電廠(chǎng)熱能動(dòng)力鍋爐燃料及燃燒分析

張洪源

【摘要】目前我國(guó)社會(huì)發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)較為迅速，我國(guó)人口數(shù)量也在呈現(xiàn)增長(zhǎng)。而在大量的人口之下，人均資源占有量出現(xiàn)嚴(yán)重降低。因此對(duì)于我們而言，只有合理運(yùn)用現(xiàn)代化科技手段，才有可能促進(jìn)資源實(shí)現(xiàn)合理利用，并能夠開(kāi)發(fā)出對(duì)人類(lèi)有益的新能源。目前我國(guó)電力資源方面，供需相對(duì)來(lái)說(shuō)較為緊張。因此要想充分克服這一矛盾，有效發(fā)揮火力發(fā)電廠(chǎng)的功能，需要大力普及熱能動(dòng)力鍋爐，積極引進(jìn)先進(jìn)燃燒技術(shù)。通過(guò)燃燒技術(shù)的普及，能夠有效促進(jìn)鍋爐更加良好的應(yīng)用。本文根據(jù)電廠(chǎng)實(shí)際特點(diǎn)，探討熱能動(dòng)力鍋爐相關(guān)技術(shù)，對(duì)鍋爐燃料如何實(shí)現(xiàn)較為合理燃燒予以一定研究。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠(chǎng)；資源動(dòng)力；燃料；鍋爐技術(shù)

大量的研究表明，鍋爐燃燒技術(shù)的引入，能夠有效促進(jìn)電廠(chǎng)鍋爐的科學(xué)運(yùn)用，電能利用率也持續(xù)提升。一方面能夠充分緩解資源短缺現(xiàn)象，另一方面利于節(jié)能減排，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能。所以通過(guò)進(jìn)行深入探討，便于我們合理掌握電廠(chǎng)鍋爐如何運(yùn)行，充分了解燃料如何進(jìn)行燃燒。

一、熱能動(dòng)力設(shè)施以及熱能動(dòng)力鍋爐

所謂熱能動(dòng)力裝置，通常就是指與熱力有關(guān)設(shè)施。在成套熱力設(shè)施之下，熱能可以實(shí)現(xiàn)一定程度轉(zhuǎn)化，最終成為能夠?yàn)槿怂枰臋C(jī)械能。而熱能從來(lái)源上講，不僅涵蓋了化石燃料燃燒，還包括生物質(zhì)能，以及我們可利用的核能，能夠無(wú)限循環(huán)利用的太陽(yáng)能等[1]。而產(chǎn)生熱能動(dòng)力的裝置，一般包括原動(dòng)機(jī)還有輔助機(jī)械。其中對(duì)于原動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，不僅包括汽輪機(jī)，還包括了內(nèi)燃機(jī)，以及燃?xì)廨啓C(jī)等。而要想實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電，需要借助于熱能動(dòng)力設(shè)施形成原動(dòng)力，然后能夠驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)，進(jìn)而最終生成可供人類(lèi)生產(chǎn)生活需要的電能。

而通過(guò)熱能動(dòng)力鍋爐，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的有機(jī)轉(zhuǎn)換。我們通過(guò)對(duì)鍋爐放入燃料，經(jīng)過(guò)動(dòng)力鍋爐一定程度的轉(zhuǎn)化，最終能夠向外輸出熱能，通常以蒸汽高溫水形式出現(xiàn)，還可以是其他熱載體。我們要想真正了解鍋爐，需要首先了解其工作原理。利用煤等燃料進(jìn)行充分燃燒，然后釋放一定規(guī)模熱能，然后傳遞給水等物質(zhì)，水不斷進(jìn)行升溫最終符合所需溫度，蒸汽也能夠達(dá)到相應(yīng)壓力。而水一旦進(jìn)入鍋爐，通過(guò)相應(yīng)的汽水系統(tǒng)，鍋爐利用自身受熱面結(jié)構(gòu)，把自身已經(jīng)完成吸收的熱量，能夠完成傳遞給水，因而讓水實(shí)現(xiàn)充分加熱，達(dá)到相應(yīng)的溫度與壓力。熱水還可能最終變?yōu)檎羝?，然后通過(guò)一定裝置被引出。通過(guò)一定燃燒設(shè)備，燃料能夠得到充分燃燒，并且能夠持續(xù)放出相應(yīng)熱量。通過(guò)爐膛內(nèi)燃燒作用，產(chǎn)生一定劑量高溫?zé)煔?，然后利用熱的傳播原理，熱量能夠迅速傳遞到鍋爐，煙氣自身溫度卻不斷下降，隨后通過(guò)煙囪排出去。

