電廠熱能動力鍋爐燃料和燃燒探析

康付帥

摘 要：目前，我國在電廠熱能動力鍋爐技術研究方面較為成熟，成為保障我國電力行業穩定發展的重要基礎。雖然我國電廠熱能動力鍋爐應用狀況整體較為良好，但在細節方面可能存在一定的問題。為此，深入的對現有電廠熱能動力鍋爐燃燒所存在的問題加以研究勢在必行，成為提升我國電廠熱能動力鍋爐燃燒經濟效益與社會效益的關鍵所在。因此，文章就電廠熱能動力鍋爐燃燒和燃料進行探析，并總結出電廠熱能動力鍋爐燃燒的基本原理及燃料燃燒基本種類與所需注意的相關事項。

關鍵詞：電廠；熱能動力；鍋爐；燃燒；燃料

近年來，我國電廠熱能動力鍋爐應用較為廣泛，成為我國電力行業發展主要的動力來源之一，為能夠進一步提升電廠熱力動能的應用效果，及時做好電廠熱能動力鍋爐的研究與分析便尤為重要，是現階段解決我國電力熱能鍋爐燃燒相關問題與提高其實際燃燒效果的有效途徑。

1 熱能動力工程學科的發展概述

熱能動力工程學是現代工程學領域中的一項新興學科，其主要的研究對象是熱能源與動力工程。而熱能源又是現代工業中最主要的能源動力，這就決定了熱能動力工程學這一專業的重要性。現如今，在我國的很多高等院校或高職院校中開展了熱能動力工程學的相關專業，希望能夠為社會培養更多的熱能動力專業人才。在早期的熱能動力工程專業中，主要是以熱動能專業為主，其主要的研究內容為流體機械工程與熱能工程。而現如今的熱能動力工程專業則是以機械工程研究為主，其研究的內容主要是機械類以及動力工程，即將熱動能的研究應用在機械工程實踐中，實現了熱動能與動力工程的結合。

當前的熱能動力工程專業要求學生必須要熟練掌握工程熱力學、傳熱學以及熱工測試等方面的理論與實踐技能，并能夠將其創新應用在熱動力機械的制冷裝置與動力機械工程中。由于我國目前的工業還處于高速發展階段，對高新科技人才的需求量較大，因此熱能動力工程專業的學生就業形勢相對較好，并且由于該專業的學科范圍較廣，因此學生的就業面也相對更寬泛。

2 工業鍋爐能效現狀

現階段，工業鍋爐已在我國多個地區廣泛應用，成為現代工業發展的重要推動力之一，同時在城市的穩定運行方面工業鍋爐也時刻發揮其重要作用。工業鍋爐的廣泛普及雖然對于社會的生產與發展提供了一定的便利條件，污染排放過高及能源消耗過大問題仍是工業鍋爐發展有待解決的首要問題，其中我國部分大中型城市的工業鍋爐污染排放已超過電站鍋爐的基本排放量，成為現代環境污染的主要污染源。

由于我國人口基數相對較大，導致能源消耗速度逐步加快，繼而使近年來的能源消耗產生了嚴重的能源短缺及供應緊張的問題。在我國2015年的鍋爐生產制造調查過程中，已有1500余家企業取得了實際的燃煤鍋爐生產許可，其中燃煤鍋爐占鍋爐生產總量的80%以上。目前，我國現有工業鍋爐總量達702余萬臺，其中多以燃煤鍋爐為主，每年我國在鍋爐燃燒方面所消耗的燃煤數量達到全國燃煤產量的三分之一以上。雖然我國工業鍋爐使用量規模龐大，但其實際的運行效率卻難以得到有效的保障，與現階段發達國家相比，我國的鍋爐運行效率僅有50%左右，這便使燃煤的使用與效益的產出比例失衡問題日益加劇，進而造成了嚴重的燃煤資源浪費情況。

3 電廠熱能動力設施與鍋爐

電廠熱力動力設施通過對燃料進行充分的燃燒來獲取熱能。在實際的操作過程中，大部分熱能鍋爐均可將石油、煤炭及天然氣等作為主要的燃燒原料。熱能動力裝置主要由內燃機、燃氣輪機及汽輪機構成。在實際運行過程中，熱能動力鍋爐需首先將燃料熱量轉換為動力熱能。而后通過鍋爐對蒸汽與水的輸出來提供源源不斷的動力。由于鍋爐燃燒會將燃燒預熱傳輸至水容器當中，這便使水易對鍋爐的基本熱能進行吸收，此時即可將其化為內燃動力。

