電廠熱能動力鍋爐設計與燃料燃燒分析

文/任忠興，阜新中科環(huán)保電力有限公司

1 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(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(xù)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(fā)，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。

2 電廠熱能動力鍋爐的燃料

在電廠中，熱能動力鍋爐常用的燃料主要有煤炭、重油、天然氣等，盡管我國是個豐富的自然資源國，但出于經濟價值考慮，石油、天然氣等利用價值遠遠高于他們直接燃燒的價值，因此，我國主要采用煤炭等火力發(fā)電方式。鍋爐的燃料中，可以被燃燒的那部分物質，主要包含了碳元素、氫元素和硫元素組成的物質。每一種用于鍋爐的燃料，包含的燃燒物質構造與數量都有區(qū)別，因此，這些原料需要的氧氣含量也會有差別。煤炭中的雜質會產生污染氣體，這些污染氣體直接排放至空氣中，會造成大氣污染，不符合節(jié)能減排要求，因此需要對這些廢氣進行進一步的處理。煤炭中的水分也是不可忽視的影響因素，這些水分隨著煤炭進入鍋爐，會造成煤炭的燃燒程度減小，進而降低引起火力發(fā)電的發(fā)電效率。

3 電廠熱能動力鍋爐燃燒方式

3.1 氣體燃料燃燒

鍋爐氣體燃燒仍舊是長焰燃燒，而由于其燃燒面積過大，不會與氣體之間產生直接性接觸，因此稱為擴散性燃燒。在氣體燃燒過程中，需在噴射火焰環(huán)節(jié)，發(fā)揮擴散優(yōu)勢與空氣實現切實結合，從而保證燃燒的整體效果良好，此時火焰燃燒長度也會隨之增長。受燒嘴限制影響，氣體燃燒無法與空氣產生接觸，但是在噴射的時候，需要在其他部分燃燒時接觸空氣，以保障火焰燃燒具備顯著效果。由于空氣具有一定的助燃性，火焰長度比較短，而其他部分燃燒與氣體結合，就會進一步加速火焰噴射速度，因為速度不斷加快，一般來說根本無法實時觀測火焰具體形狀與結構特性。

3.2 固體燃料燃燒

固體燃料燃燒主要存儲在揮發(fā)性較差，且不具備揮發(fā)結構的固體燃料內。在實際燃燒時，結構表面主要產生CO2和CO。在實際燃燒條件允許的情況下，CO2通過氧化作用，轉化成燃燒的CO結構。主要燃燒條件為熔點比較低，在實際燃燒中，因為無法充分與氧氣接觸，從而使得燃燒結構表面的可燃性明顯降低，以此成為固體的燃燒形態(tài)。另外，固體燃燒在平時日常生活中的應用比較常見，例如蠟燭，在使用時，如果時間過長，那么就可以發(fā)現固體燃燒的特性。固體燃燒針對的是極易被燃燒分解的結構，所以燃燒時一般產生的煙霧都比較厚重，也可以被看作是結構燃燒不充分，造成固體燃燒。

4 電廠熱能動力鍋爐燃燒過程

4.1 預熱階段

一般預熱的作用在于提升燃料的蒸發(fā)效果，讓其可以快速的溶解，因此在開始燃燒前要實施烘干鍋爐中的燃料。之后通過和熱處理的形式實施增溫。一般溫度要保持在300℃以上，最高不能超于4 000℃的溫度，在環(huán)境下煤炭的熱力動能燃燒相對充分，可以有效地脫去煤炭中的水分，繼而產生焦炭。

4.2 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，而隨著揮發(fā)分的消耗，燃料最終得以與氧氣進行接觸，實現充分燃燒，物質得以充分發(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。

4.3 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。

5 結語

電廠熱力鍋爐種類較多，其實際的應用效果也有著一定的差異。這便使其在應用過程中需根據實際的環(huán)境情況及電廠的實際條件來選擇適宜的鍋爐燃燒種類，從而提升鍋爐燃燒的經濟效益。因而在未來階段相關工作的開展過程中，要對電廠熱能動力鍋爐的實際燃燒原理進行充分研究，從而有效地解決電廠熱能動力鍋爐燃燒中存在的問題，以便于推動電廠熱能動力鍋爐有用的規(guī)范化與標準化發(fā)展。