電廠熱能動力鍋爐設計與燃料燃燒分析

文/任忠興，阜新中科環保電力有限公司

1 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。

2 電廠熱能動力鍋爐的燃料

在電廠中，熱能動力鍋爐常用的燃料主要有煤炭、重油、天然氣等，盡管我國是個豐富的自然資源國，但出于經濟價值考慮，石油、天然氣等利用價值遠遠高于他們直接燃燒的價值，因此，我國主要采用煤炭等火力發電方式。鍋爐的燃料中，可以被燃燒的那部分物質，主要包含了碳元素、氫元素和硫元素組成的物質。每一種用于鍋爐的燃料，包含的燃燒物質構造與數量都有區別，因此，這些原料需要的氧氣含量也會有差別。煤炭中的雜質會產生污染氣體，這些污染氣體直接排放至空氣中，會造成大氣污染，不符合節能減排要求，因此需要對這些廢氣進行進一步的處理。煤炭中的水分也是不可忽視的影響因素，這些水分隨著煤炭進入鍋爐，會造成煤炭的燃燒程度減小，進而降低引起火力發電的發電效率。

3 電廠熱能動力鍋爐燃燒方式

3.1 氣體燃料燃燒

鍋爐氣體燃燒仍舊是長焰燃燒，而由于其燃燒面積過大，不會與氣體之間產生直接性接觸，因此稱為擴散性燃燒。在氣體燃燒過程中，需在噴射火焰環節，發揮擴散優勢與空氣實現切實結合，從而保證燃燒的整體效果良好，此時火焰燃燒長度也會隨之增長。受燒嘴限制影響，氣體燃燒無法與空氣產生接觸，但是在噴射的時候，需要在其他部分燃燒時接觸空氣，以保障火焰燃燒具備顯著效果。由于空氣具有一定的助燃性，火焰長度比較短，而其他部分燃燒與氣體結合，就會進一步加速火焰噴射速度，因為速度不斷加快，一般來說根本無法實時觀測火焰具體形狀與結構特性。

3.2 固體燃料燃燒

固體燃料燃燒主要存儲在揮發性較差，且不具備揮發結構的固體燃料內。在實際燃燒時，結構表面主要產生CO2和CO。在實際燃燒條件允許的情況下，CO2通過氧化作用，轉化成燃燒的CO結構。主要燃燒條件為熔點比較低，在實際燃燒中，因為無法充分與氧氣接觸，從而使得燃燒結構表面的可燃性明顯降低，以此成為固體的燃燒形態。另外，固體燃燒在平時日常生活中的應用比較常見，例如蠟燭，在使用時，如果時間過長，那么就可以發現固體燃燒的特性。固體燃燒針對的是極易被燃燒分解的結構，所以燃燒時一般產生的煙霧都比較厚重，也可以被看作是結構燃燒不充分，造成固體燃燒。

4 電廠熱能動力鍋爐燃燒過程

4.1 預熱階段

一般預熱的作用在于提升燃料的蒸發效果，讓其可以快速的溶解，因此在開始燃燒前要實施烘干鍋爐中的燃料。之后通過和熱處理的形式實施增溫。一般溫度要保持在300℃以上，最高不能超于4 000℃的溫度，在環境下煤炭的熱力動能燃燒相對充分，可以有效地脫去煤炭中的水分，繼而產生焦炭。

4.2 燃燒階段，這一階段燃料繼續被加熱，

溫度繼續升高，當達到一定程度時就會開始析出揮發分，進而形成熱分解反應。當溫度繼續上升時，揮發分與氧的化學反應速度會加快，隨后揮發分就會連續著火，在初期燃料表面覆蓋的都是揮發分，阻滯了氧氣與燃料的接觸，燃燒的主體是燃料析出的物質，而隨著揮發分的消耗，燃料最終得以與氧氣進行接觸，實現充分燃燒，物質得以充分發揮，待燃盡后，部分焦炭處于燃燒狀態，此時即進入整個燃燒過程。為確保燃燒充分，這一階段中必須引入氧氣，滿足燃燒需求，在燃燒階段令氧氣與燃料充分接觸，達到強烈燃燒的狀態，此時可充分釋放熱量，電廠熱能動力鍋爐的使用功能也得到充分發揮。為了保證整個燃燒階段的質量，就需要合理控制氧氣的投入以及整個鍋爐的溫度，如果空氣過少則會導致燃料的不完全燃燒，造成損失，而空氣過多則會影響整體的溫度，同樣也會影響整體的燃燒程度，降低了鍋爐的熱效率，同時也要給予充分的燃燒時間，確保其足夠充分的燃燒。

4.3 燃盡階段

燃料最后實施燃盡，所以對于燃盡階段，在形成的焦炭中，可燃物質完成充分燃燒，所以鍋爐內現實上剩下不多了。單單炭灰包裹內部，相對而言存在一些可燃性物質成分，一般到達這個過程的時候，依然需要相關氧氣。如此才可以有效推動那些可燃物，可以實施相對充分燃燒，最后形成真正滿足于群眾日常每一項生產生活的熱能。對于這個實際過程，燃燒進展特別緩慢，同時這過程中釋放的那些熱量，相對于燃燒過程而言也會非常少。

5 結語

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。