富氧燃燒對(duì)電廠鍋爐的影響

摘 要：在電廠生產(chǎn)中，電廠鍋爐是最為重要的組成部分，提高電廠鍋爐的效率是非常必要的。為了節(jié)能，鍋爐可以采用富氧燃燒，使鍋爐更加經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)同一鍋爐，在采用不同氧濃度的富氧燃燒時(shí)，計(jì)算鍋爐運(yùn)行參數(shù)。通過(guò)對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算，找出鍋爐在不同氧濃度下燃燒時(shí)的理論燃燒溫度、排煙溫度及鍋爐熱效率等鍋爐運(yùn)行參數(shù)的變化規(guī)律，并且可以與當(dāng)使用空氣燃燒時(shí)，進(jìn)行鍋爐運(yùn)行參數(shù)的比較分析。同時(shí)分析鍋爐運(yùn)行參數(shù)變化的原因以及如何減少鍋爐運(yùn)行參數(shù)的不利變化。計(jì)算結(jié)果表明：隨著氧濃度的升高，鍋爐的熱效率提高，燃料消耗量降低，理論燃燒溫度不斷升高，爐膛出口煙溫降低，熱空氣溫度降低，造成鍋爐運(yùn)行參數(shù)變化的主要原因是采用富氧燃燒時(shí)，煙氣量降低。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；富氧燃燒；運(yùn)行參數(shù)；節(jié)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

富氧燃燒是指用氧含量超過(guò)21%的富氧空氣作為助燃?xì)怏w，這種燃燒方式稱(chēng)為富氧燃燒。

富氧燃燒可以有效減少CO2、NOx和SO2等污染物的排放，是一項(xiàng)高效節(jié)能的燃燒方式[1，2]。富氧燃燒技術(shù)能夠降低燃料的燃點(diǎn)，加快燃燒速度、促進(jìn)燃燒完全、提高火焰溫度、減少燃燒后的煙氣量、提高熱量利用率和降低過(guò)量空氣系數(shù)，被發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)之為“資源創(chuàng)造性技術(shù)”[3-5]。

煤在外界的溫度較高時(shí)，揮發(fā)分將優(yōu)先燃燒，揮發(fā)分在燃燒時(shí)，供給熱量將焦炭加熱到熾熱狀態(tài)，暫時(shí)把氧都搶去燃燒掉，所以焦炭要在揮發(fā)分燒掉以后才開(kāi)始燃燒[6]。加入足夠的氧氣可以使焦炭的燃燒更加完全，提高燃燒效率，降低溫室氣體的排放以及NOx和SO2的排放。

富氧燃燒可以大幅度提高理論燃燒溫度，燃燒更加完全，達(dá)到節(jié)能的效果；富氧燃燒可以減少煙氣排放量，降低NOx排放量，提高煙氣排放質(zhì)量 [7]。所以在電站鍋爐上應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)是可行的。

1鍋爐熱力計(jì)算結(jié)果的分析

1.1 富氧燃燒對(duì)鍋爐燃燒狀況的影響

1.1.1 對(duì)熱空氣溫度的影響

隨著氧濃度的升高，熱空氣溫度是不斷降低的。隨著氧濃度的升高，熱空氣的吸熱量是不斷降低的，而且降低的幅度比較大，這是由于氧濃度的增加，煙氣量減少的較多。

1.1.2 對(duì)理論燃燒溫度的影響

隨著氧濃度的升高，理論燃燒溫度是不斷升高的，由于氧濃度的增加，使得燃料的燃燒更加劇烈，燃料能夠更加充分的燃燒，燃燒速度加快，則使得燃燒溫度提高。由于目前材料的限制，氧氣濃度不能一直增加，目前的材料不能承受過(guò)高的溫度，另一方面理論燃燒溫度過(guò)高也會(huì)影響鍋爐的安全運(yùn)行。

1.1.3 對(duì)爐膛出口煙氣溫度及排煙溫度的影響

隨著氧濃度的增加，爐膛出口煙氣溫度是不斷降低的，由表可以看出，隨著氧濃度的升高，其他各受熱面的出口煙氣溫度也是不斷降低的，隨著氧濃度的升高，排煙溫度也是不斷降低的，這主要是由于氧濃度的升高，使得空氣量減少，而且煙氣量也會(huì)較少，這就造成了各受熱面出口煙氣溫度的降低。

總之，隨著氧濃度的升高，鍋爐的燃燒變得劇烈，燃燒溫度得到了提高，所需的熱空氣溫度下降，各受熱面的出口煙氣溫度和排煙溫度也呈下降的趨勢(shì)。

2.2 富氧燃燒對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)性的影響

2.2.1 對(duì)排煙熱損失及鍋爐熱效率的影響

對(duì)于富氧燃燒來(lái)說(shuō)影響鍋爐熱效率的主要因素就是排煙熱損失，其他的熱損失對(duì)鍋爐熱效率的影響較小或者不隨氧濃度的變化而變化，因此，在富氧燃燒的條件下排煙熱損失對(duì)于鍋爐熱效率的影響是最大的。

