锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。 关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。 图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。 汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。 引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。 因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。 2.1 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td 之间的误差E=Td-T和误差变化DE作为输入语 言变量,系统控制值U为输出语言变量,构成一个 二维模糊控制器。其结构如图4所示。 Ku为模糊控制器比例因子,Ke,Kec为量化因子。 Ke:在输入量化等级确定之后,算法中改变误差 输入论域大小即改变了Ke的值,Ke增大,相当于缩 小误差的基本论域,起增大误差变量的控制作用。 若Ke选择较大,则上升时间变短,但会使系统产生 较大超调,从而过渡过程变长;Ke很小,则系统上升 较慢,快速性差。同时它还直接影响模糊控制系统 的稳态品质。 Kec:Kec选择较大时,超调量减小,但系统的响应 速度变慢,Kec对超调的抑制作用十分明显。但在 Ke,Kec和Ku中,系统对Kec的变化最不敏感,一般Kec 可调整范围较宽,其鲁棒性较好,给实际调试带来很 大方便。 Ku:比例因子Ku实质上是模糊控制器总的增益, 它的大小对系统输出的影响较大。Ku增大,系统超 调量随之增大,动态过程加快;反之,Ku减小,系统超 调量减小,动态过程变慢;Ku选择过大将会导致系统 震荡。由于Ku的敏感性,故可调范围较小。 模糊控制器可调参数Ke,Kec和Ku对系统性能 的影响各不相同,改变这3个参数可使控制器适用 于不同系统的性能要求。 2.2 模糊概念的确定及模糊化过程 对输入变量E进行模糊化,选择语言集为{负 大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择如下 [-n,-n-1,…,-1,0,1,…, n-1, n],E的实际 变化范围为[-x,x],则量化因子为Ke=n /x。对偏 差变化率DE进行模糊化,选择合适的模糊论域和 偏差变化率范围,同理可以计算出相应的模糊量化 因子Kec,在这里为了方便起见,选择偏差e、偏差变 化率DE具有相同模糊论域。 对于输出量U,调节范围为[-R,R],语言集为 {负大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择为[- m,-m-1,…,-1,0,1,…,m-1,m ],输出比例 因子为Ku=R /m。 在设计过程中,选取各变量的模糊论域,E= {-3,-2,-1,0,1,2,3};DE={-3,-2,-1,0,1, 2,3};U={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入量E,DE 及输出量U模糊集的隶属函数选择为三角形,如图 5所示。 2.3 模糊规则的确定 模糊决策一般都采用“选择从属度大”的规则, 在过热蒸汽温度调节过程中,当系统的偏差较大时, 系统的快速性为主要矛盾,系统的稳定性控制精度 却是次要的,这时应使系统快速减小偏差;而当系统 偏差较小时,则要求以保证系统的稳定性及控制精 度为主。因而模糊控制规律应遵循:过热汽温上升 速度快,汽温偏高,则汽温的控制量应向下浮动;过 热汽温下降速度快,汽温偏低,则汽温的控制量应向 上浮动。因此采用的模糊控制器的模糊控制规则具 有以下的形式: if {E=AiandDE=Bi}thenU=Ci, i=1, 2,...,n 其中Ai, Bi以及Ci分别为E, EC、和U的模糊子 集。控制规则的多少可视输入输出物理量数目及所 需的控制精度而定。由于模糊控制器采用两个输入 E, EC,每个输入分为7级共有49条规则。 按模糊数学推理法则选则表1所示控制规则。 2.4 逆模糊化过程 文中采用的模糊推理方式是常用的Mamdani 的Min-Max-COA法,即前项取小,多规则取大合 成结论,然后取重心得出非模糊化结论的算法。在 上述规则中,Ai,Bi, Ci分别为论域E,DE,U的模糊 子集,根据上述规则可推出模糊关系Ri=ExDE,这 里采用的最小运算规则,在按最大—最小合成(max -min composition)推理算法求得控制器输出的模糊 子集为U=(ExDE)·Ri,其中“·”为合成运算,非 模糊化后的结论即为输出U的修正值。逆模糊化 方法采用重心平均法(centroid of area)。 3 系统仿真 为了说明串级模糊控制系统在锅炉过热蒸汽温 度的控制上有更好的调节效果,分别搭建具有导前 微分信号控制系统和串级模糊控制系统的仿真框 图。在保持相同输入信号条件下设置两系统被控对 象为相同的参数,以利于比较。 考虑到在实际应用中,各种随机扰动的影响及 过程的复杂性,被控对象有着大惯性、纯滞后的特 性,设系统的主副被控对象的数学模型分别为: 两系统仿真方框图搭建分别如图6、图7所示; 过热汽温响应曲线分别如图8、图9所示。 从仿真曲线可以很清楚的看到:串级模糊控制 系统应用在锅炉过热蒸汽温度控制上能够获得比具 有导前微分信号控制系统更好的调节效果。具有导 前微分信号的控制系统仿真曲线有振荡,有超调,动 态过渡时间长,误差大。而串级模糊控制系统仿真 曲线基本无振荡,无超调,动态过渡时间短,误差小, 有较好的控制品质。 根据现场锅炉运行情况,为了能 更好地说明问题,在保持两个系统中 各调节器、控制器参数不变的情况下, 同时改变两个系统的被控对象的参 数。 W02=e-5s12s+1 观察仿真曲线,如图10、图11所 示。 由于被控对象在电厂中各种设备复杂的运行环 境下,一直处于波动状态,改变主被控对象参数后而 其他参数保持不变时,具有导前微分信号的控制系
火力发电厂锅炉节能降耗策略探讨论文
摘要:火力发电厂锅炉是耗能大户,做好节能降耗能够有效缓解我国资源紧缺现象,并降低企业生产成本,提高发电厂经济效益。本文通过概括火力发电厂节能减排的意义,对节能降耗过程中存在的问题进行分析,为节能降耗提供一些建议,以提高企业节能降耗的效率。
关键词:火力发电;节能降耗;资源
1、引言
我国是资源大国,也是人口大国。随着经济社会的发展进步和我国人口的不断增多,我国人均资源占有量不断减少,资源总量逐渐减少对资源节约型和环境友好型社会提出更高要求。火力发电厂作为资源消耗大户,其节能减排对建设节约型社会具有重要意义。有效提高能源的利用效率,降低环境污染,提高低碳生产效率,对我国可持续发展具有重要意义。在发电过程中,减少能耗,特别是锅炉的资源能耗,能够有效降低火力发电厂生产效率,提高经济效益,同时对我国资源供需矛盾的解决具有重要意义。
2、火力发电厂锅炉节能降耗意义
节能降耗是国家可持续发展战略的重要体现,其不仅符合我国国家经济发展方向和政策,对企业的长远发展也具有重要意义,企业应倡导并运用这一思想。随着我国经济社会的发展和城市化进程的加快,资源消耗不断增大,如何有效进行提高资源使用效率,降低能耗成为火力发电厂考虑的重点问题。我国能源资源对国外进口的依赖性越来大,因此,降低作为耗能大户的火力发电厂锅炉能耗能够有效缓解我国资源供需矛盾,一定程度上减轻我国能源进口负担,降低企业生产成本。火力发电厂锅炉燃烧的能源大多为不可再生,节能减排能够缓解我国出现能源危机,提高社会发展效率。
3、火力发电厂节能降耗中存在的问题
火力发电厂锅炉作为企业核心机器,使用寿命较长,在长时间的使用过程中,难免存在一些节能问题,具体表现在以下几个方面:第一,锅炉在能源燃烧过程中,产生较多的飞灰,这些飞灰可燃性较大,对锅炉使用产生一定影响;第二,锅炉运行过程中,需要参与系统调峰的次数较多,不仅影响锅炉生产效率,还增加锅炉能耗,不利于节能减排的进行;第三,运行时间厂,锅炉不断老化,使用过程中耗能较多,在同样的资源消耗情况下效率较低,从另一个角度来说,生产同样的电量需要更多能耗;第四,锅炉的频繁启动和停机过程中能源消耗量;第五,锅炉机组经过长年累月地使用,老化现象所引起的其他部位功能降低,如尾部烟道漏风,从而导致吸风机出力增大,进而使耗电量增加,不利于锅炉热传递效果,降低其热经济性能。
4、火力发电厂锅炉节能降耗措施分析
4.1调整锅炉燃烧
在实际生产环境中,调整锅炉燃烧对锅炉的生产效率和节能降耗具有重要作用。对火力发电厂锅炉进行有效、全面地调整,能够便于锅炉整体燃烧比率的匹配,实现锅炉的充分燃烧,进而促进节能降耗工作的进行。火力发电厂锅炉进行调整时,需考虑风量对节能的效果,对风量进行研究,判断其配比比例,提高配比的合理性和科学性。风量的配比调整有利于调整锅炉内空气系数的控制,对此系数进行有效控制能够提高燃烧效率,使得燃料进行充分燃烧,保证锅炉燃烧的最佳状态。在进行调整的过程,应注意以下事项:当锅炉处于正常运行状态时,出现负荷增加的情况,需增加风量,且增加燃料燃烧量;出现负荷降低的情况,则需减少风量,降低燃料燃烧量。根据负荷情况调整风量,有利于实现锅炉燃料的充分燃烧,提高燃烧效率,降低能耗,实现生产成本的降低。
4.2清除锅炉灰质
