試術電廠熱能動力鍋爐設計及燃料燃燒

趙思旭

摘要：伴隨著科學技術的不斷發展進步，電廠鍋爐設備的技術改進和優化已經與熱能動力工程技術實現了有效的連接，這就給鍋爐工作效率的提升帶來了質的飛躍。本文首先對電廠熱能動力鍋爐進行了介紹，然后對燃燒情況進行了分析，提高了鍋爐工作效率，以供同業者參考借鑒。

關鍵詞：電廠熱動力鍋爐；燃料燃燒分析；預熱

電廠要想正常經營和生產，就要確保鍋爐可以安全工作，所以電廠電能的供應要想平穩，就要使用各種各樣的先進技術來保證鍋爐的正常運行。在鍋爐運行的時候，一定要將維修保養工作落實好，保證鍋爐設備發生故障的幾率為零，使設備檢修次數和停機次數得到不斷降低，從而使鍋爐設備可以實現正常運行，使電廠的經濟效益得到保證。在我國社會經濟的不斷發展下，人口數量日益增多，電力資源日益緊缺，為了提升資源的利用效率，解決能源的供需矛盾，電廠熱能動力鍋爐技術隨之出現。

1 熱能動力裝置與熱能動力鍋爐

熱能動力裝置的主要工作原理為將熱能轉化成為機械能，從而使原動力的配套設備實現正常運行。熱能動力裝置主要包括的內容有核能動力裝置、燃氣輪機動力裝置、內燃機動力裝置和汽輪機動力裝置等4個重要的組成部分。熱能動力鍋爐的主要工作原理為對能量進行轉換，鍋爐輸入的能量包括燃料中的高溫煙氣熱能、電能和化學能等，鍋爐將這些能量進行不斷的轉化，對外不斷輸出具有熱能的高溫水或者是蒸汽。鍋爐將燃料燃燒的熱能或者是工業生產中剩余的熱量傳遞到容器中的水里，使水的溫度達到預計值。鍋爐中的“鍋”與“爐”實現同步運行，當水灌入到鍋爐中以后，鍋爐受熱面就會將吸收的熱量不斷地傳輸給水，水在不斷吸收熱量以后成為了水蒸氣，將水蒸氣引出后進行使用。在燃料設備中，燃料在燃燒的過程中釋放一定的熱量，高溫煙氣將部分燃燒的熱量帶走，并將其傳遞到鍋爐受熱面，煙氣中的熱量被鍋爐受熱面接收以后，煙氣的溫度就會降低，最終從煙囪中飄出。

2 熱能動力鍋爐燃料

鍋爐也可以被認為是換熱器，依據鍋爐的能量來源情況，可以將其分為以下幾種類型，即水煤漿鍋爐、生物質鍋爐、燃氣鍋爐、燃油鍋爐、燃煤鍋爐、余熱鍋爐、太陽能鍋爐和電鍋爐等。燃煤鍋爐主要是指燃料在爐內不斷地燃燒，從而釋放出大量的熱，將導熱油等有機熱載體加熱到一定的壓力或者是溫度的熱能動力裝置。燃煤鍋爐燃燒的燃料包括煤矸石、褐煤、無煙煤、煙煤和貧煤等。燃油鍋爐主要有燃油洗浴鍋爐、燃油采暖鍋爐、燃油熱水鍋爐和燃油開水鍋爐等，燃燒的燃料包括重油和柴油等。燃氣鍋爐主要是指以燃氣為燃料的鍋爐，包括有燃氣蒸汽鍋爐、燃氣熱水鍋爐和燃氣開水鍋爐等，燃燒的燃料有沼氣、頁巖氣、煤層氣、城市煤氣、天然氣和液化石油氣等。

3 熱能動力鍋爐燃料燃燒特點

燃料在燃燒的時候會包括兩個階段，即著火階段和燃燒階段。燃料由慢慢氧化逐漸轉化成為劇烈氧化反應的一瞬間稱為著火，燃料的劇烈氧化反應稱為是燃燒。要想實現穩定燃燒，就要使燃料達到著火的最佳溫度。空氣與氣體燃料實現充分混合以后，只有氣體燃料的比例達到一定程度以后，氣體燃料才能著火，燃料著火所需要滿足的程度就是火濃度極限，也稱為火濃度范圍。