二、熱能鍋爐燃料概述

鍋爐從本質(zhì)上講，屬于一種換熱器裝置。根據(jù)能量來(lái)源不同，包括燃?xì)馊济喝加投喾N類(lèi)型。所謂的燃煤鍋爐，通常是指燃料為煤。煤通常位于爐膛進(jìn)行燃燒，然后得以釋放大量熱量，釋放的這些相應(yīng)熱量，能夠?qū)崿F(xiàn)將熱媒水加熱，使其能夠達(dá)到所需實(shí)際溫度，滿(mǎn)足相關(guān)壓力要求。對(duì)于燃煤鍋爐，燃料種類(lèi)本身較為多樣，包括了貧煤煙煤褐煤多種類(lèi)型[2]。對(duì)于燃油鍋爐，燃料同樣包括多種類(lèi)型，主要有柴油或者重油。燃油鍋爐可以用于加熱水，也可以用于進(jìn)行采暖，或者進(jìn)行洗浴等，對(duì)于燃?xì)忮仩t亦是如此。而燃?xì)忮仩t選用燃料，通常包括液化石油氣體，還包括天然氣，以及頁(yè)巖氣和沼氣。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于我國(guó)多數(shù)火力發(fā)電廠(chǎng)，為了經(jīng)濟(jì)利益更高，同時(shí)考慮到技術(shù)條件，一般是煤炭作為燃料。在煤炭中，氧碳?xì)涞蛟剌^多[3]。在這其中，碳元素相對(duì)來(lái)說(shuō)最多，能夠占到50%以上。而碳?xì)淞蜻@三種元素，均能夠?qū)崿F(xiàn)充分燃燒。尤其如果在鍋爐中進(jìn)行適當(dāng)通風(fēng)或者引入氧氣，更能夠促進(jìn)上述燃料燃燒。在鍋爐中，燃燒出現(xiàn)的熱量一般來(lái)自碳釋放。

三、燃料燃燒究竟具備何種特性

對(duì)于任何燃料，在進(jìn)行實(shí)際燃燒的過(guò)程中，均需要首先經(jīng)歷著火過(guò)程，然后才是燃燒階段。燃料剛開(kāi)始只是發(fā)生緩慢氧化，然后才發(fā)展成劇烈氧化反應(yīng)，介于兩個(gè)過(guò)程的瞬間我們一般叫做著火階段。而延續(xù)這種劇烈氧化過(guò)程，我們一般稱(chēng)之為燃燒[4]。通常對(duì)于煤炭等燃料，如果超過(guò)了自身的著火溫度，才能保持穩(wěn)定的燃燒過(guò)程。而氣體作為鍋爐的燃料，還需要注意應(yīng)和空氣進(jìn)行充分混合，在整個(gè)混合氣體中，只有保持較為科學(xué)燃料百分比，才能實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的著火。而關(guān)于這一范圍，專(zhuān)業(yè)上一般將其叫做著火濃度范圍，一般這和碳元素的氧化過(guò)程，燃燒擴(kuò)散速度情況，以及空氣擴(kuò)散等聯(lián)系密切。為了促進(jìn)可燃物完全燃燒，通常情況下需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件，一是應(yīng)該保障氧氣的濃度良好，二是對(duì)于可燃物以及氧氣，應(yīng)接觸面積達(dá)到一定大小。

