电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析

摘 要：电力资源的供求与电力企业发展息息相关，为了恰当处理供需问题，急需通过创新技术加以改善。而随着电力行业的快速发展，电厂普遍引入了新型热能动力锅炉，其既能够保证日常生产中的利用率，还能够有效缓解能源短缺问题，具备良好的节能环保性。因此，首先，深入探析了电厂热能动力锅炉燃料与燃料的燃烧特性与形式，其次，阐述了燃烧过程，最后，叙述了电厂热能动力锅炉燃烧控制措施，以期为电厂生产实现结构转型提供有力帮助。

关键词：电厂;热能动力锅炉;燃料;燃烧特性;燃烧过程

一、 引言

電厂是能源消耗非常多的场所，需要不断找寻新的燃烧调控技术，才能适应节能减排的要求。近年来，电厂通过引进新的热能动力锅炉和应用新型燃料技术，有效缓解了现阶段存在的电能供需矛盾。促进电能更为合理的利用以及调配，缓解资源短缺问题是电厂持续健康运转的基础条件。电力的生产过程是燃料燃烧，热传递，水的蒸发，过热蒸汽能量转换的过程。因此，电厂热能动力锅炉燃料及燃烧的分析非常重要。

二、 电厂热能动力锅炉燃料

在电厂的生产过程中，首先，在锅炉内通过燃料充分燃烧，将燃料的化学能热能传递给中间介质，比如水，令其温度逐渐升高产生蒸汽，并且蒸汽达到必要的压力，此时燃料的化学能转化为蒸汽的热能，其次，在汽轮机中实现热能到机械能的转换，最后，在发电机实现机械能到电能的转换。从根本上来说，电站锅炉可以看作是一种换热器装置，其所获取的能量来自不同方面，比如燃气、燃煤、燃油等，类型丰富。但是电站锅炉燃料存在一定特殊性，其主要以煤作为燃料，在电厂热能动力锅炉内部，通过煤燃烧来释放热量，且热量较多，能够满足热媒水加热的实际需求，令水达到相应温度，从而确保压力满足相关要求，此时电厂热能动力锅炉的运行价值得以充分发挥。另外，还有燃油及燃气锅炉，就燃油锅炉来看，其燃料类型丰富，常见的是柴油燃料或重油燃料。就燃气锅炉运行情况来看，其以液化石油气体、天然气、页岩气等作为燃料。当前我国很多火力发电厂建设与发展的过程中，受到经济因素以及技术因素的影响，在电厂热能动力锅炉燃料的选择上大多以煤炭为主。就煤炭的组成情况来看，其中包含大量的氧碳氢硫等元素，其中碳元素所占比例在50%以上，但不超出70%，其余氧氢硫等元素可满足燃烧需求，促进燃料，达到充分燃烧的状态。

三、 燃料燃烧特性及燃烧形式

（一）燃烧特性

通常认为燃料自身的发热量、固定的碳含量以及挥发性是燃料燃烧过程的重要技术特征。物理学用J/kg表示每kg的燃料充分燃烧产生的热值。如果燃料的热可以分为低热量和高热量，当水蒸气释放出来时的液化以及在燃料燃烧时产生热量的计数值，也就是高发热量，一般不计算的部分，通常将称为低热。实际生产过程中，锅炉的废气温度可以达到（1100～1600）℃，如锅炉的规格较小、结构简单，其温度可能还会升高。冷凝温度通常要比水蒸气要求的温度高，这样能够让水蒸气一直维持在气体状态。

为了便于比较，将不同燃料转换为统一标准比较热量。比如可采用固体燃料加热和隔离加热的方式，将水、氧、氢、硫以及其他挥发性中的一个隔开。分离一些气体物质的挥发性，同时将挥发物和水分离，留存的就称为焦炭。焦炭燃烧的主要成分，也是固定碳灰的组成部分。燃料具有较高的挥发性，使其更易被点燃，且燃烧比较稳定，燃烧效率更高;挥发性较低的燃料，点火相对困难，同时燃烧时不稳定，不采取其他辅助措施，难以充分燃烧，继而浪费资源。煤焦有块状或粉末状，根据煤中物质的挥发性可将其分为褐煤、无烟煤以及烟煤等3种类型。最早使用的是无烟煤，其挥发性在3种类型中最小。烟煤无烟煤的碳含量比较高，挥发物含量高，热值高，是优质的锅炉燃料。褐煤是煤化程度最低的煤，其挥发性高，但是水分大，所以热值较低。

（二）燃烧形式

1. 火床燃烧

这种燃烧方式主要在固体可燃物燃烧中应用。在锅炉的炉排上面，按照燃烧物质的薄厚程度进行排布。由于它对固体颗粒的大小没有要求，因而能适用多种燃料煤的类型。但其优缺点也同样很明显，优点是：染料的层次蕴含的能量多，燃料进程会比较稳定，新添加的物质也会容易被点着;缺点是需要将充足的空气与燃料进行接触，假如空气供给的不及时，就会产生有害气体，因此容量大的热能动力锅炉不会采用这样的方式。这种燃烧方式对于大容量的锅炉，很容易影响效益。