锅炉使用过程中,容易产生可燃灰质,因此需要在其运行时进行受热面吹灰,以增加锅炉生产效率,利于节能降耗工作的开展。锅炉运行过程中难免发生热损失,热损失量与锅炉运行过程中排烟温度密切相关,排烟温度越高,热损失量越大,资源消耗也就越大,不利于企业生产的长期发展。因此,在锅炉运行过程中必须对其受热面进行定期清理,以减少因受热面灰尘和杂质等杂物对受热面的传热能力所造成的影响。另外,还需对锅炉进行定期保养,以降低受热面清理过程中的耗能量;清理是注重在锅炉运行的最佳状态下进行,对清理次数进行科学合理的安排,最大限度地降低锅炉运行过程中的耗能。
4.3防止锅炉漏风
锅炉运行情况与发电有效性有重要关系,在使用过程中锅炉存在漏洞将增加锅炉运行能耗。在常见的几种情况中,锅炉漏风是导致能耗增加的典型情况。锅炉出现漏风现象时,锅炉中气体体积容易增大,这种情况会引起锅炉排烟时热损失量的.增大,还会引起吸风机用电量的增加。此外,风机电耗增加容易导致空预器烟温进一步降低,造成二次风温的大幅度降低。在锅炉运行过程中,需加强对锅炉运行状况的检测,针对问题进行维修和养护,同时,定期进行检修,做好常规性保养工作,确保锅炉正常运行的同时降低能耗。
4.4减少汽水损失
在进行检修过程中,由于不够全面,质量水平较低等原因,锅炉使用时疏水及排污不畅,容易导致汽水的损失,从而引起一系列不良状况的发生,进而导致锅炉能耗的增加。要减少锅炉出现汽水损失的现象,降低能耗,需要做到以下几点:第一,保证锅炉供水质量,并进行严格控制。锅炉给水的质量好,则能够保证其锅水浓缩倍率下排污率的降低。第二,监督汽水分离设备的安装质量,确保其检修质量,以便锅炉正常投入使用,通过这种方式能够有效提高汽水分离的效率,从而实现汽水分离过程中能耗的降低。第三,保证锅炉运行过程中各项参数的稳定性,将锅炉的负荷、气压和水位等参数控制在稳定的范围内,确保锅炉工作效率。第四,若锅炉出现突然启动或紧急停机的现象,则应及时进行疏水和排污,检查锅炉是否存在泄漏现象,根据实际情况进行处理,减少锅炉运行过程中不必要的损失。
5、结束语
火力发电厂锅炉机组作为能耗较大的机械设备,对其降低耗能策略进行研究,不仅能够提高发电效率,还能带来良好的社会效益。通过对锅炉进行有效调整,提高燃烧效率,对锅炉受热面进行吹灰,减少热量损失,防止锅炉漏风,确保锅炉正常运行,通过多种途径减少汽水损失现象的发生,以达到降低能耗的作用。
参考文献:
[1]李云平.火力发电厂锅炉的节能降耗策略分析[J].经营管理者.2015(17)
[2]陆叶,刘庆威.火力发电厂锅炉的节能降耗策略[J].科技致富向导.2014(17)
关于中小型循环流化床锅炉飞灰含碳量偏高问题的讨论论文
摘要:本文介绍了循环流化床锅炉的发展历史,并针对现阶段中小型循环流化床锅炉运行中突出的飞灰含碳量高的问题展开讨论,提出一些降低飞灰含碳量的措施。
关 键 字:中小型循环流化床锅炉 飞灰含碳量偏高
0 循环流化床锅炉发展概况
循环流化床燃烧技术是国内外公认的一种洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉具有煤种适应性广、燃烧效率高、环境性能好、符合调节范围大和灰渣综合利用等优点,近十年来在工业锅炉、电站锅炉、旧锅炉改造和燃烧各种固体废弃物等领域得到迅速的发展。我国是以煤为主要一次能源的国家,燃用的煤种最为齐全。近十几年来,我国循环流化床技术发展迅速。
1981年国家计委下达了“煤的流化床燃烧技术研究”课题,清华大学与中国科学院工程热物理研究所分别率先开展了循环流化床燃烧技术的研究,标志着我国循环流化床锅炉的研究和产品开发技术正式启动。到2005年4月为止,我国运行的循环流化床锅炉CFBB已超过100台,已经投运的最大机组是安装在四川内江、从奥斯龙公司进口的410t/h(100WM)循环流化床高压电站锅炉,由于运行台数较少,各方面的经验还有待积累。
另外,我国正在引进一台Alstom公司的1025t/h的常压循环流化床锅炉及相应的关键配套设备,在四川白马电厂建立300MW循环流化床示范工程;国家电力公司热工研究院夜设计了300MW循环流化床锅炉方案标志着我国循环流化床锅炉将朝着大型化方向发展。现在,我国已成为世界上CFB机组数量最多、总装机容量最大和发展速度最快的国家。
1 循环流化床锅炉目前存在的问题
但是这种超常规的循环流化床锅炉的发展速度使循环流化床锅炉运行出现了一些问题。诸如:①炉膛、分离器以及回送装置及其之间的膨胀和密封问题。特别是锅炉经过一段时间运行后,由于选型不当和材质不合格,加上锅炉的频繁起停,导致一些部位出现颗粒向炉外泄漏现象。②由于设计和施工工艺不当导致的磨损问题。炉膛、分离器以及返料装置内由于大量颗粒的循环流动,容易出现材料的磨损、破坏问题。一些施工单位对循环流化床内某些局部部位处理不当,出现凸台、接缝等,导致从这些部位开始磨损,然后磨损扩大,导致炉墙损坏。③炉膛温度偏高以及石灰石选择不合理导致的脱硫效率降低问题。早期设计及运行的循环流化床锅炉片面追求锅炉出力,对脱硫问题重视不够,炉膛温度居高不下,石灰石种类和粒度的选择没有经过仔细的试验研究,导致现有循环流化床锅炉脱硫效率不高,许多锅炉脱硫系统没有投入运行,缺乏实践经验的积累。④灰渣综合利用率低的问题。一般认为,循环流化床锅炉的灰渣利于综合利用,而且利用价值很高,但由于各种原因,我国循环流化床锅炉的灰渣未能得到充分利用,或者只进行了一些低值,需要进一步做工作。⑤飞灰含碳量高的问题。这些问题的存在影响了循环流化床锅炉的连续、安全、经济运行,还带来了维修工作量大、运行费用高等问题。就中小型循环流化床锅炉来说,飞灰含碳量高是一个比较普遍的问题。
2 飞灰含碳量的影响因素及应采取的措施
影响循环流化床锅炉飞灰含碳量的主要因素如下:
1、 燃料特性的影响。循环流化床锅炉煤种适应性广,但对于已经设计成型的循环流化床锅炉,只能燃烧特定的煤种(即设计煤种)时才能达到较高的燃烧效率。由于煤的结构特性、挥发份含量、发热量、水分、灰份的影响,循环流化床锅炉的燃烧效率有很大差别。我国主要按煤的干燥无灰基挥发分含量对煤进行分类,按照挥发分含量由低到高的顺序将煤分成无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等。挥发分含量的大小实际上反映了煤形成过程中碳化程度的高低,与煤的年龄密切相关。不同煤种本身的物理组成和化学特性决定了它们在燃烧后的飞灰具有不同的形态和特性。东南大学收集了山西大同烟煤、广西合山劣质烟煤和福建龙岩无烟煤等几种典型煤种在电站锅炉中燃烧生成的飞灰,制成样品,用扫描电镜进行了微结构分析。收到基灰发分含量为10%的广西合山劣质烟煤所生成的飞灰大部分是较密实的灰块,表面不光滑,没有熔融的玻璃体形态存在,大部分粒子的孔隙率都较小,仅有少数球状空心煤胞出现,但孔隙率也不大,壁面较厚,表面粗糙。该飞灰形态表明,该煤种燃尽率不高,取样分析其飞灰含碳量为10%左右。福建龙岩无烟煤挥发分含量较低,只有4%左右,属典型难燃煤种,表现为着火延迟、燃尽困难。虽然发热值高,燃烧时火焰温度可达1500℃以上,但燃尽率低,生成的球状煤胞中绝大多数为无孔或少孔,虽然也出现多孔薄壁球状煤胞,但数量极少。无孔或少孔的球状煤胞表面很光滑,有熔融的玻璃体形态存在,对燃尽是极为不利的。从煤粉锅炉种采取飞灰样,分析其含碳量在10%以上。山西大同烟煤飞灰中虽然也发现有极少部分少孔的密实球状煤胞,但绝大部分为多孔的疏松空心煤胞和骨质状疏松结构煤胞,这两种煤胞的孔隙率很大,这样就形成了很大的反映表面积,对煤粉的燃尽十分有利,因而这种烟煤的飞灰含碳量很低。
2、 入炉煤的粒径和水分的影响。颗粒过大,一方面床层流化不好,另一方面,碳粒总表面积减少,煤粒的扩散阻力大,导致反应面积小,延长了颗粒燃尽的时间,颗粒中心的碳粒无法燃尽而出现黑芯,降低了燃烧效率,同时造成循环灰量不足,稀相区燃烧不充分,出力下降。另外,大块沉积,流化不畅,局部结焦的可能性增大,排渣困难。颗粒过小,床层膨胀高,易燃烧,但是易造成烟气夹带,不能被分离器捕捉分离而逃逸出去的细颗粒多,对燃尽不利,飞灰含碳量高。通过实验发现:颗粒太小,由于煤粉在炉内停留时间过短,燃不尽,飞灰含碳量就大。相对而言,燃用优质煤,煤颗粒可粗些;燃用劣质煤,煤颗粒要细些。所以对于不同的煤质要调整二级破碎机的破碎能力来调整煤的粒度。煤中水分过大不仅降低床温,同时易造成输煤系统的堵塞,故对于水分高的煤进行掺烧。
3、 过量空气系数的影响。一次风作用是保证锅炉密相区料层的流化与燃烧,二次风则是补充密相区出口和稀相区的'氧浓度。调整好一二次风的配比,有效地降低飞灰、灰渣含碳量,是保证锅炉经济燃烧的主要手段。运行中适当提高过量空气系数,增加燃烧区的氧浓度,有助于提高燃烧效率。但炉膛出口过量空气系数超过一定数值,将造成床温下降,炉膛温度下降,总燃烧效率将下降,风机电耗增大。所以在符合变化不大时,一次风量尽量稳定在一个较合适的数值上,少作调整,主要靠调整二次风比例来控制密相区出口和稀相区的氧浓度。一二次风的配比,与锅炉负荷、煤种等有关,通过进行燃烧调整试验可建立锅炉不同负荷与一二次风量配比的经验曲线或表格,供运行调整时参考。
4、 燃烧温度的影响。和煤粉锅炉炉膛温度高达1400~1500℃相比,循环流化床运行温度通常控制在850~900℃之间,属低温燃烧,在此条件下煤粒的本正燃烧速率低得多,加上流化床内颗粒粒径比煤粉炉内煤粉粗得多,所需的燃尽时间长得多。提高燃烧温度,飞灰含碳量低;相反,燃烧温度低,飞灰含碳量高。
5、 分离器分离效率的影响。分离器分离效率高,切割粒径小,飞灰含碳量低;相反,分离器分离效率低,切割粒径大,飞灰含碳量高。经过20年的发展,目前我国循环流化床锅炉使用的高效分离器有三种:上排气高温旋风分离器、下排气中温旋风分离器和水冷方形分离器。
