基于電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析

黃凱

【摘 ?要】近年來，工業鍋爐在我國得到了廣泛應用，也成為了我國電力產業在經營發展過程中重要的動力來源，能夠有效提高電廠熱力動能的應用效果。從當前工業鍋爐的應用情況來看，其本身所存在能耗較高、污染等問題是影響工業鍋爐發展和使用的重要因素，應當采取有效措施來加以改善。

【關鍵詞】電廠熱能動力;鍋爐燃料;燃燒分析

中圖分類號：TM621 ?文獻標識碼：A

引言

電廠是能源消耗非常多的場所，需要不斷找尋新的燃燒調控技術，才能適應節能減排的要求。近年來，電廠通過引進新的熱能動力鍋爐和應用新型燃料技術，有效緩解了現階段存在的電能供需矛盾。促進電能更為合理的利用以及調配，緩解資源短缺問題是電廠持續健康運轉的基礎條件。電力的生產過程是燃料燃燒，熱傳遞，水的蒸發，過熱蒸汽能量轉換的過程。因此，電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒的分析非常重要。

1電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒特點

1.1電廠熱能動力鍋爐運行特點

所謂熱能動力鍋爐，主要指的是在鍋爐內部加入適量燃料，這些燃料經過一定時間的燃燒之后，能夠將自身的熱能完整釋放，由于熱能具備一定的規模性，主要通過水為載體進行傳遞，熱能夠以水為載體傳遞給外界。鍋爐外部的水進入到其內部之后，會經過動力鍋爐的受熱部分，吸收大量的熱量，使得水的溫度越來越高，以水蒸氣為主要體現形式，操作人員利用專門的引出裝置將水蒸氣引出，保證熱能動力鍋爐內部的燃料能夠進一步充分燃燒。

鍋爐內部燃料在燃燒的過程當中，會持續、不間斷的放出大量熱量，在鍋爐內部高溫的作用之下，產生一定量的高溫煙氣，運用熱傳播原理進行分析能夠得知，高溫煙氣也能夠將鍋爐中的熱量進行有效傳遞，高溫煙氣傳遞完熱量之后，其自身的溫度越來越低，經過鍋爐煙囪全部排放。

想要保證電廠中的熱能動力鍋爐真正實現有序、穩定的運行，有關操作人員需要在鍋爐內部投入一定量的燃料，如果鍋爐燃料投入量過多，會降低熱量轉換效率，如果燃料投入量過少，燃料雖然能夠進行充分燃燒，但是熱量的傳遞時間會延長，影響電廠的經濟效益。

1.2燃料燃燒特點分析

第一點，火室燃燒，由于鍋爐燃料在懸浮狀態下進行燃燒，有關操作人員利用先進的工藝將鍋爐燃料加工成粉末或者氣體，并將燃料與空氣共同輸入到鍋爐內部，在輸入燃料的過程當中，要保障鍋爐內部的燃燒溫度達到燃料的燃點，保證燃料始終處于懸浮狀態。因為鍋爐燃料能夠和空氣進行全面接觸，采用火勢燃燒法進行燃燒，能夠保證燃料在短時間內進入燃燒狀態，但是，由于空氣與燃料不能夠同時送入，很容易出現鍋爐燃料浪費現象。

第二點，旋風燃燒特點，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，鍋爐內部產生旋轉速率特別高的氣流，使得燃料形成強度特別大的螺旋狀態。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能量的浪費。

第三點，分層次燃燒特點，在熱能動力鍋爐燃燒時，將一些固體可燃物均勻的排布在鍋爐爐排表面，固體可燃物能夠進行分層燃燒。采用這種燃燒方式，能夠將燃燒中的各個層次能量全部釋放，燃料的燃燒進程特別穩定。缺點也特別明顯，操作人員需要準確計算通風時間，一旦通風不及時，很容易產生大量的有害氣體。

