電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒

◎尹建武

電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒

◎尹建武

近年來隨著我國的科技，經濟發展日益加快，人口迅速的增長。我國的發展水平逐漸走在世界各國的前列。而與此帶來的人口增長加快與資源總數基本上保持不變使得人均資源持有量出現緊缺的現狀。開發資源是一項長期的工作，因此現在我們需要研究的是如何能夠將資源合理化的運用。我們發現采用高科技，能使得資源的運用更加的合理化，也有助于尋找新能源。目前來講，全國范圍內的電力供應主要是火力發電。水利發電和風力發電形式僅僅占據電力市場的較小的一部分。若想使得資源能夠更有效地加以利用，需要開發火力發電廠的功能，加強電廠的熱能動力燃燒系統的運用，以及普及燃燒技術，以使熱能動力鍋爐能夠更好地加以運用。本文從電廠的角度出發，討論電廠熱能動力鍋爐的燃料以及燃燒分析，目的是尋求更好的技術來應用在現代電廠中。

近年來對相關問題的細致探究得出，采用熱能動力燃燒鍋爐系統，不僅有利于資源的合理運用，電廠的電能利用率也有一定程度的提升。這一系統的好處主要在于不僅能夠將資源合理充分的利用并且有利于節能減排，一舉多得。是現在國內電廠系統的大勢所趨。因此本文通過對電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒進行分析討論。

熱能動力鍋爐設施概念

在進行研究之前。首先要對熱能動力裝置的概念有所明確。我們通常意義上的熱能動力裝置，其實指的就是與熱力熱能有關的裝置設施。通過相關的設施將動能之轉換成機械能，再將機械能應用到發電領域之中。熱能，就定義上來講表示物體所有分子無規則熱運動的動能與相互之間勢能的總和。在這里我們所運用的動能除了煤，燃油等化石燃料的燃燒之外，還有取之不盡用之不竭的太陽能，以及生物質能和近年來走在科技前沿的核能。這些新型熱能都具有共同點—來源廣泛和污染小。了解了熱能的定義以及來源，我們還需要了解產生熱能動力的裝置，主要有兩種—內燃機和其他的輔助性裝置。除此之外還需要了解什么是火力發電，火力發電是我國現在大多數發電廠普遍采用的一種方式，將原材料及燃料燃燒，通過裝置將發出的熱能轉化為發電的原動力，帶動發電機器，形成所需要的動能。

電廠熱能動力裝置的工作原理是將熱能轉換成機械能。熱能的來源是由煤，天然氣，石油燃燒形成的，形成的熱能經由動力裝置作用。火力發電的作用原理正在于此，通過上述的動力裝置產生的初始動力對電廠的發電機器產生驅動的作用，進而發電形成能量的轉換。電廠熱能動力鍋爐裝置的是將產生的熱能等能量輸入裝置中,經過裝置的作用輸出高溫的液體或是水蒸汽。這種輸出的作用原理正是將輸入的熱能傳遞給裝置中的水，使裝置中的水達到一定的溫度。達到一定溫度的水進入鍋爐中后，接觸高溫的鍋爐表面會形成蒸汽或是具有壓力的高溫水，再被輸出使用。當采用燃料燃燒提供熱能時，燃料會在裝置設備部分燃燒，燃燒產生持續的熱能，而這種熱能同樣會在上述的傳遞中，傳給鍋爐裝置的受熱表面。

電廠熱能動力鍋爐使用的燃料分類

在上述的作用原理下，電廠的鍋爐裝置更為通俗的說應該是一種傳遞能量的裝置。鍋爐的種類繁多，包括燃氣鍋爐，燃煤鍋爐和燃油鍋爐等等。這幾種鍋爐作用的最大區別是原料的不同。依次辨明，首先燃氣鍋爐有燃氣沸水，燃氣蒸汽和燃氣熱水鍋爐，使用的原材料主要就是天然氣；燃煤鍋爐，是在鍋爐內將原材料燃燒，產生所需要的熱能，將鍋爐內的水加熱到一定的溫度，或者改變水的狀態，由液態變為氣態。這樣的鍋爐的燃料大體分為煙煤和無煙煤兩種類型；燃油鍋爐分為燃油熱水，燃油沸水，采暖暖氣等鍋爐類型，燃料主要是柴油，石油，重油等。就現代的資源儲備，科技發展現狀講，我國發電采用的燃料主要是煤，也就是燃煤發電是主要發電方式。

電廠熱能動力鍋爐燃燒的類型及特點

氣體燃料燃燒類型。氣體燃料燃燒類型一般也被稱為擴散性的燃燒方式，這種燃燒方式的燒嘴一般是不直接和空氣接觸的。而是在其噴射時再將其以空氣充分結合，緊接著進行燃燒，這種方式的燃燒后的火焰比較長一些。這種方式在燒嘴部分僅僅與小部分的空氣進行接觸。正是因為能夠接觸的空氣比較少，導致接觸的氧氣比較少，在噴射之后僅能局部燃燒。在噴射時其他部分的燃料才能與空氣充分的進行接觸燃燒，這階段的燃燒火焰相較于上個階段的火焰較短。而與空氣充分混合的氣體燃料，也可能因為充分混合，燃燒過快使得氣體火焰很快消失。

