電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析

刁虎 倪小剛

【摘 要】伴隨著當前我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展、人口的增多、可利用資源的不斷銳減，我們需要充分地利用現(xiàn)代科學技術來促進各種資源利用率的提升，并積極開發(fā)出新型能源。在電力行業(yè)中，電力資源供需的問題一直阻礙著電力企業(yè)的發(fā)展，為了有效地處理這一問題，需要創(chuàng)新新型技術來改善。下文主要以電廠熱能動力鍋爐燃燒技術為例進行分析，在電力行業(yè)中，熱能動力鍋爐作為一種常見的能量轉(zhuǎn)換設備得以廣泛的應用。

【關鍵詞】電廠；熱能動力；鍋爐燃料；燃燒

1、熱能動力工程概述

對于一個真理的驗證是要從理論和實踐上來明確真理的真?zhèn)涡裕詫τ跓崮軇恿こ涛覀儾粌H從名詞上分析還要在理論上檢測。那么通俗的代入理論熱能動力工程其實是分為兩個部分：熱能和工程，這倆部分互相作用影響從而引發(fā)的相關實體機械與工程。從現(xiàn)在的發(fā)展狀況來說，其實熱能動力工程還是處于一個在發(fā)展中的階段在實踐中還不能做到盡善盡美還是需要業(yè)內(nèi)人員的努力與鉆研的。雖然應用的已經(jīng)非常普遍了甚至有一部分的企業(yè)引進了這個工程來為企業(yè)供電。與熱能動力工程對應的還有水利電動工程，很多企業(yè)也應用這個來作為企業(yè)的生產(chǎn)動力。對于比較傳統(tǒng)的利用燃燒提供能量的方法水利電動工程會更要換包，但是在造價上水利電動工程就要高了。環(huán)保是全世界都在提倡的但是水利電動工程因為造價等問題是在應用上受限制只是被大企業(yè)引進作為生產(chǎn)動力。

2、熱能動力工程在鍋爐中的應用

鍋爐中的熱能動力工程主要運用的知識是熱能工程學科、熱能發(fā)動機學科、動力機械學科、工程熱物理以及能源工程的相關知識內(nèi)容。

早期人類對鍋爐的運用主要是將燃料燃燒然后提供其中產(chǎn)生的熱量，與此同時對環(huán)境造成了污染也不利于對能源的充分利用。隨著科學技術的飛速發(fā)展，人類通過鍋爐利用新的技術將其運用到工業(yè)中，天然氣的應用以及把電能轉(zhuǎn)化成為了熱能，大大降低了污染。由此可見，鍋爐的運用在工業(yè)的歷史發(fā)展中具有舉足輕重的作用。目前的工業(yè)鍋爐是利用燃料的燃燒或者是電能轉(zhuǎn)化的熱量，對物料或者工件進行加熱。

在鍋爐隊熱能動力工程的應用中主要以軟件仿真鍋爐風機的翼型葉片與爐內(nèi)燃燒控制技術為主，當前的爐內(nèi)燃燒控制技術不再是手動控制已經(jīng)變成了自動控制，其控制的方式可以是雙交叉限幅控制系統(tǒng)或是空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)兩種中的任何一種。

另外，在鍋爐隊熱能動力工程的應用中主要以軟件仿真鍋爐風機的翼型葉片與爐內(nèi)燃燒控制技術為主，當前的爐內(nèi)燃燒控制技術不再是手動控制已經(jīng)變成了自動控制，其控制的方式可以是雙交叉限幅控制系統(tǒng)或是空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)兩種中的任何一種。

3、熱能動力鍋爐燃料燃燒的特性和方式

任何燃料的燃燒過程都包括“著火”及“燃燒”兩個階段。由緩慢氧化反應轉(zhuǎn)變?yōu)閯×已趸磻乃查g稱為著火，持續(xù)劇烈氧化反應稱為燃燒。燃料只有達到著火溫度才能穩(wěn)定燃燒。當氣體燃料與空氣混合后，氣體燃料占整個混合氣體的體積百分比必須在一定的范圍內(nèi)，才能著火燃燒，這一范圍稱為著火濃度范圍或著火濃度極限。與碳的氧化反應速度、空氣及燃燒產(chǎn)物的擴散速度有關。使可燃物充分燃燒的兩個方面的條件：（1）氧氣的濃度（充足的氧氣）；（2）可燃物與氧氣的接觸面積。

一般來說氣體燃料的燃燒方式有長焰燃燒，短焰燃燒和無焰燃燒。長焰燃燒也稱為擴散式燃燒，燃氣（或稱煤氣）在燒嘴內(nèi)完全不和空氣混合，待噴出后靠擴散作用與空氣混合進行燃燒，火焰較長。短焰燃燒是指燃氣在燒嘴內(nèi)預先和部分空氣（即一次空氣）混合，噴出后部分燃燒，而另一部分與二次空氣混合后繼續(xù)燃燒，火焰較短。無焰燃燒是指燃氣和空氣在進燒嘴前或在燒嘴內(nèi)完全混合，在燒嘴內(nèi)或噴出后，因燃燒迅速，幾乎看不到火焰。

