化工企业循环流化床锅炉燃烧运行优化分析
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摘 要：随着近些年，我国经济发展的不断的，对化工企业的发展也起到了一定的推动作用。科学技术的不断完善和创新，使得化工企业针对循环流化床锅炉的运用提出了更高的要求，并且提出了一种新的控制策略，能够将经济性能优化和多变量控制的双层预控相结合，达到理想化的预期目标。为此，本文将针对化工企业循环流化床燃烧运行的优化进行分析与探讨。
关键词：化工企业；循环流化床；运行优化分析
现代化工企业中，通过是循环流化床锅炉的燃烧，能够有效的提高工作效率，并且循环流化床锅炉自身具有很大的优势，如：锅炉燃料适应范围广泛、燃烧中可直接脱硫、产生的灰渣能够综合利用、负荷调节范围宽等，在国内发展的速度变得越来越快，不仅应用于化工企业，在电力、供热企业中也有所应用。与以往的煤粉锅炉相比较，循环流化床锅炉，在燃烧机理上相对复杂，既需要满足热负荷的条件，同时还要将循环流化床的温度控制在适宜的温度范围内，一般情况下850～950℃最佳；且风煤比与燃烧效率上要控制合理。因此，对循环流化床锅炉的燃烧运行优化分析具有非常重要的意义，为日后的化工企业能够在低排放量的基础上，带来更大的经济效益。
1 循环流化床锅炉的结构和运行分析
循环流化床锅炉，通常是自然循环的方式，单独的气包。其结构上可简单分为，前烟井与后烟井两个主要部分；前烟井作为炉膛，四周一般为模式水冷壁，炉膛上方会吊挂有屏式过热器或者水冷屏两者中的一个。其次，高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器等部份，按照由上向下的顺序组成尾烟井；水平的烟道位于两个竖井之间，旋风分离器安装在内，回送装置与分离器的末端相连接，这样能够将没有燃烧殆尽的灰渣进行分离，重新送回到锅炉内部进行二次燃烧。循环流化床锅炉在实际的工作过程中，当燃料加工到一定的粒度标准，经由给煤机送入燃料到循环流化床锅炉的底部燃烧，燃料在燃烧的过程中所产生的气体，离开炉膛后，旋风分离器会对其进行加工，气体则会进入烟井，经过上述机器层层过滤，最后产生的废气通过烟筒排入到空气中，颗粒物则会返回到炉内进行燃烧。
循环流化床锅炉在时，需要以生产安全为重要前提，实现几个预期目标：①需要确保循环流化床锅炉内部，主要蒸汽压力与温度等几个重要工艺参数维持在稳定的范围内。针对有关变化的因素，如：发电和供汽负荷的变化、煤质的变化等，需要对其进行调整，将燃烧的过程进行优化，使蒸汽量和蒸汽的品质得到有效的保证；②实现锅炉燃烧过程的经济性，锅炉实际工作中，可以对其进行调整工作，主要调整的内容为，根据负荷调整的指令，对燃料和一次风量、二次风量、引入的风量进行调整，这样能够实现使烟气中氧含量占有的比重降低，提升热率；③保障循环流化床锅炉的温度，锅炉的是温度是其重要的参数之一，将其控制在一定范围内，可以有效的提升锅炉的工作效率，还会对锅炉运行的流化工况、脱硫效率等起到影响，一般情况下，循环流化床的温度控制在850～950℃最佳。
循环流化床锅炉是一个带有惯性大、强耦合、非线性和时变等非常复杂的多变量的燃烧过程，其中负荷的改变、煤质的改变等，这些都是对循环流化床锅炉的稳定性产生影响的因素，随着近些年科学技术的不断发展和创新，许多新型技术逐渐面世，并且被广泛的应用工作中，而循环硫化床锅炉的几个重要参数由于新型技术的诞生，实现了单回路控制甚至更加复杂控制策略的预期目标。但是，由于技术的不断完善和发展，对其在燃烧的控制性能上、经济性能方面以及环保情况，都提出了更加严格的要求，导致在现有的前提条件下，对多变量的控制难以实现，进而导致满足不了循环流化床锅炉进行多目标优化的需求。通常，现阶段的锅锅炉的日常工作中，工作经验依旧占据首要地位，这样不仅会因为操作人员习惯的不同，对锅炉的日常工作产生影响，工艺参数上发生的变动大，很难获取更优的经济性，无形中增加了操作人员的劳动强度，工况也难以长期保持稳定。因此，采用双层预测控制结构，并选择合理经济性能目标是解决循环流化床锅炉燃烧过程控制与优化问题的重要关键。
