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设计（论文）题目：循环流化床锅炉燃烧控制系统设计

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目：循环流化床锅炉燃烧控制系统设计

设计（论文）时间：
设计（论文）进行地点：
1、 设计（论文）内容：
1、循环硫化锅炉原理介绍
2、循环硫化锅炉的燃烧锅炉的系统结构
3、循环硫化床锅炉的DCS系统
4、锅炉运行调节设计

2、 设计（论文）的主要技术指标
循环流化床锅炉燃烧控制系统设计

3、 设计（论文）的基本要求
1、循环硫化锅炉原理介绍
2、循环硫化锅炉的燃烧锅炉的系统结构
3、循环硫化床锅炉的DCS系统
4、锅炉运行调节设计

毕业设计（论文）任务书
4、应收集的资料及主要参考文献
[1] 俞静涛著，直流调速传动：整流和调节技术的实际应用。北京：煤炭工业出版社，1980
[2] 拉希德，陈建业，杨德刚编著，电力电子技术手册。北京：机械工业出版社，2004.6
[3] 王兆安，黄俊主编，电力电子技术。北京：机械工业出版社，2009
[4]柳目.谭云松 480 t/h CFB锅炉的运行调节及常见事故处理 [期刊论文] -电站系统工程2004(4)

5、 进度安排及完成情况
序号
设计（论文）各阶段任务
日 期
完成情况
1
收集材料写提纲
月 日 ~ 月 日

2
完成第一稿
月 日 ~ 月 日

3
完成第二稿
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4
完成定稿
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5

月 日 ~ 月 日

6

月 日 ~ 月 日

学生签名：
指导教师签名：
系主任签名：

年 月 日

摘要：近年来，国际上发展起来新一代高效、低污染的清洁燃烧锅炉----循环流化床锅炉.我国工业锅炉量大面广,平均容量小,且以燃煤为主。锅炉容量小于 35 t/h的约占工业锅炉总量的 98 . 9 %, 其中2~ 10 t /h的占 75 % ,锅炉平均容量不到3 t /h。燃煤工业锅炉占工业锅炉总量的 80 %以上, 燃油气锅炉约占 15%, 电加热锅炉占 1 %左右,其余的以沼气、 黑液、 生物质等为燃料的锅炉。
可见在我国循环流化床的重要性,但是在此发展中,循环流化床还存在着很多问题,在循环流化床的控制,和结构上,在不断的创新。循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，它与鼓泡床锅炉的最大区别在于炉内流化风速较高（一般为4～8m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内循环燃烧。循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离器、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与其它常规锅炉相近。
关键词：循环流化床 循环流化床控制 燃烧系统 旋风分离器 DCS操作

Abstract:Circulating fluid bed boilers have been deveoped, which are specific of the high effeciency and minor pollution.Industrial boilers in china mainly work by burning coal , with a large quantity and covering range , but a low average volume less than 3t/h . 98.9% industrial boilers among the whole are of a volume less than 35t/h , 75% of which vary from 2 to 19t/h . coal heating industrial boilers about 15% , whereas electricall heated boilers about 1% , and the rest of them are mainly motivated by methane , black liquor , biomass ,etc.During the development of boiler technology , problems concerning circulating fluid bed(CFB) still exist . In the field of structure and control of CFB , there are continuous innovations . Circulating fluid bed boilers , a new type of boilers that evolves with the help of bubble fluid bed and fluid bed boiler technoloy , are distinguished with the bubble fluid bed in that the new type works with a higher fluidized windspeed (normally 4-8m/s) , and it applies a ges-solid material separator . Tiny solid particles carried out of the boiler by the fume are sent back to the boiler after being separated . Circulating fluid bed boilers consists of two parts . The first part is made up of the hearth , gas-fluid material separator , solid material recycling device , as well as outlaid heatexchanger (absent in some boilers ) , all of which compose a solid material circulation loop . The second part is the convecton pass , equipped with superheater , reheater , economizer and preheater , which are similar to other common boilers .
Key words： recirculating fluidized bed Control of the Circulating Fluidized Bed combustion system cyclone separator DSC operating