2. 火室燃烧

这种燃烧方式的燃烧物是粉末或者气体，采用的方式是把可燃物质加工成粉末或气体，伴随着空气一起送入高温的炉膛中，炉膛的温度一定要保证足够高，这是为了确保可燃物是悬浮状态。由于可燃物与空气接触比较充分，因此这种操作方式的优点就是，可燃物迅速传火，燃烧充分，进而效率较高。但是有时空气和可燃物并不同步，会产生较多粉末，造成资源浪费。

四、 电厂热能动力锅炉燃料燃烧过程

（一）预热阶段

就是对燃料进行科学处理，待烘干挥发后，对其进行预热，以促进燃料燃烧。在这一阶段，燃料被充分加热，温度逐渐上升，燃料表面和缝隙中的水分就会被蒸发，使燃料表面变得干燥，而随着温度的进一步上升，燃料内部的水分也会慢慢消失。总而言之，这一部分燃料并没有放出热量，反而吸收了大部分热量，而燃料中的水分含量越多，热量吸收也就越多。一般情况下，电厂热能动力锅炉内的固体燃料可在300℃条件下实现充分燃烧，进而蒸发，并产生分解作用，一般燃料最佳预热温度不可低于300℃，不可超出400℃。因此在预热阶段，可令电厂热能动力锅炉内保持高温条件，令进入锅炉内的燃料达到预热效果，促进其自身水分蒸发，在预热作用下，燃料最终成为焦炭。在电厂热能动力锅炉内燃料燃烧的预热阶段，锅炉炉膛中无须引入氧气即可实现预热。在这一过程中要注意的是燃料水分的影响，当燃料水分越大时，排风量也进一步加大，同时也要注意温度的保持，过高或者过低的温度都会影响预热的质量，在锅炉燃烧中需要结合实际情况来对预热进行科学的调整。

（二）燃烧阶段

在预热阶段之后，燃料已经挥发彻底，在挥发酚燃尽之后，剩下的焦炭开始燃烧，然后进入燃烧阶段。在此阶段，燃料燃烧需要具备充分的氧气，与氧气有机接触，燃料才能够剧烈燃烧，从而释放热量。

（三）燃尽阶段

燃料最后实施燃尽，所以对于燃尽阶段，在形成的焦炭中，可燃物质完成充分燃烧，所以锅炉内现实上剩下不多了。单单炭灰包裹内部，相对而言存在一些可燃性物质成分，一般到达这个过程的时候，依然需要相关氧气。如此才可以有效推动那些可燃物，可以实施相对充分燃烧，最后形成真正满足于群众日常每一项生产生活的热能。对于这个实际过程，燃烧进展特别缓慢，同时这过程中释放的那些热量，相对于燃烧过程而言也会非常少。

五、 电厂热能动力锅炉燃烧控制措施

（一）燃料控制

严格按照锅炉蒸汽负荷要求，最关键的是控制燃烧量，这主要是由于锅炉给风对送风、引风控制有着直接影响。而燃料控制则是为了消除内部干扰，改善系统效率，因为各部分之间密切相关，因此彼此间的相互影响也需要加以重视，这就需要积极关注燃料质量与供给装置机械数量。

（二）送风量控制

为了使锅炉得以安全且充分的燃烧，相关人员要做好送风工作。在送风工作中，要对每一个环节都给予足够的重视，对送风过程中所需要的风量、风速进行控制。如果出现风速不足的问题，可能会是喷燃器的温度持续升高，更甚会出现烧坏问题;如果风速太大，可能会使煤粉的着火时间出现延迟现象。因此，在火力发电厂动能动力锅炉燃烧过程中，要做好送风工作，对送风的风量和风速进行合理控制，从而使风粉可以得到充分的混合。

六、 结语

电厂锅炉燃料以及燃烧技术对生产效率和经济效益具有很大的影响。为了使燃料得到充分的利用，使燃烧过程的安全性更高，提供合理的炉温和空气以及在一定的空间环境中，使空气和燃料能够充分的接触混合。对此，电厂相关工作人员需要在确保质量和经济效益的前提下，积极研发新型燃料以及燃烧技术，推动电厂持续健康发展。

参考文献：

[1]李文成.电厂热能动力锅炉燃料和燃烧解析[J].科技创新与应用，2015，09：72.

[2]庄廷勇，张春雨.热能与动力工程在锅炉应用中的问题分析[J].科技创新与应用，2016，08：131.

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作者简介：张磊，大唐阳城发电有限责任公司。