通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于鍋爐內(nèi)氣體燃料，還需要選擇較為合適的燃燒方式。所謂長(zhǎng)焰燃燒，一般通過(guò)擴(kuò)散式燃燒方法，在鍋爐燒嘴內(nèi)部，通常不與空氣混合徹底，只有等到氣體噴出之后，憑借氣體自身具有的擴(kuò)散作用，能夠?qū)崿F(xiàn)和空氣充分混合，予以較為有效的燃料燃燒，并且鍋爐內(nèi)火焰比較長(zhǎng)。而所謂的短焰燃燒，通常是指用作燃料的燃?xì)?，最初與部分空氣混合完全，這里的部分空氣，在專(zhuān)業(yè)上也就是所說(shuō)的一次空氣。在噴出之后，能夠?qū)崿F(xiàn)部分氣體燃料的燃燒。對(duì)于氣體另一部分，一般需要和二次空氣進(jìn)行混合，然后才能進(jìn)行繼續(xù)燃燒反應(yīng)，通常火焰相比之下就會(huì)較短[5]。而所謂的無(wú)焰燃燒，在實(shí)際進(jìn)入鍋爐燒嘴之前，燃料與空氣徹底混合反應(yīng)，而在鍋爐燒嘴內(nèi)，由于此燃燒反應(yīng)進(jìn)行的相對(duì)比較迅速，因而我們幾乎看不到現(xiàn)象。

對(duì)于固體燃料在鍋爐內(nèi)燃燒，也包括較多實(shí)際方法。通常表面燃燒是指，燃料不具備揮發(fā)性，易受熱條件下實(shí)現(xiàn)分解，一般由碳等元素組成。一般情況下認(rèn)為，對(duì)于碳分子以及碳表面，由于本身具備較強(qiáng)的吸附作用，因而容易和氧氣產(chǎn)生一定程度化學(xué)反應(yīng)。從燃燒產(chǎn)物上看，無(wú)論是CO2還是C0，可能同時(shí)存在。而CO2氣體可能和碳反應(yīng)，最終得以生成CO。碳表面附近，可能進(jìn)行相應(yīng)氣相反應(yīng)，然后最終生成CO2。所謂的蒸發(fā)燃燒，在實(shí)際進(jìn)行燃燒之前，需要對(duì)燃料預(yù)先進(jìn)行熔融，使之能夠成為液態(tài)。隨后液體由于進(jìn)行受熱，進(jìn)行充分蒸發(fā)產(chǎn)生氣體，并能夠和空氣中氧進(jìn)行充分接觸，予以一定程度燃燒，類(lèi)似于蠟燭燃燒。對(duì)于冒煙燃燒，通常針對(duì)不穩(wěn)定物質(zhì)，容易出現(xiàn)熱分解。熱分解作用下，將產(chǎn)生一定量的揮發(fā)分，然而此時(shí)溫度就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)降低，因而將引起大量濃煙，出現(xiàn)碳表面進(jìn)行燃燒，類(lèi)似于潤(rùn)濕的紙燃燒。在冒煙燃燒時(shí)，可燃成分容易出現(xiàn)散失。對(duì)于分解燃燒而言，分解溫度如果想對(duì)來(lái)說(shuō)較低，那么對(duì)于鍋爐內(nèi)相應(yīng)的固體燃料，由于受到相應(yīng)加熱作用，產(chǎn)生相應(yīng)熱分解現(xiàn)象。對(duì)于易揮發(fā)組分，在進(jìn)行離開(kāi)固體表明過(guò)程中，容易和氧氣之間進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)生燃料的充分燃燒，類(lèi)似于木材紙質(zhì)燃燒。而對(duì)于分解燃燒，實(shí)際上和之前講的蒸發(fā)燃燒并不矛盾，可同時(shí)進(jìn)行發(fā)生。

四、燃料燃燒過(guò)程概述

鍋爐內(nèi)燃料的燃燒，一般針對(duì)于碳?xì)淞蜻@三種元素的燃燒作用。一旦燃燒不夠充分，可能生成一氧化硫危害氣體，或者氫氣等。此時(shí)對(duì)于燃料燃燒出現(xiàn)的熱能，難以徹底的得到釋放，因而可能導(dǎo)致資源出現(xiàn)一定程度浪費(fèi)。一旦燃料燃燒比較完全，將生成大量CO2氣體，還有SO2以及水蒸氣等物質(zhì)，燃料資源能夠合理利用。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于鍋爐爐膛內(nèi)固體燃料，為了實(shí)現(xiàn)較為充分燃燒，一般包括三個(gè)階段。

