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(yè)鍋爐在我國得到了廣泛應(yīng)用，也成為了我國電力產(chǎn)業(yè)在經(jīng)營發(fā)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(yīng)用效果。從當(dāng)前工業(yè)鍋爐的應(yīng)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(yè)鍋爐發(fā)展和使用的重要因素，應(yīng)當(dāng)采取有效措施來加以改善。

【關(guān)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(biāo)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(diào)控技術(shù)，才能適應(yīng)節(jié)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(yīng)用新型燃料技術(shù)，有效緩解了現(xiàn)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(diào)配，緩解資源短缺問題是電廠持續(xù)健康運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)條件。電力的生產(chǎn)過程是燃料燃燒，熱傳遞，水的蒸發(fā)，過熱蒸汽能量轉(zhuǎn)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(nèi)部加入適量燃料，這些燃料經(jīng)過一定時間的燃燒之后，能夠?qū)⒆陨淼臒崮芡暾尫牛捎跓崮芫邆湟欢ǖ囊?guī)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(nèi)部之后，會經(jīng)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(xiàn)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(nèi)部的燃料能夠進一步充分燃燒。

鍋爐內(nèi)部燃料在燃燒的過程當(dāng)中，會持續(xù)、不間斷的放出大量熱量，在鍋爐內(nèi)部高溫的作用之下，產(chǎn)生一定量的高溫?zé)煔猓\用熱傳播原理進行分析能夠得知，高溫?zé)煔庖材軌驅(qū)㈠仩t中的熱量進行有效傳遞，高溫?zé)煔鈧鬟f完熱量之后，其自身的溫度越來越低，經(jīng)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(xiàn)有序、穩(wěn)定的運行，有關(guān)操作人員需要在鍋爐內(nèi)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(zhuǎn)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(jīng)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(tài)下進行燃燒，有關(guān)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(nèi)部，在輸入燃料的過程當(dāng)中，要保障鍋爐內(nèi)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(tài)。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(nèi)進入燃燒狀態(tài)，但是，由于空氣與燃料不能夠同時送入，很容易出現(xiàn)鍋爐燃料浪費現(xiàn)象。

第二點，旋風(fēng)燃燒特點，操作人員通過準(zhǔn)備一定量的可燃物，并以切線角度將燃料送入鍋爐當(dāng)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(fēng)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(fēng)，包括煤炭燃燒過程當(dāng)中，很可能會造成部分物理狀態(tài)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?qū)⑷紵械母鱾€層次能量全部釋放，燃料的燃燒進程特別穩(wěn)定。缺點也特別明顯，操作人員需要準(zhǔn)確計算通風(fēng)時間，一旦通風(fēng)不及時，很容易產(chǎn)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(yù)熱處理

預(yù)熱階段，就是對燃料進行科學(xué)處理，待烘干揮發(fā)后，對其進行預(yù)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(fā)，使燃料表面變得干燥，而隨著溫度的進一步上升，燃料內(nèi)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(nèi)的固體燃料可在300℃條件下實現(xiàn)充分燃燒，進而蒸發(fā)，并產(chǎn)生分解作用，一般燃料最佳預(yù)熱溫度不可低于300℃，不可超出400℃，如表2所示。因此在預(yù)熱階段，可令電廠熱能動力鍋爐內(nèi)保持高溫條件，令進入鍋爐內(nèi)的燃料達到預(yù)熱效果，促進其自身水分蒸發(fā)，在預(yù)熱作用下，燃料最終成為焦炭。在電廠熱能動力鍋爐內(nèi)燃料燃燒的預(yù)熱階段，鍋爐爐膛中無需引入氧氣即可實現(xiàn)預(yù)熱。在這一過程中要注意的是燃料水分的影響，當(dāng)燃料水分越大時，排風(fēng)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(yù)熱的質(zhì)量，在鍋爐燃燒中需要結(jié)合實際情況來對預(yù)熱進行科學(xué)的調(diào)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(fā)電廠的發(fā)電原理主要是通過汽輪機做功，把其中蒸汽產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為發(fā)電所需的動能。可是，在汽輪機的使用過程中，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)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(jīng)過時會造成一定的熱能損失。針對這樣的問題存在，相關(guān)人員應(yīng)該對其進行修改，可以采用更改葉片類型或加快汽流經(jīng)過速度等措施，使汽輪機在火力發(fā)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(jié)構(gòu)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(guān)人員要從鍋爐的運行情況、經(jīng)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(yīng)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(xù)被加熱，溫度繼續(xù)升高，當(dāng)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(yīng)。當(dāng)溫度繼續(xù)上升時，揮發(fā)分與氧的化學(xué)反應(yīng)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(dǎo)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(fā)現(xiàn)，其包裹內(nèi)部僅存部分可燃性物質(zhì)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(jīng)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(jīng)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(nèi)部包裹的可燃性物質(zhì)成分得以充分燃燒，滿足生產(chǎn)生活的熱能需求，從而避免資源出現(xiàn)浪費。

結(jié)束語

總之，隨著能源問題日益嚴峻，在可持續(xù)發(fā)展理念下，要注重提高資源利用率，并在科學(xué)技術(shù)的支持下，合理開發(fā)新能源，并優(yōu)化鍋爐燃燒技術(shù)，促進電廠熱能動力鍋爐內(nèi)部燃料達到充分燃燒狀態(tài)，維護電廠熱能動力鍋爐的安全高效運轉(zhuǎn)，從而真正實現(xiàn)節(jié)能減排，保護環(huán)境。

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（作者單位：武漢鍋爐股份有限公司）