6、 飞灰再循环倍率的影响。飞灰再循环的合理选取要根据锅炉炉型、锅炉容量大小、对受热面和耐火内衬的磨损、燃煤种类、脱硫剂的利用率和负荷调节范围来确定。
7、 锅炉蒸发量的影响。锅炉蒸发量大,相应的燃烧室温度高,一次通过燃烧室燃烧的粒子(分离器收集不下来的粒子)燃烧时间长,燃尽度较高,飞灰含碳量低;相反,飞灰含碳量高。
8、 除尘灰再循环燃烧的影响。对难燃尽的无烟煤,采取分离灰循环燃烧之后,飞灰含碳量仍比较高。为了进一步降低飞灰含碳量,一个比较有效的措施是采用除尘灰再循环燃烧。德国一台循环流化床锅炉,当分离灰再循环倍率为10~15时,飞灰含碳量仍有23%左右。为了降低飞灰含碳量,采用了除尘灰再循环燃烧。当除尘灰再循环倍率为0.3时,飞灰含碳量降低到了10%左右;除尘灰再循环倍率为0.6时,飞灰含碳量降低到了4%。
3 结论
降低飞灰含碳量的措施有多种,应根据实际情况选择最经济最实用的措施。我厂四台循环流化床锅炉也存在飞灰含碳量高的问题,我们会借鉴前人的经验,尝试一些措施以降低飞灰含碳量。
参考文献:
[1] 路春美等,循环流化床锅炉设备与运行[M],中国电力出版社,2003
[2] 刘德昌等,循环流化床锅炉运行及事故处理[M],中国电力出版社,2006
循环流化床概况循环流化床锅炉技术是近几十年来迅速发展起来的一项高效低污染清洁燃煤技术。现根据我国近几年来出版的关于循环流化床锅炉理论设计与运行中有关循环流化床锅炉的原理、特点、启动和运行等方面的情况介绍如下:一、 循环流化床锅炉的工作原理:(一) 流态化过程: 当流体向上流动流过颗粒床层时,其运行状态是变化的。流速较低时,颗粒静止不动,流体只在颗粒之间的缝隙中通过。当流速增加到某一速度之后,颗粒不再由分布板所支持,而全部由流体的摩擦力所承托。此时对于单个颗粒来讲,它不再依靠与其他邻近颗粒的接触面维持它的空间位置。相反地,在失去了以前的机械支承后,每个颗粒可在床层中自由运动;就整个床层面言,具有了许多类似流体的性质。这种状态就被称为流态化。颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度,称为临界流化速度。流化床类似流体的性质主要有以下几点(1)在任一高度的静止近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量。(2)无论床层如何倾斜,床表面总是保持水平,床层的形状也保持容器的形状;(3)床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出;(4)密度高于床层表观察的物体化床内会下沉,密度小的物体会浮在床面上;(5)床内颗粒混合良好,颗粒均匀分散于床层中,称之为“散式”流态化。因此,当加热床层时,整个床层的温度基本均匀。而一般的气、固体态化,气体并不均匀地流过颗粒床层。一部分气体形成气泡经床层短路逸出,颗粒则被分成群体作湍流运动,床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化,因此这种流态化称之为“聚式”流态化。煤的燃烧过程是一个气、固流态化过程。二、循环流化床的原理和特点: 循环流化床在不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态也不同。随着气流速度的增加,固体颗粒分别呈现固体床、鼓泡流化床、湍流流化床和气力输送状态。循环流化床的上升阶段通常运行在快速流化床状态下,快速流化床流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的,此时,固体燃料被速度大于单颗燃料的终端速度的气流所流化,以颗粒团的形式上下运动,产生高度的返混。颗粒团向各个方向运动,而且不断形成和解体,在这种流体状态下气流还可携带一定数量的大颗粒,尽管其终端速度远大于截平均气速。这种气、固运行方式中,存在较大的气、固两相速度差,即相对速度,循环流化床由快速流化床(上升段)气、固燃料分离装置和固体燃料回送装置所组成。循环流化床的特点可纳如下:(1)不再有鼓泡流化床那样的界面,固体颗粒充满整个上升段空间。(2)有强力的燃料返混,颗粒团不断形成和解体,并向各个方面运行。(3)颗粒与气体之间的相对速度大,且与床层空隙率和颗粒循环流量有关。(4)运行流化速度为鼓泡流化床的2-3倍。(5)床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化。(6)颗粒横向混合良好。(7)强烈的颗粒返混,颗粒的外部循环和良好的横向混合,使得整个上升段内温度分布均匀。(8)通过改变上升段内的存料量,燃料在床内的停留时间可在几分钟到数子时范围内调节。(9)流化气体的整体性状呈塞状流。(10)流化气体根据需要可在反应器的不同高度加入。三、流化床燃料设备的主要类型: 流化床操作起初主要用在化工领域,自60年代开始,流化床被用于煤的燃料,并且很快成为三种主要燃料方式之一,即固定床燃料(层燃),流化床燃料和悬浮燃烧(煤粉燃烧)流化床燃烧过程的理论和实践也大大推动了流态化学科的发展,目前流化床燃烧已成为流态化的主要应用领域之一,愈来愈得到人们的重视。 流化床燃烧设备按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉,和循环流化床锅炉,按工作条件分又可分为常压和增压流化床锅炉,这样流化床燃烧锅炉可分为常压鼓泡流化床锅炉,常压循环流化床锅炉,增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。(四)循环流化床锅炉的特点:(1)循环流化床锅炉的工作条件:项目 数值 项目 数值温度(℃) 850-950 床层压降KPa 11-12流化速度(m/s) 4-6 炉内颗粒浓度kg/m3 150-600炉膛底部床料粒度(μm) 100-700 10-40炉膛上部床料密度(kg/m3) 1800-2600 Ca/s 摩尔比 1.5-4燃料粒度(mm) <12 壁面传 210-250脱硫剂粒度(mm) 1左右 (2)循环流化床锅炉的特点:循环流化床锅炉可分为两个部份,第一部份由炉膛(块速流化床)气,固物料分离设备,固体物料再循环设备,(旋风份离器)等组成,上述部分形成了一个固体物料循环回路。第二部份为对流烟道,布置有过热器,再热器,省煤器和空气予热器等。典型循环流化床锅炉燃烧系统,燃烧所需的一、二次风分别从炉膛的底部和炉膛侧墙送入,燃料的燃烧主要在炉膛中完成,炉膛四周布置水冷壁,用于吸收燃料所产生的部分热量,由气流带出炉膛的固体物料在气、固体分离装置中被收集并通过返料装置返回炉膛再燃烧循环流化床燃烧锅炉的基本特点:可概括以下:1、低温的动力控制燃烧:循环流化床燃烧是一种在炉内使高速运行的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触,并具有大量颗粒返混的流态化燃烧反应过程,同时,在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集,将这部分颗粒送回炉内再次参予燃烧过程,反复循环地组织燃烧。显然,燃料在炉膛内燃烧的时间延长了,在这种燃烧方式下,炉内温度水平因受脱硫最佳温度限制,一般850℃左右,这样的温度远低于普通煤粉炉中的温度水平(一般1300-1400℃),并低于一般煤的灰烤点(1200-1400℃),这就免去了灰熔化带来的种种烦恼。这种低温燃烧方式好处较多,炉内结渣,及碱金属,析出均比煤粉炉中要改善很多,对灰特性的敏感性减低,也无须用很大空间去使高温灰冷却下来,氮氧化合物生成量低。并可与炉内组织廉价而高效的脱硫工艺。从燃烧反应动力学角度看,循环流化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区(或过渡区)内。由于循环流化床锅炉内相对来说燃烧温度不高,并有大量固体颗粒的强烈混合,这种状况下的燃烧速率主要取决于化学反应速率,也就决定于燃烧温度水平,面燃烧物理因素不再是控制燃烧速率的主导因素,循环流化床锅炉内燃料燃尽度很高,通常,性能良好的循环流化床锅炉燃烧率可达98-99%以上。2、高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程:循环流化床锅炉内的固体物料(包括燃料残炭,脱硫剂和惰性床料等)经由炉膛,分离器和返料装置所组成的外循环。同时,循环流化床锅炉内的物料参于炉内、外两种循环运行。整个燃烧过程的及脱硫过程都是在这两种形式的循环运行的动态过程中逐步完成的。3、高强度的热量、质量和运行传递过程:在循环流化床锅炉中,大量的固体物料化强烈湍流下通过炉膛,通过人为操作可改变物料循环量,并可改变炉内物料的分布规律,以适应不同的燃烧工况,在这种组织方式下,炉内的热量、质量和动量传递是十分强烈的,这就使整个炉膛高度的温度分布均匀,实践也充分证实际这一点。4、循环流化床锅炉与其它炉型相比较:一般固体燃料的燃烧可分为:层燃、流化床燃烧和紧浮燃烧,流化床燃烧又可分为鼓泡流化床和循环流化床燃烧。为了解循环流化床锅炉的优点以及需要进一步研究解决的问题,有必要对循环流化床锅炉与其他炉型炉进行比较。