目 录
前言.....................................................1
1. 循环流化床锅炉的工作原理及其特点......................2
1.1循环流化床锅炉的工作原理...........................2
1.2循环流化床锅炉的特点...............................5
2. 循环流化床锅炉燃烧 ...................................8
2.1煤在循环流化床锅炉内的燃烧过程.....................8
3. 循环硫化床锅炉的DCS系统..... .......................11
3.1循环流化床锅炉燃烧控制系统....................... .11
3.2循环流化床锅炉燃烧控制系统的任务..................13
3.3燃烧系统的总体控制方案设计................ .......13
4.循环流化床锅炉运行调节................................18
4.1锅炉运行中检查工作................................18
4.2锅炉运行的参数....................................19
4.3锅炉运行中的监视与调整............................19
4.4锅炉燃烧调整......................................20
4.5负荷调节..........................................21
4.6水位调节..........................................21
4.7床温调节..........................................22
4.8 NOx、SO2排放浓度调节.............................22
4.9配风及热工参数调整................................22
谢辞.................................................25
参考文献...............................................26

循环流化床锅炉燃烧控制系统设计

前言
新一代的循环流化床真正得到应用始于七十年代末八十年代初。1979年，芬兰奥斯龙（Ahlsltrom）公司开发的世界首台20t/h商用循环流化床锅炉投入运行，随后，1982年，德国鲁奇（Lurgi）公司开发的世界上首台用于产汽与供热的循环流化床（84MWth）建成投运。至此，循环流化床技术开始迅速发展。2009年，即发展到460MW超临界参数锅炉。可见这种技术的巨大经济效益、环保效益，以及各国政府对此项技术的重视。
我国对循环流化床锅炉的研究方面，虽然起步较晚，但政府高度重视，所以，发展非常迅速。1987年，中科院工程热物理所与原开封锅炉厂联合，生产出中国第一台循环流化床锅炉，并在原开封中药厂（现在的天地药业）投入运行，取得了循环流化床锅炉在中国零的突破。20多年后的今天，该台锅炉还在稳定运行，对该企业的发展起到了巨大的推动作用。1987年之后，几乎所有与热工程有关的科研院校，如清华大学、浙江大学、华中理工大学、西安交通大学和西安热工研究院等，都投入到循环流化床锅炉额研发当中，各锅炉制造厂先后开发出20t/h、35t/h、65t/h、75t/h、130t/h及220t/h等中、小型循环流化床锅炉，通过多年的发展，我国在中、小型循环流化床技术方面已经相当成熟。并相继开发出具有自主知识产权的100MW、135MW、150MW及200MW等级的循环流化床锅炉，并在全国范围内大量投运。
从中可以看出，循环流化床锅炉，是中国锅炉行业的循环流化床趋势，其他类型的锅炉，必将被循环流化床锅炉所取代。