2電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析

2.1預熱處理

預熱階段，就是對燃料進行科學處理，待烘干揮發后，對其進行預熱，以促進燃料燃燒。在這一階段，燃料被充分加熱，溫度逐漸上升，燃料表面和縫隙中的水分就會被蒸發，使燃料表面變得干燥，而隨著溫度的進一步上升，燃料內部的水分也會慢慢消失。總而言之，這一部分燃料并沒有放出熱量，反而吸收了大部分熱量，而燃料中的水分含量越多，熱量吸收也就越多。一般情況下，電廠熱能動力鍋爐內的固體燃料可在300℃條件下實現充分燃燒，進而蒸發，并產生分解作用，一般燃料最佳預熱溫度不可低于300℃，不可超出400℃，如表2所示。因此在預熱階段，可令電廠熱能動力鍋爐內保持高溫條件，令進入鍋爐內的燃料達到預熱效果，促進其自身水分蒸發，在預熱作用下，燃料最終成為焦炭。在電廠熱能動力鍋爐內燃料燃燒的預熱階段，鍋爐爐膛中無需引入氧氣即可實現預熱。在這一過程中要注意的是燃料水分的影響，當燃料水分越大時，排風量也進一步加大，同時也要注意溫度的保持，過高或者過低的溫度都會影響預熱的質量，在鍋爐燃燒中需要結合實際情況來對預熱進行科學的調整。

2.2對汽輪機的使用效率進行提升

在鍋爐燃燒過程中，火力發電廠的發電原理主要是通過汽輪機做功，把其中蒸汽產生的熱能轉化為發電所需的動能。可是，在汽輪機的使用過程中，由于內部結構的設置存在著一定的問題，比如由于葉片存在著一定間隙，在汽流經過時會造成一定的熱能損失。針對這樣的問題存在，相關人員應該對其進行修改，可以采用更改葉片類型或加快汽流經過速度等措施，使汽輪機在火力發電過程中，使用效率得到提高。

2.3對燃煤類型進行合理選擇

因為鍋爐爐型的結構是具有一定的差異，所以燃煤類型也是多種多樣的，在對燃煤類型進行選擇時，相關人員要從鍋爐的運行情況、經濟效益等多方面進行考慮，對可能造成鍋爐無法正常運行的原因進行分析。此外，在燃煤類型的選擇過程中，可以事先開展相應的燃燒試驗，進而合理地選出合適的燃煤類型。

2.4燃燒階段

這一階段燃料繼續被加熱，溫度繼續升高，當達到一定程度時就會開始析出揮發分，進而形成熱分解反應。當溫度繼續上升時，揮發分與氧的化學反應速度會加快，隨后揮發分就會連續著火，在初期燃料表面覆蓋的都是揮發分，阻滯了氧氣與燃料的接觸，燃燒的主體是燃料析出的物質，而隨著揮發分的消耗，燃料最終得以與氧氣進行接觸，實現充分燃燒，物質得以充分發揮，待燃盡后，部分焦炭處于燃燒狀態，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，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揮。為了保證整個燃燒階段的質量，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。

2.5燃盡階段

通過對炭灰進行觀察可以發現，其包裹內部僅存部分可燃性物質成分，在這一過程中燃燒的速度會越來越慢，其熱輻射的效率也會受到影響。與燃燒階段不同，往往這時的鍋爐中已經形成了較大的溫差，越接近燃燒的地方溫度越高，而爐膛出口的溫度則會與燃燒中心的溫度有著較大的差距，這是一個溫度場逐漸減弱的過程。雖然燃燒已經接近了尾聲，但實際上，在燃盡階段也離不開氧氣的支持，以確保炭灰內部包裹的可燃性物質成分得以充分燃燒，滿足生產生活的熱能需求，從而避免資源出現浪費。

結束語

總之，隨著能源問題日益嚴峻，在可持續發展理念下，要注重提高資源利用率，并在科學技術的支持下，合理開發新能源，并優化鍋爐燃燒技術，促進電廠熱能動力鍋爐內部燃料達到充分燃燒狀態，維護電廠熱能動力鍋爐的安全高效運轉，從而真正實現節能減排，保護環境。

參考文獻：

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（作者單位：武漢鍋爐股份有限公司）