電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析

陳祖長

（賀州廣濟醫院血液透析室，廣西賀州 542800）

0 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控技術，才能適應節能減排的要求。近年來，電廠通過引進新的熱能動力鍋爐和應用新型燃料技術，有效緩解了現階段存在的電能供需矛盾。促進電能更為合理的利用以及調配，緩解資源短缺問題是電廠持續健康運轉的基礎條件。電力的生產過程是燃料燃燒，熱傳遞，水的蒸發，過熱蒸汽能量轉換的過程。因此，電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒的分析非常重要。

1 鍋爐系統

電廠主要設備鍋爐的主要作用是在高溫高壓的條件下將水變成蒸汽。燃料燃燒、熱傳遞貫穿鍋爐工作的整個過程。鍋爐一般是由外殼和用于控制的電器以及輔助設備組成。外殼又分為表面外殼和底部外殼，底部外殼的主要作用是固定燃燒成分，組成部分包括汽水系統、煙道、爐膛以及爐墻和構架等。表面外殼的作用是抵擋外界的灰塵對鍋爐的損壞，鍋爐設備還需要配備一系列的附件，如水位計、安全伐、熱工測量儀、吹灰機等。汽水系統：通過對水進行加熱，蒸發，設備過熱等。整個過程會涉及到省煤器、水冷壁、下管、鼓、過熱器、再熱器等設備。風煙系統：燃料燃燒與風結合時產生煙氣，煙氣中的熱量再進入大氣層。制粉系統主要由磨、煤以及煤分離器等組成。

鍋通又稱為滾筒，將鍋爐的壓力部件達成自然循環與強制循環，通過加熱、蒸發以及連接輪轂過熱等過程，使工作流體在整個過程中能夠正常循環。為確保鍋爐水循環正常，還需要安裝連續排污以及筒式磁選機等裝置。只有其存在一定量的水，才能確保其儲熱能力，使鍋爐的運行順利。降液管：在汽包管的底部有幾根下降管接頭，安裝在汽包底部確保下降管入口的上部水層高度為最大，有利于進口工質汽化。

水冷壁是爐膛周圍爐墻上敷設的受熱面。水冷壁幾乎全部屬于蒸發受熱面的是中壓自然循環鍋爐，通常在爐膛的上部布置輻射式再熱器或輻射式過熱器，水冷壁不但是水加熱和蒸發的受熱面，還是過熱器的受熱面。

2 鍋爐使用的燃料

電廠鍋爐使用的燃料種類較多，有氣體燃料、液體燃料和固體燃料等，其中使用最多的是天然氣、煤、重油等。就現目前的技術以及自然資源而言，煤炭的儲量要多于重油和天然氣。因此，為保障火電廠的經濟效益，一般以煤為主要燃料。對煤炭資源盡可能的多利用、節省以及降低自身的運營成本，需要在保證煤鍋爐混合物效率的前提下，合理地采用低質量的煤資源，最終達到降低成本的目的。混合搭配使用時，要堅持安全為主、兼顧高效的原則，并結合科技手段不斷改善，為機組安全穩定運行提供保障。一般燃料組合物主要包括氧、氫、碳、硫、氮等元素和一定量的灰分及水分，碳、硫會在運行的過程中被燃燒掉，其與氧氣在燃燒的過程中發生化學反應轉變為二氧化硫、二氧化碳和水蒸氣等，同時釋放出大量的熱量。煤燃料中50%～70%的碳是最基礎的成分燃燒燃料，多數煤燃燒過程中被碳放熱。氫的燃燒熱雖然非常高，但其含量較少，因此可以忽略。比氫含量高的硫，雖然可以燃燒放熱，但在燃燒過程中產生的二氧化硫，是鍋爐發生腐蝕以及污染空氣的有害物質，因此其含量越高則表明煤質越差。高灰煤由于發熱量比較低，會對鍋爐的傳熱性能造成影響，嚴重時還會導致停機，因此，需要認真仔細的處理。水分煤不但熱量低，蒸發過程中還會降低鍋爐的內部溫度，使燃料的燃燒不充分，增加金屬加熱面的低溫腐蝕。