1循环流化床锅炉的工作原理及特点

1.1循环流化床锅炉的工作原理

1.1.1流化过程
体颗粒随着气流速度的增加分别呈现五种不同的流动状态：固定床、稳（湍）流流化床、快速流化床、气力输送。循环流化床处于紊（湍）流流化床、快速流化床、气力输送。循环流化床处于紊（湍）流流化床与快速流化床阶段。
固定床：此种状态下，气流在颗粒的缝隙是流过，所有固体颗粒呈静止状态。
鼓泡流化床；当气流速度达到一定值时，静止的床层开始松动，当气流速度超过临界流化风速时，料层内出现气泡，并不断上升，而且还聚集成更大的气泡穿过料层并破裂。整个料层呈现沸腾状态。鼓泡流化床存在明显的分界面，其上部为稀相区，包括床层表面至流化床出口的区域，也称为自由空间或悬浮段。下部为密相区，也称为沸腾段。
紊（湍）流化床：随着气流速度继续上升一定数值，固体颗粒开始流动，床层分界而逐渐消失，固体颗粒不断被带走，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。此时的气流速度为床料终端速度。
快速流化床：当气流速度进一步增大，固体颗粒被气流均匀带出床层。此时气流速度大于固体颗粒的终端速度，床内颗粒浓度基本相等。床内颗粒浓度呈上稀下浓状态。循环流化床的上升段属于快速流化床。快速流态化的主要特征为床层压降用于悬浮和输送颗粒加速，单位高度床层压降沿床层高度不变。
气力输送：分为密相气力输送和稀相气力输送。对于前者，床内颗粒浓度变稀，并呈上下均匀分布状态，其单位高度床层压降沿床层高度不变。增大气流速度，床层压降减小，对于后者，增大气流速度，压降上升。密相气力输送的典型特征为：床层压降用于输送颗粒并克服气、固与壁面的摩擦。稀相气力输送的床层压降主要受摩擦压降支配。
由上述燃烧分类可知，链条炉排炉采用的是固定床燃烧方式，而煤粉炉用了最稀相的悬浮燃烧方式。
1） 颗粒的夹带、扬析
层流动转到紊流流化床时，密相床层和稀相床层的界面开始模糊，颗粒夹带量明显增加。当气流通过颗粒层时，一些终端速度小于床层表
观气流的细颗粒将被上升气流带走，这一过程称为扬析。由于扬析过程中更多颗粒被夹带着离开床层，其中终端速度大于床层表观气速的颗粒经过一定的分离高度后会陆续返回床层，其中终端速度大于床层表观气流的颗粒经过一定的分离高度后会陆续返回床层，因此存在着输送分离TDH。此过程就是我们通常所说的循环流化床的内循环。在分离高度TDH以上的空间，颗粒浓度不再降低，床层表而至TDH之间的空间称为自由空间，燃用宽带筛分的燃煤流化床锅炉，其炉膛出口高度通常低TDH，因此同时存在着夹带和扬析现象。发生扬析现象的颗粒的来源有三个：：①给煤中的细颗粒；②煤在挥发份析出阶段玻璃破碎形成的细颗粒；③在煤燃烧的同时，由于磨损造成的细颗粒。

图1-1循环硫化床锅炉原理图
2） 宽筛分颗粒特性
（1）宽筛分颗粒定义：
循环流化床（气固流化床）床料中的颗粒通常是料径由小到大的宽筛分布，由于颗粒的直径不同，其流动工况和规律也各不同。这样就需要示颗粒大小的分布规律，利用此规律来研究两相流动和燃烧，或者把分散颗粒直径示平均值，以平均直径来代表分散相颗粒群的运动规律，粒径的分布规律是一个重要特性。除了要知道颗粒尺寸的分布规律外，还要了解各颗粒所占表面积的分布规律扩各颗粒重量的分布规律。
（2） 宽筛分颗粒分类：

Geldart根据在常温常压下对于一些典型颗粒的气固流态特性的分析，提出了一种颗粒分类法，即根据颗粒平均粒径和气体的密度差的关系分类。依照这种分类法，所有的固体颗粒可被分为A 、B、C、D四类。
A类颗粒：这类颗粒密度比较细。一般为20～90um,通常很易流化。
B类颗粒：这类颗粒具有中等粒度，粒度范围为90～650um，具有良好的流化性能。它的流体速度达到临界速度后就会发生鼓泡现象。
C类颗粒：这类颗粒粒度很细，一般都小于20um,颗粒间相互作用力很大，很难流态化。
D类颗粒：这类颗粒粒度通常具有较大在粒度和密度，并且在流化态时颗粒混合性能较差。大多数循环流化床锅炉内的床料和燃烧均属于D类颗粒。
（3） 宽筛分颗粒流化时的动力特性
（1） ①密度小于流体速度的物体浮在床层表面，密度大于流体密度的物体会下沉。
（2） ②床表面保持水平，形状保持容器的形状。
（3） ③在任一高度的静压近似等于在此高度上单位床截面内颗粒固体颗粒的重量。
（4） ④床内颗粒混合良好，加热床层时所有床料温度基本均匀。
（5） ⑤床内固体颗粒可以象流体一样从底部或侧面的孔中排出。
（6） ⑥几个流化床底部联通后，床层高度自动保持同一水平高度。
3） 循环流化床锅炉的工作过程