(1)燃烧过程的比较:特征 层燃炉 循环流化床 悬物燃烧炉燃料颗粒平均直径(mm) <300 0.05-0.1 0.02-0.08燃料室区域风速(m/s) 1-3 3-12 15-30固体运行状态 静止 大部份向上,部分向下 向上床层与受热面传热系数w.m2.k 50-150 100-250 50-100磨损 小 中 较小(2)脱硫过程的比较:煤粉炉的喷钙脱硫是将钙基脱硫剂(如石灰石、白方石或消石灰)直接喷入炉内,在高温下脱硫剂大段烧进行如瓜反应:500℃-900℃CaCO3 CaO(S)+ CO2(g)500℃-900℃MgCO3•(OH2) CaO(S)+ MgO(S)+2 CO2(g)500℃-900℃Ca(OH2) Ca0(S)+ H2O(g)1在通常燃烧温度下,燃烧过程在不到200ms的时间内就基本完成了(脱硫剂粒径为10μm左右),脱硫剂燃烧后形成多孔的氧化钙颗粒,一旦脱硫剂燃烧生成CaCO,它就和反应成硫酸钙2CaO(S)+ SO2(g)+ O2(g) CaSO4(S)据煤粉炉喷钙试验,最佳喷入温度为1100℃左右,石灰石料度在8-10μm之间脱硫效率较佳,脱硫剂的利用率一般为20%,脱硫效率为50%。而循环硫化床锅炉的燃烧脱硫过程是将脱硫剂(石灰或白方石)送入炉内,然后与燃烧生成的二氧化硫气体反应,达到脱硫目的。与煤粉炉一样,脱硫剂进入循环流化床锅炉后大段烧形成氧化钙,氧化钙再与二氧化硫气体反应。在循环流化床锅炉中,由于独特的设计和运行条件,整个循环流化床锅炉的主循环回路运行在脱硫的最佳温度范围内(850-900℃)。同时由于固体物料在炉内、外循环(通过分离装置和回送装置)脱硫剂在炉内的停留时间大大延长,通常平均停留时间可达数十分钟。此外,炉内强烈的湍流混合也十分有利于循环流化床锅炉燃烧脱硫过程在Ca/S为1.5-2.5时,脱硫效率通常可达90%,脱硫剂利用率可达50%,将比煤粉脱硫效果提高一倍。(3)各种形式锅炉主要技术经济指标的比较:锅炉型号主要技术经济指标 YG-35/39-M3 循环流化床炉 BG-35/39-M 煤粉炉 L-35/39-W/I 链条炉锅炉实际热效率(%) 87.8 87.96 50燃料种类 贫煤 贫煤 贫煤低位发热量(KJ/kg) 21736 22003 21736锅炉耗煤量(kg/h) 4959 4883 8707锅炉耗标煤(kg/h) 3684 3677 6468辅机耗电总容量(KW) 470 587.1 362.3辅机耗电总容量折标煤(kg) 100 235 145总耗标煤(kg/h) 3872 4218 6613每吨汽耗标煤(kg) 110.69 109.25 188.94燃烧效率(%) 98-99 98-99 88.1负荷调节范围 较大 小 大对煤种变化的适应性 适应广 较单一煤种 单一煤种操作维护水平 一般 高 简单锅炉设备费(本体)(万元) 82.68 97 86.59系统投资费(万元) 245 400 200.7锅炉钢材耗量(吨) 157 165 186二氧化硫排放量 加石灰石可脱硫 全部排放 全部排放二氧化氮排放量 生成少 生成多 生成较多飞灰排放量 较大 大 小注:锅炉投资按90年代初估价循环硫化床锅炉与其他型式锅炉比较锅炉特性 链条炉 煤粉炉 循环硫化床炉床高或燃料燃烧区高度m 0.2 15-40 27-45截面风速m/s 1.2 4-8 4-6过剩空气系数 1.2-1.3 1.2-1.25 1.15-1.3截面热负荷MW/M2 0.5-1.5 3-5 4-6煤的粒度过mm 6-32 6以下 0.1以下负荷调节比 4.1 3:4.1燃烧效率% 85-90 95-99 99NO2排放PPM 400-600 50-200 400-600炉内脱硫效率 低 80-90从上表可看出:循环硫化床锅炉明显优于其他型式的锅炉五、循环硫化床锅炉的优点:优点:由于循环硫化床锅炉独特的流体动力特性和结构,使其具备有许多独特的优点,以下分别加的简述。1、燃料适应性:这是循环流化床锅炉主要特性优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计,燃料仅点床料的1%-3%,其它是不可燃的固体颗粒,如脱硫剂、灰渣或砂。循环流化床锅炉的特殊流体动力特性使得气、固和固与固体燃料混合非常好,因此燃料进入炉膛后很快与大量床料混凝土合,燃料被此速加热至高于看火温度,而同时床层温度没有明显降低,只要燃料热值大于加热燃料本身和燃料所需的空气至着火温度所需的热量,循环流化床锅炉不需要辅助燃料而砂用任何原料。循环流化床锅炉既可用优质煤,也可烧用各种劣质煤,如高灰分煤、高硫煤、高灰高硫煤、煤矸石、泥煤、以及油页岩、石油焦、炉渣树皮、废木料、垃圾等。2、燃烧效率高:循环流化床锅炉的燃烧效率要比链条炉高得可达97.5-99.5%,可与煤粉炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为下述特点:气、固混合良好,燃烧速率高,特别是对粗粉燃料,绝大部分未燃尽的燃料被再循环至炉膛再燃烧,同时,循环流化床锅炉能在较宽的运行变化范围内保持较高的燃烧效率。甚至燃用细粉含量高的燃料时也是如此。3、高效脱硫:循环流化床锅炉的脱硫比其它炉型更加有效,典型的循环流化床锅炉脱硫可达90%。与燃烧过程不同,脱流反应进行得较为缓慢,为了使氧化钙(燃烧石灰石)充分转化为硫酸钙,烟气中的二氧化硫气体必须与脱硫剂有充分长的接触时间和尽可能大的反应面积。当然,脱硫剂颗粒的内部并不能完全瓜,气体在燃烧区的平均停留时间为3-4秒钟,循环流化床锅炉中石灰石粒径通常为0.1-0.3mm,无论是脱硫剂的利用率还是二氧化硫的脱除率,循环流化床锅炉都比其他锅炉优越。4、氮氧化物(NO2) 排放低:氮氧化物排放低是循环硫化床锅炉一个非常吸引人的一个特点。运行经验表明,循环流化床锅炉的二氧化氮排放范围为50-150PPM或40-120mg/mJ。NO2排放低的原因:一是低温燃烧,此时空气中的氮一般不会生成NO2,二是分段燃烧,抑制燃料中的氮转化NO2,并使部分已生成NO2得到还原。5、其他污染物排放低:循环流化床锅炉的其他污染物如:CO、HC1、HF等排放也很低。6、燃烧强度高、炉膛截面积小炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的主要优点之一。循环流化床锅炉的截面热负荷约为3.5-4.5MW/m2接近或高于煤粉炉7、给煤点少:循环流化床锅炉因炉膛截面积较大,同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少,只需一个给煤点,也简化了给煤系统。8、燃料预处理系统简单:循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于12mm,因此与煤粉炉相比,燃料的制粉系统相比大为简化。此外,循环流化床锅炉能直接燃用高水分煤(水分可达30%以上)。当燃用高水分煤时,也不需要专门的处理系统。9、易于实现灰渣综合利用:循环流化床锅炉因燃烧过程属于低温燃烧,同时炉内优良的燃尽条件,使得锅炉灰渣含碳量低,易于实现灰渣的综合利用。如灰渣作为水泥掺和料或做建筑材料,同时做温烧透也有利于稀有金属的提取。10、负荷调节范围大,负荷调节快:当负荷变化时,当需调节给煤量、空气量和物料循环量、负荷调节比可达(3-4):1,此外,由于截面风速高和吸热高和吸热控制容易,循环流化床锅炉的负荷调节速率也很快,一般可达每分钟4%。11、循环床内不布埋受热面管:循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面,不存在磨损问题,此外,启动,停炉,结焦处理时向短、同时长时间压火之后可直接启动。12、投资和运行费用适中:循环流化床锅炉的投资和运行费用略高于常规煤粉炉但比配制脱硫装置的煤粉炉低15-20%。六、循环流化床锅炉尚待进一步研究的问题:为使循环流化床锅炉的设计和运行达到优化的目的,充分发挥循环流化床的优点,尚需对下列几个方面进行深入研究。1、循环物料的分离循环流化床锅炉的分离装置接工作温度分为高温、中温和低温分离,接分离的作用形式又可分为旋风分离,惯性分离等。以目前循环流化床的运行情况来看,高温旋风分离器还是比较成熟的。但使用高灰燃料时的磨损问题尚未解决。而且分离的体积也十分庞大,基本上和炉膛直径相近。受旋风分离器最大尺寸的限制,大容量循环流化床锅炉必需配置多个分离器。由于旋风分离器内衬有较厚的防磨耐火材料,热惯性大,因此延长了锅炉启动时间。负荷变化动态特性变差,故采用惯性分离器是值得探讨的,因为惯性分离器设备经较简单,体积小,结构布置比较方便。流动阻力也相对较小。此外不应操付中,低温分离器。根据循环流化床锅炉的发展要求将设计、效率高、体积小、阻力低、磨损小和制造及运行方便的物料分离装置。2、循环流化床的固体颗粒的浓度选取:循环流化床内固体颗粒浓度对燃烧过程,脱硫过程和传热过程都有很大影响。但合适的循环流化床内固体颗粒浓度的确定却十分困难。目前各循环流化床各制造厂家所采用的炉内颗粒浓度的一个重要参数是循环倍率。国内的一些循环流化床锅炉的循环倍率通常在10以下,而国外的循环倍率常达到50,甚至更高。在分析循环流化床锅炉的工作过程时,不仅要考虑物料的内部循环,亦要考虑炉外循环,在高风速运行时,物料内循环更为显著。因此,合理的循环床内固体颗粒的浓度的选取对燃烧脱硫,传热、磨损、能耗等一系列因素都有影响。3、炉内受热面布置和温度控制为了保证循环流化床锅炉的炉内温度控制在一定范围内,在固体颗粒循环回路中必须吸一部分热量。目前炉内吸热主要有以下两种方法:一种是炉膛内布置水冷壁或隔墙;另一种是炉膛内布置部分受热面(如过热器等)在固体物料循环回路上再布置流化床换热器。这两种形式都可行的。但这两种方法,对床温控制方式是不同的,前者主要是靠调节返料量来调节床内固体颗粒浓度,以改变水冷壁的换热系数。从而改变炉内吸热量来控制床温,否者仅需调节进入流化床换热器和热接返回炉内固体物料量的比例,便可控制床温,相对比较灵活,特别适合于大容量循环流化床锅炉。4、运行风速(或截面热负荷)的确定循环流化床锅炉的运行风速是一个重要的参数。一般运行风速为4-10m/s/。