循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)大量投入商業(yè)化運(yùn)營，但自動控制問題仍是存在的主要問題之一，究其原因是由于循環(huán)床鍋爐燃燒系統(tǒng)的動態(tài)特性的復(fù)雜性，使得對其變工況下的宏觀動力特性的的了解僅僅限于定性上，而很少在定量上加以分析研究。循環(huán)床鍋爐內(nèi)氣一固兩相流體的宏觀動力特性主要是指空隙率（或固體物料濃度）、顆粒速度和氣體速度的分布特性。由于流化床的氣．固兩相流體動力特性決定著爐內(nèi)吸熱量、溫度分布、燃燒情況及其份額分布、床存量和磨損，對流化床的運(yùn)行至關(guān)重要，所以，從鼓泡床到循環(huán)床，很多研究者致力于氣．固兩相流體動力特性的研究，但多數(shù)研究基于實(shí)驗(yàn)室，其重點(diǎn)主要集中在密相區(qū)表面的揚(yáng)析和輸送分離高度以上的夾帶，很少有關(guān)于工業(yè)循環(huán)床鍋爐內(nèi)的固體物料濃度分布尤其是變負(fù)荷下爐內(nèi)固體物料濃度分布的研究報(bào)道。
    循環(huán)床內(nèi)的固體物料是爐內(nèi)熱量的載體，起著傳熱和傳質(zhì)的作用，尤其是稀相區(qū)的固體物料濃度對于爐內(nèi)傳熱量的計(jì)算有直接的、決定性的影響，有研究報(bào)道，爐內(nèi)的平均傳熱系數(shù)和稀相區(qū)截面平均固體物料濃度的平方根成正比。對于沒有外置式換熱器的循環(huán)床鍋爐，鍋爐負(fù)荷的控制主要是控制爐膛中的熱量吸收，吸熱量的多少由溫度和固體物料濃度決定，溫度又和固體物料濃度相關(guān)，爐膛上部固體物料濃度大，則溫度就高。這樣，鍋爐負(fù)荷的調(diào)節(jié)主要通過調(diào)節(jié)爐膛上部的固體物料濃度來實(shí)現(xiàn)，所以爐內(nèi)固體物料濃度隨負(fù)荷的變化規(guī)律對于負(fù)荷的控制極其重要。本文針對75t/h循環(huán)床鍋爐，在大量變工況試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過爐內(nèi)沿軸向的壓力分布和溫度分布，分析了固體物料濃度沿軸向的分布規(guī)律，給出了稀相區(qū)兩段的平均固體物料濃度隨負(fù)荷變化的關(guān)系式，為循環(huán)床鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動控制提供重要的和必要的依據(jù)，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
1、試驗(yàn)簡介
    循環(huán)流化床內(nèi)的壓力分布反映了床內(nèi)氣／固相之間的動量交換和固體物料的濃度分布，是循環(huán)床的基本特點(diǎn)之一，不同負(fù)荷下爐內(nèi)的壓力分布是不同的，固體物料的濃度分布不同，則傳熱量不同。壓力分布受許多因素影響，即使對于相同容量的循環(huán)床鍋爐，由于結(jié)構(gòu)因素、燃料種類、運(yùn)行參數(shù)等的不同，同一負(fù)荷下它們的固體物料濃度分布也不同，故對特定的循環(huán)床實(shí)施控制方案，需了解其特定的爐內(nèi)壓力分布規(guī)律。試驗(yàn)?zāi)康木褪谦@得該爐不同負(fù)荷下各測點(diǎn)的壓力、溫度及其相關(guān)參數(shù)。
1.1鍋爐測點(diǎn)布置
