電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析

摘?要：電力資源的供求與電力企業發展息息相關，為了恰當處理供需問題，急需通過創新技術加以改善。而隨著電力行業的快速發展，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中的利用率，還能夠有效緩解能源短缺問題，具備良好的節能環保性。因此，首先，深入探析了電廠熱能動力鍋爐燃料與燃料的燃燒特性與形式，其次，闡述了燃燒過程，最后，敘述了電廠熱能動力鍋爐燃燒控制措施，以期為電廠生產實現結構轉型提供有力幫助。

關鍵詞：電廠;熱能動力鍋爐;燃料;燃燒特性;燃燒過程

一、 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。

二、 電廠熱能動力鍋爐燃料

在電廠的生產過程中，首先，在鍋爐內通過燃料充分燃燒，將燃料的化學能熱能傳遞給中間介質，比如水，令其溫度逐漸升高產生蒸汽，并且蒸汽達到必要的壓力，此時燃料的化學能轉化為蒸汽的熱能，其次，在汽輪機中實現熱能到機械能的轉換，最后，在發電機實現機械能到電能的轉換。從根本上來說，電站鍋爐可以看作是一種換熱器裝置，其所獲取的能量來自不同方面，比如燃氣、燃煤、燃油等，類型豐富。但是電站鍋爐燃料存在一定特殊性，其主要以煤作為燃料，在電廠熱能動力鍋爐內部，通過煤燃燒來釋放熱量，且熱量較多，能夠滿足熱媒水加熱的實際需求，令水達到相應溫度，從而確保壓力滿足相關要求，此時電廠熱能動力鍋爐的運行價值得以充分發揮。另外，還有燃油及燃氣鍋爐，就燃油鍋爐來看，其燃料類型豐富，常見的是柴油燃料或重油燃料。就燃氣鍋爐運行情況來看，其以液化石油氣體、天然氣、頁巖氣等作為燃料。當前我國很多火力發電廠建設與發展的過程中，受到經濟因素以及技術因素的影響，在電廠熱能動力鍋爐燃料的選擇上大多以煤炭為主。就煤炭的組成情況來看，其中包含大量的氧碳氫硫等元素，其中碳元素所占比例在50%以上，但不超出70%，其余氧氫硫等元素可滿足燃燒需求，促進燃料，達到充分燃燒的狀態。

三、 燃料燃燒特性及燃燒形式

（一）燃燒特性

通常認為燃料自身的發熱量、固定的碳含量以及揮發性是燃料燃燒過程的重要技術特征。物理學用J/kg表示每kg的燃料充分燃燒產生的熱值。如果燃料的熱可以分為低熱量和高熱量，當水蒸氣釋放出來時的液化以及在燃料燃燒時產生熱量的計數值，也就是高發熱量，一般不計算的部分，通常將稱為低熱。實際生產過程中，鍋爐的廢氣溫度可以達到（1100～1600）℃，如鍋爐的規格較小、結構簡單，其溫度可能還會升高。冷凝溫度通常要比水蒸氣要求的溫度高，這樣能夠讓水蒸氣一直維持在氣體狀態。

為了便于比較，將不同燃料轉換為統一標準比較熱量。比如可采用固體燃料加熱和隔離加熱的方式，將水、氧、氫、硫以及其他揮發性中的一個隔開。分離一些氣體物質的揮發性，同時將揮發物和水分離，留存的就稱為焦炭。焦炭燃燒的主要成分，也是固定碳灰的組成部分。燃料具有較高的揮發性，使其更易被點燃，且燃燒比較穩定，燃燒效率更高;揮發性較低的燃料，點火相對困難，同時燃燒時不穩定，不采取其他輔助措施，難以充分燃燒，繼而浪費資源。煤焦有塊狀或粉末狀，根據煤中物質的揮發性可將其分為褐煤、無煙煤以及煙煤等3種類型。最早使用的是無煙煤，其揮發性在3種類型中最小。煙煤無煙煤的碳含量比較高，揮發物含量高，熱值高，是優質的鍋爐燃料。褐煤是煤化程度最低的煤，其揮發性高，但是水分大，所以熱值較低。

（二）燃燒形式

1. 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。但其優缺點也同樣很明顯，優點是：染料的層次蘊含的能量多，燃料進程會比較穩定，新添加的物質也會容易被點著;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。

2. 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，這是為了確保可燃物是懸浮狀態。由于可燃物與空氣接觸比較充分，因此這種操作方式的優點就是，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，會產生較多粉末，造成資源浪費。

四、 電廠熱能動力鍋爐燃料燃燒過程

（一）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℃。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，鍋爐爐膛中無須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。

（二）燃燒階段

在預熱階段之后，燃料已經揮發徹底，在揮發酚燃盡之后，剩下的焦炭開始燃燒，然后進入燃燒階段。在此階段，燃料燃燒需要具備充分的氧氣，與氧氣有機接觸，燃料才能夠劇烈燃燒，從而釋放熱量。

（三）燃盡階段

燃料最后實施燃盡，所以對于燃盡階段，在形成的焦炭中，可燃物質完成充分燃燒，所以鍋爐內現實上剩下不多了。單單炭灰包裹內部，相對而言存在一些可燃性物質成分，一般到達這個過程的時候，依然需要相關氧氣。如此才可以有效推動那些可燃物，可以實施相對充分燃燒，最后形成真正滿足于群眾日常每一項生產生活的熱能。對于這個實際過程，燃燒進展特別緩慢，同時這過程中釋放的那些熱量，相對于燃燒過程而言也會非常少。

五、 電廠熱能動力鍋爐燃燒控制措施

（一）燃料控制

嚴格按照鍋爐蒸汽負荷要求，最關鍵的是控制燃燒量，這主要是由于鍋爐給風對送風、引風控制有著直接影響。而燃料控制則是為了消除內部干擾，改善系統效率，因為各部分之間密切相關，因此彼此間的相互影響也需要加以重視，這就需要積極關注燃料質量與供給裝置機械數量。

（二）送風量控制

為了使鍋爐得以安全且充分的燃燒，相關人員要做好送風工作。在送風工作中，要對每一個環節都給予足夠的重視，對送風過程中所需要的風量、風速進行控制。如果出現風速不足的問題，可能會是噴燃器的溫度持續升高，更甚會出現燒壞問題;如果風速太大，可能會使煤粉的著火時間出現延遲現象。因此，在火力發電廠動能動力鍋爐燃燒過程中，要做好送風工作，對送風的風量和風速進行合理控制，從而使風粉可以得到充分的混合。

六、 結語

電廠鍋爐燃料以及燃燒技術對生產效率和經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量和經濟效益的前提下，積極研發新型燃料以及燃燒技術，推動電廠持續健康發展。

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作者簡介：張磊，大唐陽城發電有限責任公司。