运行风速提高会使炉子更为紧凑。截面热负荷相应增大,此时为了保证燃料和石灰石颗粒有足够的停留时间和布置足够的受热面,必须增加炉膛高度。这样不仅磨损增加,而且锅炉造价增加。风机功率会增大,厂用电也会相应增加。但风速过低则发挥不了循环流化床的优点,因此对各种燃料都应具有最佳的运行风速。5、返料机构:在循环流化床中,被分离下来的固体物料必须通过返料机构送回炉内。返料机构还应对返回的物料量进行灵活的调节,但由于返料机构中的温度很高,磨损较大,如采用一般机械阀门之类的调节装置,会很容易产生卡死,转动不灵等现象,目前循环流化床中一般采用非机械阀。(L阀)和流化床返料机构,一方面调节物料流量,另一方面防止燃料在燃烧室反串型分离器,造成短路。目前许多制造厂家对返料机构都是保密的。6、循环流化床锅炉部件的磨损:由于循环流化床锅炉内的高颗粒浓度和高运行风速,锅炉部件的磨损是比较严重的。磨损主要与风速、颗粒度以及流场的不均匀性有关,磨损与风速及浓度成正比。在设计时,一般应防止烟气走廊突缩突扩的形式。目前研究比较落弱。7、低污染燃料:循环流化床锅炉已获得迅速发展。一个重要的原因就是循环流化床的低污染燃料特性,在脱硫研究方面目前相对一致,但对于脱硫最佳温度,脱硫剂的高效利用方面尚有许多内容要研究。如降低NO2、床温、烟气再循环,注氨以及脱硫剂对NO2的影响等有待进一步研究。9、尾部受热面的设计:目前在循环流化床锅炉中,尾部烟道受热面的设计一般比较忽视,如何更加合理布置尾部烟道受热面尚待进一步研究。10、除尘:尾部烟道现在国内大部分采用电除尘。七、循环流化床锅炉的发展:国外:60年代就开始研究,是芬兰奥期龙公司,第一台为热功率15MW由燃油炉改造而成的商用循环流化床锅炉,后由美国巴特利多固体循环流化床锅炉及德国,瑞典、加拿大、意大利等国分别制造出各种型式的循环流化床锅炉,最大的为发电功率165MW配套的循环流化床锅炉同加拿大1993年制造。90年代循环流化床锅炉应达到以下技术标准:(1)燃烧效率100% ;(2)电厂效率大于40%;(3)SO2排放小于10PPM;(4)NO2排放小于30PPM。)。
电气化铁路中SVC负序补偿应用技术研究 摘要:随着电气化铁路的迅速发展,电铁牵引负荷产生的负序分量及高次谐波,除对牵引供电系统造成危害外,还会造成电力系统负序及谐波污染[1],因而,电铁的负序及谐波危害已成为制约我国电气化铁路发展的重要因素。结合电气化铁路给电网带来的影响,着重探讨电铁负序补偿中SVC的使用问题。根据国外一些发达国家如日本、澳大利亚等国成功将SVC技术应用在电气化铁路的无功和负序补偿案例以及国内SVC负序补偿应用实例,对SVC负序补偿原理及运行方式进行了研究分析,对SVC在电铁负序治理中的应用前景做了初步探讨,以期提高电力系统运行的经济效益和社会效益。 关键词:电气化铁路;负序补偿;SVC 0 引言 世界上第一条用电力机车作为牵引动力的电气化铁路于1879年在德国柏林建成。中国于1961年建成第一条电气化铁路———宝成铁路的宝鸡至凤州段。电气化铁路问世后发展很快,法国、日本、德国等国家已形成以电气化铁路为主的铁路运输业,大部分货运量由电气铁路完成。电气化机车上不设原动机,其电力由牵引供电系统提供。该系统由牵引变电所和接触网构成,来自高压输电线路的高压电经牵引变电所降压整流后,送至铁路架空接触网,电气机车通过滑线弓受电,牵引机车行驶。由于电力机车运营可以使铁路运输成本降低30%~40%,因此越来越成为发展的方向。电力机车是波动性很大的大功率单相整流负荷,对于三相对称的电力系统供电来说,电铁牵引负荷具有非线形、不对称和波动性的特点,将产生三相不平衡的负序及高次谐波电流注入电网[1],使得旋转电机转子发热、电力变压器使用寿命缩短、输电线路送电能力降低,继电保护装置误动及安全自动装置不能正常投切等诸多影响电网运行的不利因素。因此,必须对电铁机车对电力系统的影响有足够的重视并采取应对措施[2-3]。目前关于电铁谐波治理的技术已经趋于成熟[4],但对于负序的治理仍存在很多问题,传统上广泛使用的关于减小电铁负序分量的方法大多是合理安排机车及系统机组运行方式,尽量削弱电铁负序分量对电网的影响,此方法虽能在一定程度上控制电铁对电力系统的影响,但仍存在诸如列车运行方式临时变化、电力系统机组检修等问题,影响治理效果。根据电铁负荷给电网带来的负序影响,着重对SVC负序补偿基本原理及运行方式进行了研究分析;将国内外应用SVC治理电铁负序分量的案例做了综述;最后对SVC在电铁负序治理中的应用前景做了初步探讨。 1 电铁负荷负序分量对电网的影响 1.1 负序分量对电网的影响[2] 1.1.1 对旋转电机的影响 1)汽轮发电机转子为敏感部位,因为汽轮发电机转子负序温升比定子大,存在局部高温突出部位,国内曾发生过向电铁供电的汽轮发电机转子部件嵌装面过热受损的事故;另一方面,当负序电流流过发电机时,产生负序旋转磁场、负序同步转矩,使发电机产生附加振动。 2)对邻近牵引变电所而远离电源的异步电动机,其定子绕组为敏感部位。同时还将在电动机中产生一反向旋转磁场,此反向磁场对电动机转子起制动作用,影响其出力。在谐波和负序电流的共同影响下,国内曾发生多起定子绕组过热烧毁事故。 1.1.2 对电力变压器的影响负序电流造成电力系统三相电流不对称,使得变压器的额定出力不足(即变压器容量利用率下降)。 1.1.3 对输电线路的影响流过电力网的负序电流,只是降低了电力线路的输送能力,并不作功。 1.1.4 对继电保护和自动装置的影响对各种以负序滤波器为启动元件的保护及自动装置干扰:由于保护按负序(基波)量整定,整定值小、灵敏度高。滤波器为启动元件时,实际运行中已引起下列保护和自动装置误动。 1)发电机的负序电流保护误动。2)变电站主变压器的复合电压启动过电流保护装置的负序电压启动元件误动。3)母线差动保护的负序电压闭锁元件误动。4)自动故障录波装置的负序启动元件的误启动,导致无故障记录而浪费记录胶卷。在频繁误动时,可能造成未能及时装好新胶卷而导致发生故障时无记录。 1.2 负序分量影响的标准[5] 我国有关同步发电机承受不平衡电流允许值的规定如下:1)在按额定负荷连续运行时,汽轮发电机三相电流之差不超过额定值的10%,水轮发电机和同步调相机三相之差不超过额定值的20%,同时任何一相的电流不得大于额定值。2)在低电压额定负荷连续运行时,各相电流之差可以大于上面的规定值,但应根据实验确定数值。对于100 MW及以下汽轮发电机,当三相负荷不对称时,若每相电流均不超过额定值,且负序分量与额定电流之比不超过8%,应能连续运行,100 MW以上的发电机,一般认为负序分量与额定电流之比不超过5%。 2 SVC负序补偿基本原理及运行方式[6-8] SVC全称为“静止型动态无功补偿器”,主要用于补偿用户母线上的无功功率,其通过连续调节其自身无功功率来实现的,一般SVC由并联电感和电容两个回路组成,其中感性回路为动态回路,其感性无功功率可连续分相调整,使得整个装置无功功率的大小和性质发生变化,分相控制的依据为三相平衡原理。用Qs表示系统总无功功率,QF为用户负荷的无功功率,QL为晶闸管控制电抗器(TCR)的无功功率,QC为电容器无功功率,上述平衡过程可以用公式(1)来表达:Qs=QF+QL-QC=常数=0 (1)如图1所示,A为系统工作点。负荷工作时产生感性无功QF,补偿装置中的电容器组提供固定的容性无功QC,一般情况下后者大于前者,多余的容性无功由TCR平衡。当用户负荷QF变化时,SVC控制系统调节TCR电流从而改变QL值以跟踪,实时抵消负荷无功,动态维持系统的无功平衡。最简单的TCR装置组成和工作原理如图2所示:TCR的基本结构是两个反并联的晶闸管和电抗器串联。晶闸管在电源电压的正负半周轮流工作,当晶闸管的控制角α在90°~180°之间时,晶闸管受控导通(控制角为90°时完全导通,180°时完全截止)。在系统电压基本不变的前提下,增大控制角将减小TCR电流,减小装置的感性无功功率;反之减小控制角将增大TCR电流,增大装置的感性无功。就电流的基波分量而言,TCR装置相当于一个可调电纳。其等效电纳为:式中,α为晶闸管导通角;L为电抗器电感值;ω为网压的角频率。对于不对称负荷,应采用分相调节,根据瞬时电压和电流求出所需的补偿电纳。TCR分相调节的理论基础为司坦麦兹(STEINMETZ)理论,在此理论指导下,SVC能够将负荷补偿为纯有功的三相平衡系统。司坦麦兹(STEINMETZ)理论有多种表达形式,本文给出一种常用的补偿电纳公式:r分别为△连接的补偿电抗器电纳值;V为系统电压有效值为系统电压(线电压)瞬时值;ia(I),ib(I),ic(I)为系统电流瞬时值;T为采样周期,一般为10 ms。根据以上补偿理论,将一个理想的补偿网络与负荷相连就可以把任何不平衡的三相负荷变换成一个平衡的三相有功负荷,而不会改变电源和负荷间的有功功率交换,能够取得良好的电能质量治理效果。 3 SVC在电铁负序治理中的应用 3.1 国外电铁SVC应用情况 日本东海道新干线西相模牵引变,根据牵引变接入电网点检出的无功电流和负序电流,由负荷特性计算补偿电路SVC所需无功电流的数值,对TCR中的晶闸管触发信号加以控制,从而对有功功率的不平衡与负序进行补偿。澳大利亚昆士兰铁路将总容量为600 MV·A的套SVC根据需要分别装设在沿途各牵引变的低压侧,将一套340 MV·A的SVC装设在更高一级电压等级的电网。补偿后,负序电压由补偿前的4.5%下降到0.8%。英法海底隧道采用了ABB提供的SVC以解决负荷平衡问题,通过SVC补偿后,不平衡度小于0.1%。 3.2 国内电铁SVC应用情况 2000年10月,神朔电气化铁路(神华集团)开通,单相供电牵引所产生巨大负序电流,引起三相供电系统的不平衡,给邻近神木电厂(属神华集团)发电机组(2×100 MW)稳发、满发以及整个陕北电网的稳定和安全运行带来严峻考验。