基于電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析

趙立杰 解延娟

【摘 ?要】近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，我國電廠建設(shè)發(fā)展非常迅速。電力資源的供求與電力企業(yè)發(fā)展息息相關(guān)，為了恰當處理供需問題，急需通過創(chuàng)新技術(shù)加以改善。而隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，電廠普遍引入了新型熱能動力鍋爐，其既能夠保證日常生產(chǎn)中的利用率，還能夠有效緩解能源短缺問題，具備良好的節(jié)能環(huán)保性。

【關(guān)鍵詞】電廠熱能動力;鍋爐燃料及燃燒

引言

我國電力行業(yè)快速發(fā)展的同時推動我國其它行業(yè)發(fā)展迅速，使我國快速進入現(xiàn)代化發(fā)展階段。近些年來，伴隨我國電廠發(fā)展規(guī)模的不斷加大，熱能動力鍋爐的應用范圍越來越廣泛，在電廠當中，通過合理應用熱能動力鍋爐，不但能夠提升燃料的燃燒效率，而且有效降低了燃燒完畢污染物的排放量，為人們提供更加干凈、整潔的居住環(huán)境。

1熱能動力鍋爐

熱能動力鍋爐運轉(zhuǎn)過程中，通過燃料達到充分燃燒狀態(tài)后，可將熱能釋放出來，這些熱能是具有一定規(guī)模的，之后將熱能傳遞給其他物質(zhì)，比如水。當水進入鍋爐后，通過鍋爐自身的受熱面，將所吸收的熱量傳遞給水，令水溫度升高，其溫度與壓力達到相應條件。熱水溫度升高后所形成的水蒸氣可引入，但要注意必須使用專用的引出裝置。熱能動力鍋爐內(nèi)部燃料在燃燒設(shè)備的作用下可實現(xiàn)充分燃燒，在這一燃燒的過程中可以放出熱量，并且熱量的釋放是一個持續(xù)性的過程。在熱能動力鍋爐燃燒作用下，高溫煙氣得以產(chǎn)生，基于熱傳播原理，一定劑量的高溫煙氣能夠?qū)崿F(xiàn)熱量傳遞，待熱量傳遞后，煙氣溫度下降，并經(jīng)煙囪排放。

2電廠熱能動力鍋爐燃料

就本質(zhì)而言，鍋爐屬于換熱器裝置。按能量來源不同，鍋爐可以分為燃氣與燃煤等不同類型。其中，燃煤鍋爐的燃料是煤炭，在爐膛中充分燃燒煤炭后，可以釋放大量熱量，并促使熱煤水加熱滿足壓力需要。燃煤鍋爐自身也包括各式各樣的燃料，即煙煤、褐煤等。而燃油鍋爐的主要燃料是柴油和重油等，其可以加熱水，并在取暖和洗浴等各個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)有效應用。燃氣鍋爐的主要燃料是燃氣，即天然氣和沼氣等。一般情況下，我國大多數(shù)火力發(fā)電廠為了確保經(jīng)濟效益良好，會把煤炭作為主要燃料。在煤炭中，氫和碳等元素的含量比較高，其能夠促使煤炭充分燃燒，如果鍋爐中適當引入氧氣，便可以進一步促進燃料燃燒。

3鍋爐燃料種類

電廠中的熱能動力鍋爐又經(jīng)常被人們稱為熱換裝置，其內(nèi)部的能量來源比較廣泛，其主要來源為燃料，常見的鍋爐燃料主要有燃氣、燃油與煤等，其中，煤在眾多鍋爐燃料中為常見，其應用范圍也比較廣。通過在電廠熱能動力鍋爐內(nèi)部投入一定量的煤，當燃料煤達到其自身的燃點之后，在氧氣環(huán)境中，能夠進行充分燃燒，釋放一定的熱量，熱量傳遞給水，在滿足鍋爐運行壓力的情況下，水以水蒸氣的形式進行熱量傳遞。除此之外，電廠中的熱能動力鍋爐常使用燃料還包括燃氣與燃油，其中，燃油的熱能動力鍋爐使用的燃料比較多，主要使用柴油燃料。與燃油動力鍋爐不同，燃氣鍋爐則主要使用液化石油氣體與天然氣等。研究表明，大部分電廠受市場經(jīng)濟環(huán)境的重大影響，熱能動力鍋爐燃料主要采用煤炭，而煤炭內(nèi)部包含一定量的氧、氫、碳元素，碳元素占據(jù)50%左右，而氧、氫、硫等元素能夠更好地滿足鍋爐燃燒要求。為了進一步提升煤炭燃料的燃燒質(zhì)量，操作人員需要定期進行通風，為鍋爐燃料提供更加充足、高質(zhì)量的氧氣，保證熱能動力鍋爐內(nèi)部燃料燃燒狀態(tài)符合相關(guān)規(guī)定。從電廠熱能動力鍋爐內(nèi)部各項燃料燃燒的角度來分析，碳的釋放是鍋爐燃料燃燒的前提。