图1-2 循环流化床锅炉的结构
1-风室 2-给煤机 3-燃烧室 4-主蒸汽出口集箱 5-过热器 6-蒸发管束 7-旋风分离器
8-省煤器 9-上部对流管束烟道 10- U型回料阀 11- 一、二次风口 12-空气预热器
典型循环流化床锅炉结构如图1-2所示，其基本流程为：煤和脱硫剂进入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围，着火燃烧，同时进行脱硫反应，并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内的布置的其他受热面放热。粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作用下偏离主气流，从而贴壁下流。气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器，大量固体颗粒（煤粒、脱硫剂）被分离出来回送炉膛，进行循环燃烧。未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道，以加热过热器、省煤器、和空气预热器，经除尘器排至大气。
（1） 低温的动力控制燃烧：由于循环流化床燃烧温度水平比较低，一般在850-900℃之间，其燃烧反应控制在动力燃烧区内，并有大量固体颗粒的强烈混合，这种情况下的燃烧速度主要取决于化学反应的速度，也就是决定于温度水平，而物理因素不再是控制燃烧速度的主导因素。循环流化床燃烧的燃尽度很高，其燃烧效率往往可达到98％-99％以上。
（2） 高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环流化循环过程：循环流化床锅炉内的物料参与了炉膛内循环和由炉膛、分离器和返料装置组成的外循环两种循环，整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动过程中逐步完成的。
（3） 高强度的热量、质量和动量传递过程：在循环流化床锅炉中可以人为改变炉内物料循环量，以适应不同的燃烧工况。物料分离系统是循环流化床锅炉的结构特征，大量物料参与循环实现整个炉膛内的控制燃烧过程，是循环流化床锅炉区别于鼓泡床锅炉的根本特点，因为鼓泡床流化床锅炉的燃烧主要发生在床内。所以循环流化床锅炉燃烧必须具备的三个条件是：（1）保证一定的流体速度，而且还要保证物料粒度处于适当的、使床层在快速流区域的粒度。(2)要有足够的物料分离。（3）要有物料回送，要有充分的措施以维持物料的平衡。

1.2循环流化床的特点

炉膛底部是大量的炽热灰粒和煤粒混合物，燃烧所需空气经炉膛底部的布风板均匀进入流化床，在流化床中气流上升速度约为2～5m/s,气流将大部分粒子托起，成沸腾状，粒子上下运动，掺混非常强烈，这种现象被称流化。煤由
给媒机送入炉膛，刚进入炉膛的煤粒很快就与床温床料混合，是煤粒迅速加热，干燥着火燃烧。在流化床内平均停留十几～几十分钟后有放渣口排出炉膛。由于流化床容量大，掺混强烈，粒子停留时间长等因素，流化床锅炉不但能燃高热之煤，而且其他炉型（如链条炉、煤粉炉）不能燃烧的低热值、低挥发分、高灰分的劣质燃料。如劣质烟煤、无烟煤、煤石、油页石、造汽炉渣也能在流化床锅炉内稳定燃烧。流化床锅炉还有环保方面的优点，通过向炉内添加石灰石或白云石能大大降低烟气中的二氧化硫，方法简便、经济、高效地解决了高硫造成的大气污染问题。而一般的链条锅炉、煤粉炉的尾气脱硫技术费用昂贵，难于推广，几乎不可能用于中小型的工业锅炉。流化床锅炉的燃烧温度900～1000℃，较链条锅炉、煤粉炉都低，抑制了NOX的生成，烟气中NOX含量少，有利于保护环境。
我国用于烧劣质煤的沸腾炉以有上千台，但他们都是属于鼓泡床技术，对于这种鼓泡床锅炉，由于较大的上升烟气速度将相当多的未燃尽细小煤粒带出炉膛，造成燃烧效率下，烟气含量大，特别是燃烧高灰分的劣质燃料是更为严重。因为绝大多数的煤粒是在煤粒是在流化床中燃烧放热，在流化床中设置了大量的埋管受热面，物料的强烈冲刷使埋管磨损相当严重，一般只能使用六个月左右，炉子的可靠性差。另外，风机的电耗高，向大型化发展困难，脱硫剂利用率低等使得它被局限于烧煤石、炉渣等劣质燃料的场合。
外循环流化床燃烧技术是国际上八十年代初发展起来的锅炉燃烧技术，它不仅具有鼓泡床流化燃烧的技术特点，而且具有更新的技术优势，该技术一出现就以其特有的特点，受到国内有关部门和专家的关注，被认为是锅炉燃烧技术领域的一次革命，其显著特点有：
（1） 燃料适应性广
在外循环流化床锅炉中按重量计，燃料进展床料的1％～3％，其余的是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣，循环流化床锅炉的特殊流体动力特性，使得气～固和固～固混合非常好，因此燃料进入炉膛后很快与大量床料混合，燃料被迅加热之高于着火温度，而同时床温没有明显降低。只要燃料的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，上述优点就可以使得外循环流化床锅炉不许辅助燃料而燃用任何燃料。外循环流化床锅炉即可以燃用优质煤，也可以燃用链条锅炉不能燃烧的各种劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥、以及油页石。
（2） 燃烧效率高