3 燃料燃燒特性

通常認為燃料自身的發熱量、固定的碳含量以及揮發性是燃料燃燒過程的重要技術特征。物理學用J/kg表示每kg的燃料充分燃燒產生的熱值。如果燃料的熱可以分為低熱量和高熱量，當水蒸汽釋放出來時的液化以及在燃料燃燒時產生熱量的計數值，也就是高發熱量，一般不計算的部分，通常將稱為低熱。實際生產過程中，鍋爐的廢氣溫度可以達到（1100～1600）℃，如鍋爐的規格較小、結構簡單，其溫度可能還會升高。冷凝溫度通常要比水蒸汽要求的溫度高，這樣能夠讓水蒸汽一直維持在氣體狀態。

為了便于比較，將不同燃料轉換為統一標準比較熱量。比如可采用固體燃料加熱和隔離加熱的方式，將水、氧、氫、硫以及其他揮發性中的一個隔開。分離一些氣體物質的揮發性，同時將揮發物和水分離，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性，使其更易被點燃，且燃燒比較穩定，燃燒效率更高；揮發性較低的燃料，點火相對困難，同時燃燒時不穩定，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，根據煤中物質的揮發性可將其分為褐煤、無煙煤以及煙煤等3種類型。最早使用的是無煙煤，其揮發性在3種類型中最小。煙煤無煙煤的碳含量比較高，揮發物含量高，熱值高，是優質的鍋爐燃料。褐煤是煤化程度最低的煤，其揮發性高，但是水分大，所以熱值較低。

4 燃料的燃燒過程

鍋爐燃燒的主要成分為碳和氫，而硫為可燃的一部分，如果充分燃燒，會產生二氧化碳、水蒸氣以及二氧化硫。煤灰經過充分燃燒后會產生的化合物，不含任何形式的易燃成分。而燃燒不充分，煙道氣會產生氫、烴以及一氧化碳等可燃物質，還會產生固體燃料的碎片，不能完全釋放燃料熱量，造成資源浪費。對此，為確保燃料充分燃燒，需要根據作業流程，將固體燃料燃燒分為3個階段：①預熱階段。包括預熱、燃料干燥以及揮發性分離等步驟。燃料進入鍋爐，燃料中的水分在非常短的時間內以（300～400）℃的溫度迅速蒸發。蒸發完成后，燃料殘留的部分變成焦炭。整個過程中燃料自身不參與燃燒，主要是鍋爐吸收熱量，燃料含水量越小，細煤研磨，需要的預熱時間相對較短。②燃燒階段。預熱完成后，逐漸提高燃燒溫度。此階段為燃料燃燒的成分和氧相結合，產生較強烈的燃燒熱。迅速送風，保障可燃物質燃燒充分。③燃盡階段。此階段完全燃燒，且沒有殘留的焦炭等可燃物質，多數為灰。由于殘留的焦炭燃燒物料處于內、外裹的灰不能與空氣充分的接觸，所以燃料的燃燒過程相對較慢，繼而大大的降低了放熱量。

5 結語

電廠鍋爐燃料以及燃燒技術對生產效率和經濟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境中，使空氣和燃料能夠充分的接觸混合。對此，電廠相關工作人員需要在確保質量和經濟效益的前提下，積極研發新型燃料以及燃燒技術，推動電廠持續健康發展。

［1］王衛華，肖娟.電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒淺析［J］.信息記錄材料，2017，18（8）：77-78.

［2］許亦然，賈濤.基于電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒過程的分析［J］.華東科技學術版，2016（9）：97.

［3］鞠志剛.電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析［J］.資源信息與工程，2015，30（2）：68.

［4］張洪源.電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析［J］.科技與企業，2016（5）：184-185.

［5］馮寶輝.關于電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析［J］.工程技術全文版，2016（12）：304.

［6］劉國文.關于電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒的探析［J］.建筑工程技術與設計，2016，20（20）：24-29.

［7］楊城.電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒探討［J］.科技尚品，2017（7）：95.

［8］尹建武.電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒［J］.環球市場信息導報，2016（48）：135-136.

［9］黃建強.淺析醫院電制冷冷水機組選型及供電方式［J］.中國醫院建筑與裝備，2017，18（7）：90-92.