固體燃料的燃燒方法有表面燃燒，蒸發(fā)燃燒，冒煙燃燒，分解燃燒等。表面燃燒是在幾乎不含有揮發(fā)份和易熱分解組分而主要由碳組成的燃料中進行的，通常認為：碳分子和碳表面上吸附的氧發(fā)生反應，其燃燒產(chǎn)物可能同時有二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳還可能與碳發(fā)生還原反應而生成一氧化碳。在碳表面附近的氣體層內(nèi)田和氧可能發(fā)生氣相反應而生成二氧化碳。蒸發(fā)燃燒是熔點比較低的固體燃料在燃燒之前先熔融成液體狀態(tài)，然后液體受熱而蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣體與空氣中氧接觸而進行燃燒，如常見的蠟燭燃燒就屬此類。冒煙燃燒是在容易引起熱分解的不穩(wěn)定物質(zhì)中，由于熱分解產(chǎn)生的揮發(fā)份溫度低于其自發(fā)著火溫度時，往往會引起帶有大量濃煙的表面燃燒現(xiàn)象。如較潤濕的紙和木材，熱分解產(chǎn)物在較低溫時可能產(chǎn)生表面燃燒的物質(zhì)是容易引起冒煙燃燒的。冒煙燃燒時將有大量的可燃成分散失在煙霧之中。分解燃燒是分解溫度低的固體燃料由于加熱而產(chǎn)生熱分解，它的易揮發(fā)的組分離開固體表面時與氧氣反應所產(chǎn)生的燃燒現(xiàn)象。如木材、紙、煤等燃燒時會有這種現(xiàn)象；分解燃燒和蒸發(fā)燃燒在很多場合會同時發(fā)生。

4、電廠熱能動力鍋爐的燃燒分析

4.1燃料的燃燒形式

4.1.1分層次的燃燒

主要應用于固體可燃物質(zhì)的燃燒過程中，根據(jù)鍋爐內(nèi)的可燃物質(zhì)的特征，按照特定的薄厚程度分布在鍋爐的爐排上進行燃燒。這種燃燒形式，可以適用于多種原料煤的燃燒，并且對于煤炭固體顆粒大小沒有要求。其優(yōu)點在于：燃料的層次所蘊含的能量很多，燃燒的進程比較穩(wěn)定；新添加的可燃物質(zhì)，可以和己經(jīng)燃燒起來的原料實現(xiàn)接觸，所以鍋爐中途熄滅的可行性小。其缺點在于：只能適用在采用固體作為燃料的情況下，并且需要保障燃料與周圍的空氣充分融合，否則就容易因空氣供給不達標引起燃燒不充分，進而影響效益。

4.1.2懸浮狀態(tài)下的燃燒

主要指把可燃物質(zhì)加工成粉末形狀、噴霧形狀或者氣體形狀，并將空氣一同送進鍋爐中進行燃燒。為保證燃燒是在懸浮情況下進行的，就需要爐膛高度較高。懸浮狀態(tài)下的燃燒形式，其優(yōu)點在于：可燃物質(zhì)能夠迅速著火，燃燒得比較充分，效率也比較高；燃料對于負荷量改變的適應性較強，較容易進行自動形式的燃燒控制。其缺點在于：在某些情況下，燃料的運動與周圍空氣并不同步，產(chǎn)生的粉末較多。

4.1.3旋風情況下的燃燒

主要指的是可燃物質(zhì)和周圍的空氣，沿著切線的角度被送進鍋爐內(nèi)部，產(chǎn)生運動速度很高的氣流，形成強度較大的螺旋狀態(tài)運動，并實現(xiàn)燃燒。其優(yōu)點在于：燃燒的流程穩(wěn)定，遺留的燃料物質(zhì)很少；能夠運用在多種類型煤炭的燃燒上；節(jié)省燃料成本，具有較強的利用剩余燃料的能力。其缺點在于：在通風操作時，會損失較多的能量；鍋爐設施的構(gòu)造相對復雜，在實現(xiàn)灰量較大的煤原料燃燒時，會損失一部分物理狀態(tài)的熱量。

4.2對煤粉流量和煤粉流速的測量

一直以來煤粉流量測量都會采用取樣稱重的方法進行，并利用皮托管按網(wǎng)格法來對煤粉流速進行測量。但這兩種測量方法不僅勞動強度較大，而且測量精度較差。對于大型鍋爐來講，往往會配備幾十臺燃燒器，因此需要采取先進的方法來對煤粉流量和煤粉流速進行測量，盡可能對電廠煤粉流量進行實時監(jiān)測，這樣可以有效的掌握煤粉分配的具體情況。

5、結(jié)束語

電廠鍋爐燃料以及燃燒技術對生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益具有很大的影響。為了使燃料得到充分的利用，使燃燒過程的安全性更高，提供合理的爐溫和空氣，以及在一定的空間環(huán)境中，使空氣和燃料能夠充分的接觸混合。對此，電廠相關工作人員需要在確保質(zhì)量和經(jīng)濟效益的前提下，積極研發(fā)新型燃料以及燃燒技術，推動電廠持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻：

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[3]鞠志剛.電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析[J].資源信息與工程，2015，30（2）：68.

（作者單位：神華國華孟津發(fā)電有限責任公司）