火力發電廠中熱能動力鍋爐的燃料分析

2020-12-08 03:00:43李廷玉陳子健

魅力中國 2020年48期

1.李廷玉 2.陳子健

（沈陽西部環境有限公司，遼寧沈陽 11000）

前言

煤炭發電廠作為國內主要生產的電能通道，在燃燒設備部件中，在燃料燃燒的過程中，會不斷地有熱量釋放，通過傳熱的擴散，到達鍋爐受熱面的高溫煙氣，并在這一過程中，將燃燒設備的溫度降低，最終走出煙囪。提高火力發電鍋爐的燃燒率，不僅可以降低發電成本，保持發電廠自身的經濟效益，而且有助于減少煙塵的產生，從而保護環境。

一、熱能動力鍋爐使用的燃料

不同鍋爐由于內部構造、燃燒溫度和控制方法有很大差異，因此適用的燃料類型也有一定的差別。目前國內電廠常用的鍋爐類型有電鍋爐、燃煤鍋爐、燃油鍋爐等。其中，燃煤鍋爐的燃料主要為煙煤、貧煤、煤矸石等，可以通過減小煤塊體積的方式，提高燃料的燃燒率。燃油鍋爐則主要以柴油、重油為主要燃料，并且根據燃燒方式的不同，可細分為燃油開水鍋爐、燃油采暖鍋爐等。燃氣鍋爐使用的燃料主要有天然氣、液化石油氣等。此外，近年來還出現了一些以秸稈、廢棄塑料等作為燃料的環保性熱能動力鍋爐，實際應用效果良好。

二、熱能動力鍋爐燃料的燃燒分析

（一）燃燒形式

1.分層次的燃燒

根據可燃物燃燒性質、放熱能力和燃燒后狀態的不同，可以采用分層次的燃燒方式，提供更多的燃燒熱能。這種燃燒方式，只適用于固體燃料，例如煤炭、木炭等。其優點在于確保了多種燃料在不同燃燒環境或燃燒階段中，最大化的釋放能量，間接的降低了電廠的發電成本。但是分層次燃燒也有自身的缺點，例如固體燃料容易出現燃燒不充分的問題。

2.懸浮狀態下的燃燒

燃料仍然是固體可燃物，但是狀態從塊狀變為了粉末狀。利用鼓風機等設備，將粉末狀的可燃物吹入爐膛，在懸浮狀態下增加可燃物與空氣接觸面積，提高燃燒效率。優點是容易控制，燃燒充分。

3.旋風狀態下的燃燒

相比于懸浮狀態下的直線送風，在旋風狀態下，則沿切線進行送風，這樣就可以保證可燃物在爐膛內進行一段距離的螺旋運動，延長了滯空時間，燃燒率比懸浮狀態下更高。缺點是適用范圍受限，如果鍋爐內部結構復雜，可能會造成燃料的浪費。

（二）燃燒過程

不同類型的燃料，或是相同燃料在不同的狀態下，燃燒過程都會存在一定的差異。本文以固體燃料煤炭為例，對其燃燒過程進行簡單概述：第一步，進行預熱。保證燃料干燥，將鍋爐進行預熱，保持溫度在500℃上下，預熱時間大約在1h。在預熱過程中，燃料內部含有的少量水分也會被逐漸蒸發。預熱階段不需要供氧。第二步，燃料燃燒。在預熱的基礎上，繼續提高溫度，通風后根據燃燒情況控制風量與風速。盡可能的提高燃燒效率。第三步，燃料燃盡。燃料完全燃燒后，只剩下灰白色的無機物。如果有大塊的剩余物，可以檢查內部是否有未燃盡的可燃物質，如果有可以收集起來，繼續使用。

三、熱能動力鍋爐提高燃燒效率的控制措施

（一）合理送風

主要是控制風速和風量，風速可以根據燃料的類型和燃燒的情況進行確定，例如燃料本身燃燒性較好，且燃燒過程中只產生了少量的煙氣，可以減少風量，提高熱能利用率；反之，如果燃燒中煙氣濃度較高，甚至制約了進一步的燃燒，則需要增加風量，盡快通入新鮮空氣，以促進燃燒。另外，當爐內溫度過高時，可能會燒毀噴燃器，此時也需要增加風速，可以達到適當降溫的效果。風量方面，也需要綜合考慮多種因素進行確定。

（二）增加氧氣接觸面積

增加燃料與空氣（氧氣）的接觸面積，也是提高燃料燃燒率的一種有效措施。以煤炭為例，通常來說，在煤質保持相同的前提下，煤炭的顆粒度越小，與空氣的接觸面積越大，燃燒也就越充分。基于這一規律，可以先將煤塊進行粉碎，制成顆粒狀的煤粉，然后利用鼓風機將煤粉吹入鍋爐中，可以將煤炭的燃燒率提高到99%。此外，也要注意控制鍋爐內的氧氣濃度，在燃燒不充分的情況下，會產生硫化物、氮氧化物，導致氧氣濃度降低，阻止煤炭燃燒。因此還要做好爐內通風工作，將燃燒產生的廢棄及時收集起來，利用余熱并進行無害化處理后方可繼續排放。

（三）科學選擇燃煤類型

熱能動力鍋爐的爐型與燃煤類型相匹配，可以顯著提升燃燒效率。如果電廠不考慮鍋爐結構，隨便調整燃煤種類，一方面是容易造成燃料的燃燒不充分，降低熱效率，而且還會產生較多的煙氣，加劇了空氣污染；另一方面，部分煙塵不能完全排除，堆積在鍋爐內壁上，影響鍋爐的熱傳導性能，嚴重情況下還會造成鍋爐爆炸等事故。因此，電廠必須要科學選擇燃煤類型，如果條件允許，可以在投產之前進行一次燃燒試驗，提高燃煤的實用性。