4 電廠熱能動力鍋爐燃料分析

鍋爐在實際的運行過程中并不生產熱量，而是將燃料轉化熱量，以此產生源源不斷的動力。根據熱源選用的不同，鍋爐也分為多個種類，其中以電鍋爐、生產余熱鍋爐、石油鍋爐、天然氣鍋爐及煤炭燃燒鍋爐最為普遍。煤炭燃燒的主要燃燒原料即是煤炭，通過對煤炭結構的分解，來提高煤炭的熱力動能。在此過程中，利用水等載體進行進一步的加熱，此時便可產生一定的溫度與壓力。石油鍋爐的基本種類較多，其實際的用途也相對廣泛。熱水鍋爐及采暖鍋爐等均包括在石油鍋爐之內。天然氣鍋爐相比于石油鍋爐污染更低，同時運行效率也相對更高，是未來鍋爐技術發展與制造的主要方向。天然氣鍋爐適應性較強，不僅可將天然氣作為動力熱能轉換的原料，同時也可對木材及谷糠進行燃燒，并將其轉化為實際的運行動力。在電廠的熱能動力鍋爐使用過程中，仍以煤炭、石油及天然氣為主，其中煤炭鍋爐在電廠中應用較為廣泛，是我國主要的鍋爐動力來源之一。煤炭鍋爐應用效果良好的主要原因是其結構構成穩定，其中碳、氧、氮等主要元素是煤炭燃燒重要結構體，氧氣作為燃燒的輔助體，能夠更為有效為碳結構提供燃燒熱力，因而在實際燃燒過程中能夠產生更大的燃燒動能，繼而有效提升了鍋爐的應用效果。

5 電廠熱能動力鍋爐燃燒的方式及特點

5.1 氣體燃料燃燒類型

目前，鍋爐氣體燃燒的主要類型仍以氣體長焰燃燒為主，由于其燃燒面積較大，通過不與氣體產生直接的接觸，繼而為稱之為擴散型燃燒。在該類型氣體燃燒過程中，需在火焰噴射的過程中，利用擴散的基本優勢來與空氣進行結合，以便于提高燃燒的實際效果，此時火焰的燃燒長度便迅速增加。

該類型燃燒受燒嘴的限制，因而無法在實際的燃燒過程中充分的與空氣進行接觸，其實噴射過程中，需在另一部燃燒過程中與空氣進行接觸，以此提高火焰的燃燒效果，由于受空氣助燃作用的影響，此時火焰的長度相對較短，同時另一部燃燒也與氣體充分結合，這便能夠使其加速火焰的噴射，由于噴射速度的加速，通常無法直接觀察到火焰的形狀及結構。

5.2 固體燃料燃燒類型

固體燃燒類型主要存在于揮發性質較差及不具備揮發結構的固體燃料中。通常在實際的運行過程中，燃燒結構的表面以二氧化碳及一氧化碳為主，如實際的燃燒條件允許，二氧化碳會通過實際的氧化作用被轉化為燃燒的一氧化碳結構。其主要的燃燒條件主要是熔點相對較低的燃燒，在實際的燃燒過程中，由于未能為氧氣充分的接觸，這便降低了結構可燃性，繼而產生固體的燃燒形態。該類型燃燒在實際的生活中較為常見，如在蠟燭的使用過程中，使用時間過長即可較為明顯的發現固體燃燒的基本特點。固體燃燒主要針對容易被燃燒而分解的結構，所以在燃燒過程中，即可產生較為濃重的煙霧。在燃燒相對較為潮濕的報紙及木材時，該狀況的發生較為明顯，進而也可被視為結構燃燒的不充分而產生固體燃燒的情況。

6 電廠熱能動力鍋爐燃燒過程

6.1 預熱

通常預熱的作用在于提高燃料的蒸發效果使其能夠迅速的溶解，所以在開始燃燒前需對鍋爐中的燃料進行烘干。然后通過與熱處理的方式進行增溫。通常溫度需保持在300℃以上，最高溫度不得超于4000℃在環境下煤炭的熱力動能燃燒較為充分，能夠有效地脫去煤炭中的水分，繼而形成焦炭。

6.2 燃燒

在預熱階段完成后，燃料的烘干與揮發使剩余焦炭燃燒效果大大提高。在此過程中僅需要為其提供充分的氧氣即可一步提高焦炭的實際燃燒效果，這便能有效解決電廠熱力鍋爐燃燒效果不佳的問題。

6.3 燃盡

在燃燒一段時間以后，燃料中的可燃部分幾乎全部燃燒干凈，只有一小部分由于炭灰的包裹而沒有得到燃燒，在此階段，并不能停止供氧，需持續通入一段時間的空氣，從而幫助剩余燃料進行燃燒，提高燃燒的利用率。

7 結束語

電廠熱力鍋爐種類較多，其實際的應用效果也有著一定的差異。這便使其在應用過程中需根據實際的環境情況及電廠的實際條件來選擇適宜的鍋爐燃燒種類，從而提升鍋爐燃燒的經濟效益。因而在未來階段相關工作的開展過程中，要對電廠熱能動力鍋爐的實際燃燒原理進行充分研究，從而有效地解決電廠熱能動力鍋爐燃燒中存在的問題，以便于推動電廠熱能動力鍋爐有用的規范化與標準化發展。

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