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(yè)發(fā)展息息相關(guān)，為了恰當(dāng)處理供需問題，急需通過創(chuàng)新技術(shù)加以改善。而隨著電力行業(yè)的快速發(fā)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(chǎn)中的利用率，還能夠有效緩解能源短缺問題，具備良好的節(jié)能環(huán)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(chǎn)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供有力幫助。

關(guān)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(diào)控技術(shù)，才能適應(yīng)節(jié)能減排的要求。近年來，電廠通過引進(jìn)新的熱能動力鍋爐和應(yīng)用新型燃料技術(shù)，有效緩解了現(xiàn)階段存在的電能供需矛盾。促進(jìn)電能更為合理的利用以及調(diào)配，緩解資源短缺問題是電廠持續(xù)健康運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)條件。電力的生產(chǎn)過程是燃料燃燒，熱傳遞，水的蒸發(fā)，過熱蒸汽能量轉(zhuǎn)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(chǎn)過程中，首先，在鍋爐內(nèi)通過燃料充分燃燒，將燃料的化學(xué)能熱能傳遞給中間介質(zhì)，比如水，令其溫度逐漸升高產(chǎn)生蒸汽，并且蒸汽達(dá)到必要的壓力，此時燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，其次，在汽輪機(jī)中實現(xiàn)熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，最后，在發(fā)電機(jī)實現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)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?xì)狻⑷济?、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(nèi)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(dá)到相應(yīng)溫度，從而確保壓力滿足相關(guān)要求，此時電廠熱能動力鍋爐的運行價值得以充分發(fā)揮。另外，還有燃油及燃?xì)忮仩t，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?xì)忮仩t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(dāng)前我國很多火力發(fā)電廠建設(shè)與發(fā)展的過程中，受到經(jīng)濟(jì)因素以及技術(shù)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?xì)淞虻仍?，其中碳元素所占比例?0%以上，但不超出70%，其余氧氫硫等元素可滿足燃燒需求，促進(jìn)燃料，達(dá)到充分燃燒的狀態(tài)。

三、 燃料燃燒特性及燃燒形式

（一）燃燒特性

通常認(rèn)為燃料自身的發(fā)熱量、固定的碳含量以及揮發(fā)性是燃料燃燒過程的重要技術(shù)特征。物理學(xué)用J/kg表示每kg的燃料充分燃燒產(chǎn)生的熱值。如果燃料的熱可以分為低熱量和高熱量，當(dāng)水蒸氣釋放出來時的液化以及在燃料燃燒時產(chǎn)生熱量的計數(shù)值，也就是高發(fā)熱量，一般不計算的部分，通常將稱為低熱。實際生產(chǎn)過程中，鍋爐的廢氣溫度可以達(dá)到（1100～1600）℃，如鍋爐的規(guī)格較小、結(jié)構(gòu)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(tài)。

為了便于比較，將不同燃料轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)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(fā)性中的一個隔開。分離一些氣體物質(zhì)的揮發(fā)性，同時將揮發(fā)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(fā)性，使其更易被點燃，且燃燒比較穩(wěn)定，燃燒效率更高;揮發(fā)性較低的燃料，點火相對困難，同時燃燒時不穩(wěn)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(jù)煤中物質(zhì)的揮發(fā)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(fā)性在3種類型中最小。煙煤無煙煤的碳含量比較高，揮發(fā)物含量高，熱值高，是優(yōu)質(zhì)的鍋爐燃料。褐煤是煤化程度最低的煤，其揮發(fā)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(yīng)用。在鍋爐的爐排上面，按照燃燒物質(zhì)的薄厚程度進(jìn)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(yōu)缺點也同樣很明顯，優(yōu)點是：染料的層次蘊含的能量多，燃料進(jìn)程會比較穩(wěn)定，新添加的物質(zhì)也會容易被點著;缺點是需要將充足的空氣與燃料進(jìn)行接觸，假如空氣供給的不及時，就會產(chǎn)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(zhì)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?？扇嘉锸菓腋顟B(tài)。由于可燃物與空氣接觸比較充分，因此這種操作方式的優(yōu)點就是，可燃物迅速傳火，燃燒充分，進(jìn)而效率較高。但是有時空氣和可燃物并不同步，會產(chǎn)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(yù)熱階段