循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉、链条锅炉高，燃烧效率通常在97.5％～99.5％范围内，可与煤粉炉相比媲美，循环流化床锅炉能在较宽范围内保持较高的燃烧效率，甚至燃用细分含量高的燃料时也是如此，而鼓泡流化锅炉、链条锅炉则不可能有此优点。
（3） 有效脱硫
循环流化床锅炉的脱硫效率比鼓泡床流化床锅炉更加有效，典型的循环流化床锅炉达到90％脱硫效率时所需的脱硫剂化学当量比为1.5～2.5，鼓泡流化床锅炉达到90％脱硫效率时则需要脱硫剂化学当量比为2.5～3，甚至更高。有时即使钙硫比再高，也不能达到90％的脱硫效率。因此，无论是脱硫剂的利用率还是二氧化硫的脱除率，循环流化床锅炉流化床锅炉优越，链条锅炉不可能在炉内进行脱硫。
（4） 氧化物排放低
氮氧化物排放是外循环流化锅炉另一个非常吸引人的特点。实践表明，外循环流化床锅炉的氮氧化物排放在50～150PPM。外循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOX,二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX，并使已生成的NOX得到还原，鼓泡（内循环）流化床锅炉、链条锅炉无此特点。
（5） 燃烧强度高，炉膛截面小
炉膛单位截面积的热负荷高是外循环流化床锅炉的主要特点之一，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，同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的炉膛截面积要比外循环流化锅炉达2～3倍。
（6） 给煤点少
循环流化床锅炉的截面积小，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，如热功率为100MW的循环流化床锅炉只需一个给煤点，而相同容量的鼓泡流化床锅炉则需20～30给煤点。
（7） 燃料与处理系统简单
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，燃料的制备系统大为简单。此外，循环流化床锅炉能直接用高水分煤（水分的达30％以上），当燃用高水分煤时也不需要专门的处理系统。
（8） 易于实现灰渣的综合利用
循环流化床锅炉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的灰渣燃烧充分，因此含碳量极低，易于灰渣的综合利用，可做水泥搀合料和建筑材料。

（9） 负荷调节范围大
当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，不必像鼓泡流化床锅炉那样采用分床压火技术。一般而言，外循环流化床锅炉的负荷调节比可达1：4，而链条锅炉、鼓泡流化床锅炉的负荷调节仅为70％，此外，由于截面风速和吸热控制容易，循环流化床锅炉的负荷调节速度也快，一般可达每分钟5％。
（10） 床内不布置埋管受热面
循环流化床的床内不布置埋管受热面，因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，同时可长时间压火。
（11） 故障率低、运行周期长
循环流化床锅炉本体范围内设有两台螺旋给煤机，避免了链条锅炉设备故障而经常造成停炉的缺陷。此外，外循环流化床锅炉具有故障率低、运行周期长的特点。
（12） 司炉工劳动强度大
由于循环流化床锅炉的燃烧方式为循环流化燃烧，司炉工仅看仪表就可进行控制，调解。而链条锅炉则需不断通过关火门观察燃烧状况，并且还要不时的用火钩、火耙搂火，因此司炉工的劳动强度大、工作环境恶劣。