固體燃料燃燒類型。這種燃燒類型所指的固體，主要是指很少甚至根本不會發生揮發或因為受熱而分解的可能性的燃料，主要指煤這種燃料。這種燃料的特性是在充分接觸氧氣的情況下，在一定的作用條件下產生較為劇烈的氧化反應。燃料燃燒時，燃料表面會燃燒產生CO2或微量的CO。在這過程中，一定的作用條件下部分的CO2會和碳反應生成CO。這種反映的原因是因為部分燃料的熔點相對較低，甚至在燃燒的過程中，還未燃燒已經融化，由固態轉變為液態，這種液態隨著溫度的進一步升高轉化成氣態。因此氣態的該物質與燃料反應進一步生成CO，這種CO雖然可燃，但由于其是氣態，極易揮散，因此可能會導致燃燒不充分的后果。就具體現象而言，當固體燃料燃燒產生濃煙時，會出現燃燒不充分的情況，并常伴有有害氣體的產生。

鍋爐燃料燃燒的過程和特點。所有的燃料，無論是氣態還是液態，任何燃料的燃燒都有兩個部分，通俗的說就是著火和燃燒。著火就是燃料到達一定的溫度，條件時發生的氧化反應，這種氧化反應從緩慢逐漸增強變溫劇烈的氧化反應時叫做著火，當這種氧化反應持續一段時間后稱之為燃燒。而這種燃燒只有在到達特定溫度后燃料才可能會持續燃燒。當燃料在燃燒是只有在與氣體充分結合是，也就是說當燃料在整個混合物中占有一定的百分比后，即到達一定的限度后才能著火燃燒。也就是說燃料燃燒的條件并非只有溫度。具體來說需要有兩個方面的條件：需要有充足的氧氣和燃料與氧氣充分的接觸。在氣體燃料燃燒過程中，分為三種即分為長焰，短焰和無焰三種。在固體燃料燃燒過程中，分為表面，蒸發，分解，冒煙四種。

熱能動力鍋爐燃料燃燒的過程

從燃燒的燃料角度來說主要是有碳,硫,氫三種，而這種燃料燃燒，通常會存在燃燒不充分的問題，如果燃燒不充分就會產生CO等，不僅僅使得燃料的熱能不能充分地發揮，浪費資源。并且這種不充分燃燒的產物通常是有毒氣體造成大氣污染，破壞環境。而如果作用充分時這些燃料充分的燃燒會產生CO2，SO2或是氣態的水，使得資源充分利用。從燃燒階段將固體燃料燃燒主要分為三部分：

燃料的預熱階段。燃料的預熱階段是在燃料的燃燒階段前，將待利用的燃料進行燃燒前的準備工作，需要做的有燃料烘干，燃料預熱。燃料燃燒的最佳溫度是三百到四百攝氏度左右，在這個溫度條件下，燃料的燃燒最為充分。在燃料進行燃燒前的預熱工作時，高溫會將燃料的水分迅速脫掉，預熱的最后部分，燃料脫水僅剩焦炭。需要注意的是在燃料預熱階段不需要氧氣。

燃料的燃燒階段。燃料的預熱階段，燃料得到揮發，在揮發盡后，脫水剩下的焦炭部分開始燃燒，進入第二個階段，在此階段需要充分的氧氣作用，這一階段的作用原理是將燃料與氧氣充分的燃燒放熱，產生能量。

燃料的燃盡階段。在燃料燃盡的階段，此時燃料中剩余部分幾乎不含有可燃物質，僅僅在被炭灰中少殘存少許，這部分的可燃物仍舊需要一定的氧氣，使得這部分的剩余可燃物質燃燒發熱。需要注意的是，這部分的燃燒速度較慢，產生能量比較少。

現代社會的發展日新月異，近些年來科技和經濟等高速發展，與之帶來的人口增多，資源緊缺已經成為一個不容忽視的大問題，這需要我們提升資源的利用效率并且適時的開發新的能源。正因為這個原因，電力供應方面面臨著緊缺的風險，資源利用不充分，資源浪費等現象頻有發生。因此，電廠的熱能動力鍋爐技術出現在大眾的視野中，這種鍋爐設備是一種能量轉換的裝置，將熱能，生物能等能量輸入鍋爐中，經過一定的作用，轉換輸出高溫水及水蒸汽，這種熱能動力鍋爐技術可以提高電廠發電的效率，減少資源的浪費，節能減排，為現代發電工程提供了一種全新的思路。

（作者單位：大唐華銀金竹山火力發電分公司）