摘要：社会进步迅速，我国的化工工程的发展也有了改善，循环流化床锅炉凭借其在环保性能上具有的独特优点，近年来被世界各大火力发电企业广泛使用。循环流化床锅炉燃烧系统呈现整体流态化，膛内部温度分布均匀，煤和石灰石以颗粒形式进入炉膛充分混合，流经烟气出口的固体物料经旋风分离器送回炉膛，在炉内实现多次循环流化，分级低温燃烧炉内脱硫效率高达90%，大大降低了硫化物的排放。因此，其具有燃料适应性广、炉内脱硫、调峰性能好等优点，既保证了污染物的低排放，又提高了燃烧效率和灰渣综合利用率。循环流化床锅炉是一个大延迟、非线性、变量多且各变量相互耦合强烈的复杂热工系统，所以在控制系统方面有许多问题亟待解决。其燃烧系统与常规煤粉锅炉有着本质区别，许多针对常规锅炉的控制策略在循环流化床锅炉燃烧系统中并不适用，一般的建模方式也难以建立精确的数学模型。这些技术瓶颈制约了火电工业的持续稳定健康发展。因此，根据锅炉特点，建立模型以及选用控制策略来改进循环流化床锅炉控制系统，实现锅炉稳定安全运行，提高燃烧效率，加快调峰性能已经成为必要的研究方向。
关键词：火电机组；循环流化床；燃烧系统；床温控制研究
引言
循环流化床的燃烧技术是在国际上最近几十年来发展起来的新兴的具有燃烧高效且低污染的非常清洁燃烧技术，循环流化床燃烧技术实现了燃料和脱硫剂两者混合经过多次的循环和反复的进行低温燃烧以及脱硫的反应，循环流化床燃烧技术凭借自身高效和低污染燃烧等诸多的优势，受到了世界上各个国家的重视，不管是从洁净煤燃烧技术方面又或者是结合目前我国的经济发展的现状来看，循环流化床这一燃烧技术都务必成为我国煤炭燃烧技术发展重点。
1中国循环流化床燃烧技术的地位
循环流化床燃烧技术是20世纪70年代末开始出现的清洁煤燃烧技术。循环流化床中，燃烧室、分离器及返料器组成主循环回路。燃料燃烧产生的灰分及脱硫石灰石在系统中累积，在燃烧室下部形成鼓泡床或湍流床，上部形成快速床。下部的大量热物料为燃料着火提供足够的热源，因此对燃料要求比较宽松。流化过程气固混合强烈，降低了燃烧或脱硫化学反应的传质阻力，加速了反应速度。在800~900℃条件下，燃烧比较稳定，加入石灰石颗粒，石灰石中的碳酸钙可以分解成高孔隙率的氧化钙，进而吸收燃烧产生的二氧化硫；此温度下氮氧化物的生成量显著下降，另外，低温燃烧形成的多孔灰颗粒对重金属有很强的吸附能力，烟气中重金属排放低。所以循环流化床是适应劣质煤的低成本污染控制的洁净燃烧技术。中国处于工业化期，能源需求大。中国的资源禀赋条件决定了煤炭仍然是中国电力工业主要能源，并且煤炭资源中高灰、硫分大于1%的高硫煤比重较大，其中灰分大于20%的煤占50%以上。洗煤过程产生大量矸石、洗中煤、煤泥需要利用，循环流化床燃烧具备燃料适用范围广、低成本干法燃烧中脱硫、低氮氧化物排放的优点是大规模清洁利用此类燃料的最佳选择。到目前为止，中国循环流化床燃烧锅炉发电容量近1亿kW，总循环流化床锅炉台数大于3000台，为世界第一。
2火电机组循环流化床燃烧系统床温控制
2.1循环流化床锅炉具体工作原理及特性
循环流化床燃烧技术是流化床燃烧的一种特殊形式，它是归属于流态化的燃烧。在保证利用流化床进行燃烧的基础上，进而来增大流化床的风速，在风速大于一定数值甚至是更高的时候，就可以将更多的流态化床料的颗粒从燃烧室的下部带入到上部的稀相区，最终带出锅炉的燃烧室。
