电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析

常奇

摘要：目前我国的电厂主要以火力发电厂为主，在电力生产过程中若能够将热能和动力工程结合起来，就能够在电力生产的基础上实现一定的供热，从而极大的提高电厂的发电效率。只有合理科学的运用热能与动力工程才能最大程度的提高电厂的生产效率。现就将主要对电厂热能动力锅炉燃料及燃烧以及其相应的发展进行分析探讨。

关键词：电厂；热能动力锅炉；燃料；燃烧

中图分类号：TK229文献标识码： A

1、概述

热能源与动力工程学是现代工程学领域中的一项新兴学科其主要的研究对象是热能源与动力工程。而热能源又是现代工业中最主要的能源动力，这就决定了热能动力工程学这一专业的重要性。现如今在我国的很多高等院校或高职院校中开展了热能动力工程学的相关专业希望能够为社会培养更多的热能动力专业人才。在早期的热能动力工程专业中主要是以热动能专业为主，其主要的研究内容为流体机械工程与热能工程。而现如今的热能动力工程专业则是以机械工程研究为主,其研究的内容主要是机械类以及动力工程，即将热动能的研究应用在机械工程实践中，实现了热动能与动力工程的结合。当前的热能动力工程专业要求学生必须要熟练掌握工程热力学、传热学以及热工测试等方面的理论与实践技能并能够将其创新应用在热动力机械的制冷装置与动力机械工程中。

2、热能动力工程在锅炉中的具体应用

锅炉中的热能动力工程主要运用的知识是热能工程学科、热能发动机学科、动力机械学科、工程热物理以及能源工程的相关知识内容。随着科学技术的飞速发展，人类通过锅炉利用新的技术将其运用到工业中，天然气的应用以及把电能转化成为了热能，大大降低了污染。由此可见，锅炉的运用在工业的历史发展中具有举足轻重的作用。目前的工业锅炉是利用燃料的燃烧或者是电能转化的热量，对物料或者工件进行加热。另外，在锅炉对热能动力工程的应用中主要以软件仿真锅炉风机的翼型叶片与炉内燃烧控制技术为主，当前的炉内燃烧控制技术不再是手动控制已经变成了自动控制，其控制的方式可以是双交叉限幅控制系统或是空燃比例连续控制系统两种中的任何一种。

3、电厂热能动力锅炉使用的燃料

锅炉就是一种换热器，按其能量来源可分为:电锅炉，太阳能锅炉，余热锅炉，燃煤锅炉，燃油锅炉，燃气锅炉，生物质锅炉，水煤浆锅炉等。燃煤锅炉就是燃料为燃煤的锅炉，是指经过燃煤在炉膛中燃烧释放热量，把热媒水或其它有机热载体。如导热油等，加热到一定温度(或压力)的热能动力设备。燃煤锅炉的燃料可以是:贫煤，烟煤(I，II，III类)，无烟煤(I，II，III类)，褐煤，煤矸石等。燃油锅炉包括燃油开水锅炉、燃油热水锅炉、燃油采暖锅炉、燃油洗浴锅炉等。燃油锅炉的燃料一般是:柴油，重油等；燃气锅炉包括燃气开水锅炉、燃气热水锅炉、燃气蒸汽锅炉等，指的是燃料为燃气的锅炉。燃气锅炉的燃料一般是:液化石油气，天然气，城市煤气，煤层气，页岩气，沼气等。锅炉还用木材，木康，稻壳，谷糠，糠醛渣等作燃料。一般来说，在火力发电厂中，热能动力锅炉使用的燃料有煤、重油、天然气等。从经济利益、技术条件和资源应用上来说，我国大部分火力发电厂热能动力锅炉使用的燃料大都是煤炭。煤炭的基本成分有氧、碳、氮、氢、硫、水分等，其中碳占50—70%。碳、氢、硫都可以燃烧，氧气帮助这些燃料燃烧。所以在热能动力锅炉中煤燃料燃烧产生的热量大部分都是碳释放的热量。

