富氧燃燒對電站鍋爐運行的影響

李英杰

摘 要：介紹了富氧燃燒方式的技術特點，以某電廠200MW機組為例，對不同富氧濃度氣氛下的鍋爐進行熱力計算，并與空氣氣氛進行比對，得出了富氧燃燒下的理論空氣量，燃燒產物焓值，理論燃燒溫度等參數的變化規律。

關鍵詞：富氧燃燒；鍋爐特性；熱力計算

1 前言

富氧燃燒作為一種新型的燃燒技術用于工業鍋爐已經比較成熟，而有關富氧燃燒用于電站鍋爐的報告并不多見，以某電廠200MW機組為例，對其富氧燃燒方式下的鍋爐性能影響進行分析。首先對富氧下的理論空氣量，空氣和燃燒產物焓值進行比較，其次計算富氧燃燒方式下的理論燃燒溫度，爐膛出口溫度和爐膛的傳熱量，并與空氣氣氛進行比對，得出了富氧方式下煙氣氣氛對爐內傳熱的影響規律。

2 富氧燃燒對鍋爐性能影響的分析

鍋爐是以空氣為燃燒介質，如果空氣的成分發生變化，那么對于鍋爐內部的燃燒、傳熱和其他過程的影響是根本性的，從而也影響了鍋爐的各項性能。

2.1 理論空氣量

大氣中的氧氣穩定在21%（高海拔區除外），其余79%都是氮氣，氧氣的增多和氮氣的減少使得燃燒消耗的空氣量和煙氣量均減少。在富氧條件下，一般氧含量會上升到27-30%。

設富氧空氣重氧的容積百分比為x%，則1kg燃料燃燒時所需的理論富氧空氣量時 ，相對于理論自然空氣量 的減少量可以表示為

當富氧空氣中的氧的含量為27%時，理論空氣量減少到原來的78%.

2.2 理論燃燒溫度和爐膛出口溫度

空氣中的氮屬于惰性物質，不參與反應，但是耗費了熱量，對于傳熱沒有任何貢獻。富氧條件下，由于含氮量的降低，理論燃燒溫度會增加。按照上述的原則計算的煙氣焓值在相同溫度下有所降低。

計算條件：運行工況，煤種，過量空氣系數，熱風溫度，爐膛的沾污情況和火焰中心高度不變。

由表1中數據可以看出，隨著氧氣的增加，理論燃燒溫度大幅度上升，而同時爐膛出口溫度卻有所下降。這主要是由于煙氣的熱容量降低所致。

理論燃燒溫度并不是爐膛中真是存在的溫度，但是他和爐膛中溫度水平、溫度分布以及最高溫度都是有密切關系的。

爐內傳熱是個很復雜的過程，影響因素很多。如果只是考慮理論燃燒溫度和煙氣熱容量的影響，而不考慮燃料量的變化，爐膛傳熱變化的計算結果見表3.

由表2中的計算結果可以看出，隨著富氧程度的增加，爐內傳熱量增加。主要原因是爐內平均溫度上升。

3 結論

富氧燃燒技術對于電站鍋爐的影響分析需要通過大量試驗和現場運行經驗來得出。空氣中氧濃度的變化影響了對流換熱和輻射換熱情況，隨著氧濃度的增加，輻射傳熱量增加，對流吸熱量減少，改變了鍋爐內對流和輻射換熱量的比例，需要對鍋爐結構進行一些改變。

富氧燃燒對各參數的影響規律如下：隨著空氣中氧濃度的提高，理論空氣量減小，理論燃燒溫度和爐膛吸熱量增加，爐膛出口溫度降低；爐膛排煙損失減小。

[參考文獻]

[1]樊泉桂.鍋爐原理[M].北京：中國電力出版社.

[2]趙翔，任有中.鍋爐課程設計[M].北京：水利電力出版社.1991.

[3]牛天況.富氧燃燒鍋爐初探[J].鍋爐技術.2008，39（1）：25-31.