隨著氧濃度的升高，排煙熱損失不斷降低，其他熱損失基本不變，則隨著氧濃度的升高，鍋爐的熱效率不斷升高。主要由于排煙溫度降低了，則煙氣帶出鍋爐的熱量降低。

2.2.2 對(duì)燃料消耗量的影響

隨著氧濃度的升高，燃料的消耗量是不斷降低的，因鍋爐的熱效率提高了，燃料的燃燒更加完全，則所需的燃料有所下降。

由以上可以看出，隨著氧濃度的升高，鍋爐的熱損失是下降的，主要是排煙熱損失的下降，則鍋爐的熱效率得到了提高，同時(shí)燃料的消耗量也有所下降，這使得鍋爐的經(jīng)濟(jì)性得以提高，這也是富氧燃燒能在電廠鍋爐上應(yīng)用的重要因素。

2.3 富氧燃燒對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度的影響

隨著氧濃度的升高，過(guò)熱蒸汽的溫度逐漸降低，由于采用富氧燃燒導(dǎo)致煙氣量降低，過(guò)熱蒸汽溫度也隨著降低，此時(shí)過(guò)熱蒸汽的溫度有可能達(dá)不到所需的溫度，在此時(shí)可以采用富氧燃燒和煙氣再循環(huán)相結(jié)合，以提高煙氣量，使得過(guò)熱蒸汽的溫度達(dá)到所需的要求。

富氧燃燒在電廠鍋爐中的應(yīng)用，一方面有足夠的優(yōu)勢(shì)，另一方面也有一些劣勢(shì)需要去克服。

綜上所述：富氧燃燒可以使鍋爐的燃燒狀況得到很大程度的改善，富氧燃燒也可以提高鍋爐的熱效率，使得鍋爐的經(jīng)濟(jì)性得到提高，同時(shí)也可以減少污染物的排放，可對(duì)CO2及SO2進(jìn)行回收，減少鍋爐對(duì)環(huán)境的影響。應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)，一方面能夠使鍋爐的燃燒更加穩(wěn)定，理論燃燒溫度得到了提高，爐膛出口煙氣溫度降低，減小了鍋爐的排煙熱損失；另一方面由于富氧燃燒還能使鍋爐的煙氣量降低，而且SO2和CO2的濃度增加，可以集中對(duì)它們進(jìn)行回收處理，這樣既經(jīng)濟(jì)又合理，同時(shí)也有效的減小了對(duì)環(huán)境的排放。對(duì)于過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低的情況，可以采用煙氣再循環(huán)技術(shù)[8]與富氧燃燒技術(shù)聯(lián)合使用以提高煙氣量。從而提高過(guò)熱蒸汽的溫度，滿(mǎn)足過(guò)熱蒸汽的溫度要求。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)富氧燃燒鍋爐的熱力計(jì)算，分析了氧含量對(duì)鍋爐效率、燃料量等的影響，得出結(jié)論如下：

（1）隨著氧濃度的升高，鍋爐的熱效率提高，燃料消耗量降低；理論燃燒溫度升高，爐膛出口煙溫降低；過(guò)熱蒸汽溫度降低；熱空氣溫度降低。

（2）當(dāng)氧濃度升高時(shí)，空氣量減少，煙氣量降低，各個(gè)受熱面對(duì)熱量的吸收減少，從而影響到其他鍋爐運(yùn)行參數(shù)的變化。

（3）富氧燃燒產(chǎn)生的煙氣量較低，可與煙氣再循環(huán)結(jié)合起來(lái)使用，以彌補(bǔ)煙氣量不足而帶來(lái)的不利影響，如：排煙溫度過(guò)低造成的低溫腐蝕和過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低等。

參考文獻(xiàn)

[1] 周慧，周耀來(lái)，李云鵬.富氧燃燒技術(shù)及其對(duì)環(huán)境的影響研究綜述[J].華東電力，2008，36（9）.

[2] 戴樹(shù)業(yè)，韓建國(guó)，李 宏.富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用[J].生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，1999，2（28）：26-29.

[3] 蘇俊林，潘亮，朱長(zhǎng)明.富氧燃燒技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].研究與開(kāi)發(fā)，2008（3）.

[4] 沈光林.膜法富氧技術(shù)用于節(jié)能研究[J].節(jié)能，1996（9）：29-30.

[5] 劉毅.富氧助燃技術(shù)及其應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保，2005（2）.

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[8] E. Kakaras， A. Koumanakos， A. Doukelis， D. Giannakopoulos， I. Vorrias， Oxyfuel boiler design in a lignite-fired power plant[J]. Fuel 86 （2007） 2144–2150.