4熱能動力類型鍋爐的具體燃燒形式

4.1分層次的燃燒，又可以叫做火床燃燒

這種燃燒方式主要在固體可燃物燃燒中應用。在鍋爐的爐排上面，按照燃燒物質(zhì)的薄厚程度進行排布。由于它對固體顆粒的大小沒有要求，因而能適用多種燃料煤的類型。但其優(yōu)缺點也同樣很明顯，優(yōu)點是：染料的層次蘊含的能量多，燃料進程會比較穩(wěn)定， 新添加的物質(zhì)也會容易被點著;缺點是需要將充足的空氣與燃料進行接觸，假如空氣供給的不及時，就會產(chǎn)生有害氣體，因此容量大的熱能動力鍋爐不會采用這樣的方式。這種燃燒方式對于大容量的鍋爐，很容易影響效益。

4.2旋風燃燒

操作人員通過準備一定量的可燃物，并以切線角度將燃料送入鍋爐當中，短時間之內(nèi)，鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速率特別高的氣流，使得燃料形成強度特別大的螺旋狀態(tài)。采用旋風燃燒方式，能夠減少燃料的剩余量，但是，采用該方法也有缺陷，如操作人員需要定期進行送風，包括煤炭燃燒過程當中，很可能會造成部分物理狀態(tài)能量的浪費。

4.3懸浮狀態(tài)下的燃燒，又可以叫做火室燃燒

這種燃燒方式的燃燒物是粉末或者氣體，采用的方式是把可燃物質(zhì)加工成粉末或氣體，伴隨著空氣一起送入高溫的爐膛中，爐膛的溫度一定要保證足夠高，這是為了確?？扇嘉锸菓腋顟B(tài)。由于可燃物與空氣接觸比較充分，因此這種操作方式的優(yōu)點就是，可燃物迅速傳火，燃燒充分，進而效率較高。但是有時空氣和可燃物并不同步，會產(chǎn)生較多粉末，造成資源浪費。

5電廠熱能動力鍋爐燃燒過程

5.1預熱階段

之所以預熱，主要是為了保證燃料蒸發(fā)的效果，使其能夠快速被溶解，所以燃燒之前，應將鍋爐中的燃料烘干，并進行適當?shù)臒崽幚?，然后再增加溫度。一般溫度需要嚴格控制?00℃～4000℃之間。在此環(huán)境下，煤炭熱能動力燃燒會十分充分，能夠?qū)⒚禾恐械乃謴氐兹コ?，從而形成焦炭?/p>

5.2燃燒階段

這一階段燃料繼續(xù)被加熱，溫度繼續(xù)升高，當達到一定程度時就會開始析出揮發(fā)分，進而形成熱分解反應。當溫度繼續(xù)上升時，揮發(fā)分與氧的化學反應速度會加快，隨后揮發(fā)分就會連續(xù)著火，在初期燃料表面覆蓋的都是揮發(fā)分，阻滯了氧氣與燃料的接觸，燃燒的主體是燃料析出的物質(zhì)，而隨著揮發(fā)分的消耗，燃料最終得以與氧氣進行接觸，實現(xiàn)充分燃燒，物質(zhì)得以充分發(fā)揮，待燃盡后，部分焦炭處于燃燒狀態(tài)，此時即進入整個燃燒過程。為確保燃燒充分，這一階段中必須引入氧氣，滿足燃燒需求，在燃燒階段令氧氣與燃料充分接觸，達到強烈燃燒的狀態(tài)，此時可充分釋放熱量，電廠熱能動力鍋爐的使用功能也得到充分發(fā)揮。為了保證整個燃燒階段的質(zhì)量，就需要合理控制氧氣的投入以及整個鍋爐的溫度，如果空氣過少則會導致燃料的不完全燃燒，造成損失，而空氣過多則會影響整體的溫度，同樣也會影響整體的燃燒程度，降低了鍋爐的熱效率，同時也要給予充分的燃燒時間，確保其足夠充分的燃燒。

5.3燃盡階段

在經(jīng)過既定時間的燃燒后，燃料的可燃燒部分已經(jīng)全部燃燒殆盡，只有其中小部分因為炭灰包裹尚未燃燒，在燃盡階段，不能終止供氧，需要持續(xù)通入一定氧氣，從而促使剩余的燃料充分燃燒，進而有效保障燃燒的充分利用率。

結(jié)語

現(xiàn)階段，我國電力資源供需矛盾突出，為了及時加以消除，需要合理利用電廠熱能動力鍋爐燃燒技術(shù)。其中熱能動力鍋爐可以轉(zhuǎn)換能量，向鍋爐內(nèi)部添加燃料的高溫煙氣和化學能等熱能形式，通過鍋爐轉(zhuǎn)換，輸出包含熱能的有機熱載體、高溫水與蒸汽等。而且電廠熱能動力鍋爐燃燒技術(shù)的合理利用，能夠提高鍋爐應用的整體效率和水平，從而保證電能資源利用率。

參考文獻：

[1]吳彥平.熱能動力工程在鍋爐和能源方面的發(fā)展概況[J].南方農(nóng)機，2018，49（18）：200.

[2]張洪博.電廠熱能動力鍋爐設(shè)計問題及改進策略[J].自動化應用，2018，（08）：157-158.

[3]李陽冬.電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析[J].江西建材，2014（20）：200～201.

[4]康付帥.電廠熱能動力鍋爐燃料和燃燒探析[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（15）：155～156.

（作者單位：中國電建集團河北省電力勘測設(shè)計研究院有限公司）