PFBC锅炉上进行了增压流化床锅炉启动特性试验研究。试验了热烟气点燃流化床的煤种适应性;研究了加煤床温、加煤速率、埋管受热面积、静止床高、热烟气温度和烟气流量等参数对启动过程的影响规律,验证了为增压流化床锅炉特制的启动系统中带有气封结构的风室的可靠性,考察了增压流化床在深床运动中实施压火后,能再次热启动的条件及所需的燃油量和煤量的变化。在实验室规模装置上得到的较翔实和完整的结构设计参数和试验结果,已经成功地庆用于中试装置的启动运行。研究结果对大型常压和增压流化床锅炉的启动运动有积极的借鉴和指导意义。     

一种新的锅炉热效率在线计算模型

在已有用反平衡法计算锅炉热效率的方法基础上,建立了一种新的在线计算锅炉热效率的模型.该模型只需测出汽水流量、温度、烟气成份等常规仪表所测数据,从而实现在线计算,对锅炉的安全运行和节约能耗都具有重要意义.     

喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收系统实验研究

提高燃气锅炉烟气冷凝余热回收效率和降低烟气氮氧化物排放浓度研究工作具有重要的工程应用价值。提出了一种喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收方式。实验研究了助燃空气含湿量变化对燃气锅炉的烟气露点温度、系统热回收效率、氮氧化物排放浓度的影响规律。实验结果表明:当助燃空气的含湿量从3 g/kg增加到60 g/kg时,对应的烟气露点温度可提高8. 0℃;在维持喷淋水温度45℃、喷淋水质量流量0. 075 kg/s的工况下,烟气余热回收效率可达到8. 4%;排放烟气中的氮氧化物平均浓度可从101. 6 mg/m~3降低到53. 3 mg/m~3。当助燃空气含湿量处于40 g/kg时,燃气锅炉运行比较稳定,排放烟气中的氮氧化物平均浓度为70. 1 mg/m~3。     

循环流化床锅炉不同负荷下燃烧份额的分布研究

为了预测循环流化床锅炉的热力性能,对不同负荷下循环流化床锅炉的燃烧份额分布进行了研究。依据大量变工况试验获得的循环流化床锅炉固体物料浓度沿炉膛高度的分布,通过物料平衡和能量平衡的建模研究,分析了不同工况下燃烧份额的分布,透视出流化床锅炉负荷由大到小,运行状态由循环床到鼓泡床间的迁移变化。得出了燃烧份额随负荷的变化规律,为循环流化床锅炉热力性能和动态特性的研究提供了一定的技术支持。     

并列运行锅炉的递阶智能控制

针对4台母管制并列运行锅炉,采用基于知识的两级递阶控制方案.控制级针对锅炉燃烧过程,采用带知识库的自校正控制和自寻最优控制;协调级完成锅炉负荷的优化分配和集中管理.实际运行表明,提高燃烧效率4.7％,在负荷大幅度变化和各炉工况差异较大的情况下,系统运行可靠,适应性强,调试方便。