2000年11月至12月神木发电公司2台发电机组由于负序原因被迫停运,损失发电量超过1×108 kW·h。2001年330 kV神木变投运后,供电质量得到了一定的改善。根据实测,330 kV神木变2台主变并列运行时,神木发电公司单机组运行,发电机中负序电流可达到额定电流的15%(规定值<8%,2 台机组同时运行时发电机中负序电流也可达到8%的临界值)。为保证发电公司能正常发电,330 kV主变只能采用分列运行方式,1台供神木发电公司发电进网,1台供电铁牵引站送电。在该方式下,单机组发电时,发电机中的负序电流仍时有超过8%的现象发生。由于电铁的影响,神木发电公司在运行中还经韩宏飞等:电气化铁路中SVC 负序补偿应用技术研究Vol.25 No.6常出现发电变差动保护误动、循环水泵电机过负荷等故障。2002年,经过多方考虑神华集团公司斥巨资在神朔电铁供电线路上加装静止型动态无功补偿装置(SVC)以治理电铁牵引站对电网所产生的污染,包括抑制谐波、提高功率因数、快速连续无功调节、抑制电压波动和闪变、解决三相不对称等问题。神朔SVC工程与2002年5月底投入运行,并于2002年8月10日完成竣工验收移交。其间西北电力试验研究院受用户委托对该工程进行了实际跟踪测试,证明该设备性能稳定、运行安全可靠、各项指标均为优良、补偿效果良好,完全达到并优于用户要求,方案实施后取得了预期效果。该装置在国内首次实现了110 kV电铁供电线上对多座电铁牵引负荷的整体动态实时补偿,首开电铁与电网补偿综合治理的成功先例。 4 结语 SVC装置在电气化铁道中应用的主要问题是资金问题。随着我国电网建设的进一步发展以及电气化铁路大规模的建设,对SVC在电铁中的应用提出了更高要求,迫切需要设计、生产出性能最佳、价格便宜的SVC装置。辽宁某厂家生产的SVC,于1997年通过了辽宁省科委及原国家计委重点工业性试验项目鉴定,实现了国产化;中国电力科学研究院生产的SVC于2004年在鞍山红一变投入运行,也实现了国产化;在我国冶金、煤炭、化工、电铁等行业中使用的SVC,国产的占绝大多数。国产SVC实用化程度进一步提高,国产的SVC装置除具备SVC的常规特点外,还具有无水冷却(热管自冷技术),出厂前进行全载、全压试验,运行中可以进行远程实时监控运行等特征。近10 a来,国产SVC装置的安全运行实践证明了国产SVC装置技术经济指标的优越性和先进性。经辽宁该厂家建议,由全国电压/电流等级和频率标准化技术委员会牵头制定的中华人民共和国国家标准《静止式动态无功功率补偿装置(SVC)功能特性导则》和《静止式动态无功功率补偿装置(SVC)现场试验导则》报批稿已经上报,必将促进SVC的进一步发展。目前,国产SVC的规模化生产能力不仅完全可以满足我国电力系统和各行业的需要,而且还具有出口能力。目前该厂家生产的我国第一套应用于电气化铁路的高压大功率静止无功发生器亦进入最后调试阶段,此套装置将发往上海铁路局用于电气化铁路电能质量治理。首套电铁系统专用静补装置的问世,标志着我国成为世界上少数几个掌握该技术的国家。目前国产SVC已占领了国内电气化铁路系统、冶金行业绝大部分市场份额,成为世界上SVC的主要制造商之一,2006年的装机数量更是首次超过瑞士ABB与德国西门子SIEMENS,跃居全球第一,国内厂家精心研制的高压动态无功补偿装置(SVC)已具有国际同期先进水平。可以预见,随着国产SVC技术水平的进一步成熟、性价比的进一步提高,SVC在我国电气化铁路建设中必将发挥重要作用,为促进我国铁路建设实现跨越式发展提供有力保障。 [参考文献]: [1] 林建钦,杜永宏. 电力系统谐波危害及防止对策[J].电网与清洁能源,2009,25(02):28-31. 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所谓“基频”与机械转速相关,即设备运行时的频率。在此基础上有所谓二倍频、三倍频以及“倍频”的概念。机械既然是由电机带动,基频与电机是相同的。
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中级职称论文格式及范文
中级职称,一般是指:博士研究生毕业,经考核,可以直接认定为中级;硕士研究生毕业或双学位获得者,从事专业技术工作二年以上;大学本科毕业,从事专业技术工作五年以上,取得助理职称四年以上;大学专科毕业,从事专业技术工作六年以上,担任助理职务四年以上。下面是我为你带来的中级职称论文格式及范文,欢迎阅读。
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摘 要:
教育实践活动是塑造专业化教师的重要途径。但当前高师院校还没有把教育实践真正作为一种课程去建设,职前教师培养依然遵循的是强调专业知识的理智取向。小学教育专业教育实践课程亟待改革,要正确理解其专业意义,科学地建构实践类课程体系,恰当选择课程内容,正确地进行实施与评价。
关键词:
小学教育专业 教育实践类课程 改革
近年来,教师职前培养模式受到了前所未有的挑战,受到批评最多的是理论与实践的分离。小学教育专业出现在高等教育中虽然只有十年左右的历史,但教育实践问题却日益凸显,这些问题导致职前教师出现专业情意淡薄、实践性知识积累不够、对实际教育教学体验不足、工作适应期延长的严重缺陷,影响到人才培养质量。教育实践课程已成为严重影响小学教育专业发展的瓶颈因素,突破这一瓶颈是当今高师院校课程改革的重要任务之一。
一、正确理解教育实践的含义
长期以来,人们对于教师教育过程中的教育实践的理解比较狭隘,往往将它与教育实习等同起来,这主要缘于教育实习一直是教师教育中师范生得以深入中小学的唯一机会。但这种先理论后实习、理论与实践断裂的培养模式已遭到广泛的质疑。
小学教育专业植入高等教育体系之后,要真正培养出专业化程度较高,即能尽快胜任教师工作并能适应基础教育课程改革新要求和未来社会发展需要的本科层次的小学教师,首先必须突破“教育实践活动即教育实习”的传统观念,在师范生进入小学进行教育实习之前,就通过各种形式的教育实践活动,使其做好教师意识和专业精神、教师基本功、教育教学技能和教育科学研究能力等各方面的充分准备。同时,在教育实习之后,也应让师范生有机会反思、纠偏补漏和再实践,从而使认识与实践的结合走向深化。
因此,教师教育中的“教育实践活动”,从活动场所看,不仅包括在小学进行的实践活动,而且包括在师范院校内和其他教育场所进行的实践活动;从活动内容看,不仅包括要完成多重任务的教育实习,而且包括任务相对单一的教师基本功练习、教材研习、教育教学技能练习、教育科学研究研习、社会服务等各项活动;从活动方式上看,应包括合作研讨、观摩(见习)、模拟教学(微格教学)、参与竞赛、实习、有偿或志愿服务等多种方式;从活动组织形式看,应包括集体性实践活动、以小组为单位的实践活动和个体独立的实践活动等多种形式;从组织管理看,除了有由学校统一组织的活动外,还可以有师范生在学校教师引导下自发的实践活动。
二、正确把握教育实践类课程的专业意义
教师职业具有“双专业性”,教师教育课程是形成教师双专业性质的决定性因素。
教师教育课程应该包括教育信念与责任、教育知识与技能、教育实践与体验三个领域,而不仅仅是教育学、心理学和教材教法。教师教育课程从课程内容上可分为教育理论课程、教育实践课程两大类。教育实践课程与教育理论课程同为小学教育专业的专业基础课,是一种以实践性为主的综合性实践课程。
教育实践课程是高师院校教师教育课程的核心部分,是教师教育特色的集中体现,也是小学教育专业的特色所在。原因在于:1.中小学教师不是以其所教学科为专业,而是把“教育行为与教育活动”视为其专业表现的领域。中小学教育活动最鲜明、最本质的特征就在于它的实践性,而不是理论性;2.中小学教育教学活动鲜明的实践性要求中小学教师要具有一定的实践性知识。这种实践性的知识是与教师的本体性知识、条件性知识相对应的,其获得的基本途径是真实的教育情境与教育现场。离开了教育实践课程,职前教师实践性知识的培养就是句空话。因此,在整个教师教育课程中教育实践课程具有核心价值;3.小学教育教学就其内容来讲是简单的,但就其教学内容的心理化来说却是复杂的。事实上,教育对象越是低龄化,对教师专业素质的要求就越高,小学教师专业素质更多的是体现在其拥有的'实践性知识上。丰富的实践性知识是小学教师最重要的专业支撑。
三、小学教育专业教育实践课程的改革思路
(一)恰当选择教育实践课程的内容
高等师范小学教育专业的教育实践课程应包括以下几方面的具体内容。
1.专业情意培养
专业情意培养主要包括:初步认识小学教育,懂得小学教育的意义;了解小学教师的日常工作及其专业精神;热爱小学生,愿意从事小学教育工作。目的是帮助师范生自觉地以“教师”的素质要求发展自己,促进其从以学生身份被动地接受学习向以准教师的身份共同研究教育现象的转变。课程实施形式上应灵活多样,既可以走出去,又可以请进来。如可以安排与小学教师的交流活动,既要与优秀教师交流,又要适当与从师范院校毕业不久而较有成就的年轻教师交流,以促使师范新生树立起远期的目标和近期可及的目标。
2.班主任工作能力的培养
班主任工作能力培养主要包括:(1)班集体建设的实践。要求学会制定班集体建设规划、班级学期工作计划与总结;(2)学生个案研究实践。要求学会帮助“后进生”,学会写儿童个案研究报告;(3)班队活动设计与组织实践。要求学会设计班队主题活动方案,组织班队主题活动,能较好体现设计方案;(4)课外活动设计与组织实践,要求学会制定班级课外活动规划,组织小学生课外活动,符合活动要求。
3.教学能力的培养
