循环流化床锅炉床温动态建模与仿真.PDF

第 45 卷 　第 1 期 ( ) Vol . 45 　No . 1 厦门大学学报 自然科学版 　2006 年 1 月 J our nal of Xiamen U niver sit y (N at ural Science) J an . 2006 　 循环流化床锅炉床温动态建模与仿真 佘文武 ,曹志凯 ,江青茵 ,吴松涛 (厦门大学化学化工学院 化学工程与生物工程系 ,福建 厦门 36 1005) 摘要 : 在分析了循环流化床锅炉床内温度动态特性的基础上 ,通过对循环流化床锅炉动态特性的主导过程动态物料平 衡 ,动态残碳量平衡以及动态能量平衡以及辅助过程氧气浓度平衡 ,焦炭颗粒能量平衡的描述 ,建立了以给煤 、一次风 、 二次风和排渣为输入变量的动态模型. 结合某 220 t/ h 循环流化床锅炉的现场数据 ,采用 MA TL AB 6 . 5 软件对所建模型 进行了连续脉冲动态仿真和实时仿真 ,连续脉冲动态仿真结果可以很好地反映输入脉冲变量发生变化时床温的动态响应 情况 ,实时仿真结果与现场采集到的数据能够很好吻合. 关键词 : 循环流化床锅炉 ;床温 ;建模 ;动态仿真 ;实时仿真 中图分类号 : T K 229 . 6 ; TP 39 1. 9 　　　　　文献标识码 :A 　　　　　文章编号 (2006) 0 1008005 　　循环流化床锅炉是上世纪 80 年代发展起来的一 种煤的清洁燃烧技术 , 由于它具有燃烧适应性广 、燃烧 效率高以及污染排放量低等优点 ,使得其在近 20 年来 得到广泛的应用. 目前 , 国内外关于循环流化床锅炉的研究很多 ,特 别是对循环流化床锅炉床温动态模型的研究[ 1～5 ] . 本 文在借鉴前人模型的基础上 ,对模型进行了简化 ,将循 环流化床锅炉沿着炉膛高度方向分为密相区和稀相区 两个部分 ,各个部分集中参数化 ,分别对两个部分的氧 气浓度 、床料质量 、残碳质量 、以及总能量和焦炭颗粒 能量进行衡算 ,建立了以给煤 、给风和排渣为输入变量 　图 1 　循环流化床锅炉结构 的动态模型 ,该模型方程数少 ,计算量小 ,可以满足实 　Fig . 1 　St ruct ure of circulating fluidized bed boiler 时计算的要求 ,对实现现场的预测控制有一定的意义. 颗粒能量的动态过程. 然后 ,根据 220 t/ h 循环流化床 1 　建立模型 锅炉的运行情况 ,提出如下的简化假设 : 如图 1 所示 ,循环流化床锅炉主要 由炉膛 、分离 1) 不考虑石灰石进料的加入及反应 ; 器 、返料仓三大部分组成 ,二次风入口的位置为密相区 2) 忽略密相区中气泡对燃烧的影响; 和稀相区的分界线. 要建立循环流化床锅炉床温动态 3) 各相区内碳颗粒直径采用当量直径表示 ,并认 模型 ,首先要了解循环流化床锅炉的主导动态过程 ,清 为碳燃烧的产物只有 CO2 ; 华大学李政[2 ,3 ] 等提出循环流化床锅炉内的主导动态 4) 考虑耐火衬层及受热面金属管壁的热容对床 温动态特性的影响 ; 过程主要包括动态物料平衡过程 、压降与进风量耦合 5) 不考虑密相区和稀相区交界面的颗粒的返混 ; 过程 、残碳的动态蓄积过程以及动态能量蓄积过程. 本