電廠熱能動力鍋爐燃料的相關研究

朱海英

（內蒙古達拉特發電廠運行二部,內蒙古 鄂爾多斯 014300）

1 電廠熱能動力鍋爐的工作流程

在電廠的生產過程中，主要存在著三種形式的能量轉換，分別為：在熱能動力鍋爐中燃料的化學能轉變為熱能；在汽輪機中由熱能轉變為機械能；在發電機中由機械能轉變為電能。而熱能動力鍋爐、汽輪機和發電機即統稱為發電廠的三大主機。熱能動力鍋爐的主要工作流程如下：

原煤破碎→原煤干燥與磨制煤粉→煤粉輸送→組織燃燒→空氣加熱→燃料燃燒配風→鍋爐給水由省煤器受熱面加熱升溫→由蒸汽受熱面（水冷壁）吸熱將給水轉變為蒸汽→由過熱器將蒸汽進一步加熱達到過熱狀態→排渣、除灰、煙氣排放。

2 電廠熱能動力鍋爐燃料及其燃燒過程

2.1 鍋爐燃料及其分類

我國煤炭資源非常豐富，已探明儲量在6500億噸以上。因此根據我國客觀情況，在電廠熱能動力鍋爐中的燃料主要以煤為主?；鹆Πl電廠熱能動力鍋爐所采用的煤統稱為動力煤，根據其干燥無灰揮發分進行分類，還可細分為無煙煤、煙煤、貧煤和褐煤四類。其中，無煙煤的碳化程度最高，揮發分含量≤10%，但不易點燃；煙煤碳化程度稍微次于無煙煤，揮發分含量約為20%～37%；貧煤碳化程度與煙煤相接近，而揮發分含量較低，約為10%～20%；褐煤的碳化程度最低，而揮發性含量較高，約≥37%，易于點燃但發熱量偏低。根據鍋爐動力煤成分的不同，應采用相應的燃煤技術，以保證熱能動力鍋爐生產高效。

2.2 鍋爐燃料的燃燒過程

2.2.1 準備階段

煤粉氣流噴入鍋爐內直到著火這一階段即為準備階段，它也是吸熱階段。在此過程中，煤粉氣流被鍋爐中的煙氣不斷加熱，溫度逐步提高。煤粉受熱后首先水分蒸發，然后進行熱分解并析出揮發分，揮發分的析出數量與成分主要取決于煤的特性、加熱溫度與速度，這一過程一直持續到1100～1200℃。要使準備階段中煤粉盡快著火，一方面應盡量減少煤粉加熱到著火溫度所需的熱量，可通過預先干燥煤粉、提高一次風溫等措施實現；另一方面則應盡快提供給煤粉所需的熱量，可通過提高爐溫等措施加以實現。

2.2.2 燃燒階段

煤粉著火以后即進入燃燒階段，這一階段主要包括了煤揮發分燃燒以及焦炭燃燒，它是一個強烈的放熱階段。首先是煤揮發分進行著火燃燒并釋放出熱量，然后通過加熱焦炭粒，使焦炭的穩定迅速提高并得以燃燒。為使燃燒階段煤粉燃燒又快又好，關鍵在于組織好焦炭的燃燒，即在保證爐內足夠高溫的同時，還應保證空氣與煤粉充分混合。

2.2.3 燃盡階段

這一階段是燃燒階段的延續，煤粉經過燃燒以后，炭粒變小，其表面容易形成灰殼，由于空氣很難與內部炭粒接觸，燃盡階段燃燒速度會明顯降低。為了使煤粉在鍋爐內盡可能燃盡，以提高燃料的利用效率，可通過保證燃盡時間、改善風粉混合，或者加強擾動以及破煤粉灰殼等措施來加以實現。

3 強化熱能動力鍋爐燃料利用率的具體措施

3.1 提高煤粉細度

當煤粉細度越高時，其燃燒反應的表面積也相應增大，單位時間內煤粉的吸熱量也會增多。尤其對于難以著火的貧煤、褐煤，更應當將煤粉研磨更細，這也有助于煤粉在爐內盡快燃燒，有助于煤粉的燃燒更完全。

3.2 適當提高一次風溫

通過提高一次風溫，可以減少煤粉加熱到著火溫度所需熱量，使煤粉在準備階段能盡快著火。尤其對于難以著火的無煙煤、煙煤而言，應當將鍋爐預熱器出口熱溫度提高到350～420℃左右，從而使出口熱風溫度得以適當提高。

3.3 提供適當的一次風量和風速

當一次風量和風速過大時，煤粉著火所需的熱量也會相應增大，并會影響到煤粉的完全燃燒；而當一次風量和風速過小時，又會因為氧氣不足而限制煤粉燃燒的發展。為此，應當提供適當的一次風量和風速，并以保證煤粉揮發分的充分燃燒為基準。通常而言，對于揮發分含量越高的煤，應適當提高一次風量和風速，對于揮發性含量較低的煤，則應適當加以限制。例如：無煙煤的一次風率推薦為15%～20%；貧煤的一次風率推薦為20%～25%；煙煤的一次風率推薦為20%～25%；褐煤的一次風率推薦為40%～45%。

3.4 合理送入二次風

在煤粉燃燒階段中，由于該階段燃燒速度非?？?，所提供一次風的氧氣會很快耗盡，為保證燃燒過程的持續發展，應及時提供二次風。二次風的送入時間，主要取決于煤粉類型和鍋爐型號，且為了不降低鍋爐內燃燒中心區的溫度，應當采用分批、分期的方式逐步送入二次風。

3.5 保證較高的二次風溫與風速

二次風的提供除了應當適量供應以外，還應當保證較高的風溫與風速，以避免鍋爐內溫度的大幅降低，并加強氧氣擴散以及一二次風的混合。通常而言，所提供的二次風速，應當高于一次風速。

3.6 合理組織鍋爐內部空氣動力工況

由于熱能動力鍋爐中煤粉是在懸浮狀態下進行燃燒的，煤粉與空氣的混合狀態通常不太理想。為此，除了應當適當提高二次風速以外，還應當合理組織爐內空氣動力工況，以促進煤粉與空氣能更好的混合，并提高煤粉的燃燒速度，保證煤粉充分燃燒。

4 總結

本文從電廠熱能動力鍋爐的工作流程出發，并就鍋爐燃料及其燃燒特性，以及鍋爐燃料利用率的強化措施進行了研究與探索。以此希望在電廠實際生產中，能進一步提高鍋爐燃料的利用率，以降低鍋爐生產成本，促進電廠經濟效益的提升。

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