教学能力培养主要包括教学基本功、教学基本技能和教学基本环节三个方面。
(1)教学基本功。包括汉字书写(三笔字)、普通话与教师口语、即兴演讲、简笔画等。
(2)课堂教学技能。包括导入技能、讲解技能、提问技能、课堂组织技能、交往互动技能、创设情境技能、板书技能、结束技能。
(3)教学基本环节。包括教学设计、上课、说课与评课、开放性、个性化作业设计、个别辅导等。
4.教育科研能力的培养
教育科研能力培养主要包括:(1)案例研究的撰写。能够选定案例、围绕案例搜集资料,写出符合要求的案例描述;能够分析案例,能够写出符合规范的案例研究报告。(2)教育故事撰写。能够撰写出符合要求的教育故事。(3)教育行动研究。能够采取小组合作的形式,围绕教育见习中发现的问题进行行动研究,能够撰写出符合要求的行动研究报告。
5.自我专业特长的培养
可从自身资源和小学教育教学的发展趋势出发,确定几项自我专业特长,如具有信息技术与教学内容整合能力。包括制作多媒体课件能力、利用网络资源进行教学能力。还如具有初步的双语教学能力,能在小学中高年级进行数学、品德与社会、科学等科目的双语教学等。
(二)正确进行教育实践课程的实施与评价
1.实施的基本原则
一是要课内与课外相结合,主要是教育见习、教育实习等活动课程和学科类课程的结合。二是集中与分散相结合,做到见习分散,实习相对集中。三是校内与校外相结合。在搞好校内教育实践训练的同时,必须充分重视校外空间的作用。各类教育实践基地应该是校外教育实践的主平台。
2.实施的基本途径与形式
教育实践课程实施的基本途径分为校内实践和校外实践两种。校内实践的具体形式主要有学科教学、微格训练、小组模拟训练、各种教学实践竞赛活动、社团活动、助教、助研、助管、寝室每日练活动、小学名师讲坛与观摩课等。校外实践的具体形式主要有教育见习、教育实习、教师成长协作团、做家教、担任培训(辅导)班教师、假期社会实践活动等。
3.考核与评价
(1)将教育实践活动同学分挂钩,适当加大教育实践课程学分比重。
(2)制定教育实践课程考核评价指标体系,建立相应的考评组织。
(3)教学基本功实行资格证制度,每年定期考核,凡有一项教学基本功不合格的不能进入教育实习。
(4)评价主体多元化。对每次重要的教育实践活动都采取学生自我评价、小组互评、指导教师(包括小学指导教师)评价相结合的办法。
参考文献:
[1]惠中.我国小学教师培养的创新与发展[J].全球教育展望,2016,(1).
[2]刘捷.专业化:挑战21世纪的教师队[M].北京:教育科学出版社,2002.
[3]张华.课程与教学论[M].上海:上海教育出版社,2014.
[4]王智秋.小学教育专业集中实践环节指导手册[M].北京:中国广播电视大学出版社,2003.
拓展: 评中级职称论文发表的标准
中级职称论文鉴定包括发表论文、获奖论文和课题几种情况。其认定工作比较复杂,一线教师在理解鉴定标准时,可以从以下几个方面把握:
一、从发表论文的要求来看
必须是教育教学类论文、论著及教材,凡知识类、新闻类、文学类、习题集、辅导材料、工作介绍等类的不予认定。如果是正式出版的专著、译著或教育主管部门组织编写的教材及教学参考资料,则有一定字数要求(一般2万字以上)。
要注意发表的论文必须是有正式刊号(含省以上准印号)的教育类刊物,非教育类杂志或教育类的增刊、专辑、论文集、集资出版物及地方报纸等一般不予认定。另外用稿通知、证明一律不作为发表依据。有些杂志看上去牌子很大,刊物元素如刊号等也一应俱全,反而可能是非法出版物,如亚洲教育、中国现代教育论坛、中国当代教育杂志、中国教育研究、中国百年教育、中国教育、当代素质教育、中华教育、中国教育纵横等等,教师不要上当。
可能有的教师说我们怎么搞得清楚?其实,辨别正规刊物与非正规刊物虽不容易,但也不是非常困难,还是有些办法做一般辨别的,比如各省市教育部门主办刊物(如江苏教育、安徽教育、上海教育等),各师范大学学报,各学科专业刊物等等(可参考网上一些政府数据期刊网上所列报刊目录)基本上都是正规刊物。建议教师在这类刊物上投稿。大多数非正规刊物看上去更像论文集,特别是将约稿通知直接寄发给教师个人,标明收费多少多少,一投过去就发表的基本上都是有问题的。建议教师一般不要在这些刊物上投稿。
二、从获奖论文的要求来看
必须是教育业务主管部门进行评比的获奖,获奖必须有获奖证书或颁奖文件。非教育业务主管部门参与的社会学术团体或杂志社组织的论文评比的结果和大会交流的一般不予认定。所以教师在参加省市教育业务主管部门以外的论文评审一定要慎重,不要看评奖单位头衔有多高,关键是要有本地教育业务主管部门推荐参加并有相关文件或证明才能认定。越是牌子大的论文评审越要慎重,最好经过当地教育业务主管部门认可再进行申报。如果同一篇论文颁奖单位有多个公章时,一般按最低级别单位认定级别。
三、课题的要求比较复杂
一般必须是相关教研科研管理部门批准立项的课题,本人必须是主持人,规范的课题一般是逐级申报,不能越级批项。如果是本地以外或越级课题,必须经本地教研科研管理部门推荐申报并提供推荐部门组织的相关文件或证明等,否则不予认定。参与并承担此类课题子课题的降级认定。
根据标准,未结题的课题不予鉴定。课题材料要求要有规范的课题研究方案、立项文件和主持人证书(或立项通知书);阶段性成果材料;结题(研究)报告、专家鉴定意见和结题证书等基本材料,其中主持人证书和结题证书必须是同一个人。这些材料缺少一般不予认定。
四、关于论文级别的认定大致有:
1,核心期刊:省教育厅文件规定的核心期刊(见《中文核心期刊要目总览》所列的刊物,网上可以查询)。这类刊物认定是从今年开始的,主要为今后申报教授级教师职称作准备。
2,省级及以上或获奖:发表类的如高校学术性学报(只确认校属学报,内部报纸、学报增刊不予认定。若有正式刊号的专业类报刊所刊登的可视为市级)。评奖类的如省级及以上教育业务主管部门评奖的论文,一等奖视为本级;其它等次奖依次降级认定。课题类的如省级及以上教育科学规划办及省教育厅(省教科院所)相关教研科研管理部门以及其他教育业务主管部门批准立项的课题。
3,市级认定如市教育局教育类刊物;市教育业务主管部门评选的论文一等奖视为市级,二等奖视为县级。经市教育科学规划办备案或市相关教研科研管理部门以及其他教育业务主管部门批准立项的课题等等。
如果上述还不是很清楚的话,也可以和我直接联系,我会提出一些参考建议的。总之,论文鉴定的目的,是公平公正的进行中级职称评审,是引导广大教师认真开展科研,所以我还是希望教师不要投机取巧,不要侥幸,更不要抄袭,还是要认认真真开展教育教学研究,通过研究形成论文,通过研究使自己真正发展起来。
职称论文的格一般就是论文题目-作者的信息(作者姓名,所在地区,单位名称)-摘要-关键词-正文-参考文献-作者简介,我发表的职称论文格式基本上就是这样了。一般网上的范文职能参考不能用的。
燃料特性的影响。循环流化床锅炉煤种适应性广,但对于已经设计成型的循环流化床锅炉,只能燃烧特定的煤种(即设计煤种)时才能达到较高的燃烧效率。由于煤的结构特性、挥发份含量、发热量、水分、灰份的影响,循环流化床锅炉的燃烧效率有很大差别。我国主要按煤的干燥无灰基挥发分含量对煤进行分类,按照挥发分含量由低到高的顺序将煤分成无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等。挥发分含量的大小实际上反映了煤形成过程中碳化程度的高低,与煤的年龄密切相关。不同煤种本身的物理组成和化学特性决定了它们在燃烧后的飞灰具有不同的形态和特性。东南大学收集了山西大同烟煤、广西合山劣质烟煤和福建龙岩无烟煤等几种典型煤种在电站锅炉中燃烧生成的飞灰,制成样品,用扫描电镜进行了微结构分析。收到基灰发分含量为10%的广西合山劣质烟煤所生成的飞灰大部分是较密实的灰块,表面不光滑,没有熔融的玻璃体形态存在,大部分粒子的孔隙率都较小,仅有少数球状空心煤胞出现,但孔隙率也不大,壁面较厚,表面粗糙。该飞灰形态表明,该煤种燃尽率不高,取样分析其飞灰含碳量为10%左右。福建龙岩无烟煤挥发分含量较低,只有4%左右,属典型难燃煤种,表现为着火延迟、燃尽困难。虽然发热值高,燃烧时火焰温度可达1500℃以上,但燃尽率低,生成的球状煤胞中绝大多数为无孔或少孔,虽然也出现多孔薄壁球状煤胞,但数量极少。无孔或少孔的球状煤胞表面很光滑,有熔融的玻璃体形态存在,对燃尽是极为不利的。从煤粉锅炉种采取飞灰样,分析其含碳量在10%以上。山西大同烟煤飞灰中虽然也发现有极少部分少孔的密实球状煤胞,但绝大部分为多孔的疏松空心煤胞和骨质状疏松结构煤胞,这两种煤胞的孔隙率很大,这样就形成了很大的反映表面积,对煤粉的燃尽十分有利,因而这种烟煤的飞灰含碳量很低。
我 没问题的。