2. 循环流化床的燃烧

2.1煤在循环流化床内的燃烧过程

2.1.1煤在循环流化床内的燃烧
煤粒送入循环流化床内迅速受到高温物料和烟气的辐射而被加热，首先水分蒸发，然后煤粒中的挥发份析出并燃烧，最后是焦碳的燃烧。其间伴随着煤粒的破碎、磨损，而且挥发分析出燃烧过程与焦炭燃烧过程与焦炭燃烧过程都有一定的重叠。
循环流化床内沿高度方向可以分为密相床层和稀相区，密相床层运行在鼓泡床和紊流床状态。循环流化床内绝大部分是惰性的灼热床料，其中的燃烧只占很小的一部分。这些灼热的床料成为煤颗粒的加热源，在加热过程中，所吸收的热
量只占床层总热容量的千分之几，而煤粒在10秒钟左右就可以燃烧（颗粒平均直径在0—8mm），所以对床温的影响很小。
2.1.2循环流化床内煤的燃料着火
流化床内燃料着火的方式，固体质点表面温度起着关键作用，是产生着火的点灶热源，这类固体近质点可以是细煤粒，也可以是经分离后的高温灰粒或者是布风板上的床料。当固体质点表面温度上升时，煤颗粒会出现迅猛着火。另外，颗粒直径大小对着火也有很大的影响，对一定反应能力的煤种，在一定的温度水平之下，在临界的着火粒径，小于这个粒径直径，因为散热损失过大，燃料颗粒就不能着火，溢出炉膛。
2.1.3循环流化床内煤的破碎特性
煤在流化床内的破碎特性是指煤粒在进入高温流化床后粒度急剧减小的一种性质。但引起粒度减小的因素还有颗粒与剧烈运动的床层间磨损以及埋管受热面的碰撞等。影响颗粒磨损的主要因素是颗粒表面的结构特性、机械强度以及外部操作条件等。磨损的作用贯穿整个燃烧过程。煤粒进入流化床内时，受到炽热床料的加热，水份蒸发，当煤粒温度达到热解温度时，煤粒发生脱挥发份反应，对于高挥发份的煤种，热解期间将伴随一个短时发生的拟塑性阶段，颗粒内部产生明显的压力梯度，一但压力超过一定值，已经固化的颗粒表层可能会崩裂而形成破碎;对低挥发份煤种，塑性状态虽不明显，但颗粒内部的热解产物需克服致密的孔隙结构都能从煤粒中溢出，因此颗粒内部也会产生较高的压力，另外，由于高温颗粒群的挤压，颗粒内部温度分布不均匀引起的热应力，这种热应力都会引起煤颗粒破碎。煤粒破碎一般会逃离旋风分离器，成为不完全燃烧损失的主要部分。破碎分为一级破碎和二级破碎，一级破碎时由于挥发份溢出产生的压力和孔隙网络中挥发份压力增加而引起的。二级破碎是由于作为颗粒的联结体----形状不规则的联结“骨架”（类似于网络结构）被烧断而引起的破碎。
煤的破碎发生的同时也会发生颗粒的膨胀，煤的结构将发生很大的变化。一般破碎和膨胀受下列因素的影响：挥发份析出量：在挥发份析出时，碳水化合物形成的平均质量；颗粒直径；床温；在煤结构中有效的孔隙数量；母粒的孔隙结构等。
2.1.4循环流化床的脱硫与氮氧化物的排放控制
SO2是一种严重危害大气环境的污染物，SO2与水蒸气进行化学反应形成硫酸，和雨水一起降至地面即为酸雨。NOx包括NO、NO2、NO3、三种，其中NO也是导致酸雨的主要原因之一，同时它还参加光化学作用，形成光化学烟雾，还造成了臭氧层的破坏。煤加热至400℃时开始首先分解为H2S，然后逐渐氧化为SO2。
其化学方程式为