（一）預(yù)熱階段

所謂的預(yù)熱階段，一般是指燃料還未燃燒時(shí)候，需要對(duì)燃料科學(xué)處理，予以烘干揮發(fā)，還要進(jìn)行相應(yīng)預(yù)熱。通常對(duì)于固體燃料，如果位于300℃左右，蒸發(fā)分解比較徹底。而燃料一旦進(jìn)入鍋爐，通過(guò)高溫條件進(jìn)行預(yù)熱蒸發(fā)，能夠及時(shí)脫掉自身水分，并且在最后成為焦炭。通常對(duì)于燃料預(yù)熱階段，在鍋爐爐膛中，不需要引入氧氣。

（二）燃燒階段

經(jīng)過(guò)前面進(jìn)行充分預(yù)熱，充分揮發(fā)出物質(zhì)，等到揮發(fā)分燃盡，剩下的一部分焦炭隨后進(jìn)行燃燒，最終進(jìn)入到整個(gè)燃燒過(guò)程。在進(jìn)行燃燒的過(guò)程中，應(yīng)具備充足的氧氣，燃料和氧氣需要進(jìn)行充分接觸，這樣燃料才能強(qiáng)烈燃燒，并且能夠?qū)崿F(xiàn)充分放熱。

（三）燃盡階段

燃料最后進(jìn)行燃盡，因而對(duì)于燃盡階段，在產(chǎn)生的焦炭中，可燃物質(zhì)實(shí)現(xiàn)充分燃燒，因而鍋爐內(nèi)實(shí)際上所剩無(wú)幾。僅僅炭灰包裹內(nèi)部，相對(duì)來(lái)說(shuō)存在少量可燃性物質(zhì)成分，通常到達(dá)這個(gè)階段，仍需要相應(yīng)氧氣。這樣才能有效促進(jìn)那些可燃物，能夠進(jìn)行較為充分燃燒，最終產(chǎn)生真正滿(mǎn)足于群眾日常各項(xiàng)生產(chǎn)生活的熱能。對(duì)于這個(gè)實(shí)際過(guò)程，燃燒進(jìn)展十分緩慢，同時(shí)該過(guò)程中釋放的那些熱量，相對(duì)于燃燒過(guò)程來(lái)說(shuō)也會(huì)很少。

結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)電廠(chǎng)實(shí)際特點(diǎn)，探討熱能動(dòng)力鍋爐相關(guān)技術(shù)，對(duì)鍋爐燃料如何實(shí)現(xiàn)較為合理燃燒予以一定研究。由此可見(jiàn)，當(dāng)前社會(huì)持續(xù)發(fā)展，同時(shí)我國(guó)人口數(shù)量也得到不斷增加，這也在一定程度上導(dǎo)致我國(guó)資源出現(xiàn)不斷減少。因?yàn)閷?duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，應(yīng)合理運(yùn)用現(xiàn)代科技，爭(zhēng)取資源能夠更加合理利用，并且能夠有效開(kāi)發(fā)出新能源。另一方面對(duì)于我國(guó)電力資源，供需之間的矛盾才能克服。對(duì)于火力發(fā)電廠(chǎng)，鍋爐燃燒技術(shù)十分重要，通過(guò)熱能動(dòng)力鍋爐，可以充分促進(jìn)不同能量之間的轉(zhuǎn)換?；瘜W(xué)能熱能等，經(jīng)過(guò)鍋爐設(shè)備的有效轉(zhuǎn)化，最終能夠向外輸出熱能，通常以蒸汽高溫水形式出現(xiàn)，還可以是其他熱載體。通過(guò)燃燒技術(shù)的有效利用，能夠大大利于鍋爐實(shí)現(xiàn)更加良好應(yīng)用，一方面能夠充分緩解資源短缺現(xiàn)象，另一方面利于節(jié)能減排，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能。

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