燃烧的烟气首先进入的是吸收塔的下部，在这一段二氧化硫被脱除之后，再之后产生的烟气进入上段部分，进行喷入氨和氮氧化物反应脱硝，这就得到饱和态的活性炭从吸收塔底部排放出来被送到再生塔再生，再生后的活性炭循环到吸收塔内，再继续进行参与二氧化硫以及氮氧化物的脱除流程和流化床相同。循环流化床的锅炉的脱硫是一种在炉内进行燃烧的脱硫工艺，以石灰石来作为脱硫过程的吸收剂，燃烧的煤和石灰石从锅炉的燃烧室的下部进行送入其中燃烧，一次风从布风板的下部进行送入，二次风从燃烧室的中部进行送入。循环流化床燃烧技术是流化床燃烧的一种特殊形式，具有流化床燃烧技术的特点。循环流化床燃烧（CFBC）技术，燃料适应性强，特别适合中、低硫煤燃烧，效率高，脱硫脱硝效果好、成本低，负荷适应性好，能够不投油低负荷运行至30%。由于流化床具有很高的传热效率，温度分布均匀，气固相有很大的接触面积，因而大大强化了操作，简化了流程，目前来看，无论化学过程还是物理过程，无论催化反应还是非催化反应，无论是吸热过程还是放热过程，都可采用流态化技术强化相互间的接触传热和传质。
2.2CFB燃烧条件下NOx的生成过程
NOx生成取决于热解燃烧发生的气氛。在CFB锅炉中，存在着鼓泡流动的下部密相区和大量颗粒团聚的上部快速床。密相区可以分为几乎不含固体的气泡相和近似处于最小流化状态的乳化相。乳化相内部气体速度接近于该粒度颗粒所对应的最小流化风速umf，而多余气体以气泡的形式上升。进入CFB炉膛中的燃料颗粒可以分为两类，一类是终端速度大于流化速度的大颗粒，一类是终端速度小于流化速度的小颗粒；前者趋于下沉，在乳化相中热解燃烧，后者将随气流上升，在上升过程中与循环物料一起发生团聚，颗粒团逐渐长大，当颗粒团生长到终端速度大于流化速度时又开始下降，下降过程中被上升气流逐渐吹散，重新上升，进入一个周期，从而有效延长颗粒在炉内的停留时间，完成燃尽。大燃料颗粒进入密相区后，存在于乳化相中，燃料颗粒周围是惰性床料颗粒，燃料颗粒的比例很小。乳化相中的气流速度即为最小流化风速umf，气体流量较小，燃料颗粒能够获得O2的条件很差：一方面直接流经燃料颗粒的气体很少，另一方面大量的一次风存在于气泡相中，O2从气泡相向燃料颗粒的传质阻力非常大，导致颗粒的热解和燃烧处于严重的缺氧状态。尽管密相区整体上富氧，但是对于处于乳化相中的燃料颗粒而言仍处于贫氧的还原性气氛中。在此还原性气氛下，燃料颗粒热解产生的挥发分N及焦炭N转化为NOx的比例非常低。
2.3系统模型的动态特性
虽然上一节得到模型辨识结果后，已经与现场实际输入输出数据进行了拟合验证得到了满意的结果。但是为了进一步检验模型是否合理，是否能够正确反映现场实际过程，所以分别对给煤量和排渣量做阶跃响应，测试床温与主蒸汽压力的变化。通过测试，在给煤量阶跃作用下，可以看到床温和主蒸汽压力同时变化，所以在给煤阶跃输入下，2个子系统存在耦合关系。当给煤增加时，实际床温变化本是先略有下降然后再上升，而由于在建模时分析考虑到锅炉带一定量的负荷时，煤粒入炉的吸热量很小，对锅炉实际热容量并无大的影响，因此，为了模型能简便的反映对象特性，方便控制系统设计，故而略去微分环节，床温响应整体呈现上升趋势。在初始时由于少量煤粒刚入炉，且放出的热量不足以影响床温，所以略有延迟，之后给煤持续增加，燃烧大量放热，使得床温持续上升后稳定。从煤粒燃烧放出热量到主蒸汽压力变化需要先经过漫长的热交换过程，之后给水吸收热量蒸发成蒸汽，蒸汽再进入汽包，最终使得主蒸汽压力上升。
结语
通过对活性炭的脱硫脱硝办法进行深入的探讨，进而来寻求提高活性炭的吸附效率实际的制备办法，进而来提高对活性炭的利用率，最终实现提高利用活性炭对二氧化硫以及氮化物的联合脱除效率。
参考文献
［1］缪伟东.循环流化床锅炉技术的现状分析与发展前景［J］.科技信息，2012（32）：389-390.