Fes2+2H2---2H2S+Fe
H2S+O2---H2+SO2
对SO2形成影响最大的因素是床温和过量空气系数，床温升高、过量空气系数降低则SO2越高。
循环流化床燃烧过程中最常用的脱硫剂石灰石，当床温越过其煅烧温度时，发生煅烧分解反应：Caco3----Cao+co2---183kj/mol
脱硫反应方程式为：Cao+so2+1/2O2---caso4
影响循环流化床脱硫效率的各种因素：
（1） ca/s摩尔比的影响
ca/s摩尔比的影响脱硫效率的首要因素，脱硫效率在ca/s低于2.5时增加很快，而继续增大ca/s比或脱硫剂量时，脱硫效率增加得较少。循环流化床运行时ca/s摩尔比一般在1.5—2.5之间。
（2） 床温的影响
床温的影响主要在于改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布以及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫率和脱硫剂利用率。床温在900℃左右达到最高的脱硫效率。
（3） 粒度影响
采用较小的脱硫剂粒度时，循环流化床脱硫效果较好。
（4） 氧浓度的影响
脱硫与氧浓度关系不大，而提高过量空气系数时脱硫效率总是提高的。
（5） 床风速的影响
对一定的颗粒粒度，增加风速会使脱硫效率降低 。
（6） 循环倍率的影响
循环倍率越高，脱硫效率越高。
（7） SO2在炉膛停留时间的影响
脱硫时间越长对效率来说越不利，应该保证SO2在床内停留时间不少于2—4秒。
（8） 负荷变化的影响
当循环流化床负荷变化在相当大的范围内时，脱硫效率基本恒定或略有升降。
（9） 其它因素的影响
床压的影响：增加压力可以改善脱硫效率，并且能够提高硫酸盐化反应速度。

（10） 给料方式的影响
石灰石与煤同点给入时脱硫效率最高。虽然循环流化床的脱硫作用很强，但在床温达到850℃，即脱硫效率最高的温度时，NOx的生成 量却很大，对环境造成极大地破坏。这是我们不愿看到的。所以一定要把床温控制在850℃----900℃之间，而且要采用较小的脱硫剂粒径。另外，实施分段燃烧也是非常好的措施。

3. 循环流化床锅炉的DCS系统

3.1循环流化床锅炉燃烧控制系统
3.1.1燃料反馈的燃烧系统
由于气压被控对象在燃料量扰动的动态响应较快，所以燃料量调节原则上可以采用以气压作为被调量的单回路控制系统。但对燃煤锅炉来说，运行中的煤量自发性扰动是经常容易出现的，所以在设计燃煤锅炉燃料控制时，必须考虑使系统具有快速消除燃料自发性扰动的措施，在这里引入燃料量的负反馈，并达到副调节器构成串级 控制系统。采用这个方案，如果燃料能直接准确的测量，可以消除燃料的自发性扰动，使该燃料控制系统还具有带固定负荷和变动负荷的功能。但是由于燃料量的直接测量问题没有解决，对于采用钢球磨煤机中储式制粉系统的锅炉均通过改变给粉机的转速的方法来改变燃料量。

循环流化床锅炉操作界面

3.1.2给粉机转速反馈的燃料控制系统
用给粉机转速之和作为总燃料量反馈信号，并进入副调机器与燃料量的给定值既锅炉负荷要求指令进行比较，对其偏差进行运算，副调节器根据偏差的大小去调节燃料量的数值。稳态时锅炉负荷要求指令与给煤机转速反馈信号平衡。
给煤机转速只能反映燃料量的大小而不能反映燃料品质的变化，为此，引入燃料品种校正信号。当改换煤种时，相应的调整校正系数的值，经乘法器修整燃料反馈信号，以消除煤种变化的系统的影响。为了消除燃料侧的自发性扰动，系统引入了汽包压力的微分信号有助于尽快消除内扰。稳态时汽包压力的微分信号消失不影响副调节器入口的平衡关系。
3.1.3送风控制系统
送风调节的任务在于保证燃烧的经济性，具体说，就是保证在燃烧过程中有合适的燃料与风量比例，送风调节对象近似比例环节。因此通常采用保持燃料量与送风量成比例关系的送风控制系统。
在实际运行中，送风量和燃料量的最佳比例值K不是常数，K是随不同的负荷和燃料品种变化的。而送风量V和燃料量B的最佳比例K是随不同负荷、不同燃料品种而变化的。因此，可以选用随负荷、燃料品种变化而修正送风量的送风控制系统。这个系统是用乘法器构成的单闭环比值送风控制系统，燃料量的修正值作为送风量的给定值，实现B与V的比例控制。
根据负荷、燃料品种的变化去修正最佳风煤比例系数K，此系统结构简单、整定投运方便，但负荷和燃料品种的修正系数在实际的应用中较难确定。
3.1.4引风控制系统