    試驗(yàn)在山西孝義配有DCS系統(tǒng)的75 t/h循環(huán)床鍋爐上進(jìn)行，鍋爐額定蒸汽壓力3.82 MPa，額定蒸汽溫度450℃，給水溫度150℃，排煙溫度145℃，鍋爐設(shè)計(jì)效率86.36%，該鍋爐由太原鍋爐集團(tuán)設(shè)計(jì)和制造，爐高21.56 m，床截面積為18.2 1112，空床風(fēng)速5 m/s，爐內(nèi)耐火防磨材料鋪設(shè)高度4m，分離器為絕熱高溫旋風(fēng)筒，給料位置、返料位置、二次風(fēng)切入位置及測點(diǎn)布置如圖1所示(圖中尺寸單位mm)。
1.2燃料分析
    該鍋爐燃用煤種為矸石+中煤，給料粒度為0—8 mm，燃料分析表1所示：
2、鍋爐的運(yùn)行方式
    如前所述，爐內(nèi)固體物料濃度的分布同鍋爐的運(yùn)行參數(shù)（或運(yùn)行方式）有關(guān)，循環(huán)床鍋爐的規(guī)范運(yùn)行方式為50%負(fù)荷以上，隨負(fù)荷的增減同時(shí)增減一、二次風(fēng)，如圖2(a)所示。圖中R為負(fù)荷率，：分別為一次額定風(fēng)量和二次額定風(fēng)量；但大多數(shù)鍋爐用戶為了保證流化質(zhì)量，通常采用不規(guī)范運(yùn)行方式(圖2(b)所示），50%負(fù)荷以上，一次風(fēng)量不變，隨負(fù)荷增加增二次風(fēng)量；50%以下，二次風(fēng)維持風(fēng)嘴安全的最低風(fēng)量（實(shí)際運(yùn)行中有時(shí)不投二次風(fēng)），一次風(fēng)量隨負(fù)荷減小而減小，但最低一次風(fēng)量不得低于下限值，此時(shí)對應(yīng)的冷態(tài)空截面風(fēng)速不低于0.7~ 0.8m/s。本試驗(yàn)是在不規(guī)范運(yùn)行方式下進(jìn)行的。
3、試驗(yàn)方法
    由于目前絕大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐燃用0~8mm的寬篩分燃料，所以爐膛下部為粗顆粒的鼓泡床，上部為細(xì)顆粒組成的快速床。鍋爐爐膛下部的磨損相當(dāng)嚴(yán)重，為了防磨，爐膛下部的膜式壁上通過防磨銷釘覆蓋一層防磨耐火材料，該75 t/h循環(huán)床鍋爐防磨材料標(biāo)高8.2 m，因此爐膛的吸熱主要集中在標(biāo)高8.2 m以上的稀相區(qū)。從燃燒的角度來講，可將循環(huán)床鍋爐爐內(nèi)分為三區(qū)：二次風(fēng)口以下的密相區(qū)、二次風(fēng)口以上的稀相區(qū)和分離器區(qū)，本文的試驗(yàn)分析著重于二次風(fēng)口以上的稀相區(qū)的固體物料濃度。
循環(huán)床爐內(nèi)沿軸向任一段高度Ah內(nèi)的平均固
4、結(jié)  論
    通過對75 t/h循環(huán)流化床鍋爐的大量變工況試驗(yàn)研究，得到以下結(jié)論：
    (1)沿爐膛高度稀相區(qū)固體物料濃度呈指數(shù)規(guī)律衰減，負(fù)荷不同，衰減指數(shù)不同：隨著負(fù)荷的增加，稀相區(qū)的固體物料濃度增加，稀相區(qū)1段的增加幅度較稀相區(qū)2段大，各段平均固體物料濃度同負(fù)荷率成指數(shù)關(guān)系；
    (2)同一負(fù)荷下，稀相區(qū)1段的平均固體物料濃度和2段的平均固體物料濃度存在較大差異，將稀相區(qū)分為兩段可提高傳熱計(jì)算的精確性，也可獲得較符合實(shí)際的爐膛出口物料攜帶率；
(3)隨著負(fù)荷的增加，各測點(diǎn)處的溫度都升高，且沿著爐膛高度溫度隨負(fù)荷增加的幅度逐漸加大，爐膛上下溫差逐漸減小。
富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，同時(shí)我們也大量銷售木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。