2 影响锅炉的主要参数
循环流化床锅炉的燃烧运行，会受到很多因素的干扰影响，其中包含有：总风量、一二次风配比、锅炉床温等，为此，将对这些影响因素进行详细的阐述。
2.1 总风量
锅炉正常的工作中，送风工作一方面要确保炉内燃烧充分的燃烧，另一方面还要确保燃料进行正常硫化。一旦，锅炉内部氧含量不足，就会导致飞灰、渣料内部碳含量过高。为了规避出现炉膛结焦，确保燃料充分燃烧，工作中过量的空气系数需要比煤粉炉内的系数高出一些，充足的空气能够有效实现燃料充分的燃烧以及正常的硫化现象。但是，风量过高，会使烟气速度超过设计值，炉内受热面及部件的磨损加剧，引风机负荷会明显增加。
2.2 一、二次风配比
一、二次锅炉风配比是燃烧过程中特别重要的一项参数，并且严重对过流的燃烧质量起到了至关重要的作用；一次风配要起到双方面的保证效果，既要保证燃料能够正常燃烧，还要保证物料能够正常的硫化，而第二次风配作，其主要内容是对产生的烟气开展混合搅动工作，使燃料的燃烧时间增长，并且及时补充燃料需要的氧气含量。使锅炉的内部的温度上升。一二次风配比不同，会影响到锅炉的燃烧配比，同时还会对锅炉的燃烧效率起到重要的影响。
2.3 锅炉床温
锅炉在日常的工作中，根据选择的燃料不同，需要对锅炉床温进行调控工作，工作过程中床温发生的变化幅度应尽量缩小，首先，温度过高会造成结焦的出现，严重时则会导致炉内底部风帽被烧坏；温度过低时燃料不能有效的完全燃烧，产生浪费，损失加重，脱硫的效果也会大幅度降低，传热效果随之下降，甚至还会产生尾部烟道的烟气出现再次燃烧的情况。床温是重要的参数之一，并且对锅炉的负荷与燃烧效率起着决定性的作用，这也是由循环流化床锅炉的特性决定的。运行中需要保持床温稳定，控制床温减小偏差，并密切监视炉床的温度，积极调整给煤量。炉床温度一般控制在 850～950℃最适宜，其控制可以通过调整给煤量和一、二次风配比，增加或减少给煤量来降低或者升高床温，从而保证锅炉运行中保持过剩空气量在合适范围内。
3 循环流化床锅炉燃烧优化的调整
结合某化工企业采用5台130t·h-1循环流化床锅炉，产生的蒸汽主要供企业的主生产装置使用，剩余的蒸汽供发电使用。这些锅炉已采用中控的ECS-100DCS系统实现了常规的监视与控制。在此前提条件下，结合双层预测控制策略将其运用到循环流化床锅炉运行中，通过使用先进的控制平台技术，能够在DCS上位机实现预期的目标。根据测试的结果，得出循环流化床锅炉燃烧过程中，使用双层预测控制系统，控制时长M=5，预测时域长度值为P=10，料床温度取910～950℃范围内，主蒸汽压力基本稳定，取值9.0～9.5MPa，烟气含氧量取为3%～4%。并且对其采用风门挡板对引入锅炉内部的风量进行调整，结合风门挡板自设的特点，建设相关的仪器，如：非线性补偿器，能够有效的对风门自身存在死区的问题以及调节非线性问题进行克服，使风量的调节精度更加精準。现阶段，多数的化工企业中，都会使用锅炉检测仪器，能够有效的解决，如：锅炉的数据偏差大等，一些在日常工作中存在的问题，同时增设先进的智能监控和诊断功能，针对锅炉指标出现变化。设备异常可以进行自我调整和及时反馈，为锅炉的正常运行起到保障。
4 总结
随着化工企业的不断发展和壮大，循环流化床锅炉得到了广泛是使用，其运用范围在电力和供热企业中都有被应用到，并且循环流化床锅炉具有燃料适应范围广泛、燃烧中可直接脱硫、产生的灰渣能够综合利用、负荷调节范围宽等多种优点。为此，对循环流床锅炉的燃烧运行有分析先得越发重要，通过在循环流化床锅炉中采用双层预测控制策略与传统控制策略进行对比，能够实现多目标的优化预期效果，同时减少了投入成本，废气排放量上得到了大幅度降低，推动了化工企业进一步发展，带来了更加可观的经济效益。
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