燃燒產物與空氣的擴散速度影響著碳氧化速度，可燃物燃燒需要滿足以下兩個條件：①擁有充足的氧氣；②氧氣與可燃物充分接觸。

氣體燃料燃燒主要包括3種形式，即無火焰式燃燒、短火焰式燃燒和長火焰式燃燒。長火焰式燃燒也叫擴散式燃燒，燒嘴中空氣與燃料沒有混合，借助擴散作用使燃料噴出以后與空氣充分混合，燃燒時火焰比較長。短火焰式燃燒是指燒嘴中的部分空氣與燃料實現混合，燃料噴出以后有一部分出現燃燒，另一部在噴出后與空氣混合實現燃燒，燃燒時火焰比較短。無火焰式燃燒是指空氣和燃料在燒嘴中或者是在進入燒嘴前已經混合在一起，噴出時迅速燃燒起來，基本沒有火焰出現。

固體燃燒主要包括冒煙燃燒、蒸發燃燒和表面燃燒等。表面燃燒只發生在碳元素為主的燃料中，碳元素表面吸附的氧氣與碳分子發生反應，燃燒產物中包括一氧化碳和二氧化碳，二氧化碳再與碳元素發生還原發應，從而生成大量的一氧化碳。蒸發燃燒是指在進行燃燒以前，那些熔點較低的固體燃料被熔化成為液體，液體在受熱后會蒸發出氣體，氣體與空氣充分混合后實現燃燒，蠟燭就屬于此類情況。冒煙燃燒是指燃料在受熱以后分解出不穩定物質，熱分解物質產生的熱量溫度比較燃點的熱量溫度低，此時出現的燃燒會產生大量的濃煙。比如，比較濕的木材或者是紙張在進行燃燒的時候，熱分解物質處于較低的溫度時，會有表面燃燒的物質出現，這就比較易于出現冒煙燃燒的情況。在冒煙燃燒的過程中，大量的可燃成分會隨著煙霧被散失掉，這就比較易于導致浪費的情況發生。

4 熱能動力鍋爐燃料燃燒過程

燃料在燃燒的時候，主要是硫、氫、碳的燃燒，如果沒有實現充分燃燒，就會產生一氧化硫等有害物質，使燃料無法全部轉化成熱能，從而造成了資源浪費。如果燃料被充分燃燒，就會產生水蒸氣、二氧化硫、二氧化碳等。

4.1 預 熱

預熱主要是指燃料在燃燒以前，對燃料進行預熱、揮發和烘干的過程。燃料分解、蒸發最完全、最迅速的溫度為400℃，燃料在運入到鍋爐中以后，在對其進行高溫預熱時，會使燃料中的水分迅速蒸發掉，使其成為焦煤。在對燃料進行預熱處理的時候，不需要使用到氧氣。

4.2 燃 燒

燃料在進行預熱以后，燃料中的水分已經全部被蒸發掉，燃料剩余的焦煤就會充分燃燒，從而使其進入到了燃燒階段。燃料在燃燒的時候，需要有大量的氧氣，氧氣可以促使燃料實現充分燃燒，并散發出大量的熱量。

4.3 燃 盡

當燃料中的焦煤被充分燃燒后，就進入到了燃盡階段，炭灰包含的極少可燃物會被充分燃燒盡。此階段需要有空氣的參與，使剩余的物質能夠實現全部燃燒，并轉化成為熱量。在燃料即將燃盡的時候，燃燒速度會降低，只能有少量的熱量被散發出來。

5 結束語

綜上所述，伴隨著社會的不斷發展和進步，資源越來越少，人口逐年增多，這就使人們不得不使用現代化的技術來提升資源的利用效率，不斷地研發新能源。電力資源的主要矛盾就是資源供需之間的矛盾，熱能動力鍋爐燃燒技術的出現，使這一矛盾得到了有效的解決。熱能動力鍋爐可以將能量進行不斷的轉化，可以輸入的能量有很多，比如燃料中高溫煙氣、電能和化學能等經過鍋爐的不斷轉化，使其輸出的有機熱載體、高溫水和蒸汽帶來了大量的熱能。在電廠中使用熱能動力鍋爐燃燒技術，可以使鍋爐的使用頻率和能源的利用率得到不斷提升。

參考文獻：

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[2]周宏定.電廠熱能動力系統設計問題淺析[J].中國設備工程，2017（18）：90～91.

（作者單位：威立雅（哈爾濱）熱電有限公司）