就是對燃料進(jìn)行科學(xué)處理，待烘干揮發(fā)后，對其進(jìn)行預(yù)熱，以促進(jìn)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(fā)，使燃料表面變得干燥，而隨著溫度的進(jìn)一步上升，燃料內(nèi)部的水分也會慢慢消失?？偠灾?，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(nèi)的固體燃料可在300℃條件下實現(xiàn)充分燃燒，進(jìn)而蒸發(fā)，并產(chǎn)生分解作用，一般燃料最佳預(yù)熱溫度不可低于300℃，不可超出400℃。因此在預(yù)熱階段，可令電廠熱能動力鍋爐內(nèi)保持高溫條件，令進(jìn)入鍋爐內(nèi)的燃料達(dá)到預(yù)熱效果，促進(jìn)其自身水分蒸發(fā)，在預(yù)熱作用下，燃料最終成為焦炭。在電廠熱能動力鍋爐內(nèi)燃料燃燒的預(yù)熱階段，鍋爐爐膛中無須引入氧氣即可實現(xiàn)預(yù)熱。在這一過程中要注意的是燃料水分的影響，當(dāng)燃料水分越大時，排風(fēng)量也進(jìn)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(yù)熱的質(zhì)量，在鍋爐燃燒中需要結(jié)合實際情況來對預(yù)熱進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整。

（二）燃燒階段

在預(yù)熱階段之后，燃料已經(jīng)揮發(fā)徹底，在揮發(fā)酚燃盡之后，剩下的焦炭開始燃燒，然后進(jìn)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(jī)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(zhì)完成充分燃燒，所以鍋爐內(nèi)現(xiàn)實上剩下不多了。單單炭灰包裹內(nèi)部，相對而言存在一些可燃性物質(zhì)成分，一般到達(dá)這個過程的時候，依然需要相關(guān)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(chǎn)生活的熱能。對于這個實際過程，燃燒進(jìn)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(yán)格按照鍋爐蒸汽負(fù)荷要求，最關(guān)鍵的是控制燃燒量，這主要是由于鍋爐給風(fēng)對送風(fēng)、引風(fēng)控制有著直接影響。而燃料控制則是為了消除內(nèi)部干擾，改善系統(tǒng)效率，因為各部分之間密切相關(guān)，因此彼此間的相互影響也需要加以重視，這就需要積極關(guān)注燃料質(zhì)量與供給裝置機(jī)械數(shù)量。

（二）送風(fēng)量控制

為了使鍋爐得以安全且充分的燃燒，相關(guān)人員要做好送風(fēng)工作。在送風(fēng)工作中，要對每一個環(huán)節(jié)都給予足夠的重視，對送風(fēng)過程中所需要的風(fēng)量、風(fēng)速進(jìn)行控制。如果出現(xiàn)風(fēng)速不足的問題，可能會是噴燃器的溫度持續(xù)升高，更甚會出現(xiàn)燒壞問題;如果風(fēng)速太大，可能會使煤粉的著火時間出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。因此，在火力發(fā)電廠動能動力鍋爐燃燒過程中，要做好送風(fēng)工作，對送風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)速進(jìn)行合理控制，從而使風(fēng)粉可以得到充分的混合。

六、 結(jié)語

電廠鍋爐燃料以及燃燒技術(shù)對生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)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(huán)境中，使空氣和燃料能夠充分的接觸混合。對此，電廠相關(guān)工作人員需要在確保質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的前提下，積極研發(fā)新型燃料以及燃燒技術(shù)，推動電廠持續(xù)健康發(fā)展。

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作者簡介：張磊，大唐陽城發(fā)電有限責(zé)任公司。