锅炉运行方面技术论文篇二 锅炉经济运行技术浅谈 【摘要】锅炉机组运行的优劣在很大程度上决定了整个电厂运行的经济性。衡量燃煤发电厂经济性的主要指标是供电煤耗。供电煤耗的大小取决于发电煤耗和厂用电率,影响发电煤耗的主要因素是锅炉效率。因此,研究电厂锅炉的经济运行方式,对提高电厂的经济性具有重要意义。 【关键词】锅炉,经济,燃煤 1、概述。锅炉是国民经济中重要的热能供应设备。电力、纺织、造纸、食品、机械、冶金、化工等行业, 以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能。锅炉是将燃料的化学能转变为热能的燃烧设备,它尽可能的提供良好的燃烧条件,以求能把燃料的化学能最大限度地释放出来并使其转化为热能,并利用热能加热锅内的水。 2、锅炉的分类。锅炉按照不同的方式分为以下几类:按锅炉的用途分为:生活锅炉、工业锅炉、电站锅炉和热水锅炉。按锅炉燃用的燃料分类可分为:燃煤炉、燃油炉和燃气炉。按燃烧方式分类可分为:层燃炉、室燃炉和介于二者之间的沸腾(流化床)炉。按有无汽包可分为:汽包锅炉和直流锅炉。按蒸汽压力分类可分为:低压锅炉、中压锅炉、次高压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界压力锅炉和超临界压力锅炉。按锅炉水循环方式分类可分为:自然循环锅炉、强制循环锅炉和复合循环锅炉。 3、锅炉的应用。利用锅炉产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能,也可通过蒸汽动力装置转换为机械能,或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉,主要用于生活,工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,是蒸汽动力装置的重要组成部分,多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。 4、锅炉的结构。锅炉是热能生成设备的主要构成,锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分,称为锅炉本体。是由“锅”和“炉”两部分组成的。“锅”是汽水系统,它主要任务是吸引收燃料放出的热量,使水加热、蒸发并最后变成具有一定热能的热水或过热蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。炉膛又称燃烧室,是供燃料燃烧的空间。锅筒的主要功能是储水,进行汽水分离,在运行中排除锅水中的盐水和泥渣,避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器中。 5.锅炉的工作原理。锅炉主要有以下系统来完成燃料的化学能到蒸汽具备足够的动能(以煤粉炉为例):汽水系统、风烟系统、燃料(煤粉和助燃油)系统、制粉系统、灰渣系统等。制粉系统用于磨制合格的煤粉储存于粉仓内,通过给粉机,由一次风送入炉膛进行燃烧。煤粉在炉膛内和高温烟气充分混合燃烧加热水冷壁内给水,同时产生大量的高温烟气,经各级低温、高温过热器通过辐射、半辐射半对流、对流充分换热冷却后的烟气由风烟系统中的引风机在经过电除尘、布袋除尘器等使烟气粉尘达标后由烟囱排向大气,炉内给水通过各级吸热后,形成高温高压蒸汽输送出去。煤粉燃烧产生的炉渣通过灰渣系统输送出去。 6.锅炉的维护保养。在锅炉的日常运行过程中,各系统辅机运转正常,要注意维持各项参数在许可范围之内,严格控制压力、温度等超标,定期排污维持合格汽水品质,延长设备使用寿命。锅炉停运后仍要进行保养,锅炉保养的方法都是通过尽量减少锅炉水中的溶解氧和外界空气漏入来减轻锅炉的腐蚀。最常见的保养方法一般有湿式保养法、充氮置换法、烘干防腐保养法等几种。 7.锅炉的经济运行。锅炉机组运行的优劣在很大程度上决定了整个电厂运行的经济性。衡量燃煤发电厂经济性的主要指标是供电煤耗。供电煤耗的大小取决于发电煤耗和厂用电率,影响发电煤耗的主要因素是锅炉效率。因此,研究电厂锅炉的经济运行方式,对提高电厂的经济性具有重要意义。 由于炉膛内燃料的燃烧工况、温度水平、各级受热面的沽污与热交换状态以及辅助动力消耗的不同,其运行经济性也各不相同。必须进行精细的燃烧调整试验,以求得各种负荷下的最佳运行工况,作为日常运行调整的依据,以保证锅炉机组的经济运行状况良好。运行中应根据煤种变化掌握燃烧器特性、风量配比、一次风煤粉浓度及风量调整的规律,重视燃烧工况的科学调整,使炉内燃烧处于最佳状态。为了使燃料在炉膛内与氧气充分混合燃烧,实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失,但排烟热损失会增大,还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此除通过合理的风粉配比、调节火焰的充满度和合适的火焰燃烧中心外还应依据锅炉的性能试验,设法改进燃烧技术,争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。 煤粉炉通常采取以下措施来提高锅炉的经济性能: 7.1合理配煤以保证燃煤质量。将各煤种精心混配,减少燃煤的大幅度变化,维持运行参数基本稳定。 7.2合理调整煤粉细度。煤粉细度是影响飞灰可燃物含量的主要因素。经济煤粉细度要根据热力试验进行选取。 7.3控制适量的过量空气系数。煤粉燃烧需要足够的氧气,但过多的冷空气会降低炉内温度水平,且使排烟容积增大。合理的过量空气系数应根据燃烧调整试验及煤种确定。 7.4重视燃烧调整。炉内燃烧状况的好坏、温度水平及煤粉着火的难易程度直接影响灰渣可燃物的含量。 为了考核性能和改进设计,锅炉常要经过热平衡试验。直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡,从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。考虑锅炉的实际效益时,不仅要看锅炉热效率,还要计及锅炉辅机所消耗的能量。 单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时,按化学反应计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧,实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失,但排烟热损失会增大,还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术,争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。 8.排放锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和未燃尽的煤粉)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质,未经净化时其排放指标可达到环境保护法规限定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度,不能彻底根除污染物。烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力、附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离,在较高容量下常采用离心力分离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏—水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰,除尘效率很高还能吸收气态污染物。为了达到较高的除尘效率,一般燃煤机组通常采用多级除尘,电除尘、布袋除尘等并通过脱硫脱销,使烟气的各项指标达到国标要求。 9.锅炉的发展。锅炉未来将向着进一步提高锅炉和电站热效率的方向发展;将进一步降低锅炉和电站的单位功率的设备成本;将极大的提高锅炉机组的运行灵活性和自动化水平;将会发展更多锅炉品种以适应不同的燃料;将会继续提高锅炉机组及其辅助设备的运行可靠性;将会下大力气采取措施减少对环境的污染。 参考文献: [1]张爱存.发电厂燃煤锅炉运行调整与经济性分析[D].华北电力大学 毕业 论文,2003.
锅炉采用单锅筒,自然循环方式,总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构,四周有膜式水冷壁组成。自下而上,依次为一次风室、浓相床、悬浮段、蒸发管、高温过热器、低温过热器及高温省煤器。尾部竖井采用支撑结构,由上而下布置低温省煤器及管式空气预热器。两竖井之间由立式旋风分离器相连通,分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬,前部竖井用敖管炉墙,外置金属护板,尾部竖井用轻型炉墙,由八根钢柱承受锅炉全部重量。 锅炉采用床下点火(油或煤气),分级燃烧,一次风率占50—60%飞灰循环为低倍率,中温分离灰渣排放采用干式,分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键,采用湍流床,使得流化速度在3.5—4.5m/s,并设计适当的炉膛截面,在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬(高铝质砖),即使锅炉燃烧用不同燃料时,燃烧效率也可保持在98—99%以上。 分离器入口烟温在450度左右,旋风筒内径较小,结构简化,筒内仅需一层薄薄的防磨内衬(氮化硅砖)。其使用寿命较长。循环倍率为10—15左右。 循环灰输送系统主要由回料管、回送装置,溢流管及灰冷却器等几部分组成。 床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温860度的恒定值,这个值是最佳的脱硫温度。当自控制不投入时,靠手动也能维持恒定的温床。 保护环境,节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题,循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来,其高可靠性,高稳定性,高可利用率。最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性,越来越受到广泛关注,完全适合我国国情及发展优势。