4、电厂热能动力锅炉燃料燃烧

燃料的燃烧主要是碳、氢、硫的燃烧，如果燃烧不充分就会产生一氧化硫，氢等，燃料的热能不能完全的释放，造成资源的浪费。燃料燃烧完全就会产生二氧化碳、二氧化硫、水蒸气等，可以充分的利用燃料资源。一般来说固体燃料的燃烧分为三个阶段。

4.1、预热阶段

预热阶段指的是在燃料进行燃烧之前，对将要燃烧的燃料进行烘干、挥发、预热的过程。燃料在300--400摄氏度的温度下蒸发分解的最迅速、最完全。燃料进入锅炉后，在高温预热蒸发的过程中，迅速的脱掉水分，最后只剩下焦炭。在预热阶段锅炉中是不需要氧气的。

4.2、燃烧的阶段

在前面的预热阶段，燃料经过预热已经得到充分的挥发，在挥发分燃尽之后，燃料剩下的焦炭就会开始燃烧，进入燃烧的阶段。燃料在燃烧阶段，需要足够的氧气，通过和氧气的结合，燃料剧烈的燃烧放热。

4.2、燃尽阶段

在燃尽的阶段，焦炭中的可燃物质已经燃烧的所剩无几，只有被炭灰包裹的内部有少许为充分燃尽的可燃物质，这个阶段还需要一定量的空气，帮助这些剩余的可燃物质充分的燃烧产生热能。在这个过程中燃烧的速度比较缓慢，释放的热量也很少。

5、电厂热能动力锅炉的发展

5.1、空燃比例连续控制系统

该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等组成。工作原理是由热电偶或气体分析装置检测出来的数据传送到PLC与其设定值进行比较骗差值按比例积分、微分运算输出4--20mA的电信号分别对空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度进行调节，从而达到控制空气/燃气比例和炉内温度之目的。

5.2、双交叉限幅控制系统

该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等组成。工作原理是通过一个温度传感器热电偶把测量的温度变成一个电信号旅信号表示测量点的实际温度孩测量点的温度期望给定值是由预存贮在上位机中的工艺曲线自动给定的。根据这两个温度值偏差的大小尸LC自动校准燃气/空气流量阀的开度。该阀通过电动执行机构定位。空气/燃料比控制措助于孔板和差压变送器来测量空气流量燃气的流量是借助于一台安装在燃气支管上的质量流量计来测量使精确的温度控制得以实现。

5.3、燃烧控制技术

锅炉燃烧中产生的能量如果能合理使用，可以帮助电气企业缓解能源紧张的局面。目前锅炉种类很多，使用的燃料也在发生变化，随着技术的进步，可以研究出更加有效的燃料。要实现对燃烧的控制，可以从锅炉的温度和燃烧数值方面进行调节。要控制锅炉的温度需要把空气和燃料结合起来一起调整，这种调整需要控制的因素太多，需要分析各方面的情况。对于空气和燃料的调节需要进行多次试验，才可以保证这种方法有效。还可以根据燃烧情况控制空气和燃料，这种方法的技术要求很高，需要分析的数据也非常多。通过分析收集的数据得出最终的结论，可以保证它的有效性。

5.4、仿真锅炉风机翼型叶片

改造锅炉需要仔细研究它的内部结构，但是它的结构比较复杂，不容易测量部件的数值。不能研究它的内部结构，可以通过技术设计仿真结构方便研究。通过分析它的构造，对它的运行情况和部件进行改善，提高锅炉的速度和运转效率。把研究的数值通过软件进行分析，可以发现影响锅炉功能的原因，针对这些进行改造，可以提高对锅炉热能和动能的利用。

总言之，在社会不断发展，人口不但增多的今天，我们所有的资源也在随之减少。这就要求我们在以后的生产生活中需要充分的利用现代科技提高资源的利用率，生产新能源。而电力资源上也面临着电力资源供需的矛盾，为了解决这一矛盾，电厂热能动力锅炉燃烧技术应运而生，热能动力锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。电厂热能动力锅炉燃烧技术的运用可以极大的提高锅炉的应用效率，提高电力能源利用率。因此在以后的工作中可以得到更进一步的研究应用。

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